【正文】 的結構形式如圖 24內撐連桿杠桿式夾持器采用四連桿機構傳遞撐緊力即當液壓缸 1 工作時推動推桿 2向下運動使兩鉗爪 3向外撐開從而帶動彈性爪 4夾緊工件該種夾持器多用于內孔薄壁零件的夾持 圖 34 末端執(zhí)行器 3 液壓油缸的選擇和夾緊力的校驗 初選油缸型號 考慮到所要夾持的是很小的薄壁零件最大工作載荷很小故初選液壓缸型號為 YHG1C4022 25LF2HL1Q 它的主要技術參數(shù)如表 22 表 32 冶金設備標準液壓油技術規(guī)格 缸 徑 mm 活塞桿直徑 mm 油口直徑 速度比 通徑 mm 聯(lián)接螺紋 146 2 40 22 28 10 M18x15 夾緊力校驗 1 零件的計算 其中 g 取 98 取 G 27N 2 緊力的計算 要夾持住零件必須滿足條件 f 為手指與工件的靜摩擦系數(shù)工件材料為 45 號鋼手指為鋼材查《機械零件手冊》 表 25 f 015N 為作用在零件內壁上壓緊力 G 為零件重力 所以 取 N 100N 由《機械制造裝備》式 460 可知驅動力的計算公式為 為 斜面傾角為傳動機構的效率這里為平摩擦傳動 查《機械零件手冊》表 22 這里取 085 b 775mmc 29mm 取 p 500 N 按《液壓傳動與氣壓傳動》公式 415 D 為汽缸的內徑 m P 為工作壓力 Pa 由《液壓傳動與氣壓傳動》表 91 負載 FN 5000 5000～ 10000 10000～ 20210 20210 ～ 30000 30000～ 50000 50000 工作壓力 pMPa 08～ 1 15～ 2 25～ 3 3 ～ 4 4～ 5 5～ 7 取 p 05MPa 由《液壓系統(tǒng)設計》可 查得 09～ 095 所以 由以上計算可知液壓缸能產(chǎn)生的推力 F 565N 大于夾緊工件所需的推力 P 500N 所以該液壓缸能夠滿足要求 4 彈性爪的強度校驗 彈性爪的結構形式如圖 37 圖 37 彈性爪結構圖 這種結構是在手爪外側用螺釘固定彈簧板兩端固定當彈性手工作時由于夾緊過程具有彈性就可以避免易損零件被抓傷變形和破損 工件與彈簧片間的力 由上節(jié)可知 F 100N 則彈簧爪截面上的剪應力為 [τ ] 30MPa τ QA 故彈性爪滿足強度要求 手臂機構的設計 1 手臂的 設計要求 手臂的結構和尺寸應滿足機器人完成作業(yè)任務提出的工作空間要求 根據(jù)手臂所受載荷和結構的特點合理選擇手臂截面形狀和高強度輕質材料 盡量減小手臂重量和相對其關節(jié)回轉軸的轉動慣量和偏重力矩以減小驅動裝置的負荷減少運動的動載荷與沖擊提高手臂運動的響應速度 要設法減小機械間隙引起的運動誤差提高運動的精確性和運動剛度采用緩沖和限位裝置提高定位精度 本設計中手臂由滾珠絲杠驅動實現(xiàn)上下運動結構簡單裝拆方便還設計有兩根導柱導向以防止手臂在滾珠絲杠上轉動確保手臂隨機座一起轉動它的結構如下圖 圖 38 手 臂結構圖 選用軸向腳架型液壓缸活塞桿末端為外螺紋結構手臂與末端執(zhí)行器連同活塞桿一起轉動 2 伸縮液壓油缸的選擇 選液壓缸型號為 YHG1C5028 100LJ1HL1Q 它的主要技術參數(shù)如表 23 表 33 冶金設備標準液壓油技術規(guī)格 缸 徑 mm 活塞桿直徑 mm 油口直徑 速度比 通徑 mm 聯(lián)接螺紋 146 2 50 28 36 10 M18x15 3 活塞桿的強度校核 末端執(zhí)行器的重量為 10389Kg 工件重量為 264Kg 由靜力平衡方∑ MB 0 R1 18 滾珠絲杠的選擇 18 諧波齒輪的選擇 19 聯(lián)軸器的選擇 20 第 4 章 工業(yè)機器人的計算機控制系統(tǒng)概述 20 41 工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的特點及對控制功能的基本要求 168。畢業(yè)設計（論文）三自由度圓柱坐標型工業(yè)機器人設計 哇哈哈大學 本科生畢業(yè)論文設計書 題目 三自由度圓柱坐標型工業(yè)機器人設計 中英文 The design for three degrees of freedom cylindrical industrial robot 作者姓名 所在專業(yè) 所在班級 申請學位 工學學士 指導教師 職稱 答辯時間 20 年 06 月 11 日 目 錄 中文摘要 2 Abstract 2 第 1 章 緒論 168。 3 第 2 章 工業(yè)機器人的總體設計 3 21 工業(yè)機器人的組成及各部分關系概述 3 22 工業(yè)機器人的設計分析 4 設計要求 5 總體方案擬定 5 工業(yè)機器人的主要技術參數(shù) 5 第 3 章 工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)設計 6 31 工業(yè)機器人的運動系統(tǒng)分析 6 機器人的運動概述 6 機器人的運動過程分析 7 32 工業(yè)機器人 的執(zhí)行機構設計 8 末端執(zhí)行機構設計 8 手臂機構設計 11 腰部和基座設計 12 33 工業(yè)機器人的機械傳動裝置設計 168。 21 42 計算機控制系統(tǒng)的設計方案 22 43 硬件電路的組成 22 第 5 章 工業(yè)機器人運行時應采取的安全措施 22 51 安全要求 22 52 實施方法 23 鳴謝 23 參考文獻 24 附外文翻譯 中文摘要 在工業(yè)上自動控制系統(tǒng)有著廣泛的應用如工業(yè)自動化機床控制計算機系統(tǒng)機器人等而工業(yè)機器人是相對較新的電子設備它正開始改變現(xiàn)代化工業(yè)面貌本設計為三自由度圓柱坐標型工業(yè)機器人其工作方向為兩個直線方向和一個旋轉方向在控制器的作用下它執(zhí)行將工件從一條流水線拿到另一條流水線這一簡單的動作本文是對整個設計工作較全面的介紹和總結 關鍵詞三自由度圓柱坐標工業(yè)機器人 Abstract Industrially automatic control systems are found in numerous applications such as automation machine tool control puter systems and robotics Industrial robots are relatively new electromechanical devices that are beginning to change the appearance of modern industry This scheme introduced a cylindrical robot for three degree of freedom It is posed of two linear axes and one rotary axis current control only allows these devices move from one assembly line to other assembly line in space perform relatively simple taskes This paper is more prehensive introduction and summingup for the for the whole design work Key words three degrees of freedom cylindrical Industrial robot 三自由度圓柱坐標型工業(yè)機器人設計 專業(yè)機械設計制造及其自動化學號 2021121622 姓名小三 指導老師孫二娘 第一章 緒論 機器人工程是近二十多年來迅速發(fā)展起來的綜合學科它集中了機械工程電子工程計算機工程自動控制工程以及人工智能等多種學科的最新研究成果是當代科學技術發(fā)展最活躍的領域之一也是我 國科技界跟蹤國際高科技發(fā)展的重要方面工業(yè)機器人的研究制造和應用水平是一個國家科技水平和經(jīng)濟實力的象征正受到許多國家的廣泛重視 目前工業(yè)機器人的定義世界各國尚未統(tǒng)一分類也不盡相同最近聯(lián)合國國際標準化組織采納了美國機器 人協(xié)會給工業(yè)機器人下的定義工業(yè)機器人是一種可重復編程的多功能操作裝置可以通過改變動作程序來完成各種工作主要用于搬運材料傳遞工件參考國外的定義結合我國的習慣用語對工業(yè)機器人作如下定義 工業(yè)機器人是一種機體獨立動作自由度較多程序可靈活變更能任意定位自動化程度高的自動操作機械主要用于加工自動線和柔性制造系統(tǒng)中傳遞和裝卸工件或夾具 工業(yè)機器人以剛性高的手臂為主體與人相比可以有更快的運動速度可以搬運更重的東西而且定位精度相當高它可以根據(jù)外部來的信號自動進行各種操作 工業(yè)機器人的發(fā)展由簡單到復雜由初級到高級逐步完善它的 發(fā)展過程可分為三代 第一代工業(yè)機器人就是目前工業(yè)中大量使用的示教再現(xiàn)型工業(yè)機器人它主要由手部臂部驅動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成它的控制方式比較簡單應用在線編程即通過示教存貯信息工作時讀出這些信息向執(zhí)行機構發(fā)出指令執(zhí)行機構按指令再現(xiàn)示教的操作 第二代機器人是帶感覺的機器人它具有尋力覺觸覺視覺等進行反饋的能力其控制方式較第一代工業(yè)機器人要復雜得多這種機器人從 1980 年開始進入了實用階段不久即將普及應用 第三代工業(yè)機器人即智能機器人這種機器人除了具有觸覺視覺等功能外還能夠根據(jù)人給出的指令認識自身和周圍的環(huán)境識別對象的有無 及其狀態(tài)再根據(jù)這一識別自動選擇程序進行操作完成規(guī)定的任務并且能跟蹤工作對象的變化具有適應工作環(huán)境的功能這種機器人還處于研制階段尚未大量投入工業(yè)應用 第 2 章 工業(yè)機器人的總體設計 21 工業(yè)機器人的組成及各部分關系概述 圖 21 工業(yè)機器人的組成圖 它主要由機械系統(tǒng) 執(zhí)行系統(tǒng)驅動系統(tǒng) 控制檢測系統(tǒng)及智能系統(tǒng)組成 執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)是工業(yè)機器人完成抓取工件實現(xiàn)各種運動所必需 的機械部件它包括手部腕部機身等 手部又稱手爪或抓取機構它直接抓取工件或夾具 腕部 又稱手腕是連接手部和臂部的部件其作用是調整或改變手部的工作方位 臂部是支承腕部的部件作用是承受工件的負荷并把它傳遞到預定的位置 機身是支承手臂的部件其作用是帶動臂部自轉升降或俯仰運動 驅動系統(tǒng)為執(zhí)行系統(tǒng)各部件提供動力并驅動其動力的裝置常用的 機械傳動液壓傳動氣壓傳動和電傳動 控制系統(tǒng)通過對驅動系統(tǒng)的控制使執(zhí)行系統(tǒng)按照規(guī)定的要求進行工作當發(fā)生錯誤或故障時發(fā)出報警信號 檢測系統(tǒng)作用是通過各種檢測裝置傳感裝置檢測執(zhí)行機構的運動情況根據(jù)需要反饋給控制系統(tǒng)與設定進行比較以保證運動符合要求 圖 22 各部分關系圖 22 工業(yè)機器人的設計分析 設計要求 綜合運用所學知識搜集有關資料獨立完成三自由度圓柱坐標型工業(yè)機器人操作機和驅動單元的設計工作 原始數(shù)據(jù)自動線上有ＡＢ兩條輸送帶之間距離為 15m 需設計工業(yè)機器人將一零件從 A 帶送到 B 帶 零件尺寸內孔 ￠ 100 壁厚 10 高 100 零件材料 45 鋼 總體方案擬定 在工業(yè)機器人的諸多功能中抓取和移動是最主要的功能這兩項功能實現(xiàn)的技術基礎是精巧的機械結構設計和良好的伺服控制驅動本次設計就是在這一思維下展開的根據(jù)設計內容和需求確定圓柱坐標型工業(yè)機器人利用步進電機驅動和諧 波齒輪傳動來實現(xiàn)機器人的旋轉運動利用另一臺步進電機驅動滾珠絲杠旋轉從而使與滾珠絲杠螺母副固連在一起的手臂實現(xiàn)上下運動考慮到本設計中的機器人工作范圍不大故利用液壓缸驅動實現(xiàn)手臂的伸縮運動末端夾持器則采用內撐連桿杠桿式夾持器用小型液壓缸驅動夾緊 圖 23 機器人外形圖 工業(yè)機器人主要技術性能參數(shù) 工業(yè)機器人的技術參數(shù)是說明其規(guī)格和性能的具體指標主要技術參數(shù)有如 下 抓取重量 抓取重量是用來表明機器人負荷能力的技術參數(shù)這是一項主要參數(shù)這項參數(shù)與機器人的運動速度有關一般是指在正常速度下所抓取的重量 抓取工件的極 限尺寸 抓取工件的極限尺寸是用來表明機器人抓取功能的技術參數(shù)它是設計手部的基礎 坐標形式和自由度 說明機器人機身手部腕部等共有的自由度數(shù)及它們組成的坐標系特征 運動行程范圍 指執(zhí)行機構直線移動距離或回轉角度的范圍即各運動自由度的運 動量根據(jù)運動行程范圍和坐標形式就可確定機器人的工作范圍 運動速度 是反映機器人性能的重要參數(shù)通常所指的運動速度是機器人的最大運動速