【正文】 部件對(duì)回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ kg178。 ） /2 得 M 摩 =（ ） 13 圖 3 腕部回轉(zhuǎn)力矩計(jì)算圖 Fig 3 Wrist rotary torque calculation chart ⑵ 工件重心偏置力矩引起的偏置力矩 M 偏 M 偏 =G1 e （ ） （ 6） 式中 G1—— 工件重量（ N） e—— 偏心距（即工件重心到碗回轉(zhuǎn)中心線(xiàn)的垂直距離），當(dāng)工件重心與手腕回轉(zhuǎn)中心線(xiàn)重合時(shí)， M偏為零 當(dāng) e=， G1=98N 時(shí) M 偏 = （ N178。 （ 200179。 手腕驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 驅(qū)動(dòng)手腕回轉(zhuǎn)時(shí)的驅(qū)動(dòng)力矩必須克服手腕起動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩 和 手腕的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與支承孔處的摩擦阻力矩，動(dòng)片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩以及由于轉(zhuǎn)動(dòng)的重心與軸線(xiàn)不重合所產(chǎn)生的偏重力矩。夾緊缸體也指座固連成一體。對(duì)一般商用機(jī)器人，末桿 (即與末端執(zhí)行器相聯(lián)結(jié)的桿 )都有獨(dú)立的自轉(zhuǎn)功能，若該桿再能在空間取任意方位，那么與之相聯(lián)的末端執(zhí)行器就可在空間去任意姿態(tài)，即達(dá)到完全靈活的境地 [12]。其功用是利用自身的活動(dòng)度確定被末端執(zhí)行器夾持物體的空間姿態(tài)，也可以說(shuō)是確定末端行器的姿態(tài)。它的結(jié)構(gòu)緊湊，但回轉(zhuǎn)角度小于 ?360 ，并且要求嚴(yán)格的密封。手腕自由度的選用與機(jī)械手的通用 11 性、加工工藝要求、工件放置方位和定位精度等許多因素有關(guān)。 45176。 另外，通往手腕油缸的管道盡量從手臂內(nèi)部通過(guò)，以便手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)管路不扭轉(zhuǎn)和不外露，使外形整齊。 (N) 腕部的結(jié)構(gòu) 概述 腕部是連接手部與臂部的部件，起支承手部的作用。 245/27=(N) P 實(shí)際 =P 計(jì)算 K1K2/η （ 3） 取 η=, K 1=, K2=1+1000/9810≈ 則 P 實(shí)際 =179。 45 (cos30176。,α=30176。為了考慮工件在傳送過(guò)程中產(chǎn)生的慣性力、振動(dòng)以及傳力機(jī)構(gòu)效率的影響，其實(shí)際的驅(qū)動(dòng)力 P實(shí)際應(yīng)按以下公式計(jì)算，即： P 實(shí)際 =PK1K2/η 式中 η —— 手部的機(jī)械效率，一般取 ~； K1—— 安全系數(shù)，一般取 ~2 K2—— 工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響， K2可近似按下式估計(jì)， K2=1+a/g， 10 其中 a 為被抓取工件運(yùn)動(dòng)時(shí)的最大加速度， g 為重力加速度。 這種手部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有動(dòng)作靈活，手指開(kāi)閉角大等特點(diǎn)。 。 由上式可知，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力 P 一定時(shí)， α 角增大則握力 N 也隨之增加，但 α 角過(guò)大會(huì)導(dǎo)致拉桿（即活塞）的行程過(guò)大，以及手指滑槽尺寸長(zhǎng)度增大，使之結(jié)構(gòu)加大，因此，一般取 α=30176。 F=0 得 P1′h=Nb （ 2） 因 h=a/cosα 所以 P=2b(cosα) 2 N/a 式中 a—— 手指的回轉(zhuǎn)支點(diǎn)到對(duì)稱(chēng)中心線(xiàn)的距離（毫米）。手指握緊工件時(shí)所需的力稱(chēng)為握力（即夾緊力），假想握力作用在過(guò)手指與工件接觸面的對(duì)稱(chēng)平面內(nèi) [9]，并設(shè)兩力的大小相等，方向相反，以 N表示。根據(jù)銷(xiāo)軸的力平衡條件，即 9 1. Finger 2. Pin 3. Lever 4 Means 圖 1 滑槽杠桿式手部受力分析 Fig 1 The force analysis of chute leveraged hand ∑Fx=0,P 1=P2。 驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 8 如圖所示為滑槽式手部結(jié)構(gòu)。 ④ 應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度 手指除受到被夾持工件的反作用力外，還受到機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)的影響，要求具有足夠的強(qiáng)度和剛度以防止折斷或彎曲變形，但應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，自重輕。 ③ 應(yīng)保證工件的準(zhǔn)確定位 為使手指和被夾持工件保持準(zhǔn)確的相對(duì)位置，必須根據(jù)被抓取工件的形狀，選擇相應(yīng)的手指形狀。手指的開(kāi)閉角保證工件能順利進(jìn)入或脫開(kāi)。 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的幾個(gè)問(wèn)題 ① 應(yīng)具有足夠的握力（即夾緊力 ） 在確定手指的握力時(shí)，除考慮工件重量外，還應(yīng)考慮在傳送或操作過(guò)程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)，以保證工件不致產(chǎn)生松動(dòng)或脫落。 鉗爪式手部結(jié)構(gòu)由手指和傳力機(jī)構(gòu)組成。當(dāng)手爪加緊零件時(shí)，彈性材料便發(fā)生變形并與零件外輪廓緊密接觸。機(jī)械手結(jié)構(gòu)型式不象人手，它的手指形狀也不象人的手指、它沒(méi)有手掌，只有自身的運(yùn)動(dòng)將物體包住，因此，手部結(jié)構(gòu)及型式根據(jù)它的使用場(chǎng)合和被夾持工件的形狀，尺寸，重量，材質(zhì)以及被抓取部位等的不同而設(shè)計(jì)各種類(lèi)型的手部結(jié)構(gòu)，它一般可分為 鉗爪式，氣吸式，電磁式和其他型式。 /s （ 6）定位精度： 177。 /s （ 5） 手腕回轉(zhuǎn) ： ε =90176。 /s （ 4） 左右回轉(zhuǎn) ： γ =90176。 45176。 5 機(jī)械手的設(shè)計(jì) 主要技術(shù)參數(shù) 根據(jù)工作環(huán)境 和生產(chǎn)狀況，提出設(shè)計(jì)參數(shù)，主要技術(shù)參數(shù)： （ 1） 自由度數(shù)： N=4 （ 2）抓取重量： P=mg=50179。 為了保證液壓系統(tǒng)可靠地工作，初次安裝時(shí)必須將各油缸和管道仔細(xì)清洗和沖洗，油箱要密封，加入的液壓要經(jīng)過(guò)過(guò)濾。液壓伺服系統(tǒng)響應(yīng)快，控制性好，在性能優(yōu)良的機(jī)械手上得到了廣泛的應(yīng)用。其中，手抓和手腕采用聯(lián)軸器聯(lián)接，手腕跟臂部用螺釘和螺母聯(lián)接。其中，手抓的動(dòng)作是夾緊和展開(kāi)。 研究方法和措施 使用現(xiàn)在機(jī)械設(shè)計(jì)方法和液壓傳動(dòng)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用關(guān)節(jié)式坐標(biāo)（四個(gè)自由度，可以繞 X、 Y、 Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)和 X軸移動(dòng)）。高（毫米）； ：整機(jī)重 量。 規(guī)格參數(shù) 工業(yè)機(jī)械手的規(guī)格參數(shù)是說(shuō)明機(jī)械手規(guī)格和性能的具體指標(biāo)，一般包括以下幾個(gè)方面： （又稱(chēng)臂力）：額定抓取重量或稱(chēng)額定負(fù)荷，單位為公斤； ：整機(jī)，手臂和手腕等運(yùn)動(dòng)共有幾個(gè)自由度； ：固定機(jī)械擋塊，可調(diào)機(jī)械擋塊，行程開(kāi)關(guān)，電位器及其他各種位置設(shè)定和檢測(cè)裝置； ：氣動(dòng)，液動(dòng)，電動(dòng)和機(jī)械式四種形式； ； ； ； ：位置設(shè)定精度和重復(fù)定位精度； ：長(zhǎng)179。 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)：有氣動(dòng)，液動(dòng)，電動(dòng)和機(jī)械式四種形式。 ：手臂是支撐被抓物體，手部，腕部的重要部件。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)形式多樣，常用的有：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、彈簧式等。 5 3 機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案 機(jī)械手的組成 工業(yè)機(jī)械手是由 機(jī)座、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)所組成，執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括抓取部分（手部）、腕部和臂部等運(yùn)動(dòng)部件所組成。其中最為突出的是水下機(jī)器人， 6000 米水下無(wú)纜機(jī)器人的成果居 世界領(lǐng)先水平，還開(kāi)發(fā)出直接遙控機(jī)器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、管道機(jī)器人等機(jī)種；在機(jī)器人視覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)、聲覺(jué)等基礎(chǔ)技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用上開(kāi)展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、?；O(shè)計(jì)，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。但總的來(lái)看，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離，如：可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品；機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線(xiàn)系統(tǒng)技術(shù)與國(guó)外比有差距 ；在應(yīng)用規(guī)模上，我國(guó)已安裝的國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約 200 臺(tái)，約占全球已安裝臺(tái)數(shù)的萬(wàn)分之四。它不僅能為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來(lái)高度的生產(chǎn)力和巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且將為我國(guó)的宇宙開(kāi)發(fā)、海洋開(kāi)發(fā)、核能利用等新興領(lǐng)域的發(fā)展做出卓越的貢獻(xiàn)。這是一種誤解。從 94 年美國(guó)開(kāi)發(fā)出 “ 虛擬軸機(jī)床 ” 以來(lái)，這種新型裝置已成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)之一，紛紛探索開(kāi)拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域 。 （ 6）．當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與 4 機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。 （ 4）．機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器 外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺(jué)、力覺(jué)等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺(jué)、聲覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)等多傳感器的融合技術(shù)來(lái)進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制；多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化；由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)；國(guó)外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問(wèn)市。 2 機(jī)器人的發(fā)展 世界機(jī)器人的發(fā)展 國(guó)外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個(gè)趨勢(shì)： （ 1） .工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修），而 單機(jī)價(jià)格不斷下降，平均單機(jī)價(jià)格從 91 年的 10． 3萬(wàn)美元降至 97 年的 6． 5 萬(wàn)美元。 ，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn) 機(jī)械手 代替人進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個(gè)側(cè)面，同時(shí)由于機(jī)械手可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個(gè)側(cè)面。 ，避免人身事故 在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場(chǎng)合中，用人手直接操作是有危險(xiǎn)或根本不可能的，而應(yīng)用機(jī)械手即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè)，使勞動(dòng)條件得以改善。 液壓控制的翻轉(zhuǎn) 機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)，不知疲勞，不怕危險(xiǎn)，抓舉重物的力量比人手力大的特點(diǎn)，因此， 液壓控制的翻轉(zhuǎn) 機(jī)械手已受到許多部門(mén)的重視，并越來(lái)越廣泛地得到了應(yīng)用。液壓控制的翻轉(zhuǎn) 機(jī)械手是在機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的一種新型裝置。 機(jī)器人并不是在簡(jiǎn)單意義上代替人工的勞動(dòng)，而是綜合了人的特長(zhǎng)和機(jī)器特長(zhǎng)的一種擬人的電子機(jī)械裝置，既有人對(duì)環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說(shuō)它也是機(jī)器的進(jìn)化過(guò)程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。機(jī)器人的種類(lèi)之多，應(yīng)用之廣，影響之深，是我們始料未及的。如古希臘神話(huà)《阿魯哥探險(xiǎn)船》中的青銅巨人泰洛斯（ Taloas)，猶太傳說(shuō)中的泥土巨人等等，這些美麗的神話(huà)時(shí)刻激勵(lì)著人們一定要把美麗的神話(huà)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，早在兩千年前就開(kāi)始出現(xiàn)了自動(dòng)木人和一些簡(jiǎn)單的機(jī)械偶人。manipulator。 該機(jī)械手采用了液壓驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了夾緊、翻轉(zhuǎn)和展開(kāi)等動(dòng)作，該設(shè)計(jì)能夠提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，從而提高經(jīng)濟(jì) 和社會(huì) 效益。 本設(shè)計(jì)主要針對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)上的自動(dòng)化設(shè)計(jì)了一個(gè)四自由度的翻轉(zhuǎn)機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的自動(dòng)化 。錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 29 致謝 28 參考文獻(xiàn) 27 油箱容積的選擇 26 油泵電動(dòng)機(jī)的選擇 24 3 單葉片回轉(zhuǎn)油缸 22 無(wú)桿活塞油缸 22 雙作用單桿活塞油缸 22 液壓系統(tǒng)的計(jì)算 21 機(jī)械手的液壓