【正文】 —— 手臂處于同一縮回位置時密封處的反力之和，這時也很小。 （ 2）手臂精致在縮回位置時，伸縮導(dǎo)管內(nèi)通過壓力介質(zhì)產(chǎn)生的向前推動有可能使手 15 臂向前移動。 計算過程要注意一下幾點： （ 1） 大FVQ 6? ，如果流量一定， F 值一定要取得合適。 將以上各項數(shù)值代入式 ，如不等于零，則應(yīng)該修改油缸參數(shù)。 根據(jù)工藝要求，可以確定一次起停過程的伸縮行程 (m)。 對于速度大或質(zhì)量大的機械手，這項慣性力很重要，可以用以下方法近似求解。 縮伸 、 agWagW ?? —— 手臂伸縮時產(chǎn)生的加速度 ? ?縮伸 、 aa 的動力。一般輕載，伸縮行程小時，這個力比較小，可以忽略不計。 ?摩F —— 手臂伸縮運動件的自重和抓重在各支撐處所產(chǎn)生的摩擦阻力之和。重點討論手臂水平布置的情況 0ag ????? ??? ? 伸管摩推 WPFTP （ ） 0ag ????? ???? 縮管摩拉 WPFTP （ ） 拉推 、 PP —— 不計摩擦?xí)r缸內(nèi)推力和拉力。 外緩沖是在驅(qū)動系統(tǒng)之外設(shè)置緩沖機構(gòu)，如液壓緩沖器等。 內(nèi)緩沖是在驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置緩沖環(huán)節(jié)，例如在油路中設(shè)置緩沖回路、緩沖元件、在油缸設(shè)置緩沖機構(gòu)。其 回轉(zhuǎn)機構(gòu)示意圖如圖 — 3 所示。 圖 控制手臂升降回轉(zhuǎn)裝置 此裝置的驅(qū)動機構(gòu)是液壓驅(qū)動，回轉(zhuǎn)缸通過兩個油孔，一個進油孔，一個排油孔，分 10 別通向回轉(zhuǎn)葉片的兩側(cè)來實現(xiàn)葉片回轉(zhuǎn)。這種結(jié)構(gòu)是導(dǎo)向桿在內(nèi)部，結(jié)構(gòu)緊湊。花鍵軸與與升降缸的下端蓋用鍵來固定，下短蓋與連接地面的的底座固定。回轉(zhuǎn)缸的轉(zhuǎn)軸與升降缸的活塞桿是一體的。如上圖所示，回轉(zhuǎn)機構(gòu)置于升降缸之上的機身結(jié)構(gòu)。 分析： 經(jīng)過綜合考慮，本設(shè)計選用回轉(zhuǎn)缸置于升降缸之上的結(jié)構(gòu)。 活塞缸和齒條齒輪機構(gòu)。這種 結(jié)構(gòu)采用單缸活塞桿，內(nèi)部導(dǎo)向，結(jié)構(gòu)緊湊。其缺點是回轉(zhuǎn)運動傳動路線長，花鍵軸的變形對回轉(zhuǎn)精度的影響較大。常用的機身結(jié)構(gòu)有以下幾種： 9 （ 1） 回轉(zhuǎn)缸置于升降之下的結(jié)構(gòu)。為了設(shè)計出合理的運動機構(gòu)，就要綜合考慮，分析。 由于本次設(shè)計的機械手是兵工加工用的組合 式機械手，所以根據(jù)情況考慮我們應(yīng)該采用機械式的位置行程檢測系統(tǒng)。 8 機械手的工作環(huán)境惡劣，所以手臂的行程檢測裝置也要適應(yīng)不同的環(huán)境，因此也要來做到以下幾點： 在機械性能方面：要結(jié)構(gòu)簡單、剛性好、體積小、壽命長和維修方便； 在使用環(huán)境方面：要能在振動、油污等條件下穩(wěn)定和可靠的工作； 在電器性能方面：要有高的抗干擾能力，高精度，長期使用精度不變。再用減速機構(gòu)來控制擺動的速度，即可得到需要的手臂擺動速度?；剞D(zhuǎn)角小于 360176。通用機械手的手臂俯仰機構(gòu)，往復(fù)直線油缸可繞其支撐筒軸擺動，當(dāng)油缸活塞桿做往復(fù)運動時，通過鉸鏈帶動支架上下擺動，而手臂安裝在支架上。缺點 是一次行程有兩個速度。 （ 2）雙作用雙活塞桿油缸：當(dāng)需要很大行程時，將油缸做的很長、體積很大，則加工上有困難?；钊谟蛪合伦麟p向運動。齒條來實現(xiàn)直線運動。 手臂直線運動的結(jié)構(gòu)設(shè)計 手臂直線運動的結(jié)構(gòu)，基本上是油驅(qū)動機構(gòu)和導(dǎo)向裝置兩部分所組成。的情況下，采用直線油缸通過齒條、齒輪或鏈條、滾輪來實現(xiàn)。手臂的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)角小于 360176。還要考慮機械手的工作環(huán)境，考慮到溫度、濕度、粉塵等等。 這些要求會有一些矛盾，剛性大，還要求承載能力大，那結(jié)構(gòu)也就會較大，靈巧就很難滿足了：動作靈巧，轉(zhuǎn)動速度快，慣性和沖擊力也就較大， 那定位精度就會較低。 機械手的通用性強，工藝性好，便于維修。速度過快產(chǎn)生很大的慣性，會影響到工作的穩(wěn)定。所以在設(shè)計時要盡量事手臂重心通過回轉(zhuǎn)中心，或離回轉(zhuǎn)中心盡量近，以減少偏重力矩，對于雙臂同 時操作的機械手，則使兩臂的布置盡量對稱于中心，以達到平衡。就是要計算手臂移動零件時重量對回轉(zhuǎn)、升降、支撐中心的偏重力矩。如在運動臂上加裝滾動軸承或采用滾珠導(dǎo)軌也能使手臂動作輕快，平穩(wěn)。 手臂的動作要靈活。而回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的誤差，是放大式的尺寸誤差，當(dāng)轉(zhuǎn)角位置一定時，手臂伸出越長，產(chǎn)生的誤差越大。手臂的剛度較強就可以抵消慣性力和偏重力矩等來保證定位精度；合理選擇機械手的坐標(biāo)形式也可以提高機械手的定位精度。要為了使手爪能準(zhǔn)確的抓到工件，手臂的定位精度就要有一定要求，那就需要采用先進的控制方法。也要注意手臂連接件和支撐件的剛度，來保證承載 所需要的驅(qū)動力。 手臂的基本設(shè)計要求 手臂最基本的要求是承載能力大，要剛度強并且輕便。 機械手的手臂不僅只有完成這 3 種動作的功能，更帶有導(dǎo)向裝置來保證工作的正確方向并同時可承受工件所產(chǎn)生的彎曲和扭轉(zhuǎn)力矩。 手臂的作用 機械手的手臂是和機械手的機身和手部連接在一起的，來支撐配合手腕和手爪完成各項運動。 機械手是一種能自動化定位控制并可重新 編程序以變動的多功能機器，它有多個自由度，可以來搬運物體以完成在各個不同環(huán)境中的工作。在工作過程中，當(dāng)工件過來后，將光擋住，此時相當(dāng)于輸入一個信號系統(tǒng)，手開始抓。在機械手的操作柄有一個按鈕來控制工作頭（降低、翻轉(zhuǎn)、傾斜和抓住的裝置）。該工作臂類似一個伸縮儀。 機械手是以人體手臂為基礎(chǔ)來模仿人的動作，它的動作由以下四部分來實現(xiàn)： 1 自由度旋轉(zhuǎn) 2 肩的前后運動 3 肘的上 下運動 4 腕的回轉(zhuǎn)運動。 5 2 組合式機械手的功能原理及各部的設(shè)計 人體由于不能在高溫，多粉塵，有害氣體較多的環(huán)境中工作，所以代替人體工作的一種重要工具 —— 機械手應(yīng)運而生。腕部運動基本上有三個自由度。這種坐標(biāo)形式運動件的慣性較小，本體占的空間不大，而動作范圍很大，并可以繞過障礙抓取工件，但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜 。占的空間也較大，一般多安裝在架空的梁上。這種坐標(biāo)形式直觀性好，結(jié)構(gòu)簡單，所占空間較小，動作的范圍較大，是應(yīng)用最多的一種。本體運動是指機械手作為本體部分運動，如本體橫向運動。因此應(yīng)用組合式工業(yè)機械手滿足設(shè)計要求。按排列組合公式計算： 即可得到 15 種機械手，其中具有實際意義的組合形式有 8 種： 這 8 種機械手可以用符號表示為： ①X 、 ②φ 、 ③XZ 、 ④Zφ 、 ⑤Xφ 、 ⑥Xθ 、 ⑦XZφ 、⑧Xθφ 當(dāng)每一種只加一種手腕動作時，可組成 24 種機械手。檢測系統(tǒng)包括炮彈旋轉(zhuǎn)、測頭移動和頂炮彈用活塞桿的伸出和收回。 驅(qū)動系統(tǒng) 整個系統(tǒng)需處于潔凈的環(huán)境中 ,以確保檢測的準(zhǔn)確可靠 ,因此采用氣壓驅(qū)動 [3],即 保證了環(huán)境的清潔 ,又滿足了機械手運動快速性的要求。 (2)步進電機、交流電機的啟動、停止 。 整個系統(tǒng)分為控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)三大部分。 連續(xù)軌跡控制 它的運動軌跡為空間的任意連續(xù)曲線，其特點是設(shè)定點為無限的，整個移動過程處于控制之下，可以實現(xiàn)平穩(wěn)和準(zhǔn)確的運動，并且使用范圍廣，但電氣控制系統(tǒng)復(fù)雜。若欲控制的點數(shù)多，則必然增加電氣控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。此類機械手目前還不多，但有發(fā)展前途。 電力傳動機械手 直線電機或功率步進電機直接驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運即有特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動機、動的機械手，因為不需要中間的轉(zhuǎn)換機構(gòu)，故機械結(jié)構(gòu) 簡單。它是一種附屬于工作主機的專用機械手，動作頻率大，但結(jié)構(gòu)較大，動作程序不可變。 機械傳動機械手 間歇機構(gòu)等 )驅(qū)動的機械即由機械傳動機構(gòu) (如凸輪、連桿、齒輪和齒條、其動力是由工作機械傳遞的。其主要特點是 :介質(zhì)里極為方便，輸出力小，氣動動作迅速，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。若機采用電液伺服驅(qū)動系統(tǒng)，可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，使機械手的通用性擴大，但液伺服閥的制造精度高，油液過濾要求嚴格，成本高。其主要特點是 :抓重可達公斤以上、傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏。 通用機械手按其控制定位的方式不同可分為簡易型和伺服型兩種 :簡易型伺服型具有伺服系統(tǒng)定位控制系開一關(guān)”式控制定位，只能是點位控制 : 伺服型具有伺服系統(tǒng)定位控制系統(tǒng)可以是點位的，也可以實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，一般的伺服型通用機械手屬于數(shù)控類型。在規(guī)格性能范圍內(nèi)，其動作程序是可變的，通過調(diào)整可在不同場合使用，驅(qū)動系統(tǒng)制系統(tǒng)是獨立的。一 )按用途分 機械手可分為專用機械手和通用機械手兩種 : 1 專用機械手 它是附屬于主機的、具有固定程序而無獨立控制系統(tǒng)的機械裝置。 (5)宇宙及海洋的開發(fā)，軍事工程及生物醫(yī)學(xué)方面的研究和試驗。 (3)可在勞動條件差，單調(diào)重復(fù)易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動。 1 組合工業(yè)機械手的概述 ................................................................................................. 1 工業(yè)機械手的廣泛應(yīng)用 ........................................... 1 組合機械手的分類 ............................................... 1 機械手的組成 .................................................... 2 控制系統(tǒng) ...................................................................................................... 2 驅(qū)動系統(tǒng) ...................................................................................................... 2 執(zhí)行系統(tǒng) ...................................................................................................... 2 組合式機械手的組合形式 ........................................ 3 工業(yè)機械手坐標(biāo)形式 ............................................. 4 2 組合式機械手的功能原理及各部的設(shè)計 ................................................................. 4 功能原理設(shè)計 .................................................... 4 機械手手臂機構(gòu)設(shè)計 ............................................. 5 手臂的作用 .................................................................................................. 5 手臂的基本設(shè)計要求 ....................................... 5 手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ............................................ 7 手臂行程位置檢測方法 ..................................... 7 機械