【正文】 .................................................................................. 17 尺寸的確定 .............................................................................................. 17 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ................................................................................................. 19 方案比較 .................................................................................................. 19 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................................................................................... 19 機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì) ...................................................................................... 20 第 4 章 電路的選型設(shè)計(jì) ................................................................................................. 24 照明系統(tǒng)的選型設(shè)計(jì) .......................................................................................... 24 圖像采集系 統(tǒng)的選型設(shè)計(jì) ................................................................................... 24 第 5 章輔助件的選型設(shè)計(jì) ............................................................................................... 25 爪子橡膠套 ........................................................................................................ 25 手機(jī)固定夾 ....................................................................................................... 25 牽引繩選擇 ....................................................................................................... 26 總 結(jié) ........................................................................................................................... 28 致 謝 ........................................................................................................................... 29 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 30 北方民族大學(xué) 2021屆 本科生畢業(yè)論文 2 第 1 章 緒論 選題 的目的和意義 目的 在生活中，我們常常會(huì)遇到這樣的問題：手機(jī)、鑰匙等掉落于廁所等狹小空間；窗臺(tái)邊掉落的衣服等，這時(shí)我們就希望有那么一個(gè)工具可以實(shí)現(xiàn)小空間、小物體的抓取功能。實(shí)地調(diào)查學(xué)校的馬桶、管道、狹小空間，確定有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)。 意義 隨著科技的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)和產(chǎn)品雖隨著不 斷的發(fā)展，其也不再局限于傳統(tǒng)的制造業(yè)和工業(yè)，而慢慢普及與生活。 本課題 的任務(wù)要求和設(shè)計(jì)內(nèi)容 任務(wù)要求 實(shí)地調(diào)查學(xué)校的馬桶、管道、狹小空間，設(shè)計(jì)一臺(tái)多功能抓取機(jī)械手臂，其可以實(shí)現(xiàn)要是、手機(jī)、錢包、塑料瓶等物品的抓取功能。相應(yīng)設(shè)計(jì)要進(jìn)行傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、蓄電照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)、圖形采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等任務(wù)，在此基礎(chǔ)上完成機(jī)械手臂的三維建模及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真，完成裝配圖和相應(yīng)零部件圖紙繪制工作。實(shí)現(xiàn)多功能抓取機(jī)械手臂的三維建模和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真，在此基礎(chǔ)上完成整機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。； 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) ： 螺紋 傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)。 2) 爪子結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 粘貼 摩擦 粗糙 面 或者 塑料套增大摩擦系數(shù) 。 4) 設(shè)計(jì)蓄電照明：由于工作空間，常常為暗道，故設(shè)計(jì)蓄電照明很有必要。初步設(shè)計(jì)其安裝于夾持器處。主要用于彎道處或不能清晰觀察的狹縫的圖像采集，并實(shí)現(xiàn)可視控制抓取。 綜上所述，本方案采用半自動(dòng)化設(shè)計(jì)，既可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又能可靠的實(shí)現(xiàn)抓取功能。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)分析 多功能機(jī)械手臂總體設(shè)計(jì)主要分為抓爪（夾持器）、直段臂和傳動(dòng) 機(jī)構(gòu) 三大部件設(shè)計(jì)及二個(gè)系統(tǒng)：圖像采集電路系統(tǒng)、蓄電照明系統(tǒng)。 北方民族大學(xué) 2021屆 本科生畢業(yè)論文 6 第 2 章 機(jī)械設(shè)計(jì) 夾持器的設(shè)計(jì) 夾持器是機(jī)械手臂的核心部分，其自由度決定了動(dòng)力的數(shù)量。 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法有解析法，幾何作圖法和實(shí)驗(yàn)法，而本設(shè)計(jì)采用較直觀的幾何作 圖法。注：幾何作圖法實(shí)現(xiàn)的個(gè)尺寸設(shè)計(jì)均由作圖軟件CAD 輔助設(shè)計(jì)得出。故設(shè)圓管的直徑為 25mm 壁厚取 1mm 為了是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得可靠、合理，還應(yīng)考慮幾何條件和動(dòng)力條件等。假設(shè)爪子張開時(shí)，爪子處于最大張角狀態(tài)。測(cè)得搖桿擺角為 48186。連桿與擺桿的夾角為 43186。連桿鉸接點(diǎn)的豎直行程為 。由三心定理知 P24 必然在 P1 P14 和 P2 P34的交點(diǎn)處，同時(shí)也可以找出 P13。一般地，夾緊力必須克服工件本身的重力所產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩來使工件保持穩(wěn)定狀態(tài)。 2K —— 工件情況系數(shù)，主要慣性力影響，一般取 ~，本設(shè)計(jì)取2K =。 G—— 工件重量，本設(shè)計(jì)抓取對(duì)象重量最大為 500g. 故得： NGKKKF N ??????? （ 26） 取 NF =34N. 北方民族大學(xué) 2021屆 本科生畢業(yè)論文 9 (2)驅(qū)動(dòng)力的分析 此處所說的驅(qū)動(dòng)力是指爪子的牽引力。F 為連桿對(duì)滑塊的作用力，大小為 倍的 F2. fF 為 復(fù) 位 彈 簧 的 恢 復(fù) 力 由 下 面 彈 簧 設(shè) 計(jì) 可 知 fF =, 故得 2a 2 39。此處選擇圓柱螺旋壓縮彈簧。選擇不銹鋼絲 d=。 選擇 d=, D=，其單圈剛度是 39。 則： arctanta D?? ?節(jié)距 t ta n 8 18 ta n 8 m m?? ? ? ? ? 北方民族大學(xué) 2021屆 本科生畢業(yè)論文 11 ?a=8186。 一般壓縮量為 30%80%，取總壓縮量為 65%，而預(yù)緊量為 10%，則： 行程 S=(65%10%)(td)n=16mm (n 為有效圈數(shù) ) ? 16 4 . 5 95 5 % ( ) 5 5 % ( 7 . 4 9 1 . 6 )sn td? ? ???, 查表取 n=5圈，則： ?總?cè)?shù) 1 27nn???圈 實(shí)際 16 7 . 8 25 5 % ( ) 5 5 % ( 5 1 . 6 )st m mnd? ? ??? ?剛度 39。 2 .2 2 /5dpp N m mn? ? ? 自由高度 1 .5 5 7 .9 4 1 .5 1 .6 4 2 .1OtH