【正文】 ign the specific use of the program..........................................14 mechanical arm balance mechanism design...........................................14 Chapter 3 Theoretical analysis and design calculation.....................................16 hydraulic system design and calculation.................................................16 the basic scheme of hydrauic transmission system......................16 formulation of the hydraulic actuator control circuit...................17 hydraulic source system design...................................................17 determine the main parameters of the hydraulic system..............17 calculation and selection of hydraulic ponents.....................24 Manipulator calculation of the structural dimensions..................26 Chapter 4 The robot control system design........................................................28 Overall scheme........................................................................................28 Chip works...............................................................................................28 serial conversion chip...................................................................28 MCU.............................................................................................29 8279 chip...................................................................................30 VI .4 decoder.........................................................................................31 amplifier chip................................................................................32 Circuit design...........................................................................................33 show the circuit design.................................................................33 The keyboard circuit design.........................................................33 Reset circuit design..................................................................................33 crystal oscillation circuit design..............................................................34 sensor selection........................................................................................34 Conclusion..............................................................................................................36 Acknowledgements................................................................................................37 References...............................................................................................................38 1 第 1 章 緒論 選題背景 機械手是在自動化生產過程中使用的一種具有抓取和移動工件功能的自動化裝置，它是在機械化、自動化生產過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。機械手能代替人類完成危險、重復枯燥的工作，減輕人類勞動強度，提高勞動生產力。因此，進行機械手的研究設計是非常有意義的。 目前，在國內很多工廠的生產線上數控機床裝卸工件仍由人工完 成，勞動強度大、生產效率低。目前，我國的制造業(yè)正在迅速發(fā)展，越來越多的資金流向制造業(yè)，越來越多的廠商加入到制造業(yè)。 2 國內外研究現狀和趨勢 機械手首先是從美國開始研制的。它的結構是：機體上安裝一個回轉長臂，頂部裝有電磁塊的工件抓放機構，控制系統(tǒng)是示教形的。商名為 Unimate（即萬能自動）。不少球坐標通用機械手就是在這個基礎上發(fā)展起來的。 1 毫米。 目前，機械手大部分還屬于第一代，主要依靠人工進行控制；改進的方向主要是降低成本和提高精度。它設有微型電子計算控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。 設計原則 在設計之前，必須要有一個指導原則。在滿足工藝要求的基礎上，盡可能的使結構簡練，盡可能采用標準化、模塊化的通用元配件，以降低成本，同時提高可靠性。 3 第 2 章 設計方案的論證 機械手的總體設計 機械手總體結構的類型 工業(yè)機械手的結構形式主要有 直角坐標結構，圓柱坐標結構，球坐標結構，關節(jié)型結構， SCARA 型五 種。 直角坐標機械手的空間運動是用三個相互垂直的直線運動來實現的，如圖 。但是，這種直角坐標機械手的運動空間相對機械手的結構尺寸來講，是比較小的。 直角坐標機械手的工作空間為一空間長方體。 圓柱坐標機械手的空間運動是用一個回轉運動及兩個直線運動來實現的，如圖 。其工作空間是一個圓柱狀的空間。這種機械手結構簡單、成本較低，但精度不很高。其工作空間是一個類球形的空間。關節(jié)型機械手動作靈活，結構緊湊，占地面積小。此種機械手在工業(yè)中應用十分廣泛，如焊接、噴漆、搬運、裝配等作業(yè)，都廣泛采用這種類型的機械手。 5. SCARA 型機械手 SCARA 型機械手有三個轉動關節(jié)，其周線相互平行，可在平面內進行定 4 位和定向。如圖 所示。該機械手在工作中需要 3 種運動 ,其中手臂的伸縮和立柱升降為兩個直線運動 ,另一個為機身的回轉運動 ,綜合考慮，機械手自由度數目取為 3，坐標形式選擇圓柱坐標形式，即一個轉動自由度兩個移動自由度，其特點是 :結構比較簡單 ,手臂運動范圍大 ,且有較高的定位準確度。 機械手腰座結構的設計 進行了機械手的總體設計后，就要針對機械手的腰部、手臂、手腕、末端執(zhí)行器等各個部分進行詳細設計。它是機械手的第一個回轉關節(jié)，機械手的運動部分全部安裝在腰座上，它承受了機械手的全部重量。 ，因此，機械手的基座和腰部軸及軸承的結構要有足夠大的強度和剛度，以保證其承載能力。 、調整。要設有調整機構，用來調整腰部軸承間隙及減速器的傳動間隙。 設計具體采用方案 腰座回轉的驅動形式要么是電機通過減速機構來實現，要么是通過擺動液壓缸或液壓馬達來實現。腰座具體 6 結構如圖 23 所示： 圖 23 腰座結構圖 機械手手臂的結構設計 機械手手臂的設計要求 機械手手臂的作用，是在一定的載荷和一定的速度下，實現在機器人所要求的工作空間內的運動。工作空間的形狀和大小與機器人手臂的長度，手臂關節(jié)的轉動范圍有密切的關系。 ，這里在機械手手臂末端加了配重鐵。因此，各關節(jié)都應有工作可靠、便于調整的軸承間隙調整機構。在設計機器人的手臂時，應盡可能利用在機械手上安裝的機電元器件與裝置的重量來 7 減小機械手手臂的不平衡重量，必要時還要設計平衡機構來平衡手臂殘余的不平衡重量。 設計具體采用方案 機械手的垂直手臂（大臂）升降和水平手臂（小臂）的伸縮運動都為直線運動。考慮到搬運工件的重量，同時考慮到機械手的動態(tài)性能及運動的穩(wěn)定性，安全性。液壓缸實現直線運動，控制簡單，易于實現計算機的控制。手臂液壓缸的設計原則是缸的直徑取得大一點（在整體結構允許的情況下），再進行強度的較核。因此，在設計時另外增設了導桿機構，盡量增加其剛度；大臂增設了兩個導桿，為減小質量，各個導桿均采用空心結構。 設計機械手手部連接方式 通過對數控機床上下料作業(yè)的具體分析，考慮數控機床加工的具體形 式及對機械手上下料作業(yè)時的具體要求，在滿足系統(tǒng)工藝要求的前提下提高安全和可靠性，為使機械手的結構盡量簡單，降低控制的難度，本設計手腕不增加自由度，實踐證明這是完全能滿足作業(yè)要求的， 3 個自由度來實現機床的上下料完全足夠。機器人末端執(zhí)行器的種類很多，以適應機械手的不同作業(yè)及操作要求 。 在設計機械手末端執(zhí)行器時，應注意以下問題； 。因此，根據作業(yè)的需要和人們的想象力而創(chuàng)造的新的機械手末端執(zhí)行器，將不斷的擴大機械手的應用領域。因此，要求機器人末端執(zhí)行器體積小、重量輕、結構緊湊。通過合理的計算，計算 出機械手所加持工件的長度范圍。 。目前，能用于生產的還是那些結構簡單、萬能性不強的機械手末端執(zhí) 9 行器。因為這種萬能的執(zhí)行器的結構復雜且造價昂貴。 ，易于實現計算機控制。因此，工業(yè)機械手執(zhí)行機構的主流是電氣式，其次是液壓式和氣壓式（在驅動接口中需要增加電 液或電 氣變換環(huán)節(jié)）。按夾持方式來分，有外夾式和內撐式兩種。由于氣動驅動系統(tǒng)價格較低，所以氣動夾持器在工業(yè)中應用較為普遍。 電動驅動手爪應用也較為廣泛。電動驅動方式可實現手爪的力與位置控制。 液壓驅動系統(tǒng)傳動剛度大，可實現連續(xù)位置控制。 機械手夾持器的典型結構 、滑槽式手爪、連桿杠桿式手爪、齒輪齒條式手爪、平行杠桿式手爪。所以我選擇的是齒輪齒條結構手爪。通過工件尺寸確定出機械手手指張合范圍。除直接驅動型機械手以外，機械手各聯(lián)桿及各關節(jié)的運動都是由驅動器經過各種機械傳動機構進行驅動的。常用的機械傳動機構主要有螺旋傳動、齒輪傳動、同步帶傳動、高速帶傳動等。 在設計機械手的傳動機構時要注意以下問