畢業(yè)設計---機械手的結構設計-在線瀏覽
2024-08-01 02:43本頁面
【正文】 姓 名 李 康 學 號 100101134 指導教師 趙 振 榮 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 機械手 1 機械手的結構設計 摘 要 本文簡要介紹了機械手的概念，機械手的組成和分類，國內(nèi)外的發(fā)展狀況及發(fā)展前景。 本文對機械手進行總體方案設計，結合生產(chǎn)實際及理論確定了機械手的結構及動作過程，坐標型式和自由度數(shù)，并列出了機械手的技術參數(shù)。在進行機械手控制器件的選取時，對控制器件選擇進行了詳細的分析，如對步進電機參數(shù)的具體選取。在用可編程序控制器控制時分為手動和自動兩種工作方式，并繪制了自動工作方式的順序功能圖。由于微電子技術和計算軟、硬件技術的迅猛發(fā)展和現(xiàn)代控制理論的不斷完善，使機械手技術快速發(fā)展，其中氣動機械手系統(tǒng)由于其介質(zhì)來源簡便以及不污染環(huán)境、組件價格低廉、維修方便和系統(tǒng)安全可靠等特點，已滲透到工業(yè)領域的各個部門，在工業(yè)發(fā)展中占有重要地位。主要作用是完成機械部件的搬運工作，能放置在各種不同的生產(chǎn)線或物流流水線中，使零件搬運、貨物運輸更快捷、便利。機械手能模擬人的手臂的部分動作，按預定的程序、軌跡及其它要求，實現(xiàn)抓取、搬運工件或操縱工具。 機械手概述 機械手也被稱為自動手能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。隨著工業(yè)機械化和自動化的發(fā)展以及氣動 技術自身的一些優(yōu)點，氣動機械手已經(jīng)廣泛應用在生產(chǎn)自動化的各個行業(yè)。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結構形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨立運動方式，稱為機械手的自由度 。自由度是機械手設計的關鍵參數(shù)。一般專用機械手有 2～ 3 個自由度。機械手一般分為三類：第一類是不需要人工操作的通用機械手。它可以根據(jù)任務的需要編制程序，以完成各項規(guī)定的操作。第二類是需要人工才做的，稱為操作機。工業(yè)中采用的鍛造操作機也屬于這一范疇。這種機械手在國外稱為“ Mechanical Hand”，它是為主機服務的，由主機驅(qū)動；除少數(shù)以外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 機械手 7 其運動控制方式為：三自由度機械手為圓柱坐標型。 機械手可以根據(jù)設定程序的動作將工件從 A 處搬運到 B 處。如圖下圖所示。狀態(tài)燈綠燈閃爍。狀態(tài)燈綠燈 閃爍。運動動作完成標志位置 1 后則觸發(fā)下一步。 檢測機械爪抓緊的傳感器 B3 檢測有信號且檢測機械臂縮回的傳 感器 B1 檢測有信號 且檢測送料倉縮回的傳感器 B5 檢測有信號則 觸發(fā)下一步。運動動作完成標志位 置 1 且儲料倉傳感器 B6 檢測有工件且送料倉傳感器 B7 和 B8 檢 測無工件則觸發(fā)下一步。運動動作完成標 志位置 1 則觸發(fā)下一步。） 7 Step5 動作 4 完成后 ，觸發(fā)氣缸 1A 伸出使機械臂伸出，同時觸發(fā)氣缸 2A 使機械爪張開。 8 Step6 動作 5 完成后，觸發(fā)機械手 Z 下降運動至能順利抓取工件。（注：機械手 Z 下降的距離應根據(jù)機械爪與工件之間的位置由 考生實際測得。檢測機械爪抓緊 的傳感器 B3 檢測有信號后觸發(fā)時間繼電器暫停 2S， 2S 后則觸發(fā) 下一步。運動動作完成標 志位置 1 則觸發(fā)下一步。檢測機械臂縮回 的傳感器 B1 檢測有信號則觸發(fā)下一步。運動動作完成標 志位置 1 則觸發(fā)下一步。） 13 Step11 動作 10 完成后，觸發(fā)氣缸 1A 伸出使機械臂伸出。 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 機械手 9 閥放氣，機械手松開貨物；系統(tǒng)回位準備下一次動作 。根據(jù)動力源的不同 , 工業(yè)機械手的驅(qū)動機構大致可分為液壓、氣動、電動和機械驅(qū)動等四類。 機械手的控制方案設計 目前，對機械手的控制可采用以下幾種方式 [1]： 1）用繼電器控制，這 種控制系統(tǒng)故障率高、控制方式不靈活且功率消耗大，已逐漸被人們所淘汰； 2）用微機控制，雖然它在智能控制方面有較強大的功能，但它的抗干擾性差，系統(tǒng)設計較復雜，一般維修人員難以掌握其維修技術，廣泛應用也不太容易； 3）ＰＬＣ控制，此控制系統(tǒng)具有運行可靠、使用維修方便、抗干擾性強、能經(jīng)受惡劣環(huán)境的無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 機械手 10 考驗等優(yōu)越性，已經(jīng)成為在機械手控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。自動方式又分為自動回原點、單步、單周期、連續(xù)四種工作方式。(2)圓柱坐標型機械手 。 (4)多關節(jié)型機機械手。下圖是機械手搬運物品示意圖。 在圓柱坐在圓柱坐標式機械手的基本方案選定后，根據(jù)設計任務，為了滿足設計要求，本設計關于機械手具有 3個自由度既：手臂伸縮；手臂 水平移動 ；手臂升降 3個主要運動。在非超載情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止位置只取決于脈沖 信號的頻率和脈沖數(shù)目。 機械手縱軸 (Y軸 )和橫軸 (X軸 )選用的是北京四通電機技術有限公司的 42BYG250C型兩相混合式步進電機，步距角為 176。 ，電流 。所選用的步進電機驅(qū)動器是 SH20403型，該驅(qū)動器采用 10～ 40V 直流供電， H 橋雙極恒相電流驅(qū)動，最大 3A的 8種輸出電流可選，最大 64細分的 7種細分模 式可選，輸入信號光電隔離，標準單脈沖接口，有脫機保持功能，半密閉式機殼可適應更惡劣的工況環(huán)境，提供節(jié)能的自動半電流方式。一般來說較高的額定電源電壓有利于提高電機的高速力矩，但卻會加大驅(qū)動器的損耗和溫升。本驅(qū)動器可提供整步、改善半步、 4細分、 8細 分、 16細分、 32細分和 64細分 7種運行模式，利用驅(qū)動器面板上六位撥碼開關的第 3三位可組合出不同的狀態(tài)。當它作電動機運行時是 直流電動機 ， 將電能轉(zhuǎn)換為機械能
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