兩工位芯模搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 摘   要  本文對(duì) 芯模搬運(yùn) 機(jī)械手進(jìn)行了總體 機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)， 能夠完成機(jī)械手整體的旋轉(zhuǎn)，機(jī)械手手臂的升降和伸縮 ，根據(jù)機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)分別設(shè)計(jì)了機(jī)械手的 夾持式 手部結(jié)構(gòu) 計(jì)算出了夾持芯模物料時(shí)手抓氣缸縮需要的驅(qū)動(dòng)力，設(shè)計(jì)了手臂伸縮、升降用的氣缸的所需驅(qū)動(dòng)力和機(jī)械手回轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)的功率選擇。設(shè)計(jì)出了機(jī)械手的氣動(dòng)系統(tǒng)，繪制了機(jī)械手氣壓系統(tǒng)工作原理圖。利用 機(jī)械手進(jìn)行控制，選取了合適的 據(jù)機(jī)械手的工作流程制定了可編程序控制器的控制方案，畫(huà)出了機(jī)械手的工作時(shí)序圖和梯形圖，并編制了可編程序控制器的控制程序。  關(guān)鍵詞 ： 機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，機(jī)身升降機(jī)構(gòu)，手臂伸縮機(jī)構(gòu) ，氣動(dòng)，可編程序控制器 (買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 of is to to I of a of I s of of to LC a of to of to a to of 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 目   錄  1 緒論  . 1 題背景及其意義  . 1 內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展歷史  . 3 究?jī)?nèi)容  . 5 2 工業(yè)機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)方案  . 6 . 6 動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇  . 7 械手的主要部件及運(yùn)動(dòng)  . 8 械手的技術(shù)參數(shù)列表  . 8 3 機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)  . 9 部設(shè)計(jì)基本要求  . 9 型的手部結(jié)構(gòu)  . 9 4 臂部的設(shè)計(jì)及有關(guān)計(jì)算  . 14 . 14 臂的典型運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)  . 15 . 16 5 機(jī)身的設(shè)計(jì)計(jì)算  . 20 . 20 臂偏重力矩的計(jì)算  . 20 . 21 轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)  . 23 6 氣壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)  . 27 壓系統(tǒng)的組成  . 27 . 27 . 28 7  制系統(tǒng)設(shè)計(jì)  . 29 制過(guò)程說(shuō)明  . 29 ， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 緒論  在現(xiàn)實(shí) 生活中，機(jī)器人并不是在簡(jiǎn)單意義上 的代替人類工作的機(jī)器 ，而是一個(gè)擬人的電子機(jī)械設(shè)備 并且擁有人類的一些 專業(yè)知識(shí)。這意味著 它擁有 快速反應(yīng)的環(huán)境模擬和分析能力和 對(duì)事物的 判斷 能力，機(jī)器人 可 以連續(xù)工作時(shí)間很長(zhǎng) ， 并且加工零件 精度高，還具有抵 抗惡劣環(huán)境 的能力 。機(jī)器人從某種意義上說(shuō)， 不僅僅 是一臺(tái)機(jī)器， 更是一種 在不斷完善自己，不斷提升自我能力 的產(chǎn)品， 無(wú)論是在生 產(chǎn)業(yè)和 非成產(chǎn)業(yè) 是一個(gè)重要的生產(chǎn)和服務(wù)設(shè)備，先進(jìn)的制造技術(shù)領(lǐng)域 所不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備 。  工業(yè)機(jī)器人是機(jī)器人的一種， 它由操作機(jī)（機(jī)械本體），控制器，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)傳感器裝 置，是一種仿人操作，擁有自我反饋控制，可重復(fù)編程，三維空間完成各種綜合的電氣和機(jī)械操作自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，特別適合用在多品種，變批量的柔性生產(chǎn)。它對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定和提高起到很大作用，提高生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著非常重要的作用，隨著工業(yè)機(jī)器人的越來(lái)越普及，越來(lái)越多的高校也逐步開(kāi)始研究起工業(yè)機(jī)器人。  題背景及其意義  單詞“機(jī)器人”首次出現(xiàn)在 1920 年捷克 作家卡雷爾恰佩克創(chuàng)作劇“羅森的萬(wàn)能機(jī)器人”。在劇本中，作家創(chuàng)造了一個(gè)擁有的外觀，特點(diǎn)和功能，愿意提供人性化的服務(wù)機(jī)器人的傭人“ 在他的劇中機(jī)器人被描述成像奴隸勞動(dòng) 。  機(jī)器人可以完成一些類似于人類的手和手臂的動(dòng)作，按照固定程序抓取，移動(dòng)一定重量的物體或操作一些自動(dòng)化操作工具設(shè)備。它可以代替人的艱苦勞動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，在惡劣的環(huán)境下也能很好的工作，以保護(hù)人民的安全，因此被廣泛用于機(jī)械制造，冶金，電子，輕工和原子能工業(yè)。  機(jī)械手的主要部件由 手爪部分 ，手臂部分，機(jī)械手機(jī)身部分組成。 手爪用來(lái)保持工件（或工具）的夾鉗穩(wěn)定性，根據(jù)掌握物體的形狀，大小，重量，材料和操作要求和不同的結(jié)構(gòu)形式，機(jī)械手的手部也有很多的形式，如 夾鉗式，托持式和吸附等。而對(duì)于手臂部分，主要是為了使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)），移動(dòng)或復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到所需的動(dòng)作，改變被抓物體的位置和姿勢(shì)。而機(jī)械手機(jī)身部分則可以移動(dòng)升降機(jī)構(gòu)并做獨(dú)立的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。機(jī)械手的手臂升降、伸縮、機(jī)身的移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)，稱作為機(jī)械手的自由度。為了抓取空間任意位置和方向的對(duì)象，機(jī)械手需要擁有 6 個(gè)自由度。自由度機(jī)械手設(shè)計(jì)的程度是關(guān)鍵參數(shù)。自由操縱，靈活性大，通用性更廣，它的結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。一般的機(jī)械手有 34 個(gè)自由度。  如圖 1示， 這個(gè)機(jī)械手就擁有三個(gè)自由度，其中機(jī)械手的手臂可以 完成伸縮運(yùn)動(dòng)，機(jī)械手的機(jī)身則能完成手臂的升降運(yùn)動(dòng)，同時(shí)機(jī)身的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)能使機(jī)械臂完成任意角度的位置要求。  買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 圖 1工業(yè)機(jī)械手簡(jiǎn)圖  機(jī)械手的類型，按照驅(qū)動(dòng)方式，可以分為液壓驅(qū)動(dòng)式，氣壓驅(qū)動(dòng)式，電機(jī)驅(qū)動(dòng)式；機(jī)械手按適用范圍可劃分成特殊機(jī)械 手和普通機(jī)械手兩種類型；按照運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可以劃分為點(diǎn)位控制式和連續(xù)軌跡控制式等 。  機(jī)械手一般不會(huì)單獨(dú)的作為工業(yè)生產(chǎn)中主要裝置，它一般都是附加在機(jī)床或者別的機(jī)器邊的輔助裝置，如在數(shù)控機(jī)床中自動(dòng)換刀，如在自動(dòng)生產(chǎn)線中搬運(yùn)物料等，一般不具有獨(dú)立控制裝置。有部分的機(jī)械手還不能獨(dú)立操作，也需要有人直接或間接的操作，如原子能部，管理危險(xiǎn)品的主從式機(jī)械手通常也被稱為機(jī)械手。  機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種高端科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，它對(duì)穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著始終重要的作用。 目前主要用于機(jī)床，模鍛壓機(jī)的上下料，以及電焊，噴漆等作業(yè)中，它可以按照事先制定的作業(yè)程序完成規(guī)定的操作，它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)，不知疲勞，不怕危險(xiǎn)，抓舉重物的力量所以受到了許多部門的重視，并且在現(xiàn)在和將來(lái)都得到極大的重視。但是由于機(jī)械手并不真正像人類的手那樣靈活并且不能具備傳感反應(yīng)任何反饋的能力，不能對(duì)外界特殊情況進(jìn)行應(yīng)變。  目前，大部分的機(jī)械手還只屬于第一代的機(jī)械手，主要依賴于手動(dòng)控制，改進(jìn)的方向基本上是為了降低成本和提高精度。第二代的機(jī)械手正在加緊發(fā)展。它提供了一個(gè)微型電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，視覺(jué)，觸覺(jué) ，甚至聽(tīng)一樣的能力，。學(xué)習(xí)上的各種傳感器的安裝，檢測(cè)到的信息反饋，使得機(jī)器人具有感覺(jué)功能。第三代的機(jī)械手可以獨(dú)立完成許多繁瑣和高難度的工作。隨著電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備的發(fā)展，它將和這些設(shè)備保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展成柔性制造系統(tǒng) 柔性制造單元 一個(gè)重要環(huán)節(jié)。  機(jī)械手的應(yīng)用意義在于：  （ 1）  可以提高生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化程度 ,應(yīng)用機(jī)械手有利于實(shí)現(xiàn)材料的傳送、弓箭的裝卸、道具的更換以及機(jī)器的裝配等的自動(dòng)化的程度，從而可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。  （ 2）  可以改善勞動(dòng)條件、避免人身事故。在高溫、高壓、低溫、 低壓、有灰塵、買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 早生、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，用忍受直接操作是有危險(xiǎn)或者根本不可能的，而應(yīng)用機(jī)械手即可部分或者全部代替人安全的王城作業(yè)、是勞動(dòng)條件得以改善。  （ 3）  可以減少人力，便于節(jié)奏的生產(chǎn)。應(yīng)用機(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，同事由于應(yīng)用機(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。因此，在自動(dòng)化機(jī)床的綜合加工自動(dòng)線上，目前幾乎都是機(jī)械手，以減少人力和更近準(zhǔn)的控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進(jìn)行工作生產(chǎn)。  本課題中兩工位芯模搬運(yùn)機(jī)械手的控制系統(tǒng)主要是 制系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)方式為氣壓傳動(dòng)。  內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展歷史  工業(yè)機(jī)器人是 最為 典型的機(jī)電一體化 設(shè)備 , 高附加值的技術(shù)，應(yīng)用范圍廣，作為先進(jìn)制造技術(shù)的新產(chǎn)業(yè)和信息社會(huì)的支持，將會(huì)在未來(lái)生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮出越來(lái)越重要的作用。據(jù)外國(guó)專家預(yù)測(cè)，工業(yè)機(jī)器人是在輛車，計(jì)算機(jī)后出現(xiàn)的一個(gè)新的高度  - 高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。根據(jù)聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)（歐洲經(jīng)委會(huì)）和國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)（ 統(tǒng)計(jì)，世界機(jī)器人市場(chǎng)前景，從二十世紀(jì)下半年，世界機(jī)器人產(chǎn)業(yè)一直保持穩(wěn)步增長(zhǎng)勢(shì)頭。在 19 世紀(jì)末，隨著工業(yè)發(fā)展的速度崛起，工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速 度加快，年增長(zhǎng)率平均保持在 10。在 2004 年的增長(zhǎng)率達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的 20。其中，最突出的是亞洲機(jī)器人，增長(zhǎng)幅度高達(dá) 43。  隨著這現(xiàn)年各個(gè)國(guó)家以及企業(yè)的重視，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)不單單是在工業(yè)中起到作用，同時(shí)也在別的產(chǎn)業(yè)中扮演著重要的角色。在制造業(yè)，尤其是在汽車行業(yè)，工業(yè)機(jī)器人已被廣泛使用。如在毛坯制造（沖壓，鑄造，鍛造，機(jī)械加工，焊接），熱處理，表面涂層，裝卸，組裝，測(cè)試等操作，機(jī)器人已逐漸取代人的體力勞動(dòng)，可見(jiàn)，機(jī)器人正在往越來(lái)越多的領(lǐng)域更深層次的工作進(jìn)軍。  在 1954 年，美國(guó)戴沃爾是最早的提出了工業(yè)機(jī)器人 的概念，并且在當(dāng)時(shí)申請(qǐng)了專利。 他的專利的主要是借助伺服控制技術(shù)控制機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)，利用人手對(duì)機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)作的示教，在當(dāng)時(shí)的機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的記錄和再現(xiàn)。這就是當(dāng)時(shí)比較著名的示教再現(xiàn)機(jī)器人了，現(xiàn)在很多制造出的機(jī)器人還有保留著這種控制方式。而在 1958 年，被稱作為“工業(yè)機(jī)器人之父”的 造了世界上第一個(gè)機(jī)器人公司，并參與設(shè)計(jì)了一臺(tái)用于壓鑄作業(yè)的五軸液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)器人，手臂的控制由一臺(tái)專用計(jì)算機(jī)來(lái)完成。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，使得機(jī)器人在功能和技術(shù)層次上有了很大的 高，移動(dòng)機(jī)器人和機(jī)器人的視覺(jué)和觸覺(jué)等技術(shù)就是比較典型的代表了。  我國(guó)工業(yè)機(jī)器人，在 70年代初開(kāi)始，經(jīng)過(guò) 20 多年的發(fā)展，經(jīng)歷了 3個(gè)階段：萌芽期的 70 年代， 80 年代和 90 年代的工業(yè)機(jī)器人開(kāi)始逐步走向?qū)嵱?。七十年代是世界科買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 學(xué)和技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新的里程碑 ;在月球上開(kāi)始有人類的足跡，金星，火星也逐步開(kāi)始實(shí)現(xiàn)軟著陸。中國(guó)也在同一時(shí)刻發(fā)射了人造衛(wèi)星。全球工業(yè)機(jī)器人的熱潮，尤其是日本，發(fā)展非常迅速，但經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)是日益增加同時(shí)也造成了勞動(dòng)力缺乏。在這種情況下，于1972年，中國(guó)也開(kāi)始發(fā)展自己的工業(yè)機(jī)器人。  進(jìn)入 20 世紀(jì) 80 年代后 ，隨著改革開(kāi)放的不斷深入，在高科技浪潮的推動(dòng)下，我國(guó)對(duì)于機(jī)器人的人研究和開(kāi)發(fā)逐步開(kāi)始引起重視。在“七五”期間，國(guó)家開(kāi)始投入資金，對(duì)于工業(yè)機(jī)器人以及機(jī)器人身上的零部件進(jìn)行了研制，終于開(kāi)發(fā)出了一個(gè)完整的示教再現(xiàn)式工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)，同時(shí)開(kāi)發(fā)出了電焊、噴涂和搬運(yùn)機(jī)器人。在 1986 年，國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃開(kāi)始實(shí)施，記過(guò)各學(xué)者和專家的辛勤研究，成功制出 了一批特種機(jī)器人。  雖然 中國(guó) 的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在不斷的進(jìn)步中，但和國(guó)際同行相比，差距依舊明顯。從市場(chǎng)占有率來(lái)說(shuō)，更無(wú)法相提并論。工業(yè)機(jī)器人很多核心技術(shù)，目前我們尚未掌握，這是影響我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要瓶頸。  目前我國(guó)機(jī)器人研究的主要內(nèi)容如下：  （ 1） 示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究 ：  這些研究包括：聯(lián)合式，側(cè)噴流，噴頂式，龍門噴涂機(jī)器人產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計(jì)，具有靈活分析的噴涂機(jī)器人的研發(fā) ;焊接機(jī)器人產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計(jì) ;弧焊機(jī)器人激光視覺(jué)焊縫跟蹤裝置的研制 ;弧焊機(jī)器人離線編程示范和工作站系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真，電子行業(yè)用裝配機(jī)器人產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、推廣、模塊化、系列化設(shè)計(jì)。  （ 2）智能機(jī)器人開(kāi)發(fā)研究 ：  這些研究主要包括： 遠(yuǎn)程和本地自治系統(tǒng)配置和控 制策略的研究 ;智能移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航和定位技術(shù)，遙控機(jī)器人，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，人機(jī)環(huán)境模擬系統(tǒng)，在電腦屏幕上的多機(jī)器人遠(yuǎn)程控制技術(shù)。  （ 3）機(jī)器人化機(jī)械研究開(kāi)發(fā) ：  這些研究主要包括： 并聯(lián)機(jī)器人，機(jī)器人化加工中心的研究和開(kāi)發(fā) ;無(wú)人駕駛機(jī)器人和自適應(yīng)多機(jī)的大型物料輸送設(shè)備的遠(yuǎn)程控制操作 。  （ 4）以機(jī)器人為基礎(chǔ)的重組裝配系統(tǒng) ：  這些研究主要包括 開(kāi)放式的模塊化機(jī)器人；面向機(jī)器人裝配設(shè)計(jì)技術(shù)，機(jī)器人柔性裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可重構(gòu)機(jī)器人柔性裝配系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，裝配力，可視化技術(shù) ;只裝配策略及其控制技術(shù)。  （ 5）多傳感器信息融合與配置技術(shù) ：  這些研究主要包括： 機(jī)器人傳感器配置和融合技術(shù)在水泥生產(chǎn)過(guò)程控制和污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 ;機(jī)電一體化傳感器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。  買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 究?jī)?nèi)容  纏繞機(jī)在纏繞制品生產(chǎn)線上 , 將芯模 運(yùn)輸 到纏繞機(jī)上進(jìn)行纏繞 , 在纏繞成型后 , 卸載 已經(jīng)完成的 產(chǎn)品。 這個(gè)加工過(guò)程 勞動(dòng)強(qiáng)度大 , 占用的時(shí)間多。研究?jī)?nèi)容以纏繞機(jī)在纏繞過(guò)程中芯模的自動(dòng)裝卸作為具體研究對(duì)象 , 設(shè)計(jì)了 兩工位 芯模機(jī)械搬運(yùn)手， 可以代替人的重復(fù)取工件的工作，不僅降低了勞動(dòng)強(qiáng)度工人，提高了生產(chǎn)自動(dòng)化水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率，確保產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)安全。  兩工位芯模搬運(yùn) 機(jī)械手裝置 是一種模擬人的手臂動(dòng)作來(lái)完成的，按照事先設(shè)定的程序，軌跡，代替人完成枯燥，勞累的抓取，搬運(yùn)工作的機(jī)電一體化裝置。  買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 工業(yè)機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)方案  械手基本形式的選擇  常見(jiàn)的工業(yè)機(jī)械手根據(jù)手臂的動(dòng)作形態(tài) ,按坐標(biāo)形式大致可以分為 4 種 ：  (1)直角坐標(biāo)型機(jī)械手 ：  這種機(jī)器人由三個(gè)線性關(guān)節(jié)組成，這三個(gè)關(guān)節(jié)用來(lái)確定末端操作器的位置，通常還帶有附加的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，用來(lái)確定末端操作器的姿態(tài)。這種機(jī)器人在 x、 y、 z 軸上的運(yùn)動(dòng)是獨(dú)立的，運(yùn)動(dòng)方程可獨(dú)立處理，且方程是線性的 ，因此，很容易通過(guò)計(jì)算機(jī)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)；他可以兩端支承，對(duì)于給定的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，剛性最大；他的精度和位置分別率不隨工作場(chǎng)合而變化，容易達(dá)到高精度。但是，它的操作范圍小，手臂收縮的同時(shí)又向相反的方向伸出，即妨礙工作，且戰(zhàn)地面積大，運(yùn)動(dòng)速度低，密封性不好。  (2)圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手 ：  圓柱坐標(biāo)機(jī)器人確定組件的位置是由兩個(gè)滑動(dòng)關(guān)節(jié)和旋轉(zhuǎn)接頭，然后連接到一個(gè)旋轉(zhuǎn)的聯(lián)合的態(tài)度，以確定組件。這種機(jī)器人可以圍繞中心軸的一個(gè)角落里，工作范圍可以擴(kuò)大，計(jì)算簡(jiǎn)單 ;直線運(yùn)動(dòng)部分采用氣壓驅(qū)動(dòng)，可以輸出更大的功率，可以延伸到腔型機(jī)。然而，它的 手臂可以達(dá)到的空間是有限的，不能達(dá)到近立柱或地面空間 ；直線驅(qū)動(dòng)部分難以密封、防塵；后臂工作時(shí)，手臂后端會(huì)碰到 工作范圍內(nèi)的其他物體。圓柱坐標(biāo)機(jī)器人的工作范圍呈圓柱形狀 。  (3)球坐標(biāo) (極坐標(biāo) )型機(jī)械手 ：  球坐標(biāo)機(jī)器人采用球坐標(biāo)系，它用一個(gè)滑動(dòng)關(guān)節(jié)和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來(lái)確定部件的位置，再用一個(gè)附加的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)確定部件的姿態(tài)。這種機(jī)器人可以繞中心軸旋轉(zhuǎn)，中心支架附近的工作范圍大，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置容易密封，覆蓋工作空間較大。但該坐標(biāo)復(fù)雜，難于控制，且直線驅(qū)動(dòng)裝置仍存在密封及工作死區(qū)的問(wèn)題。球坐標(biāo)機(jī)器人工作范圍呈球缺狀。  (4)關(guān)節(jié)坐標(biāo)型 /擬人型機(jī)械手 ：  關(guān)節(jié)式機(jī)械手是一種適用于靠近機(jī)體操作的傳動(dòng)型式。它象人手一樣有肘關(guān)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)自由度，動(dòng)作比較靈活，適于在狹窄空間工作。關(guān)節(jié)式機(jī)械手，早在四十年代就在原子能工業(yè)中得到應(yīng)用。隨后在開(kāi)發(fā)海洋中應(yīng)用，有一定的發(fā)展前途。關(guān)節(jié)式機(jī)械手有大臂和小臂的擺動(dòng)，以及肘關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)?？勺鲙讉€(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，工作范圍大，動(dòng)作靈活，通用性強(qiáng)，但定位精度差，控制裝置復(fù)雜。關(guān)節(jié)式機(jī)械手具有上肢結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)近似于人手操作的機(jī)能。為具有近似人手操作的機(jī)能，需要研制最合適的結(jié)構(gòu)。  其中圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單緊湊 ， 定位精度較高 ,占地面積小，根據(jù)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)自由度數(shù)不少于 3 個(gè)，擺角度不小于 90 度，所以擬定方案為最大擺動(dòng)角度為 90 度的 3 自由度機(jī)械手，因此本設(shè)計(jì)采用圓柱坐標(biāo)型圖。  買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 圖 2柱坐 標(biāo)式機(jī)械手結(jié)構(gòu)圖  如圖 2示，為圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手 ， 機(jī)械手 的 組成為 432 部支座完成整個(gè)機(jī)械手的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，支柱完成機(jī)械手的升降運(yùn)動(dòng)，小手臂負(fù)責(zé)完成伸縮運(yùn)動(dòng)，手抓完成夾緊工件的運(yùn)動(dòng)。  動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇  工業(yè)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，按照動(dòng)力源分為液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)三大類。  （ 1）  液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：由于液壓技術(shù)是一種比較成熟的技術(shù)，它具有動(dòng)力大、慣量大以及在 惡劣的環(huán)境中工作的機(jī)械手 。  （ 2） 氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：反應(yīng)快速快，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)便捷，價(jià)錢低廉，適合小，中負(fù)載系統(tǒng)。但它可能難實(shí)現(xiàn)伺服控制，大部分都用程序來(lái)控制機(jī)械手。在沖裁和沖壓機(jī)械手多采用。  （ 3）  電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)： 由于慣量低，扭矩大，交直流電機(jī)及其配套驅(qū)動(dòng)被廣泛應(yīng)用于機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)中，它是驅(qū)動(dòng)中很廣泛的一種選擇。  氣壓系統(tǒng)具有一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn) ：  （ 1）可從空氣中獲得能源，在同一時(shí)間，所用的空氣可以直接排入到的空氣中，使用方便，在空 氣管道泄漏的情況下，除了造成部分的損失，不會(huì)造成十分嚴(yán)重的影響，不污染環(huán)境。  （ 2）空氣的粘度非常小，在管道壓力損失，嚴(yán)重影響較小，從而有利于集中供氣和運(yùn)輸。  （ 3）壓縮空氣壓力低（一般為 因此，執(zhí)行元件材料的要求低。  （ 4） 可簡(jiǎn)單的進(jìn)行維護(hù) ，管不容易堵塞，無(wú)介質(zhì)變質(zhì)，補(bǔ)充，更換和其他問(wèn)題。  （ 5）使用安全，無(wú)爆炸的問(wèn)題， 可完成自動(dòng)保護(hù)過(guò)載問(wèn)題 。  買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 （ 6） 材料的選擇也是根據(jù)氣動(dòng)特有性質(zhì)來(lái)選擇 ，可在惡劣環(huán)境下（強(qiáng)烈振動(dòng)，沖擊，強(qiáng)輻射 和強(qiáng)腐蝕 ）下正常工作。  因?yàn)楸緳C(jī)械手抓取的物料重量基本在 10內(nèi)，因此抓取力并不大，所以選用氣壓驅(qū)動(dòng)來(lái)完成，但在底部的回轉(zhuǎn)決定使用電機(jī)來(lái)完成。  械手的主要部件及運(yùn)動(dòng)  在 選定 圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手的基本方案后， 為了達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)所需要的要求 ，  在我的機(jī)械手設(shè)計(jì)中 具有 3 個(gè)自由度既：手臂伸縮；手臂升降：手臂回轉(zhuǎn) 3 個(gè)主要運(yùn)動(dòng)。   本設(shè)計(jì)機(jī)械手主要由 4 個(gè)大部件 3 個(gè)氣壓缸和一個(gè)電機(jī)組成：  （ 1）手部，采用一個(gè)直線氣壓缸，通過(guò)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)手抓的張合。  （ 2）臂部，采用直線缸來(lái)實(shí)現(xiàn)手臂平動(dòng) 80 （ 3）機(jī)身，采用一個(gè)直線缸來(lái)實(shí)現(xiàn)升降 。  （ 4）底部采用回轉(zhuǎn)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)手臂回轉(zhuǎn)。  械手的技術(shù)參數(shù)列表  （ 1）芯模尺寸是 40度是 800料為模具鋼 ；  （ 2）升降行程 250縮行程 80 （ 3）實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的 90旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并可自鎖。  （ 4）手臂運(yùn)動(dòng)參數(shù) ：      伸縮速度：   P=                         (5當(dāng) 工作 沖擊較小 ，取載荷系數(shù) ：  P=                     (5計(jì)算預(yù)期壽命 ：  L h=5*365*20=36500h                       (5求該對(duì)軸承應(yīng)具有的基本額定動(dòng)載荷值  3 610 '60   （ N）                         (5因?yàn)?C=r，所以選擇 51000型軸承滿足要求  。  在外圈的軸承中我選用了 單排四點(diǎn)接觸球式轉(zhuǎn)盤軸承 ，如圖 5所示。 單排四點(diǎn)接觸球式轉(zhuǎn)盤軸承由兩個(gè)座圈組成，結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、鋼球與圓弧滾道四點(diǎn)接觸，能同時(shí)承受軸向力、徑向力和傾翻力矩。回 轉(zhuǎn)式輸送機(jī)、焊接操作機(jī)、中小型起重機(jī)和挖掘機(jī)等工程機(jī)械均可選用 ，很符合我的設(shè)計(jì)要求。  （ 1） 按靜態(tài)工況選型：  取 =45  買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 '4(1 . 2 2 5 2 . 6 7 6 )(1 . 2 2 5 8 0 0 2 . 6 7 6 5 0 ) 1 . 2 50 . 1 4 1 0a a t  F (5'41 . 2 2 51 . 2 2 5 0 . 0 1 1 . 2 50 . 0 1 5 1 0   (5（ 2）按動(dòng)態(tài)校核：  '4(1 . 2 2 5 2 . 6 7 6 )(1 . 2 2 5 8 0 0 2 . 6 7 6 5 0 ) 1 . 5 50 . 1 7 1 0a a t  F (5'41 . 2 2 51 . 2 2 5 0 . 0 1 1 . 5 50 . 1 1 1 0   (5根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中對(duì)于轉(zhuǎn)盤軸承的校核 見(jiàn)圖 5用的軸承負(fù)荷強(qiáng)度，故可以選用。  圖 5轉(zhuǎn)支承能力曲線圖  買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 氣壓系統(tǒng) 設(shè)計(jì)  本機(jī)械手主要以壓縮空氣為動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手，用氣壓驅(qū)動(dòng)與用其 他能源驅(qū)動(dòng)比較有以下優(yōu)點(diǎn)：  （ 1） 空氣取之不竭，用過(guò)之后排入大氣，不需要回收和處理，不污染環(huán)境。偶爾的或少量的泄漏不致對(duì)生產(chǎn)發(fā)生嚴(yán)重的影響。  （ 2） 空氣 的粘性很小，管路中壓力損失也就很少，便于輸送。與液壓傳動(dòng)相比，他的動(dòng)作和反應(yīng)都快，這是氣動(dòng)的突出優(yōu)點(diǎn)之一。  壓系統(tǒng)的組成  源系統(tǒng)  壓縮空氣是保證氣動(dòng)系統(tǒng)正常工作的動(dòng)力源?？諝鈮嚎s機(jī)是將動(dòng)力機(jī)供給的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成氣體壓力能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置  動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)  氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有氣缸和氣動(dòng)馬達(dá)。氣缸是利用壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的一種能 量轉(zhuǎn)換裝置。它可以輸出力，驅(qū)動(dòng)工作部分作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或者往復(fù)擺動(dòng)。  氣控制閥  空氣控制閥是氣動(dòng)控制元件，它的作用是控制和調(diào)節(jié)氣路系統(tǒng)中壓縮空氣的壓力、流量和方向，從而保證氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)按規(guī)定的程序正常地進(jìn)行工作。  空氣控制閥按其作用可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥三類。  動(dòng)邏輯元件  氣動(dòng)邏輯元件是通過(guò)可動(dòng)部件的動(dòng)作， 進(jìn)行元件切換而實(shí)現(xiàn)邏輯功能的。  定氣壓系統(tǒng)  買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 圖 6壓系統(tǒng)原理圖  1234567通換向閥  8,910121317在啟動(dòng)系統(tǒng)中，夾緊缸和伸縮，升降 氣 缸均采用 3 位 5 通電磁換向閥來(lái)實(shí)現(xiàn)換路。利用單向節(jié)流閥來(lái)控制各個(gè)動(dòng)作的速度。  壓控制原理說(shuō)明  在氣壓系統(tǒng)圖中： 當(dāng) 電時(shí)手抓抓緊，失電時(shí)即松開(kāi) ， 當(dāng) 電時(shí)機(jī)械手手臂開(kāi)始上升 碰 到限位開(kāi)關(guān) 即失電 ， 當(dāng) 電時(shí)機(jī)械手手臂開(kāi)始下降碰到指定限位開(kāi)關(guān)，失電不運(yùn)作 ， 當(dāng) 電時(shí)機(jī)械手手臂開(kāi)始生出碰到指定限位開(kāi)關(guān)，失電不運(yùn)作 ， 當(dāng) 電時(shí)機(jī)械手手臂開(kāi)始收縮碰到指定限位開(kāi)關(guān)，失電不 運(yùn)作  買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7  制系統(tǒng)設(shè)計(jì)  一種 新型的通用自動(dòng)化控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器 算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，具有控制能力強(qiáng)、可靠性高、使用靈活方便、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)而越來(lái)越被廣泛運(yùn)用。  控制功能是通過(guò)存放在存儲(chǔ)器內(nèi)的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，若要對(duì)控制功能作修改，在很大程度上只需改變軟件指令即可，使得硬件軟件化。因此它在工業(yè)控制中的地位越來(lái)越高，戰(zhàn)友極其重要的地位，最重要的原因是它具有一些獨(dú)特的特點(diǎn)  （ 1） 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)， 制設(shè)計(jì)的，在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程總  采取了多層次抗干擾、精選元器件的措施。它可在惡劣的工業(yè)環(huán)境下與強(qiáng)電設(shè)備儀器工作，運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性 較高。 部處理不依賴于觸電，元器件的壽命長(zhǎng)，平均無(wú)故障工作時(shí)間高。  （ 2）控制程序可變，具有很好的柔性。由于 身的硬件特點(diǎn)，用戶在進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，不需要自己設(shè)計(jì)和支座硬件裝置，只需要根據(jù)控制要求進(jìn)行模塊的配置，用戶所做的工作只是設(shè)計(jì)滿足控制對(duì)象的控制要求的應(yīng)用程序。對(duì)于一個(gè)控制系統(tǒng)，在生產(chǎn)工藝改變或者生產(chǎn)線設(shè)備更新的情況下，不 必改變 需改變程序就可滿足變更控制功能的要求。  （ 3）編程簡(jiǎn)單實(shí)用方便。 編程大多采用類似于繼電器控制電路的梯形圖形式，低使用者來(lái)說(shuō)不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。這是  （ 4）功能完善，擴(kuò)充方便組和靈活  （ 5）較少了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及施工的工作量  制過(guò)程說(shuō)明  （ 1）機(jī)械手在原始位置時(shí)對(duì) 作，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手松開(kāi)，機(jī)械手手臂上升。  （ 2）上升到上限位置， 升結(jié)束，機(jī)械手開(kāi)始左轉(zhuǎn)。  （ 3）機(jī)械手左轉(zhuǎn)道左限位， 旋轉(zhuǎn)結(jié)束，機(jī)械手開(kāi)始伸出。  （ 4） 當(dāng)機(jī)械手到達(dá) 伸出限位 1，伸出結(jié)束， 作，手臂伸出結(jié)束，機(jī)械手開(kāi)始下降  （ 5） 當(dāng) 機(jī)械手下降到 達(dá) 下限位置， 降結(jié)束，機(jī)械手開(kāi)始抓物  （ 6）機(jī)械手抓物延時(shí) 1S，機(jī)械手開(kāi)始上升。  買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 （ 7）機(jī)械手 升到 到上限位置， 升結(jié)束，機(jī)械手收縮。  （ 8）機(jī)械手收縮到收縮限位收縮結(jié)束， 械手開(kāi)始右轉(zhuǎn)。  （ 9）機(jī)械手到達(dá)右限位， 旋結(jié)束，機(jī)械手開(kāi)始伸出。  （ 10）機(jī)械手伸出到達(dá)伸出限位 2， 械手 開(kāi)始下降。  （ 11）下降到下限位置， 械手松開(kāi)，放下物品。  （ 12）機(jī)械手放下物品經(jīng)過(guò)延時(shí)，一個(gè)工作循環(huán)完成  （ 13）工作方式：?jiǎn)尾?/循環(huán)。  ，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手松開(kāi)，機(jī)械手 開(kāi)始 上升。當(dāng)機(jī)械手到達(dá) 上限位置， 升結(jié)束，機(jī)械手開(kāi)始左轉(zhuǎn)。機(jī)械手左轉(zhuǎn) 到 左限 位，作，左旋轉(zhuǎn)結(jié)束，機(jī)械手開(kāi)始伸出。機(jī)械手伸出到伸出限位 1，伸出結(jié)束， 臂伸出結(jié)束，機(jī)械手開(kāi)始 向下降 ， 當(dāng) 到 達(dá) 下限位置， 降結(jié)束，機(jī)械手開(kāi)始抓物。機(jī)械手抓物延時(shí) 1S，機(jī)械手 開(kāi)始做上升運(yùn)動(dòng) 。 當(dāng)機(jī)械手 升到上限位置，作，上升結(jié)束，機(jī)械手收縮。機(jī)械手收縮到收縮限位收縮結(jié)束， 作，機(jī)械手開(kāi)始右轉(zhuǎn)。機(jī)械手到達(dá)右限位， 旋結(jié)束，機(jī)械手開(kāi)始伸出。機(jī)械手伸出買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 到達(dá)伸出限位 2， 作，機(jī)械手開(kāi)始下降。下降到下限位置， 作，機(jī)械手松開(kāi)，放下物品。機(jī)械手放下物品經(jīng)過(guò)延 時(shí)，一個(gè)工作循環(huán)完成 。流程圖見(jiàn)圖 7買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 圖  7械手工作流程圖  根據(jù)流程圖用 下的就是 梯形圖，如圖 7 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 圖 7形圖  買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 結(jié)論   兩工位 芯模搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)，并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程，但是作為一名機(jī)械電子工程的學(xué)生，設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)械手作為畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是再適合不過(guò)了，它需要學(xué)生在完成了機(jī)械類有關(guān)的基礎(chǔ)課程以及自己的專業(yè)課程后 ，通過(guò)設(shè)計(jì)，把之前學(xué)的課程（機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、理論力學(xué)、液壓與氣壓控制、測(cè)試技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人、 電一體化設(shè)計(jì)等）所有的理論知識(shí)在設(shè)計(jì)完美的加以運(yùn)用并結(jié)合在一起，讓學(xué)生在設(shè)計(jì)中提升對(duì)問(wèn)題的分析能力和機(jī)械結(jié)構(gòu)的綜合設(shè)計(jì)能力 。  通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我了解了很多關(guān)于機(jī)械手的知識(shí)，使我學(xué)會(huì)了在國(guó)內(nèi)和國(guó)外在這方面的一些先進(jìn)的生產(chǎn)和制造技術(shù)，和清楚了機(jī)械臂設(shè)計(jì)的過(guò)程，通過(guò)機(jī)械手的設(shè)計(jì) 做 出了系統(tǒng)的分析，掌握一定的機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，為今后的工作奠定學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。  這次設(shè)計(jì)可以說(shuō)是我大學(xué)最后的一門課了，其中包含的 只是實(shí)在是太多了，讓我知道了學(xué)海無(wú)涯的道理，活到老學(xué)到老。同時(shí)也培養(yǎng)了我分析問(wèn)題，查閱資料，解決問(wèn)題的能力，在剛拿到課題的時(shí)候還是說(shuō)手無(wú)措的，畢竟從來(lái)沒(méi)有做過(guò)如此全面的設(shè)計(jì)，在老師的指點(diǎn)下，我開(kāi)始有方向得在圖書(shū)館和網(wǎng)上找有關(guān)資料，資料多了，對(duì)機(jī)械手設(shè)計(jì)的思路也逐漸清晰了，其后也在老師的指導(dǎo)下一直在修改以求達(dá)到更好的設(shè)計(jì)。  雖然過(guò)程很艱辛，難免因?yàn)闀r(shí)間沖突的問(wèn)題而感到困擾，但當(dāng)最后所有圖紙展現(xiàn)在我面前的時(shí)候我還是覺(jué)得有