曲軸搬運機械手機電系統(tǒng)設(shè)計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和自動化生產(chǎn)線在企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，機械手作為自動化生產(chǎn)線的重要組成部分也得到了長足的發(fā)展和進(jìn)步。尤其是隨著機械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，氣動、液壓技術(shù)的成熟，控制元件的發(fā)展和控制方式的不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，機械手的動作精確性、控制靈活性和工作可靠性得到了明顯的改善。機械手的出現(xiàn)在減輕工人勞動強度和難度、提高工作效率和質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本上做出了突出貢獻(xiàn)，機械手的發(fā)展在企業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)收上起到了舉足輕重的作用。本課題是一個機、電結(jié)合較為緊密的實用性項目，文中對電氣的應(yīng)用、機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計、控制方 法的選擇等方面進(jìn)行了必要的探討。最后，總結(jié)了全文，指出了機械手的改進(jìn)措施、應(yīng)用前景和發(fā)展方向。 關(guān)鍵字： 機械手；液壓驅(qū)動；電氣 ；自動；控制元件 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 of is in as an of of of of a to to a in of is a of on of of s 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 目 錄 摘要 .第 1 章 緒論 .未定義書簽。 業(yè)機器人（機械手）的概述 .未定義書簽。 業(yè)機器手的發(fā)展 . 錯誤 !未定義書簽。 業(yè)機器人的分類 .未定義書簽。 業(yè)機械手的應(yīng)用 .未定義書簽。 內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 .未定義書簽。 課題的預(yù)期結(jié)果 . 2 章 機械手的總體設(shè)計 .計要求 .械手總體設(shè)計方案 . 機械手的組成及各部分關(guān)系 . 總體設(shè)計任務(wù) . 總體方案擬定 .章小結(jié) . 3 章機械手結(jié)構(gòu)的設(shè)計分析 .端操作器的設(shè)計分析 .端操作器的概述 . 末端操作器結(jié)構(gòu)的設(shè)計分析 . 末 端操作器的設(shè)計 .腕的設(shè)計 .文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 臂的設(shè)計 .身和機座的設(shè)計 .章小結(jié) . 4 章 機械手各部件載荷及結(jié)構(gòu)尺寸計算 .未定義書簽。 計要求分析 .未定義書簽。 指夾緊機構(gòu)的及尺寸設(shè)計 .未定義書簽。 指夾緊機構(gòu)載荷的計算 .未定義書簽。 臂伸縮機構(gòu)的及尺寸的確定 .臂俯仰機構(gòu)結(jié)構(gòu)尺寸的確定 .腕擺動機構(gòu)的確定 .身擺動機構(gòu)的確定 .度校核 .曲穩(wěn)定性校核 .章小結(jié) . 5 章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計 .壓缸或液壓馬達(dá)所需流量的確定 . 液壓缸工作時所需流量 .壓馬達(dá)工作時的流量 .壓缸或液壓馬達(dá)主要零件的結(jié)構(gòu)材料及技術(shù)要求 . 缸體 . 缸蓋 . 活塞 .未定義書簽。 塞桿 .未定義書簽。 壓缸的緩沖裝置 .未定義書簽。 壓缸的排氣裝置 .定基本方案 . 基本回路的選擇 .文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 壓元件的選擇 . 液壓泵的選擇 . 液壓泵所需電機功率的確定 . 液壓閥的選擇 . 液壓輔助元件的選擇原則 . 油箱容量的確定 . 液壓原理圖 .章小結(jié) . 6 章 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計 .未定義書簽。 氣控制的概述 .未定義書簽。 制電路 .未定義書簽。 制電路的組成 . 繼電器的選擇 . 接觸器的選擇 . 斷路器 .氣系統(tǒng)設(shè)計及原理 .氣系統(tǒng)的控制順序 .章小結(jié) .論 .考文獻(xiàn) .謝 .錄 .文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 第 1 章 緒論 業(yè)機器人（ 機械手）的概述 業(yè)機器手的發(fā)展 現(xiàn)代工業(yè)機械手起源于 20 世紀(jì) 50 年代初，是基于示教再現(xiàn)和主從控制方式、能適應(yīng)產(chǎn)品種類變更，具有多自由度動作功能的柔性自動化。 機械手首先是從美國開始研制的 。 1958 年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械手。他的結(jié)構(gòu)是：機體上安裝一回轉(zhuǎn)長臂，端部安裝有電磁鐵的工件抓放機構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的。 1962年，美國機械鑄造公司在上述方案的基礎(chǔ)之上又試制成一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型機械手。商名為 萬能自動）。運動系統(tǒng)仿造坦克炮塔，臂回轉(zhuǎn)、俯仰，用液壓驅(qū)動；控制系統(tǒng)用磁鼓最存儲裝置。 不少球坐標(biāo)式通用機械手就是在這個基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬能自動公司（ ,專門生產(chǎn)工業(yè)機械手。 1962年美國機械鑄造公司也試驗成功一種叫 意是靈活搬運。該機械手的中央立柱可以回轉(zhuǎn)，臂可以回轉(zhuǎn)、升降、伸縮、采用液壓驅(qū)動，控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。雖然這兩種機械手出現(xiàn)在六十年代初，但都是國外工業(yè)機械手發(fā)展的基礎(chǔ)。 1978 年美國 司和斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制一種有小型電子計算機進(jìn)行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差可小于 1 毫米。 美國還十分注意提高機械手的可靠性，改進(jìn)結(jié)構(gòu)，降低成本。如 年機械手試驗臺，進(jìn)行各種性能的試驗。準(zhǔn)備把故障前平均時 間（注：故障前平均時間是指一臺設(shè)備可靠性的一種量度。它給出在第一次故障前的平均運行時間），由400小時提高到 1500小時，精度可提高到 德國機器制造業(yè)是從 1970年開始應(yīng)用機械手，主要用于起重運輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)。德國 用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。 瑞士 用示教方法編制程序。 日本是工業(yè)機械手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國家。自 1969年從美國引進(jìn)二種典型機械手后，大力研究機械手的研究。據(jù)報道， 1979年從事機械手的研究工作的大 專院校、買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 研究單位多達(dá) 50多個。 1976年個大學(xué)和國家研究部門用在機械手的研究費用 42%。 1979年日本機械手的產(chǎn)值達(dá) 443億日元，產(chǎn)量為 14535臺。其中固定程序和可變程序約占一半，達(dá) 222億日元，是 1978年的二倍。具有記憶功能的機械手產(chǎn)值約為 67億日元，比 1978年增長 50%。智能機械手約為 17億日元，為 1978年的 6倍。截止 1979年，機械手累計產(chǎn)量達(dá) 56900臺。在數(shù)量上已占世界首位，約占 70%，并以每年 50% 60%的速度增長。使用機械手最多的是汽車工業(yè)，其次是電機、電器。預(yù)計到 1990年將有 55萬機器人在工作。 第二代機械手正在加緊研制。它設(shè)有微型電子計算機控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺到的信息反饋，使機械手具有感覺機能。目前國外已經(jīng)出現(xiàn)了觸覺和視覺機械手。 第三代機械手（機械人）則能獨立地完成工作過程中的任務(wù)。它與電子計算機和電視設(shè)備保持聯(lián)系。并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng) 柔性制造單元 (重要一環(huán)。 隨著工業(yè)機器人向更深更廣方向 的發(fā)展以及機器人智能化水平的提高，機器人的應(yīng)用范圍還在不斷地擴大，已從汽車制造業(yè)推廣到其他制造業(yè)，進(jìn)而推廣到機械加工行業(yè)、電子電氣行業(yè)、橡膠及塑料工業(yè)、食品工業(yè)、木材與家具制造等領(lǐng)域中。 業(yè)機器人的分類 表 器人分類 分類名稱 簡要解釋 操作型機器人 能自動控制，可重復(fù)編程，多功能，有幾個自由度，可固定或運動，用于相關(guān)自動化系統(tǒng) 程控型機器人 按預(yù)先要求的順序及條件，依次控制機器人的機械動作 示教再現(xiàn)型機器人 通過引導(dǎo)或其他方式，先教會機器人動作，輸入工作程序，機器人則自動重復(fù)進(jìn)行工作 數(shù)控型機器人 不必使機器人動作，通過數(shù)值、語言等對機器人進(jìn)行示教，機器人根據(jù)示教后的信息進(jìn)行作業(yè) 感覺控制型機器人 利用傳感器獲取的信息控制機器人的動作 適應(yīng)控制型機器人 機器人能適應(yīng)環(huán)境變化，控制自身的行為 學(xué)習(xí)控制型機器人 機器人能“體會”工作經(jīng)驗，具有一定的學(xué)習(xí)能力，并能將所“學(xué)”的經(jīng)濟(jì)用于工作中 智能機器人 以人工智能決定其行為的機器人 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 關(guān)于機器人如何分類，國際上沒有制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，有的按負(fù)載重量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按結(jié)構(gòu)分，有的按應(yīng)用領(lǐng)域分。一般的 分類方式如上表 示： 業(yè)機械手的應(yīng)用 工業(yè)機械手是伴隨工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是電子計算機的廣泛應(yīng)用而迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)裝備。它綜合應(yīng)用了機械，電子，自動控制等先進(jìn)技術(shù)以及物理，生物等學(xué)科的基礎(chǔ)知識，以實現(xiàn)機械化與自動化的有機結(jié)合而廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)的各個部門。 工業(yè)機械手是工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中的必然產(chǎn)物。它是一種模仿人體上肢的部分功能，按照預(yù)定要求輸送工件和握持工具進(jìn)行操作的自動化技術(shù)裝備。這種新穎技術(shù)裝備的出現(xiàn)和應(yīng)用，對實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化，推動工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展起著重要作用 ，因而具有強大的生命力，受到人們的廣泛重視和歡迎。 工業(yè)上應(yīng)用的機械手，由于使用場合和工作要求的不同，其結(jié)構(gòu)形式亦各有不同，技術(shù)復(fù)雜程度也有很大差別。但它們都有類似人的手臂，手腕和手的部分動作及功能；一般都能按預(yù)定程序，自動地，重復(fù)循環(huán)地進(jìn)行工作。此外，還有些非自動化的裝備，具有與人體上肢類似的部分動作，結(jié)構(gòu)上與工業(yè)機械手是一致的，亦可歸屬于工業(yè)機械手的范疇。例如，早期就有一種由人直接用繩索牽引進(jìn)行操作的隨動機械手和近期發(fā)展起來的由人工進(jìn)行操作的機械手（如平衡吊），以及一些就近按扭控制和遙控的非自動的單循環(huán) 的機械手等。 實踐證明，工業(yè)機械手可以代替人的繁重勞動，顯著減輕工人的勞動強度，改善勞動條件，提高勞動生產(chǎn)率和生產(chǎn)自動化水平。工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的笨重工件的搬運和長期，頻繁，單調(diào)的操作，采用機械手是有效的；此外，它還能在高溫，低溫，深水，宇宙，放射性和其他有毒，污染環(huán)境條件下進(jìn)行操作，更顯示其優(yōu)越性，有著廣闊的發(fā)展前途。 內(nèi)外發(fā)展的狀況 國內(nèi)工業(yè)機器人市場具有如下特征： （ 1） 國內(nèi)汽車業(yè)。汽車制造業(yè)屬于技術(shù)、資金密集型產(chǎn)業(yè)，也是自動化程度要求高、競爭相當(dāng)激烈的行業(yè)。可以說，汽車工業(yè)的發(fā)展史近幾年我國 工業(yè)機器人增長的主要原動力之一。 （ 2） 沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。國內(nèi)相當(dāng)數(shù)量的企業(yè)技術(shù)實力得到很大提高，生產(chǎn)設(shè)備更新?lián)Q代，為了更好地適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，提高生產(chǎn)率，提高產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)競爭力，改善工人勞動條件，企業(yè)對工業(yè)機器人的需求不斷增加。 （ 3） 外商獨資企業(yè)、中外合資企業(yè)。外商獨資或中外合資企業(yè)自動化程度一般比較高，導(dǎo)致工業(yè)機器人的需求量較大。 （ 4） 國內(nèi)一些現(xiàn)代買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 化水平比較高的企業(yè)。國內(nèi)一些汽車廠、軍工企業(yè)、船舶行業(yè)等。 課題的預(yù)期結(jié)果 在生產(chǎn)實踐中，常常需要將上料、加工、卸料等工序進(jìn)行合理的安排，組成 一條自動流水加工線。但在流水線上加工時，需要許多工人搬運工件，有時勞動強度較大。當(dāng)生產(chǎn)效率很高時，為了減少工人數(shù)量，改善工人的勞動條件，提高勞動生產(chǎn)率這就需要使自動線上工件搬運自動化。于是針對這一問題就提出了要研制一種通過電氣控制的搬運機械手來代替工人實現(xiàn)工件的搬運上線，并且能滿足定位和重復(fù)定位精度。用搬運機械手來代替工人搬運工件可以減輕工人的勞動強度，減少自動線上的工人數(shù)目，減輕工作量，同時也提高了生產(chǎn)效率并且精度也得到了保障。而事實上，在生產(chǎn)領(lǐng)域真正用來加工的時間一般不大于整個生產(chǎn)時間的 10 ，大部分時 間是用在了工件的搬運、裝夾等輔助工序上。從這個方面可以看出研制一種自動化搬運機械手的迫切性和重要性，它能大大提高生產(chǎn)的效率。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 第 2 章 機械手的總體設(shè)計 計要求 某生產(chǎn)線上搬運工件原由人工完成 , 勞動強度大、生產(chǎn)效率低。為了提高生產(chǎn)線的工作效率 , 降低成本 , 使生產(chǎn)線發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng) , 適應(yīng)現(xiàn)代自動化大生產(chǎn) , 針對具體生產(chǎn)工藝 , 利用機器人技術(shù) , 設(shè)計用一臺搬運機械手代替人工工作。 該機械手能完成如下的動作循環(huán)：手臂前伸手指夾緊抓料手臂上升手臂縮回機身回轉(zhuǎn)手腕回轉(zhuǎn)手臂下降手臂前伸手指松開手臂縮回機身回轉(zhuǎn)復(fù)位手腕回轉(zhuǎn)復(fù)位待料。 工作對象為 50100量為 4060曲軸，定位精度為 1。 械手的總體設(shè)計方案 械手的組成及各部分關(guān)系 機械手由三大部分（機械部分、液壓部分、控制部分）六個子系統(tǒng)（驅(qū)動系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、機器人 機交互系統(tǒng)、控制系統(tǒng)）組成。 機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)：機器人的機械結(jié)構(gòu)又主要包括末端操作器 、手腕、手臂、機身（立柱）、機座。 驅(qū)動系統(tǒng)：驅(qū)動器是把從動力源獲得的能量變換成機械能，使機器人各關(guān)節(jié)工作的裝置，常見的驅(qū)動形式有步進(jìn)電機驅(qū)動、直流電機驅(qū)動、交流電機驅(qū)動、液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動以及近些年出現(xiàn)的一些特殊的新型驅(qū)動（例如超聲波驅(qū)動、磁致伸縮驅(qū)動、靜電驅(qū)動等）。 控制系統(tǒng)：機器人的控制方式多種多樣，根據(jù)作業(yè)任務(wù)不同，主要可分為點位控制方式（ 連續(xù)軌跡控制方式（ 力（力矩）控制方式和智能控制方式。 體設(shè)計任務(wù) (1) 結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計 : 機械手常見的運動形式有 1）直角坐標(biāo)型 2） 圓柱坐標(biāo)型 3）球坐標(biāo)（極坐標(biāo)）型 4） 關(guān)節(jié)型 （ 回轉(zhuǎn)坐標(biāo) ） 型 5） 平面關(guān)節(jié)型 五種。 圓柱坐標(biāo)型是 由 三個自由度組成的運動系統(tǒng)，工作空間為圓柱形，它與直角坐標(biāo)型比較，在相同的空間條件下，機體所占體積小，而運動范圍大。 直角坐標(biāo)型，其運動部分的三個相互垂直的直線組成，其工作空間為長方體，它在各個軸向的移動距離可在坐標(biāo)軸上直接讀出，直觀性強，易于位置和姿態(tài)的編程計買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 算，定位精度高，結(jié)構(gòu)簡單，但機體所占空間大，靈活性較差。 球坐標(biāo)型，它由兩個轉(zhuǎn)動和一個直線組成，即一個回轉(zhuǎn)，一個俯仰和一個伸縮，其工作空間圖形唯一球體，它可以做 上下俯仰動作并能夠抓取地面上的東西或較低位置的工件，具有結(jié)構(gòu)緊湊、工作范圍大的特點，但是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 關(guān)節(jié)型，這種機器人的手臂與人體上肢類似，其前三個自由度都是回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，這種機器人一般由和大小臂組成，立柱與大臂間形成肘關(guān)節(jié)，可使大臂作回轉(zhuǎn)運動和使大臂作俯仰運動，小臂作俯仰擺動，其特點是工作空間范圍大，動作靈活，通用性強，能抓取靠近機座的工件。 平面關(guān)節(jié)型 ， 采用兩個回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和一個移動關(guān)節(jié) ， 兩個回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)控制前后、左右運動，而移動關(guān)節(jié)控制上下運動。這種機器人在水平方向上有柔順度，在垂直方向上有較大的剛度，它結(jié)構(gòu) 簡單，動作靈活，多用于裝配作業(yè)中，特別適合中小規(guī)格零件的插接裝配。 綜上，本次設(shè)計中采用圓柱 回轉(zhuǎn)坐標(biāo)型 。 (2) 自由度的確定：自由度 (指機器人所具有的獨立坐標(biāo)軸運動的數(shù)目，不包括末端操作器的開合度。在運動形式上分為為直線運動 P，旋轉(zhuǎn)運動R。 自由度數(shù)的多少反映了這種機械手能完成動作的復(fù)雜程度，根據(jù)對機械手必須完成的動作的研究，設(shè)計四個自由度的機械手即可完成所規(guī)定的工作任務(wù)。從機座到手腕，關(guān)節(jié)的運動方式為旋轉(zhuǎn) 直線 (3) 驅(qū)動方式的選擇 :1）驅(qū)動系統(tǒng)有液壓驅(qū)動 2）氣壓驅(qū)動 3）電機 驅(qū)動 4）機械聯(lián)動四種，其中液壓驅(qū)動和氣壓驅(qū)動較為通用。 液壓驅(qū)動 ：結(jié)構(gòu)緊湊、動作平穩(wěn)、耐沖擊、耐振動、防爆性好。而且 液壓技術(shù)比較成熟，具有動力大、力慣量比大、快速響應(yīng)高、易于實現(xiàn)直接驅(qū)動等特點。 氣壓驅(qū)動 ： 具有速度快、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、 造 價 較 低 、 維修方便 、清潔 等特點，適用于中小負(fù)載的系統(tǒng)中 ，但對速度很難進(jìn)行精確控制，且氣壓不可太高，所以抓舉能力較低， 難于實現(xiàn)伺服控制。 電 機 驅(qū)動 ：步進(jìn)或伺服電機可用于程序復(fù)雜、運動軌跡要求嚴(yán)格的小型通用機械手； 異步電機、直流電機適用于 抓重大、速度低的專用機械手；電源方便，響應(yīng)快，驅(qū)動力較大，信號檢測、傳遞、處理方便，控制方式靈活， 安裝維修方便 。但 控制性能差，慣性大，不易精確定位。 機械聯(lián)動：動作可靠，動作范圍小，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，適用于自由度少、速度快的專用機械手。 并且，同其他轉(zhuǎn)動方式相比較，傳動功率相同時，液壓傳動裝置的重量輕，體積買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 緊湊，可實現(xiàn)無級變速，調(diào)速范圍大。運動件的慣性小，能夠頻繁順序換向，傳動工作平穩(wěn)，系統(tǒng)容易實現(xiàn)緩沖吸著震，并能自動防止過載。與電氣配合，容易實現(xiàn)動作和操作自動化，與微電子技術(shù)和計算機配合，能夠?qū)崿F(xiàn)各種自動控制 工作。液壓元件基本已經(jīng)上系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，利于 術(shù)的應(yīng)用、提高工效，降低成本。容易達(dá)到較高的單位面積壓力，較小的體積可獲得較大的出力（推力或轉(zhuǎn)距）。液壓系統(tǒng)介質(zhì)的可壓縮性小，工作較平穩(wěn)，可靠，并可實現(xiàn)較高的位置精度。液壓傳動中，力，速度和方向比較容易實現(xiàn)自動控制。液壓裝置采用油液做介質(zhì)，具有防銹性和自潤滑效能，可以提高機械效率，使用壽命長。 綜上，本次設(shè)計采用液壓驅(qū)動。 (4) 控制方式的選擇 :1）點位控制方式（ 2）連續(xù)軌跡控制方式（ 3）力（力矩）控制方式 4）智能控制方式。 點位 控制的特點是只控制工業(yè)機器人末端執(zhí)行機構(gòu)在作業(yè)空間中某些規(guī)定的離散點上的位姿?？刂茣r只要求工業(yè)機器人快速、準(zhǔn)確地實現(xiàn)相鄰各點之間的運動，而對達(dá)到目標(biāo)點的運動軌跡不做任何規(guī)定。這種控制方式的主要技術(shù)指標(biāo)是定位精度和運動所需時間。由于其控制方式易于實現(xiàn)，常應(yīng)用于上下料、搬運、點焊等工業(yè)機器人。 連續(xù)軌跡控制的特點是連續(xù)的控制工業(yè)機器人末端執(zhí)行器在作業(yè)空間的位姿，要求其嚴(yán)格按照預(yù)定的軌跡和速度在一定的精度要求內(nèi)運動，而且速度可控，軌跡光滑且運動平穩(wěn)。這種控制方式的主要技術(shù)指標(biāo)是工業(yè)機器人末端操作器位姿的軌跡跟蹤精 度及平穩(wěn)性。常用于弧焊、噴漆、去毛邊和檢測作業(yè)機器人。 力（力矩）控制方式常用于準(zhǔn)確定位并要求使用適度的力或力矩來完成裝配、抓放物體等工作。 智能控制方式是通過傳感器獲得周圍環(huán)境的知識，并根據(jù)自身內(nèi)部的知識庫相應(yīng)做出決策。采用智能控制技術(shù)的機器人具有較強的環(huán)境適應(yīng)性及自學(xué)能力，技術(shù)難度及成本要求都比較高。 綜上，本次設(shè)計采用點位控制。 另外該機械手的動作是有順序要求的，控制系統(tǒng)采用電氣控制機械手實現(xiàn)設(shè)計要求的工序動作，可以簡化控制線路，節(jié)省成本，提高勞動生產(chǎn)率。 綜合上述，此次采用電 服點位控制，可以很好的完成自動線工作。 體設(shè)計方案擬定 因為本機械手工作范圍大，位置精度要求高?？紤]本機械手工作要求的特殊情況，本設(shè)計采用懸臂式四自由度的機械手，如下圖 示： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 123456圖 機械手總體結(jié)構(gòu)簡圖 機座：起支撐機身的作用，同時與地面通過地腳螺栓固定承受著機械手整 體的比較大的壓力。由于體積大，所以用鑄造，鑄造材料為鑄鐵。 機身：保證了整個機械手能夠連接在一起從而保證機械手能夠順利的完成各項運動，由于體積大，所以用鑄造，機身的材料為鑄鐵。機身分為上、下機身體，上、下機身通過螺栓連接在一起，擺動液壓缸放在下機身里。用一根軸立柱通過鍵將擺動液壓系統(tǒng)與機身連接在一起，通過液壓缸擺動帶動機身的擺動。 俯仰手臂：與下機身通過銷與相連，與手臂也通過銷相連。起連接作用，同時，俯仰手臂的伸縮會控制手臂的上下擺動。 手臂：通過銷與上機身相連，液壓系統(tǒng)控制了它的伸縮功能，與手腕通過法蘭連接在一起。 手腕：具有擺動功能，與手臂和手指相連。內(nèi)置擺動液壓缸。 手指：具有夾緊工件的作用。 自由度具體分配如下： 1）手臂回轉(zhuǎn)自由度。擬采用擺動油缸來實現(xiàn)，擺動缸的動片與缸體相連接，通過油液帶動葉片轉(zhuǎn)動，與之相連的缸體也發(fā)生轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)機身的回轉(zhuǎn)。其行程角度靠擋塊和限位行程開關(guān)來調(diào)整。 2）手臂俯仰自由度。機器人的手臂俯仰運動，一般采用活塞油（氣）與連桿機構(gòu)聯(lián)用來實現(xiàn)。設(shè)計中擬采用單活塞桿液壓缸來實現(xiàn)，缸體采用尾部耳環(huán)與機身連接，而其活塞桿的伸出端則與手臂通過鉸鏈相連。其行程大小靠擋塊和限位行程開關(guān)來 調(diào)整。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 3）手臂伸縮自由度。由于油缸或氣缸的體積小，質(zhì)量輕，因而在機器人手臂結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較多。設(shè)計中擬采用單活塞桿液壓缸來實現(xiàn)，其伸縮行程大小靠擋塊和限位行程開關(guān)來調(diào)整。 4）手腕回轉(zhuǎn)自由度。擬采用擺動液壓缸來實現(xiàn)。當(dāng)注入壓力油時，油壓推動動片連同轉(zhuǎn)軸一起回轉(zhuǎn)。因為動片是固定在轉(zhuǎn)軸上的，故動片轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)軸也隨著其一起轉(zhuǎn)。而末端操作器與轉(zhuǎn)軸是固定在一起的，故轉(zhuǎn)軸一轉(zhuǎn)手部便一起轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)手腕的回轉(zhuǎn)運動。其行程角度靠擋塊和限位行程開關(guān)來調(diào)整。 章小結(jié) 本章主要介紹機械手的總體設(shè)計方案，根據(jù)設(shè)計要求，選擇 機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案、驅(qū)動方案、控制方案以及選擇各個方案對機械手工作的影響，畫出機械手結(jié)構(gòu)的大體簡圖和重要的幾個結(jié)構(gòu)部分。根據(jù)工作時空間自由度的選擇，大體結(jié)構(gòu)，控制方式的選擇，完成各個部分的工作性能。描繪機械手大體結(jié)構(gòu)圖為以下計算設(shè)計做準(zhǔn)備。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 第 3 章 機械手結(jié)構(gòu)的設(shè)計 械手的主要結(jié)構(gòu) 機械手 的機械結(jié)構(gòu)主要包括末端操作器、手腕、手臂、機身（立柱）、機座。 這些結(jié)構(gòu)通過驅(qū)動系統(tǒng)、控 制系統(tǒng)之間的相互聯(lián)系結(jié)合在一起，實現(xiàn)機與電的結(jié)合。驅(qū)動器是把從動力源獲得的能量變換成機械能，使機器人各關(guān)節(jié)工作的裝置，常見的驅(qū)動形式有步進(jìn)電機驅(qū)動、直流電機驅(qū)動、交流電機驅(qū)動、液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動以及近些年出現(xiàn)的一些特殊的新型驅(qū)動（例如超聲波驅(qū)動、磁致伸縮驅(qū)動、靜電驅(qū)動等）控制系統(tǒng)：機器人的控制方式多種多樣，根據(jù)作業(yè)任務(wù)不同，主要可分為點位控制方式（ 連續(xù)軌跡控制方式（ 力（力矩）控制方式和智能控制方式。 端操作器的設(shè)計 端操作器的概述 工業(yè)機器人的末端操作器是機器人直接用 于抓取、握緊、吸附專用工具等進(jìn)行操作的部件，根據(jù)被操作工件的形狀、尺寸、重量、材質(zhì)及表面形態(tài)各有不同，其形式也多種多樣，大部分末端操作器的結(jié)構(gòu)是根據(jù)特定的工件專門加工的，常用的有四類：1）夾鉗式取料手 2）吸附式取料手 3）專用操作器及轉(zhuǎn)換器 4）仿生多指靈巧手。 夾鉗式取料手是工業(yè)機器人最常用的一種末端操作器形式，在流水線上應(yīng)用廣泛。它一般由手指、驅(qū)動機構(gòu)、傳動機構(gòu)、連接與支承元件組成，工作機理類似于常用的手鉗。 吸附式取料手靠吸附力取料，根據(jù)吸附力的不同分為氣吸附和磁吸附兩種。吸附式取料手應(yīng)用于大平面（單面接 觸無法抓?。⒁姿椋úＡ?、磁盤）、微?。ú灰鬃ト。┑奈矬w。 因為專用操作器及轉(zhuǎn)換器和仿生多指靈巧手的 技術(shù)難度及成本要求都比較高，故在此不多做介紹。 端操作器結(jié)構(gòu)的設(shè)計 根據(jù)發(fā)動機曲軸結(jié)構(gòu)特點，本次設(shè)計的機械手的末端操作器宜采用夾鉗式取料手。 夾鉗式取料手的手指的結(jié)構(gòu)形式通常取決于被夾持工件的形狀和特性。本設(shè)計是曲軸搬運機械手，搬運的對象是曲軸，所以要求使用 V 形手指，其中 V 形指一般用于夾持圓柱形工件，具有夾持平穩(wěn)可靠，夾持誤差小等特點。它通過單向液壓缸進(jìn)行加買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 緊工作，主要是通過液壓缸的 4 活塞桿推底 端使手指夾緊，然后通過 2 彈簧進(jìn)行復(fù)位。圓柱銷 3起到連接的作用，連接手指與手腕。手指上的凹凸部分起到增大摩擦的作用，使夾緊平穩(wěn)。結(jié)構(gòu)如圖 示： 1234 圖 V 型手指結(jié)構(gòu)圖 腕的設(shè)計 機器人手腕（如圖 連接末端操作器和手臂的部件，它的作用是調(diào)節(jié)或改