三自由度圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)要求：綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),搜集有關(guān)資料獨(dú)立完成三自由度圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)和驅(qū)動(dòng)單元的設(shè)計(jì)工作。原始數(shù)據(jù)：自動(dòng)線上有，兩條輸送帶之間距離為1.5m，需設(shè)計(jì)工業(yè)器人將一零件從A帶送到B帶。零件尺寸：內(nèi)孔 100，壁厚 10，高 100。零件材料：45鋼。 零件實(shí)體圖總體方案： 在工業(yè)機(jī)器人的諸多功能中，抓取和移動(dòng)是最主要的功能。這兩項(xiàng)功能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)基礎(chǔ)是精巧的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和良好的伺服控制驅(qū)動(dòng)。本次設(shè)計(jì)就是在這一思維下展開的。根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和需求確定圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人，利用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和諧波齒輪傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；利用另一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，從而使與滾珠絲杠螺母副固連在一起

2、的手臂實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)；考慮到本設(shè)計(jì)中的機(jī)器人工作范圍不大，故利用液壓缸驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)手臂的伸縮運(yùn)動(dòng)；末端夾持器則采用內(nèi)撐連桿杠桿式夾持器，用小型液壓缸驅(qū)動(dòng)夾緊。 三維動(dòng)畫演示末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)： 采用內(nèi)撐連桿杠桿式夾持器，用小型液壓缸驅(qū)動(dòng)夾緊，它的結(jié)構(gòu)形式如圖。內(nèi)撐連桿杠桿式夾持器采用四連桿機(jī)構(gòu)傳遞撐緊力，即當(dāng)液壓缸1工作時(shí)，推動(dòng)推桿2向下運(yùn)動(dòng)，使兩鉗爪3向外撐開，從而帶動(dòng)彈性爪4夾緊工件。該種夾持器多用于內(nèi)孔薄壁零件的夾持。彈性爪 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì): 這種結(jié)構(gòu)是在手爪外側(cè)用螺釘固定彈性片兩端。當(dāng)彈性手工作時(shí)，由于夾緊過程具有彈性，就可以避免易損零件被抓傷，變形和破損。手臂機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) : 本設(shè)計(jì)中手臂由滾珠絲

3、杠驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，還設(shè)計(jì)有兩根導(dǎo)柱導(dǎo)向，以防止手臂在滾珠絲杠上轉(zhuǎn)動(dòng)，確保手臂隨機(jī)座一起轉(zhuǎn)動(dòng)。它的結(jié)構(gòu)如下圖。選用軸向腳架型液壓缸，活塞桿末端為外螺紋結(jié)構(gòu)，手臂與末端執(zhí)行器連同活塞桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)。 腰部和基座設(shè)計(jì) : 通過安裝在支座上的步進(jìn)電機(jī)和諧波齒輪直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)殼體轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過安裝在頂部的步進(jìn)電機(jī)和聯(lián)軸器帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)手臂的上下移動(dòng)。采用了雙導(dǎo)柱導(dǎo)向，以防止手臂在滾珠絲杠上轉(zhuǎn)動(dòng)，確保手臂隨機(jī)座一起轉(zhuǎn)動(dòng)。支撐梁采用槽鋼，以減輕重量和節(jié)省材料，它的結(jié)構(gòu)如圖。 1支座，2步進(jìn)電機(jī)，3諧波齒輪，4轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)座5支承槽鋼梁，6滾珠絲杠，7導(dǎo)向柱，8錐環(huán)無鍵聯(lián)

4、軸器驅(qū)動(dòng)方式的選擇: 由上表可知步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)工業(yè)機(jī)器人有著許多無可替代的優(yōu)點(diǎn)，如控制性能好，可精確定位，體積較小可用于程序復(fù)雜和運(yùn)動(dòng)軌跡要求嚴(yán)格的小型通用機(jī)械手等，所以本設(shè)計(jì)采用它來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)和上下移動(dòng)。選電機(jī)為BF反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，型號(hào)為：90BF001。 由上表可知,液壓驅(qū)動(dòng)方式反應(yīng)靈敏,可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制,液體壓力高，可以獲得較大的輸出力,因此機(jī)器人的伸縮運(yùn)動(dòng)采用液壓驅(qū)動(dòng)方式來實(shí)現(xiàn),從而使機(jī)器人容易找準(zhǔn)工件.它的型號(hào)為Y-HG1-C50/28100LJ1HL1Q，它的主要技術(shù)參數(shù)如下表: 工業(yè)機(jī)器人的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述 : 工業(yè)機(jī)器人具有多個(gè)自由度，每個(gè)自由度一般包括一個(gè)伺服機(jī)

5、構(gòu)，它們必須協(xié)調(diào)起來，組成一個(gè)多變量控制系統(tǒng)。這種多變量的控制系統(tǒng)，一般要用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。因此，機(jī)器人控制系統(tǒng)也是一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的功能是控制機(jī)器人操作機(jī)的運(yùn)動(dòng)和操作以滿足作業(yè)的要求。在作業(yè)中機(jī)器人的工作任務(wù)是要求操作機(jī)的末端執(zhí)行器按點(diǎn)位或軌跡運(yùn)動(dòng)，并保持設(shè)定的姿態(tài)。在運(yùn)動(dòng)中或在規(guī)定的某點(diǎn)位執(zhí)行作業(yè)規(guī)定的操作。 工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行時(shí)應(yīng)采取的安全措施工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行時(shí)應(yīng)采取的安全措施 : 工業(yè)機(jī)器人能代替人在危險(xiǎn)有害的環(huán)境中作業(yè)。但又給人另一種危險(xiǎn)，即機(jī)器人傷人事故。這是工業(yè)機(jī)器人安全管理的最為重要的一條原則。此外，除了通用的工業(yè)安全規(guī)程外,還要注意工業(yè)機(jī)器人的特殊性，采取相應(yīng)可靠的對策。 對工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用工程的安全要求有如下幾條：必須為工業(yè)機(jī)器人和周邊設(shè)備安裝安全護(hù)欄，以防止人靠近而造成傷害。工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)作范圍不能超越護(hù)欄。在護(hù)欄出入口的門上必須設(shè)置插拔式電接點(diǎn)點(diǎn)開關(guān)，其插座有導(dǎo)線與控制系統(tǒng)的電路連接。只有拔下開關(guān)的插頭，才能打開對應(yīng)的