買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 分 類 號 密 級 寧波大紅鷹學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 機(jī)械手的 制 所在學(xué)院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)老師 年 月 日 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 誠 信 承 諾 我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫的畢業(yè)論文 機(jī)械手的 制 均系本人獨(dú)立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和 材料，均作了注釋，若有不實(shí)，后果由本人承擔(dān)。 承諾人（簽名）： 年 月 日買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目 錄 目 錄 . I 摘 要 . . 言 . 6 第一章 前言 . 6 研究的目的及意義 . 6 機(jī)械手在國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 . 7 主要研究的內(nèi)容 . 8 解決的關(guān)鍵問題 . 9 第二章 執(zhí)行系統(tǒng)的分析與選擇 . 9 行機(jī)構(gòu)坐標(biāo)形式的選擇 . 9 執(zhí) 行機(jī)構(gòu)的組成 . 11 執(zhí)行機(jī)構(gòu)各部分的分析與選擇 . 11 手部的選擇 . 11 手臂結(jié)構(gòu)的選擇 . 13 機(jī)座結(jié)構(gòu)的選擇 . 14 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理 . 15 行機(jī)構(gòu)簡圖 . 15 第三章 驅(qū)動系統(tǒng)的分析與選擇 . 16 驅(qū)動系統(tǒng)的分析與選擇 . 16 機(jī)械手驅(qū)動系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì) . 18 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 元件選取及工作原理 . 19 氣源裝置 . 19 執(zhí)行元件 . 19 控制元件 . 20 輔助元件 . 21 真空發(fā)生器 . 22 吸盤 . 22 回路的工作原理 . 22 第四章 控制系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì) . 26 控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu) . 26 控制系統(tǒng)的性能要求 . 26 傳感器的選擇 . 27 位置檢測裝置 . 27 滑覺傳感器 . 27 視覺傳感器 . 28 控制系統(tǒng) 選型及控制原理 . 29 制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 . 29 類及型號選擇 . 34 I/O 點(diǎn)數(shù)分配 . 34 部接線圖 . 35 機(jī)械手控制原理 . 36 序設(shè)計(jì) . 38 總體程序框圖 . 38 初始化及報(bào)警程序 . 40 手動控制程序 . 41 自動控制程序 . 43 第五章 總結(jié)與展望 . 46 參考文獻(xiàn) . 47 致 謝 . 48 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 摘 要 在工業(yè)生產(chǎn)和其他領(lǐng)域內(nèi)，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動強(qiáng)度，甚至于危及生命。自從機(jī)械手問世以來，相應(yīng)的各種難題迎刃而解。 機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中傳統(tǒng)的任務(wù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是機(jī)器人的關(guān)鍵部件之一。機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)采用滾珠絲桿、滑桿、等機(jī)械器件組成；電氣方面有交流電機(jī)、變頻器、傳感器、等電子器件組成。該裝置涵蓋了可編程控制技術(shù)，位置控制技術(shù)、檢測技術(shù)等 ，是機(jī)電一體化的典型代表儀器之一。本文介紹的機(jī)械手是由 別驅(qū)動橫軸、豎軸變頻器，控制機(jī)械手橫軸和豎軸的精確定位，微動開關(guān)將位置信號傳給 置信號由接近開關(guān)反饋給 過交流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來控制機(jī)械手手爪的張合，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手精確運(yùn)動的功能。本課題擬開發(fā)的物料搬運(yùn)機(jī)械手可在空間抓放物體，動作靈活多樣，可代替人工在高溫和危險(xiǎn)的作業(yè)區(qū)進(jìn)行作業(yè)，并可根據(jù)工件的變化及運(yùn)動流程的要求隨時更改相關(guān)參數(shù)。 機(jī)械手在先進(jìn)制造領(lǐng)域中扮演著極其重要的角色。它可以搬運(yùn)貨物、分揀物品、代替 人的繁重 勞動?？梢詫?shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因此被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。 本文在縱觀了近年來機(jī)械手發(fā)展?fàn)顩r的基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)械手方面的設(shè)計(jì)，對機(jī)械手技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，提出了用驅(qū)動和 制的設(shè)計(jì)方案。采用整體化的設(shè)計(jì)思想，充分考慮了軟、硬件各自的特點(diǎn)并進(jìn)行互補(bǔ)優(yōu)化。對機(jī)械手的整體結(jié)構(gòu)、執(zhí)行結(jié)構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)。在其驅(qū)動系統(tǒng)中采用驅(qū)動，控制系統(tǒng)中選擇控制單元來完成系統(tǒng)功能的初始化、機(jī)械手的移動、故障報(bào)警等功能。最后 提出了一種簡單、易于實(shí)現(xiàn)、理論意義明確的控制策略。 通過以上部分的工作，得出了經(jīng)濟(jì)型、實(shí)用型、高可靠型機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案，對其他經(jīng)濟(jì)型 制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也有一定的借鑒價(jià)值。 關(guān)鍵詞 : 機(jī)械手， 交流電機(jī) ,控制， 可編程控制器（ 自動化控制，。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 In of of to of of s is of of C a is a of of a by LC to to to to be by be up in to of to an in of It do of It of do in to So it is in In by of in of of We by in to 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 of We of of We in in to of s so we a is to a of LC AC 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 引 言 在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機(jī)械化、自動化已成為突出的主題。隨著工業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)一步發(fā)展 ,自動化已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)中的重要支柱 ,無人車間、無人生產(chǎn)流水線等等，已經(jīng)隨處可見。同時，現(xiàn)代生產(chǎn)中，存在著各種各樣的生產(chǎn)環(huán)境，如高溫、放射性、有毒氣體、有害氣體場合以及水下作業(yè)等，這些惡劣的生產(chǎn)環(huán)境不利于 人工進(jìn)行操作。 工業(yè)機(jī)械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新的技術(shù)，是現(xiàn)代控制理論與工業(yè)生產(chǎn)自動化實(shí)踐相結(jié)合的產(chǎn)物，并以成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分。工業(yè)機(jī)械手是提高生產(chǎn)過程自動化、改善勞動條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的有效手段之一。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲以及帶有放射性和污染的場合，應(yīng)用得更為廣泛。在我國，近幾年來也有較快的發(fā)展，并取得一定的效果，受到機(jī)械工業(yè)和鐵路工業(yè)部門的重視。 本課題擬開發(fā)機(jī)械手，采用 機(jī)械手的上下、左右以及抓取運(yùn)動進(jìn)行控制。該裝置機(jī)械部分有滾珠絲杠、滑軌、 機(jī)械抓手等；電氣方面由交流電機(jī)、變頻器、操作臺等部件組成。我們利用可編程技術(shù)，結(jié)合相應(yīng)的硬件裝置，控制機(jī)械手完成各種動作。 由于時間倉促和個人水平限制，我的設(shè)計(jì)存在著許多還沒來得及解決的問題，希望廣大老師、同學(xué)能夠給予批評指正并予以解決。 第一章 前言 研究的目的及意義 機(jī)械手作為前沿的產(chǎn)品應(yīng)自動化設(shè)備更新時的需要，可以大量代替單調(diào)往復(fù)或高精度需求的工作， 在先進(jìn)制造領(lǐng)域中扮演著極其重要的角色。它可以搬運(yùn)貨物、分揀物品、代替 人的繁重勞動?？梢詫?shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，能在 高溫、腐蝕及有毒氣體等 環(huán)境下 操作以保護(hù)人身安全，可以廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工業(yè)和原子能等部門。 隨著工業(yè)的高速發(fā)展， 機(jī)械手作為前沿的產(chǎn)品應(yīng)自動化設(shè)備更新時的需要， 已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。它可以搬運(yùn)貨物、分揀物品、用以代替 人的繁重及單調(diào)買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 勞動，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化；并能在 高溫、腐蝕及有毒氣體等 有害 環(huán)境下 操作以保護(hù)人身安全， 被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工業(yè)和原子能等部門。 可編程控制器 (以中央處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)和自動控制等先進(jìn)技術(shù)，具有可靠性高、功能完善、組合靈活、編 程簡單、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前在機(jī)械手控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式。使用 靠高，故障率低，動作精度高等優(yōu)點(diǎn)。 適應(yīng)工業(yè)需要，本課題試圖開發(fā) 借助必要的精密傳感器，使其能夠?qū)Σ煌伾奈锪习搭A(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行分揀，動作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中小批量自動化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性生產(chǎn)線。采用 一種預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行的自動化裝置，可部分代替人工在高溫和危險(xiǎn)的作業(yè)區(qū)進(jìn)行單調(diào)持久的作業(yè)，并且在產(chǎn)品變化或臨時需要對機(jī)械手進(jìn)行新的分配任務(wù)時，可以允 許方便的改動或重新設(shè)計(jì)其新部件，而對于位置改變時，只要重新編程，并能很快地投產(chǎn)，降低安裝和轉(zhuǎn)換工作的費(fèi)用。本設(shè)計(jì)主要完成機(jī)械手的硬件部分與軟件部分設(shè)計(jì)。主要包括執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 機(jī)械手在國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 機(jī)械手最早應(yīng)用在汽車制造工業(yè)，常用于焊接、噴漆、上下料和搬運(yùn)。機(jī)械手延伸和擴(kuò)大了人的手足和大腦功能，它可替代人從事危險(xiǎn)、有害、有毒、低溫和高熱等惡劣環(huán)境中的工作；代替人完成繁重、單調(diào)重復(fù)勞動，提高勞動生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。目前主要應(yīng)用于制造業(yè)中，特別是電器制造、汽車 制造、塑料加工、通用機(jī)械制造及金屬加工等工業(yè)。工業(yè)機(jī)械手與數(shù)控加工中心，自動搬運(yùn)小車與自動檢測系統(tǒng)可組成柔性制造系統(tǒng) (計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動化。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，功能和性能的不斷改善和提高，機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。 目前，國際上的機(jī)械手公司主要分為日系和歐系。日系中主要有安川、 下、二越、川崎等公司的產(chǎn)品。歐系中主要有德國的 典的大利的 及奧地利的工 我國機(jī)械手起步于 20 世紀(jì) 70 年代初期，經(jīng)過 30 多年發(fā)展，大 致經(jīng)歷了 3 個階段：70 年代萌芽期， 80 年代的開發(fā)期和 90 年代的應(yīng)用化期。在我國，機(jī)械手市場份額大部分被國外機(jī)械手企業(yè)占據(jù)著。在國際強(qiáng)手面前，國內(nèi)的機(jī)械手企業(yè)面臨著相當(dāng)大的競爭壓力。如今我國正從一個“制造大國”向“制造強(qiáng)國”邁進(jìn)，中國制造業(yè)面臨著與國際買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 接軌、參與國際分工的巨大挑戰(zhàn)，對我國工業(yè)自動化的提高迫在眉睫，政府務(wù)必會加大對機(jī)器人的資金投入和政策支持，將會給機(jī)械手產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入新的動力。 隨著機(jī)械手發(fā)展的深度和廣度以及機(jī)器人智能水平的提高，機(jī)械手已在眾多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。從傳統(tǒng)的汽車制造領(lǐng)域向非制造領(lǐng)域延伸。 如采礦機(jī)器人、建筑業(yè)機(jī)器人以及水電系統(tǒng)用于維護(hù)維修的機(jī)器人等。在國防軍事、醫(yī)療衛(wèi)生、食品加工、生活服務(wù)等領(lǐng)域機(jī)械手的應(yīng)用也越來越多。 在未來幾年，傳感技術(shù)，激光技術(shù)，工程網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會被廣泛應(yīng)用在機(jī)械手工作領(lǐng)域，這些技術(shù)會使機(jī)械手的應(yīng)用更為高效，高質(zhì)，運(yùn)行成本低。據(jù)猜測，今后機(jī)器人將在醫(yī)療、保健、生物技術(shù)和產(chǎn)業(yè)、教育、救災(zāi)、海洋開發(fā)、機(jī)器維修、交通運(yùn)輸和農(nóng)業(yè)水產(chǎn)等領(lǐng)域得到應(yīng)用。 主要研究的內(nèi)容 隨著機(jī)械手技術(shù)的飛速發(fā)展和機(jī)械手應(yīng)用領(lǐng)域的不斷深化，不僅要求其控制可靠性強(qiáng)、使用靈活性高和操作靈活性好，還 要其成本低、可開發(fā)經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)。本論文主要研究機(jī)械手以下幾個方面的內(nèi)容： (1)機(jī)械手執(zhí)行系統(tǒng)的分析與選擇 執(zhí)行系統(tǒng)是由傳動部件與機(jī)械構(gòu)件組成，是機(jī)械手賴以實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動的實(shí)體。主要包括機(jī)身、手臂、末端執(zhí)行器 3部分組成，其中每一部分都可以具有若干的自由度。執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是對機(jī)械手的手部、手臂和機(jī)座進(jìn)行設(shè)計(jì)。 (2)機(jī)械手驅(qū)動系統(tǒng)的分析與選擇 驅(qū)動系統(tǒng)是向執(zhí)行系統(tǒng)各部分提供動力的裝置。通過對液壓、氣壓、電氣三種驅(qū)動方式的比較，本設(shè)計(jì)選擇氣壓驅(qū)動的方式。內(nèi)容包括元件的選擇及其工作原理、回路的設(shè)計(jì)和原理圖的繪制 。 (3)機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)是機(jī)械手的指揮系統(tǒng)，它控制驅(qū)動系統(tǒng)，讓執(zhí)行系統(tǒng)按規(guī)定的要求和時序進(jìn)行工作。本機(jī)械手采用可編程控制器（ 機(jī)械手進(jìn)行控制，主要包括對 感器類型進(jìn)行選擇、 I/控制系統(tǒng)原理圖、自動程序梯形圖的繪制等內(nèi)容。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 解決的關(guān)鍵問題 1 解決機(jī)械手機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題，要求機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)、具有一定的代表性。 2 執(zhí)行部件的運(yùn)動精度的問題。 3 機(jī)械手的控制系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)的電路和控制程序，并解決工件和控制 系統(tǒng)的協(xié)調(diào) 問題。 4 元件的匹配規(guī)則和知識的獲取及其表達(dá)形式。 5 傳感器的類型選擇。 第二章 執(zhí)行系統(tǒng)的 分析與選擇 機(jī)器手的執(zhí)行結(jié)構(gòu)是機(jī)械手賴以實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動的實(shí)體。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的布局類型直接影響到機(jī)械手的工作性能。 行機(jī)構(gòu)坐標(biāo)形式的選擇 機(jī)械手的基本型式較多，按手臂的坐標(biāo)型式而言，主要有四種基本型式：直角坐標(biāo)式、圓柱坐標(biāo)式、球坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)式。 下面就各型式機(jī)械手作簡單的分析對比： 1、 直角坐標(biāo)式 機(jī)械手 直角坐標(biāo)式機(jī)械手是適合于工作位置成行排列或與傳送帶配合使用的一種機(jī)械手。它的手臂可作伸縮、左右和上下移動，按直角坐 標(biāo)形式 X、 Y、 Z 三個方向的直線進(jìn)行運(yùn)動。 其工作范圍可以是一個直線運(yùn)動；兩個直線運(yùn)動或三個直線運(yùn)動。如在 X、 Y、 、 B、 C 三個回轉(zhuǎn)運(yùn)動，即構(gòu)成六個自由度。 直角坐標(biāo)式機(jī)械手的優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 產(chǎn)量大，節(jié)拍短，能滿足高速的要求； （ 2） 容易與生產(chǎn)線上的傳送帶和加工裝配機(jī)械相配合； （ 3） 適于裝箱類、多工序復(fù)雜的工作，定位容易變更； （ 4） 定位精度高，載重發(fā)生變化是不回影響精度； （ 5） 易于實(shí)行數(shù)控，可與開環(huán)或閉環(huán)數(shù)控機(jī)械配合使用。 缺點(diǎn)：機(jī)械手的作業(yè)范圍較小。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2、 圓 柱坐標(biāo)式機(jī)械手 圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手是應(yīng)用最多的一種型式，它適用于搬運(yùn)和測量工件。具有直觀性好，結(jié)構(gòu)簡單，本體占用的空間較小，而動作范圍較大等優(yōu)點(diǎn)。 圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手的工作范圍可分為：一個旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，一個直線運(yùn)動，加一個不在直線運(yùn)動所在的平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；二個直線運(yùn)動加一個旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。 圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手有五個基本動作： （ 1） 手臂水平回轉(zhuǎn)； （ 2） 手臂伸縮； （ 3） 手臂上下； （ 4） 手臂回轉(zhuǎn)動作； （ 5） 手爪夾緊動作。 圓柱式機(jī)械手的特點(diǎn)是在垂直導(dǎo)柱上裝有滑動套筒，手臂裝在滑動套筒上，手臂可做上下直線運(yùn) 動和水平面內(nèi)做圓弧狀的左右擺動。 3、 球坐標(biāo)式機(jī)械手 球坐標(biāo)式機(jī)械手是一種自由度較多，用途較廣的機(jī)械手。它的工作范圍包括：一個旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；二個旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；二個旋轉(zhuǎn)運(yùn)動加一個直線運(yùn)動。 球坐標(biāo)式機(jī)械手可實(shí)現(xiàn)八個動作： （ 1） 手臂上下動作，即俯仰動作； （ 2） 手臂左右動作，即回轉(zhuǎn)動作； （ 3） 手臂前后動作，即伸縮動作； （ 4） 手腕上下彎曲； （ 5） 手腕左右擺動； （ 6） 手腕旋轉(zhuǎn)運(yùn)動； （ 7） 手爪夾緊動作； （ 8） 機(jī)械手的整體移動。 球坐標(biāo)式機(jī)械手的特點(diǎn)是將手臂裝在樞軸上，樞軸又裝在叉形架上，能在垂直 面內(nèi)作圓弧狀上下俯仰動作，它的臂可作伸縮，橫向水平擺動，還可以上下擺動，工作范圍和人的手類似。它的特點(diǎn)能能自動選擇最合理的動作路線。所以工作效率高。另外由于上下擺動，它的相對體積小，動作范圍大。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4、 關(guān)節(jié)式機(jī)械手 關(guān)節(jié)式機(jī)械手是一種適用于靠近機(jī)體操作傳動型式。它像人手一樣有肘關(guān)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)多個自由度，動作比較靈活，適于在狹窄的空間工作。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，以及肘關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)的運(yùn)動。它還具有上肢結(jié)構(gòu)，可實(shí) 現(xiàn)近似于人手操作的機(jī)能。為具有近似人手的操作機(jī)能，需要研制最合適的結(jié)構(gòu)。 機(jī)械手型式的選擇首先是從滿足它的運(yùn)動要求方面進(jìn)行考慮， 然后從機(jī)械手的復(fù)雜程度以及經(jīng)濟(jì)情況等方面來考慮。本設(shè)計(jì)中的機(jī)械手主要動作為機(jī)械手手臂的左右移動，升降移動和機(jī)械手的整體旋轉(zhuǎn)。 直角坐標(biāo)式機(jī)械手雖然具備手臂的伸縮上下、左右直線運(yùn)動等動作， 但是不具備機(jī)械手整體旋轉(zhuǎn)動作， 所以不考慮用直角坐標(biāo)式機(jī)械手。 球坐標(biāo)式機(jī)械手和關(guān)節(jié)式機(jī)械手對動作要求方面足夠滿足要求，但是它們的結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，有很多動作是不必要的，顯得浪費(fèi)和增加了制造的成本和難 度。 圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手 能滿足手臂伸縮、手臂上下、手臂回轉(zhuǎn)動等動作?？梢詫⑹直刍剞D(zhuǎn)動作改換成機(jī)械手的整體轉(zhuǎn)動就可以滿足本 設(shè)計(jì) 中 機(jī) 械手的動作要求。這樣的修改并沒有改變機(jī)械手的總體結(jié)構(gòu)，只是 進(jìn)行 了局部變動， 使得整個系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、實(shí)惠，所以確定用圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組成 工業(yè)機(jī)械手的執(zhí)行系統(tǒng)主要以下機(jī)械部分組成： （ 1） 手部 是機(jī)械手直接握持工件或工具的部分。 （ 2） 臂部 是機(jī)械手用來支持腕部與手部實(shí)現(xiàn)較大的運(yùn)動范圍的部件。 （ 3） 立柱 支承手臂并帶動它升降、擺動和移動的機(jī)構(gòu)。 （ 4） 機(jī)座 是機(jī)械手用來 支撐臂部，并安裝驅(qū)動裝置及其他裝置的部分。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)各部分的 分析與選擇 手部的 選擇 1 手部形式的確定 手部就是用來握持工件或工具的部分。由于被握持的工件的形狀、尺寸、重量、材買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 質(zhì)及表面狀態(tài)的不同，手部機(jī)構(gòu)也是多種多樣。常用的手部結(jié)構(gòu)按其握持原理可以分為如下兩類 : 1）夾持式 夾持式手部的結(jié)構(gòu)與人手類似，是工業(yè)機(jī)械廣泛應(yīng)用的一種手部形式。它主要由手指、傳動機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)組成。其又可分為內(nèi)撐式、外夾式和內(nèi)外夾持式，區(qū)別在于夾持工件的部位不同，手爪動作方向相反。 夾持式手部設(shè)計(jì)時應(yīng) 注意以下事項(xiàng)： （ 1） 手指應(yīng)有一定的開閉范圍。 （ 2） 手指應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力。 （ 3） 要保證工件在手指內(nèi)的定位精度。 （ 4） 結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，效率高。 （ 5） 通用性和可換性。 2）氣吸式 氣吸式手部又稱為真空吸盤式手部，它是通過吸盤內(nèi)產(chǎn)生真空或負(fù)壓，利用壓差而將工件吸附，是工業(yè)機(jī)械手常用的一種吸持工件的裝置。它由吸盤、吸盤架及進(jìn)排氣系統(tǒng)組成，具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、不易損傷工件、使用方便可靠等優(yōu)點(diǎn)；但要求工件上與吸盤接觸的部位光滑平整、清潔、被吸附工件材質(zhì)致密，沒有透氣空隙。主要適應(yīng)于板材、薄壁零件、陶瓷搪瓷制品、玻璃制品、紙張及 塑料等表面光滑工件的抓取。 氣吸式又可分為： 負(fù)壓吸盤：真空式、噴氣式、自擠式空氣吸盤。 磁力吸盤：永磁吸盤、電磁吸盤。 真空式吸附型它是利用真空泵抽出吸附頭的空氣而形成真空，故稱真空式。噴氣式吸附的工作原理是當(dāng)壓縮空氣高速進(jìn)入噴嘴時，由于管路的開始段截面積是逐漸收縮的，所以氣流速度逐漸增大，在管路的最小截面處，氣流速度達(dá)到臨界速度，此時的氣體受壓，密度加大。在排氣管路中因界面逐漸增大，氣流膨脹減壓而使密度大大下降，致使氣流速度繼續(xù)增高，在吸氣口處形成負(fù)壓。吸附頭與吸氣口連同，故形成真空，以吸住工件 。自擠式空氣吸盤的工作原理是將軟質(zhì)吸盤按壓在工件的表面，擠出吸盤內(nèi)的空氣、從而造成真空、吸住工件。磁吸式手是利用工件的導(dǎo)磁性，利用永久磁鐵或電磁鐵通電后產(chǎn)生的磁力來吸附材料工件。磁吸式手部不會破壞被吸附表面質(zhì)量，但是由于買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 被吸工件存在剩磁，吸附頭上常吸附磁性屑，影響正常工作。 通過以上對手部的分析真空式具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、不損傷工件、使用方便、不影響機(jī)械手的正常工作等優(yōu)點(diǎn)。而且滿足所設(shè)計(jì)機(jī)械手的要求，所以選用真空式吸盤。 手臂結(jié)構(gòu)的 選擇 手臂是機(jī)械手的主要部分，是支撐手腕、手指和工件并使它們運(yùn) 動的機(jī)構(gòu)。手臂一般有三個運(yùn)動 伸縮、旋轉(zhuǎn)和升降。手臂的基本動作是將手部移動到所需的位置和承受抓取工件的最大重量，以及手臂本身的重量。 1 手臂的組成： (1)動作元件，如油缸、汽缸、齒條、凸輪等是驅(qū)動手臂運(yùn)動的部件。 (2)導(dǎo)向裝置，是保證手臂的正確方向及承受由工件的重量所產(chǎn)生的彎曲和扭轉(zhuǎn)力矩。 (3)手臂，起著連接和承受外力的作用。 2 手臂設(shè)計(jì)的要求： (1)手臂承載能力大、剛性好、自重輕。 (2)手臂的運(yùn)動速度要適當(dāng)，慣性要小。 (3)手臂的動作要靈活。 (4)位置精度要高。 (5)通用性要強(qiáng)。 3 手臂的結(jié)構(gòu) 手臂的伸縮和升 降運(yùn)動一般采用直線油（氣）缸驅(qū)動。 手臂作直線運(yùn)動的結(jié)構(gòu)，基本上是由驅(qū)動機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向裝置所組成。驅(qū)動機(jī)構(gòu)一般用油缸、油馬達(dá)加齒輪、齒條來實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動。往復(fù)直線油（氣）缸可以分為以下幾種。 雙作用單活塞桿油缸 :液壓機(jī)械手中實(shí)現(xiàn)手臂的往復(fù)運(yùn)動用得最多的是雙作用單活塞桿油缸?；钊谟蛪合伦麟p向運(yùn)動。機(jī)構(gòu)上可以是油缸體固定、活塞桿運(yùn)動；也可以是活塞桿固定，而缸體運(yùn)動。 雙作用雙活塞桿油缸：當(dāng)需要很大的行程時，將油缸做的很長、體積很大，則加工上有困難。如做成伸縮式雙活塞桿油缸，既能滿足行程要求，油缸的體積又小。 其缺點(diǎn)是一次行程有兩種速度。 絲桿螺母機(jī)構(gòu)：該機(jī)構(gòu)傳動的特點(diǎn)是易于自鎖，但傳動效率低。如采用滾珠絲杠，買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 效率可以提高，但因其較長，制造比較困難。 本機(jī)械手的手臂有往復(fù)的直線運(yùn)動，不需要很大的行程，考慮到結(jié)構(gòu)的簡單性和設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性，選用缸體固定活塞桿運(yùn)動的雙作用單活塞桿氣缸。 4 導(dǎo)向裝置 機(jī)械手手臂在進(jìn)行伸縮運(yùn)動時，為防止手臂沿伸縮方向向中軸線轉(zhuǎn)動、加大承載能力，以及提高運(yùn)動精度，必須設(shè)有導(dǎo)向裝置。手臂的導(dǎo)向裝置系根據(jù)安裝形式、結(jié)構(gòu)及負(fù)荷等條件來確定。常用的有單導(dǎo)向桿和雙導(dǎo)向桿， 本設(shè)計(jì)中，伸縮運(yùn)動中選用雙導(dǎo)向桿 。 機(jī)座結(jié)構(gòu)的 選擇 機(jī)座是機(jī)械手的基礎(chǔ)部分，機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各部件和驅(qū)動系統(tǒng)均安裝于機(jī)座上，是支撐起機(jī)械手全部重量的構(gòu)件。對其結(jié)構(gòu)的要求是剛性好、占地面積小、操作維修方便和造型美觀。 機(jī)座結(jié)構(gòu)從形式上分為落地式和懸浮式，或分為固定式、可移動式和行走式。無論哪一種形式，機(jī)械手工作時機(jī)座一定予以固定?？梢苿邮降臋C(jī)座在停置時能夠剎車定位，以保證機(jī)械手工作時的位置精度。根據(jù)本機(jī)械手的設(shè)計(jì)要求選用落地固定式機(jī)座。 機(jī)座的結(jié)構(gòu)與機(jī)械手的總體布置有關(guān)，對專用機(jī)械手而言，傳動和控制部分通常是單獨(dú)布置， 故機(jī)座比較簡單或不設(shè)機(jī)座。對通用機(jī)械手而言，傳動部分布置在機(jī)架內(nèi)部或后下方，控制部分則布置在機(jī)座的后上方或單獨(dú)布置一個控制箱。 機(jī)械手手臂需要一個旋轉(zhuǎn)模塊，擺動氣缸就要固定在機(jī)座上。如果水平缸、垂直缸和手部機(jī)構(gòu)直接安裝到擺動氣缸的輸出軸上，機(jī)構(gòu)雖然簡單，但擺動氣缸的軸向受力增大，對氣缸的自身要求較高，并易造成擺動氣缸的損壞。同時，機(jī)械手本身重心偏離立柱軸線以及各氣缸運(yùn)動產(chǎn)生的沖擊都形成作用在擺動氣缸轉(zhuǎn)動軸上的傾覆力矩，所以采用一個連接組件，將機(jī)械手立柱以上的重量和傾覆力矩由機(jī)架來承擔(dān)。連接組件主要由四部分組 成：雙向推力球軸承、底座、轉(zhuǎn)臺和扣罩。如圖 示。選擇雙向推力球軸承而不是單向的，因?yàn)闄C(jī)座與轉(zhuǎn)臺在軸向上無法直接連接。采用雙向推力球軸承就可以方便的將軸承內(nèi)環(huán)與轉(zhuǎn)臺連接，外環(huán)用罩扣固定在底座上。另外，推力球軸承應(yīng)選擇公稱尺寸較大一些的，這樣可以更好的承受傾覆力矩。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1、底座 2、擺動氣缸 3、雙向推力球軸承 4、扣罩 5、轉(zhuǎn)臺 圖 座結(jié)構(gòu)圖 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)主要由機(jī)座、立柱、水平手臂、垂直手臂、電磁閥和吸盤等組成。其中機(jī)座采用擺動氣缸進(jìn)行驅(qū)動，手臂及吸盤采用單 活塞桿雙作用氣缸驅(qū)動。機(jī)械手的動作基本有伸縮、升降、左右旋轉(zhuǎn)、吸物和放物等動作。其結(jié)構(gòu)原理如圖 動作順序?yàn)椋撼跏嘉恢?回到初始位置。機(jī)械手的動作在整個過程中都是連續(xù)可循環(huán)的。 行機(jī)構(gòu)簡圖 根據(jù)前面機(jī)械手各部分的設(shè)計(jì)，可做出機(jī)械手大體結(jié)構(gòu)簡圖，如圖 示，大圖見 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 機(jī)械手按圖連續(xù)工作一個周期，一個周期的工作過程如下： 原點(diǎn)下降夾緊（ T）上升右移 下降放松（ T）上升左移到原點(diǎn)。 圖 執(zhí)行機(jī)構(gòu)簡圖 第三章 驅(qū)動系統(tǒng)的 分析與選擇 機(jī)械手的驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的傳動裝置。機(jī)械手的驅(qū)動系統(tǒng)根據(jù)動力源的不同，分為液壓、氣壓、電氣、機(jī)械、氣液聯(lián)合和電液聯(lián)合等多種方式。目前采用的主要有液壓、氣壓、電氣這三種驅(qū)動方式。 驅(qū)動系統(tǒng)的 分析與選擇 液壓驅(qū)動，功率重量比大，可實(shí)現(xiàn)頻繁平穩(wěn)的變速和換向，容易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，可自行潤滑，使用壽命長。但也存在其油液容易泄露污染環(huán)境，需 要配備油源，成本較高，工作噪聲較大。 電氣驅(qū)動，控制精度高，驅(qū)動力較大，響應(yīng)快，信號檢測、傳遞、處理方便。但是由于這種驅(qū)動方式價(jià)格昂貴，限制了在一些場合的應(yīng)用。因此，人們尋求其他一些經(jīng)濟(jì)適用的驅(qū)動方式。 氣壓驅(qū)動具有價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)簡單、功率體積比高、無污染及抗干擾性強(qiáng)、在工業(yè)機(jī)械手中應(yīng)用較多。另一方面，技術(shù)作為“廉價(jià)的自動化技術(shù)”，由于其元器件性能的不斷提高，生產(chǎn)成本的不斷降低，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。在現(xiàn)代化的成套買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 設(shè)備與自動化生產(chǎn)線上，幾乎都配有系統(tǒng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)：在工業(yè)發(fā)達(dá)國家中，全部自動化流程中約有 30裝有系統(tǒng)，有 90的包裝機(jī)械， 70的鑄造、焊接設(shè)備， 50的自動操機(jī)、 40的鍛造設(shè)備和洗衣設(shè)備、 30的采煤機(jī)械， 20的紡織機(jī)械、制鞋業(yè)、木材加工、食品機(jī)械， 43的工業(yè)機(jī)器人裝有氣壓系統(tǒng)。日