買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和自動(dòng)化生產(chǎn)線在企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，機(jī)械手作為自動(dòng)化生產(chǎn)線的重要組成部分也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展和進(jìn)步。尤其是隨著機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，氣動(dòng)、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(jī)械手的動(dòng)作精確性、控制靈活性和工作可靠性得到了明顯的改善。機(jī)械手的出現(xiàn)在減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)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(jī)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(gè)機(jī)、電結(jié)合較為緊密的實(shí)用性項(xiàng)目，文中對(duì)電氣的應(yīng)用、機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、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(jī)械手的改進(jìn)措施、應(yīng)用前景和發(fā)展方向。 關(guān)鍵字： 機(jī)械手；液壓驅(qū)動(dòng)；電氣 ；自動(dòng)；控制元件 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)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(hào)交流 401339828 或 11970985 3 目 錄 摘要 .第 1 章 緒論 .未定義書簽。 業(yè)機(jī)器人（機(jī)械手）的概述 .未定義書簽。 業(yè)機(jī)器手的發(fā)展 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 業(yè)機(jī)器人的分類 .未定義書簽。 業(yè)機(jī)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(jī)械手的總體設(shè)計(jì) .計(jì)要求 .械手總體設(shè)計(jì)方案 . 機(jī)械手的組成及各部分關(guān)系 . 總體設(shè)計(jì)任務(wù) . 總體方案擬定 .章小結(jié) . 3 章機(jī)械手結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析 .端操作器的設(shè)計(jì)分析 .端操作器的概述 . 末端操作器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析 . 末 端操作器的設(shè)計(jì) .腕的設(shè)計(jì) .文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 臂的設(shè)計(jì) .身和機(jī)座的設(shè)計(jì) .章小結(jié) . 4 章 機(jī)械手各部件載荷及結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 .未定義書簽。 計(jì)要求分析 .未定義書簽。 指夾緊機(jī)構(gòu)的及尺寸設(shè)計(jì) .未定義書簽。 指夾緊機(jī)構(gòu)載荷的計(jì)算 .未定義書簽。 臂伸縮機(jī)構(gòu)的及尺寸的確定 .臂俯仰機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)尺寸的確定 .腕擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定 .身擺動(dòng)機(jī)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(jì) .壓缸或液壓馬達(dá)所需流量的確定 . 液壓缸工作時(shí)所需流量 .壓馬達(dá)工作時(shí)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(hào)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(jī)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(jì) .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(jì)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(hào)交流 401339828 或 11970985 6 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 第 1 章 緒論 業(yè)機(jī)器人（ 機(jī)械手）的概述 業(yè)機(jī)器手的發(fā)展 現(xiàn)代工業(yè)機(jī)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(dòng)作功能的柔性自動(dòng)化。 機(jī)械手首先是從美國(guó)開始研制的 。 1958 年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)機(jī)械手。他的結(jié)構(gòu)是：機(jī)體上安裝一回轉(zhuǎn)長(zhǎng)臂，端部安裝有電磁鐵的工件抓放機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的。 1962年，美國(guó)機(jī)械鑄造公司在上述方案的基礎(chǔ)之上又試制成一臺(tái)數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手。商名為 萬(wàn)能自動(dòng)）。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)仿造坦克炮塔，臂回轉(zhuǎn)、俯仰，用液壓驅(qū)動(dòng)；控制系統(tǒng)用磁鼓最存儲(chǔ)裝置。 不少球坐標(biāo)式通用機(jī)械手就是在這個(gè)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬(wàn)能自動(dòng)公司（ ,專門生產(chǎn)工業(yè)機(jī)械手。 1962年美國(guó)機(jī)械鑄造公司也試驗(yàn)成功一種叫 意是靈活搬運(yùn)。該機(jī)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(dòng)，控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。雖然這兩種機(jī)械手出現(xiàn)在六十年代初，但都是國(guó)外工業(yè)機(jī)械手發(fā)展的基礎(chǔ)。 1978 年美國(guó) 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(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差可小于 1 毫米。 美國(guó)還十分注意提高機(jī)械手的可靠性，改進(jìn)結(jié)構(gòu)，降低成本。如 年機(jī)械手試驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)行各種性能的試驗(yàn)。準(zhǔn)備把故障前平均時(shí) 間（注：故障前平均時(shí)間是指一臺(tái)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(yùn)行時(shí)間），由400小時(shí)提高到 1500小時(shí)，精度可提高到 德國(guó)機(jī)器制造業(yè)是從 1970年開始應(yīng)用機(jī)械手，主要用于起重運(yùn)輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)。德國(guó) 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(jī)械手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國(guó)家。自 1969年從美國(guó)引進(jìn)二種典型機(jī)械手后，大力研究機(jī)械手的研究。據(jù)報(bào)道， 1979年從事機(jī)械手的研究工作的大 專院校、買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 研究單位多達(dá) 50多個(gè)。 1976年個(gè)大學(xué)和國(guó)家研究部門用在機(jī)械手的研究費(fèi)用 42%。 1979年日本機(jī)械手的產(chǎn)值達(dá) 443億日元，產(chǎn)量為 14535臺(tái)。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(jī)械手產(chǎn)值約為 67億日元，比 1978年增長(zhǎng) 50%。智能機(jī)械手約為 17億日元，為 1978年的 6倍。截止 1979年，機(jī)械手累計(jì)產(chǎn)量達(dá) 56900臺(tái)。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(zhǎng)。使用機(jī)械手最多的是汽車工業(yè)，其次是電機(jī)、電器。預(yù)計(jì)到 1990年將有 55萬(wàn)機(jī)器人在工作。 第二代機(jī)械手正在加緊研制。它設(shè)有微型電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，具有視覺(jué)、觸覺(jué)能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺(jué)到的信息反饋，使機(jī)械手具有感覺(jué)機(jī)能。目前國(guó)外已經(jīng)出現(xiàn)了觸覺(jué)和視覺(jué)機(jī)械手。 第三代機(jī)械手（機(jī)械人）則能獨(dú)立地完成工作過(guò)程中的任務(wù)。它與電子計(jì)算機(jī)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(jī)器人向更深更廣方向 的發(fā)展以及機(jī)器人智能化水平的提高，機(jī)器人的應(yīng)用范圍還在不斷地?cái)U(kuò)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(jī)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(jī)器人的分類 表 器人分類 分類名稱 簡(jiǎn)要解釋 操作型機(jī)器人 能自動(dòng)控制，可重復(fù)編程，多功能，有幾個(gè)自由度，可固定或運(yùn)動(dòng)，用于相關(guān)自動(dòng)化系統(tǒng) 程控型機(jī)器人 按預(yù)先要求的順序及條件，依次控制機(jī)器人的機(jī)械動(dòng)作 示教再現(xiàn)型機(jī)器人 通過(guò)引導(dǎo)或其他方式，先教會(huì)機(jī)器人動(dòng)作，輸入工作程序，機(jī)器人則自動(dòng)重復(fù)進(jìn)行工作 數(shù)控型機(jī)器人 不必使機(jī)器人動(dòng)作，通過(guò)數(shù)值、語(yǔ)言等對(duì)機(jī)器人進(jìn)行示教，機(jī)器人根據(jù)示教后的信息進(jìn)行作業(yè) 感覺(jué)控制型機(jī)器人 利用傳感器獲取的信息控制機(jī)器人的動(dòng)作 適應(yīng)控制型機(jī)器人 機(jī)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(jī)器人 機(jī)器人能“體會(huì)”工作經(jīng)驗(yàn)，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(jī)器人 以人工智能決定其行為的機(jī)器人 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 關(guān)于機(jī)器人如何分類，國(guó)際上沒(méi)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(jī)械手的應(yīng)用 工業(yè)機(jī)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(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用而迅速發(fā)展起來(lái)的一門新興技術(shù)裝備。它綜合應(yīng)用了機(jī)械，電子，自動(dòng)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(shí)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合而廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)部門。 工業(yè)機(jī)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(dòng)化技術(shù)裝備。這種新穎技術(shù)裝備的出現(xiàn)和應(yīng)用，對(duì)實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化，推動(dòng)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(qiáng)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(jī)械手，由于使用場(chǎng)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(dòng)作及功能；一般都能按預(yù)定程序，自動(dòng)地，重復(fù)循環(huán)地進(jìn)行工作。此外，還有些非自動(dòng)化的裝備，具有與人體上肢類似的部分動(dòng)作，結(jié)構(gòu)上與工業(yè)機(jī)械手是一致的，亦可歸屬于工業(yè)機(jī)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(dòng)機(jī)械手和近期發(fā)展起來(lái)的由人工進(jìn)行操作的機(jī)械手（如平衡吊），以及一些就近按扭控制和遙控的非自動(dòng)的單循環(huán) 的機(jī)械手等。 實(shí)踐證明，工業(yè)機(jī)械手可以代替人的繁重勞動(dòng)，顯著減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和生產(chǎn)自動(dòng)化水平。工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的笨重工件的搬運(yùn)和長(zhǎng)期，頻繁，單調(diào)的操作，采用機(jī)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(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)具有如下特征： （ 1） 國(guó)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(dòng)化程度要求高、競(jìng)爭(zhēng)相當(dāng)激烈的行業(yè)?？梢哉f(shuō)，汽車工業(yè)的發(fā)展史近幾年我國(guó) 工業(yè)機(jī)器人增長(zhǎng)的主要原動(dòng)力之一。 （ 2） 沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。國(guó)內(nèi)相當(dāng)數(shù)量的企業(yè)技術(shù)實(shí)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(chǎng)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(jìng)爭(zhēng)力，改善工人勞動(dòng)條件，企業(yè)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求不斷增加。 （ 3） 外商獨(dú)資企業(yè)、中外合資企業(yè)。外商獨(dú)資或中外合資企業(yè)自動(dòng)化程度一般比較高，導(dǎo)致工業(yè)機(jī)器人的需求量較大。 （ 4） 國(guó)內(nèi)一些現(xiàn)代買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 10 化水平比較高的企業(yè)。國(guó)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(shí)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(dòng)流水加工線。但在流水線上加工時(shí)，需要許多工人搬運(yùn)工件，有時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度較大。當(dāng)生產(chǎn)效率很高時(shí)，為了減少工人數(shù)量，改善工人的勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率這就需要使自動(dòng)線上工件搬運(yùn)自動(dòng)化。于是針對(duì)這一問(wèn)題就提出了要研制一種通過(guò)電氣控制的搬運(yùn)機(jī)械手來(lái)代替工人實(shí)現(xiàn)工件的搬運(yùn)上線，并且能滿足定位和重復(fù)定位精度。用搬運(yùn)機(jī)械手來(lái)代替工人搬運(yùn)工件可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少自動(dòng)線上的工人數(shù)目，減輕工作量，同時(shí)也提高了生產(chǎn)效率并且精度也得到了保障。而事實(shí)上，在生產(chǎn)領(lǐng)域真正用來(lái)加工的時(shí)間一般不大于整個(gè)生產(chǎn)時(shí)間的 10 ，大部分時(shí) 間是用在了工件的搬運(yùn)、裝夾等輔助工序上。從這個(gè)方面可以看出研制一種自動(dòng)化搬運(yùn)機(jī)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(hào)交流 401339828 或 11970985 11 第 2 章 機(jī)械手的總體設(shè)計(jì) 計(jì)要求 某生產(chǎn)線上搬運(yùn)工件原由人工完成 , 勞動(dòng)強(qiáng)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(dòng)化大生產(chǎn) , 針對(duì)具體生產(chǎn)工藝 , 利用機(jī)器人技術(shù) , 設(shè)計(jì)用一臺(tái)搬運(yùn)機(jī)械手代替人工工作。 該機(jī)械手能完成如下的動(dòng)作循環(huán)：手臂前伸手指夾緊抓料手臂上升手臂縮回機(jī)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(jī)身回轉(zhuǎn)復(fù)位手腕回轉(zhuǎn)復(fù)位待料。 工作對(duì)象為 50100量為 4060曲軸，定位精度為 1。 械手的總體設(shè)計(jì)方案 械手的組成及各部分關(guān)系 機(jī)械手由三大部分（機(jī)械部分、液壓部分、控制部分）六個(gè)子系統(tǒng)（驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、機(jī)器人 機(jī)交互系統(tǒng)、控制系統(tǒng)）組成。 機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)：機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)又主要包括末端操作器 、手腕、手臂、機(jī)身（立柱）、機(jī)座。 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：驅(qū)動(dòng)器是把從動(dòng)力源獲得的能量變換成機(jī)械能，使機(jī)器人各關(guān)節(jié)工作的裝置，常見的驅(qū)動(dòng)形式有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)、交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)以及近些年出現(xiàn)的一些特殊的新型驅(qū)動(dòng)（例如超聲波驅(qū)動(dòng)、磁致伸縮驅(qū)動(dòng)、靜電驅(qū)動(dòng)等）。 控制系統(tǒng)：機(jī)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(diǎn)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(jì)任務(wù) (1) 結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì) : 機(jī)械手常見的運(yùn)動(dòng)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(gè)自由度組成的運(yùn)動(dòng)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(jī)體所占體積小，而運(yùn)動(dòng)范圍大。 直角坐標(biāo)型，其運(yùn)動(dòng)部分的三個(gè)相互垂直的直線組成，其工作空間為長(zhǎng)方體，它在各個(gè)軸向的移動(dòng)距離可在坐標(biāo)軸上直接讀出，直觀性強(qiáng)，易于位置和姿態(tài)的編程計(jì)買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 12 算，定位精度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但機(jī)體所占空間大，靈活性較差。 球坐標(biāo)型，它由兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)直線組成，即一個(gè)回轉(zhuǎn)，一個(gè)俯仰和一個(gè)伸縮，其工作空間圖形唯一球體，它可以做 上下俯仰動(dòng)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(diǎn)，但是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 關(guān)節(jié)型，這種機(jī)器人的手臂與人體上肢類似，其前三個(gè)自由度都是回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，這種機(jī)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(yùn)動(dòng)和使大臂作俯仰運(yùn)動(dòng)，小臂作俯仰擺動(dòng)，其特點(diǎn)是工作空間范圍大，動(dòng)作靈活，通用性強(qiáng)，能抓取靠近機(jī)座的工件。 平面關(guān)節(jié)型 ， 采用兩個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和一個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié) ， 兩個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)控制前后、左右運(yùn)動(dòng)，而移動(dòng)關(guān)節(jié)控制上下運(yùn)動(dòng)。這種機(jī)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(jiǎn)單，動(dòng)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(jì)中采用圓柱 回轉(zhuǎn)坐標(biāo)型 。 (2) 自由度的確定：自由度 (指機(jī)器人所具有的獨(dú)立坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的數(shù)目，不包括末端操作器的開合度。在運(yùn)動(dòng)形式上分為為直線運(yùn)動(dòng) P，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)R。 自由度數(shù)的多少反映了這種機(jī)械手能完成動(dòng)作的復(fù)雜程度，根據(jù)對(duì)機(jī)械手必須完成的動(dòng)作的研究，設(shè)計(jì)四個(gè)自由度的機(jī)械手即可完成所規(guī)定的工作任務(wù)。從機(jī)座到手腕，關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)方式為旋轉(zhuǎn) 直線 (3) 驅(qū)動(dòng)方式的選擇 :1）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有液壓驅(qū)動(dòng) 2）氣壓驅(qū)動(dòng) 3）電機(jī) 驅(qū)動(dòng) 4）機(jī)械聯(lián)動(dòng)四種，其中液壓驅(qū)動(dòng)和氣壓驅(qū)動(dòng)較為通用。 液壓驅(qū)動(dòng) ：結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作平穩(wěn)、耐沖擊、耐振動(dòng)、防爆性好。而且 液壓技術(shù)比較成熟，具有動(dòng)力大、力慣量比大、快速響應(yīng)高、易于實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)等特點(diǎn)。 氣壓驅(qū)動(dòng) ： 具有速度快、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 造 價(jià) 較 低 、 維修方便 、清潔 等特點(diǎn)，適用于中小負(fù)載的系統(tǒng)中 ，但對(duì)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(shí)現(xiàn)伺服控制。 電 機(jī) 驅(qū)動(dòng) ：步進(jìn)或伺服電機(jī)可用于程序復(fù)雜、運(yùn)動(dòng)軌跡要求嚴(yán)格的小型通用機(jī)械手； 異步電機(jī)、直流電機(jī)適用于 抓重大、速度低的專用機(jī)械手；電源方便，響應(yīng)快，驅(qū)動(dòng)力較大，信號(hào)檢測(cè)、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(jī)械聯(lián)動(dòng)：動(dòng)作可靠，動(dòng)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(jī)械手。 并且，同其他轉(zhuǎn)動(dòng)方式相比較，傳動(dòng)功率相同時(shí)，液壓傳動(dòng)裝置的重量輕，體積買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 13 緊湊，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，調(diào)速范圍大。運(yùn)動(dòng)件的慣性小，能夠頻繁順序換向，傳動(dòng)工作平穩(wěn)，系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)緩沖吸著震，并能自動(dòng)防止過(guò)載。與電氣配合，容易實(shí)現(xiàn)動(dòng)作和操作自動(dòng)化，與微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)配合，能夠?qū)崿F(xiàn)各種自動(dòng)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(shí)現(xiàn)較高的位置精度。液壓傳動(dòng)中，力，速度和方向比較容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。液壓裝置采用油液做介質(zhì)，具有防銹性和自潤(rùn)滑效能，可以提高機(jī)械效率，使用壽命長(zhǎng)。 綜上，本次設(shè)計(jì)采用液壓驅(qū)動(dòng)。 (4) 控制方式的選擇 :1）點(diǎn)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(diǎn)位 控制的特點(diǎn)是只控制工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)在作業(yè)空間中某些規(guī)定的離散點(diǎn)上的位姿?？刂茣r(shí)只要求工業(yè)機(jī)器人快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)相鄰各點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)，而對(duì)達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)所需時(shí)間。由于其控制方式易于實(shí)現(xiàn)，常應(yīng)用于上下料、搬運(yùn)、點(diǎn)焊等工業(yè)機(jī)器人。 連續(xù)軌跡控制的特點(diǎn)是連續(xù)的控制工業(yè)機(jī)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(yùn)動(dòng)，而且速度可控，軌跡光滑且運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。這種控制方式的主要技術(shù)指標(biāo)是工業(yè)機(jī)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(cè)作業(yè)機(jī)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(lái)完成裝配、抓放物體等工作。 智能控制方式是通過(guò)傳感器獲得周圍環(huán)境的知識(shí)，并根據(jù)自身內(nèi)部的知識(shí)庫(kù)相應(yīng)做出決策。采用智能控制技術(shù)的機(jī)器人具有較強(qiáng)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(jì)采用點(diǎn)位控制。 另外該機(jī)械手的動(dòng)作是有順序要求的，控制系統(tǒng)采用電氣控制機(jī)械手實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的工序動(dòng)作，可以簡(jiǎn)化控制線路，節(jié)省成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 綜合上述，此次采用電 服點(diǎn)位控制，可以很好的完成自動(dòng)線工作。 體設(shè)計(jì)方案擬定 因?yàn)楸緳C(jī)械手工作范圍大，位置精度要求高。考慮本機(jī)械手工作要求的特殊情況，本設(shè)計(jì)采用懸臂式四自由度的機(jī)械手，如下圖 示： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 14 123456圖 機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 機(jī)座：起支撐機(jī)身的作用，同時(shí)與地面通過(guò)地腳螺栓固定承受著機(jī)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(jī)身：保證了整個(gè)機(jī)械手能夠連接在一起從而保證機(jī)械手能夠順利的完成各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)，由于體積大，所以用鑄造，機(jī)身的材料為鑄鐵。機(jī)身分為上、下機(jī)身體，上、下機(jī)身通過(guò)螺栓連接在一起，擺動(dòng)液壓缸放在下機(jī)身里。用一根軸立柱通過(guò)鍵將擺動(dòng)液壓系統(tǒng)與機(jī)身連接在一起，通過(guò)液壓缸擺動(dòng)帶動(dòng)機(jī)身的擺動(dòng)。 俯仰手臂：與下機(jī)身通過(guò)銷與相連，與手臂也通過(guò)銷相連。起連接作用，同時(shí)，俯仰手臂的伸縮會(huì)控制手臂的上下擺動(dòng)。 手臂：通過(guò)銷與上機(jī)身相連，液壓系統(tǒng)控制了它的伸縮功能，與手腕通過(guò)法蘭連接在一起。 手腕：具有擺動(dòng)功能，與手臂和手指相連。內(nèi)置擺動(dòng)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(dòng)油缸來(lái)實(shí)現(xiàn)，擺動(dòng)缸的動(dòng)片與缸體相連接，通過(guò)油液帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，與之相連的缸體也發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)身的回轉(zhuǎn)。其行程角度靠擋塊和限位行程開關(guān)來(lái)調(diào)整。 2）手臂俯仰自由度。機(jī)器人的手臂俯仰運(yùn)動(dòng)，一般采用活塞油（氣）與連桿機(jī)構(gòu)聯(lián)用來(lái)實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)中擬采用單活塞桿液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)，缸體采用尾部耳環(huán)與機(jī)身連接，而其活塞桿的伸出端則與手臂通過(guò)鉸鏈相連。其行程大小靠擋塊和限位行程開關(guān)來(lái) 調(diào)整。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)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(jī)器人手臂結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較多。設(shè)計(jì)中擬采用單活塞桿液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)，其伸縮行程大小靠擋塊和限位行程開關(guān)來(lái)調(diào)整。 4）手腕回轉(zhuǎn)自由度。擬采用擺動(dòng)液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)注入壓力油時(shí)，油壓推動(dòng)動(dòng)片連同轉(zhuǎn)軸一起回轉(zhuǎn)。因?yàn)閯?dòng)片是固定在轉(zhuǎn)軸上的，故動(dòng)片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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(shí)現(xiàn)手腕的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其行程角度靠擋塊和限位行程開關(guān)來(lái)調(diào)整。 章小結(jié) 本章主要介紹機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)方案，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案、驅(qū)動(dòng)方案、控制方案以及選擇各個(gè)方案對(duì)機(jī)械手工作的影響，畫出機(jī)械手結(jié)構(gòu)的大體簡(jiǎn)圖和重要的幾個(gè)結(jié)構(gòu)部分。根據(jù)工作時(shí)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(gè)部分的工作性能。描繪機(jī)械手大體結(jié)構(gòu)圖為以下計(jì)算設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 16 第 3 章 機(jī)械手結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 械手的主要結(jié)構(gòu) 機(jī)械手 的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括末端操作器、手腕、手臂、機(jī)身（立柱）、機(jī)座。 這些結(jié)構(gòu)通過(guò)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控 制系統(tǒng)之間的相互聯(lián)系結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)機(jī)與電的結(jié)合。驅(qū)動(dòng)器是把從動(dòng)力源獲得的能量變換成機(jī)械能，使機(jī)器人各關(guān)節(jié)工作的裝置，常見的驅(qū)動(dòng)形式有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)、交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)以及近些年出現(xiàn)的一些特殊的新型驅(qū)動(dòng)（例如超聲波驅(qū)動(dòng)、磁致伸縮驅(qū)動(dòng)、靜電驅(qū)動(dòng)等）控制系統(tǒng)：機(jī)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(diǎn)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(jì) 端操作器的概述 工業(yè)機(jī)器人的末端操作器是機(jī)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(jī)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(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、連接與支承元件組成，工作機(jī)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(wú)法抓取）、易碎（玻璃、磁盤）、微小（不易抓?。┑奈矬w。 因?yàn)閷Ｓ貌僮髌骷稗D(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(jì) 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)的機(jī)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(jì)是曲軸搬運(yùn)機(jī)械手，搬運(yùn)的對(duì)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(diǎn)。它通過(guò)單向液壓缸進(jìn)行加買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 17 緊工作，主要是通過(guò)液壓缸的 4 活塞桿推底 端使手指夾緊，然后通過(guò) 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(jì) 機(jī)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