機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)-三自由度機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（含CAD圖紙全套）

機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)-三自由度機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（含CAD圖紙全套）,機(jī)械,畢業(yè)設(shè)計(jì),自由度,機(jī)械手,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),cad,圖紙,全套 外文翻譯 Design and Development of a Competitive Low-Cost Robot Arm with Four Degrees of Freedom 一個(gè)具有競(jìng)爭(zhēng)力的低成本的四自由度機(jī)械人手臂的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā) 院 、 部： 機(jī)械工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 摘 要 這項(xiàng)工作的主要重點(diǎn)是設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)和實(shí)施具有競(jìng)爭(zhēng)力的機(jī)器人手臂具有增強(qiáng)控制和粗短的成本。機(jī)器人手臂的設(shè)計(jì)采用四自由度和才華來(lái)完成精確簡(jiǎn)單的任務(wù)，如光材料處理，這將被整合到了作為一個(gè)助理為工業(yè)勞動(dòng)力的移動(dòng)平臺(tái)。機(jī)器人手臂上配有數(shù)個(gè)伺服電機(jī)的臂之間做鏈接和執(zhí)行的手臂動(dòng)作。伺服電機(jī)編碼器包括使沒(méi)有控制器實(shí)施?？刂莆覀兪褂肔abVIEW ，它執(zhí)行逆運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算和串行通信的適當(dāng)?shù)慕嵌龋砸粋€(gè)微控制器，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，修改的位置，速度和加速度的能力的機(jī)器人。機(jī)器人手臂的測(cè)試和驗(yàn)證，進(jìn)行和結(jié)果表明，正常工作。關(guān)鍵詞：機(jī)器人手臂，低成本，設(shè)計(jì)，驗(yàn)證，四自由度，伺服電機(jī)， Arduino的的機(jī)器人控制， Labview的機(jī)器人控制 目 錄 1引言 1 2機(jī)械設(shè)計(jì) 1 3機(jī)械手逆運(yùn)動(dòng) 6 4最終選擇效應(yīng) 6 5機(jī)械手的控制 7 5.1逆運(yùn)動(dòng)學(xué)控制 8 5.2 手動(dòng) 9 6測(cè)試和驗(yàn)證 10 7結(jié)果與討論 11 7.1伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)范圍 11 7.2 電流消耗 12 7.3 最大負(fù)載 12 7.4 最終位置 12 8 結(jié)論 13 參考文獻(xiàn) 14 1引言 機(jī)器人實(shí)際上是定義為研究，設(shè)計(jì)和使用機(jī)器人系統(tǒng)的制造[1]。機(jī)器人通常用于執(zhí)行不安全的，危險(xiǎn)的，高度重復(fù)的，和單調(diào)的任務(wù)。它們具有許多不同的功能，如材料處理，組裝，電弧焊接，電阻焊接，機(jī)床的裝載和卸載功能，刷涂，噴涂等。主要有兩種不同類(lèi)型的機(jī)器人：一個(gè)服務(wù)機(jī)器人以及工業(yè)機(jī)器人。服務(wù)機(jī)器人是機(jī)器人，工作半或完全自主地去履行服務(wù)，有用的福祉人類(lèi)和設(shè)備，但不包括生產(chǎn)操作[2] 。工業(yè)用機(jī)器人，在另一方面，被正式通過(guò)ISO定義的自動(dòng)控制和多用途可編程操縱器在三個(gè)或更多個(gè)軸[3]。工業(yè)機(jī)器人是移動(dòng)的材料，零件，工具，或通過(guò)可變的程式動(dòng)作的專(zhuān)門(mén)設(shè)備來(lái)執(zhí)行各種任務(wù)。工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)不僅包括工業(yè)機(jī)器人，但也能夠執(zhí)行其任務(wù)以及測(cè)序或監(jiān)視通信接口需要對(duì)機(jī)器人的任何設(shè)備和/或傳感器。2007年全球市場(chǎng)增長(zhǎng)了3％，約114,000新安裝的工業(yè)機(jī)器人。截至2007年底，全國(guó)共有大約一萬(wàn)個(gè)工業(yè)機(jī)器人的使用，估計(jì)有50,000服務(wù)機(jī)器人用于工業(yè)用途比較[3] 。由于增加使用工業(yè)機(jī)器人手臂，演變到該主題開(kāi)始試圖模仿人類(lèi)動(dòng)作的細(xì)節(jié)模式。例如一組學(xué)生在韓國(guó)做創(chuàng)新的設(shè)計(jì)，為舞蹈的手，舉重，中國(guó)書(shū)法和顏色分類(lèi)機(jī)械臂考慮[4] 。另一組工程師在美國(guó)開(kāi)發(fā)八個(gè)自由度機(jī)械臂。該機(jī)器人是能夠把握多個(gè)對(duì)象與很多從筆形狀的一球，也模擬人類(lèi)的手[5]。在空間上，航天飛機(jī)遙控器系統(tǒng)，被稱(chēng)為SSRMS或Canadarm ，其繼任者是例子多度已經(jīng)用來(lái)執(zhí)行各種使用專(zhuān)門(mén)部署熱潮的任務(wù)，例如航天飛機(jī)的檢查自由機(jī)械臂有攝像頭和連接在末端執(zhí)行器和衛(wèi)星的部署和檢索演習(xí)從貨艙航天飛機(jī)傳感器[6] 。 在墨西哥，科學(xué)家們已經(jīng)上了軌道設(shè)計(jì)和發(fā)展許多機(jī)器人的手臂，墨西哥政府估計(jì)，在墨西哥有在不同的工業(yè)應(yīng)用中使用了大約11,000機(jī)械臂。不過(guò)，專(zhuān)家認(rèn)為，機(jī)器人手臂的最高點(diǎn)，不僅質(zhì)量更高，而且準(zhǔn)確，可重復(fù)性和粗短的成本。 大多數(shù)機(jī)器人都設(shè)置了一個(gè)操作的示教和重復(fù)技術(shù)。在這種模式下，一個(gè)訓(xùn)練有素的操作者（編程器）通常使用的便攜式控制裝置（示教）手動(dòng)教機(jī)器人的任務(wù)。在這些編程會(huì)話(huà)機(jī)器人的速度很慢。 目前的工作是一個(gè)兩階段的項(xiàng)目，這需要一個(gè)移動(dòng)機(jī)器人能夠運(yùn)送工具從存儲(chǔ)室到工業(yè)單元的一部分。在這個(gè)階段中的項(xiàng)目，該項(xiàng)目開(kāi)展了在科技，墨西哥蒙特雷大學(xué)，主要的重點(diǎn)是設(shè)計(jì)， 制定和實(shí)施了工業(yè)機(jī)器人手臂粗短的成本，準(zhǔn)確和優(yōu)越的控制。這個(gè)機(jī)器人手臂的設(shè)計(jì)采用四自由度和才華來(lái)完成簡(jiǎn)單的任務(wù)，如光隊(duì)友里亞爾處理，這將被整合到移動(dòng)平臺(tái)的形式，作為一個(gè)助理為工業(yè)勞動(dòng)力。 2機(jī)械設(shè)計(jì) 機(jī)器人手臂的機(jī)械設(shè)計(jì)是基于一個(gè)機(jī)器人操作器具有類(lèi)似功能的一個(gè)人的手臂[6-8]。這樣的操縱器的鏈接是由關(guān)節(jié)，允許旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和操縱器的鏈接被認(rèn)為形成一個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈連接。機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)鏈的業(yè)務(wù)最終被稱(chēng)為末端效應(yīng)器或臂端的 - 工具，它是類(lèi)似于人的手。圖1顯示了自由體圖的機(jī)器人手臂的機(jī)械設(shè)計(jì)。 圖1 機(jī)械手的自由體圖 如圖所示，端部執(zhí)行器不包括在設(shè)計(jì)，因?yàn)槭惺鄣膴A持器被使用。這是因?yàn)槎瞬繄?zhí)行器是系統(tǒng)中最復(fù)雜的部分之一，并且，反過(guò)來(lái)，這是很容易和經(jīng)濟(jì)地使用商業(yè)化生產(chǎn)它。 圖2示出了機(jī)器人手臂的工作區(qū)域。 圖2 機(jī)械手工作區(qū)域圖 這是一個(gè)機(jī)器人臂具有四個(gè)自由度（DOF 4）的典型的工作空間。機(jī)械設(shè)計(jì)僅限于4自由度，主要是因?yàn)?，這樣的設(shè)計(jì)允許大部分必要的運(yùn)動(dòng)，并保持 成本和機(jī)器人競(jìng)爭(zhēng)的復(fù)雜性。因此，關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被限制，其中旋轉(zhuǎn)的肩完成圍繞兩個(gè)軸和周?chē)挥幸粋€(gè)在肘和手腕上，參見(jiàn)圖1。 機(jī)器人手臂的關(guān)節(jié)通常是由驅(qū)動(dòng)的電氣馬達(dá)。伺服電動(dòng)機(jī)被選擇，因?yàn)樗鼈儼ň幋a器，它可以自動(dòng)提供反饋給電動(dòng)機(jī)并相應(yīng)地調(diào)整位置。但是， 這些電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)動(dòng)范圍小于180?跨度，從而大大減小了臂和可能的位置到達(dá)該區(qū)域的[9]。的基礎(chǔ)上，選定了伺服電機(jī)的資格 由結(jié)構(gòu)和可能的負(fù)載所需的最大扭矩。在目前的研究中，用于構(gòu)造的材料是丙烯酸樹(shù)脂。 圖3示出用于負(fù)載計(jì)算的力的圖。的計(jì)算均只對(duì)具有最大負(fù)荷關(guān)節(jié)，由于其他關(guān)節(jié)將具有相同的電機(jī)，即電機(jī)可以移動(dòng)的鏈接沒(méi)有問(wèn)題。計(jì)算考慮了權(quán)重 的電動(dòng)機(jī)，約50克，除電機(jī)在關(guān)節(jié)B的重量，因?yàn)樗峭ㄟ^(guò)鏈接的BA。圖4示出了力示意圖上鏈路CB，它包含接頭（B和C）具有最高的負(fù)載（攜帶了該書(shū)的DC和ED）和計(jì)算如下進(jìn)行。 圖3 機(jī)械手負(fù)載分布圖 圖4 CB段負(fù)載分布圖 用于扭矩計(jì)算的值： WD= 0.011千克（體重鏈接的DE） WC= 0.030千克（體重鏈接的CD） WB= 0.030千克（體重鏈路的CB） L = 1千克（負(fù)載） CM = Dm為0.050公斤（重電機(jī)） LBC為0.14米（公元前鏈路的長(zhǎng)度） 液晶顯示屏為0.14米（鏈接的CD長(zhǎng)度） 斯α= 0.05米（LINK DE的長(zhǎng)度） 執(zhí)行力之和在Y軸，用負(fù)載，如圖4中，并求解CY和CB，見(jiàn)方程（1） - （4）。同樣，執(zhí)行的時(shí)刻周?chē)狞c(diǎn)C的總和，式（5），和點(diǎn)B，方程 化（6），以獲得在C和B，等式（7）和（8），分別在轉(zhuǎn)矩。 （6） （7） （8） 該被選擇的基礎(chǔ)上，計(jì)算在伺服馬達(dá)，是Hextronik HX12K ，其具有280盎司/英寸的扭矩。該電動(dòng)機(jī)被推薦，因?yàn)樗热魏纹渌姍C(jī)與同樣規(guī)格便宜得多。由于我們需要更大的扭矩在關(guān)節(jié)B，見(jiàn)公式（8） ，我們使用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)在點(diǎn)B處，以符合扭矩要求;然而，一個(gè)馬達(dá)是不夠的其它關(guān)節(jié)。采用兩臺(tái)電機(jī)的合資B比使用一個(gè)大電機(jī)560盎司/英寸便宜得多。 圖 5 伺服電機(jī) 可以在圖5中示出，其他有關(guān)的特征是，它們可以轉(zhuǎn)動(dòng)60度，在130毫秒和它們有各自47.9克的重量。一旦被定義為機(jī)器人手臂和電機(jī)的初始尺寸，設(shè)計(jì)進(jìn)行了使用SolidWorks平臺(tái);設(shè)計(jì)應(yīng)仔細(xì)考慮丙烯酸類(lèi)片材的厚度和該塊將被彼此連接的方式。用于使機(jī)器人的聚丙烯酸酯片材是1/8厚度和該薄片的選擇，因?yàn)樗菀准庸ず透p的重量以良好的抗性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們面臨著由于強(qiáng)烈的加盟薄亞克力部分的方式有些困難。它是需要工具來(lái)燒，并加入丙烯酸零件和未提供的和球隊(duì)認(rèn)為機(jī)械結(jié)基于螺釘和螺母會(huì)比其他的替代品，如膠如多強(qiáng)。為了做到這一點(diǎn)，一個(gè)小的特征，設(shè)計(jì)這允許緊固用螺母，螺栓，而不必在薄的丙烯酸層的螺絲。這個(gè)過(guò)程的結(jié)果是在圖6所示立體設(shè)計(jì)。 圖 6 機(jī)械手3D模型 按照設(shè)計(jì)的結(jié)束，每個(gè)部分被印在滿(mǎn)刻度的硬紙板，然后我們核實(shí)了所有尺寸和組件的接口。反過(guò)來(lái)，我們建立了機(jī)器人手臂的第一個(gè)原型。接著，上述機(jī)器人手臂的部件從使用圓鋸和皮膚的工具的聚丙烯酸酯片材進(jìn)行機(jī)械加工。的詳細(xì)說(shuō)明在各部分被做在一個(gè)專(zhuān)業(yè)工場(chǎng)因?yàn)闄C(jī)器人手臂的部分太小，這并不是一件容易的實(shí)現(xiàn)這種小而準(zhǔn)確的切割。在組裝機(jī)器人部件的電機(jī)，幾個(gè)問(wèn)題彈出。有報(bào)道說(shuō)，沒(méi)有抵抗所述緊固，并且，反過(guò)來(lái)，可能會(huì)破裂的臨界點(diǎn);因此，在這些點(diǎn)援軍進(jìn)行了審議。機(jī)器人手臂的最終結(jié)果示于圖7。 圖 7 機(jī)械手總體裝配圖 3機(jī)械手逆運(yùn)動(dòng) 為了驗(yàn)證機(jī)械臂的定位準(zhǔn)確，逆運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算進(jìn)行。這樣的計(jì)算來(lái)獲得每個(gè)電機(jī)從通過(guò)使用直角坐標(biāo)系， 圖 8 坐標(biāo)系 如圖8所示的位置上的角度各電動(dòng)機(jī)將具有特定功能：位于A結(jié)合的位置的馬達(dá)，在y的最終元件軸，馬達(dá)B和C的位置在x和z軸的最后一個(gè)元件。該問(wèn)題已經(jīng)通過(guò)使用xz平面簡(jiǎn)化，如圖9在其下面的已知值被定義在[9] ：LAB ：前臂長(zhǎng)度。LBC ：臂長(zhǎng)。Z：在z軸上的位置。X：在x軸的位置。Y：在y軸的位置。利用三角關(guān)系，如圖9所示， θ2和θ1可以得到，如在方程（9）可見(jiàn)，（10）的馬達(dá)角度。 圖9 XZ平面 馬達(dá)B將使用θ1和馬達(dá)C被打算用θ2。的角度為馬達(dá)A的計(jì)算公式為EEN在等式（11）。通過(guò)這些計(jì)算，伺服電機(jī)的角度得到，從而他們采取的行動(dòng)，整個(gè)結(jié)構(gòu)移動(dòng)到特定位置。 4最終選擇效應(yīng) 端部執(zhí)行器可能是該系統(tǒng)的最重要和最復(fù)雜的部分之一。明顯的，它是非常容易和經(jīng)濟(jì)地使用商業(yè)人比構(gòu)建它。端部執(zhí)行器主要是根據(jù)應(yīng)用和機(jī)器人臂完成的任務(wù)而變化;它可以是氣動(dòng)，電動(dòng)或液壓。由于我們的機(jī)器人手臂是基于在電力系統(tǒng)中，我們可以選擇末端效應(yīng)器的電基礎(chǔ)。此外，本系統(tǒng)的主要應(yīng)用是處理，因此，我們的末端執(zhí)行器的推薦類(lèi)型是一個(gè)夾持器，如圖10。 圖 10 夾持器與伺服 5機(jī)械手的控制 該機(jī)器人手臂能自動(dòng)或手動(dòng)控制。在手動(dòng)模式下，訓(xùn)練有素的操作人員（程序員）通常使用的便攜式控制裝置（示教）教一個(gè)機(jī)器人做手工任務(wù)。在機(jī)器人的速度這些編程會(huì)話(huà)是緩慢的。在目前的工作中，我們所包圍的兩種模式。一個(gè)微控制器，一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)臺(tái)電腦化用戶(hù)界面：三個(gè)層次的呈現(xiàn)機(jī)器人手臂的控制基本上由。該系統(tǒng)具有獨(dú)特的特點(diǎn)，允許靈活的編程和控制方法，它是利用逆實(shí)施運(yùn)動(dòng)學(xué);此外它也可以在全手動(dòng)模式下實(shí)現(xiàn)。控制的電子設(shè)計(jì)示于圖11。 圖11 控制器的電子方案 用微控制器是一個(gè)的Atmega 368 ，它有一個(gè)名為“ Arduino的”發(fā)展規(guī)劃板，如圖12 。 圖12 Arduino的微控制器板 圖13 伺服控制器驅(qū)動(dòng)器 編程語(yǔ)言非常類(lèi)似于C ，但包括幾個(gè)庫(kù)，幫助在I / O端口，定時(shí)器的控制和串行通信。該微控制器被選中因?yàn)樗哂械偷膬r(jià)格，這是很容易重新編程，該編程語(yǔ)言是簡(jiǎn)單的，并且中斷可用于這個(gè)特定的芯片。所使用的驅(qū)動(dòng)程序是一個(gè)六通道微大師伺服控制器板。它支持三種控制方式： USB直接連接到一臺(tái)計(jì)算機(jī)， TTL串口與嵌入式系統(tǒng)，如Arduino的微控制器和內(nèi)部腳本中使用自包含和主機(jī)無(wú)需控制器的應(yīng)用。這個(gè)控制器，如圖13所示，包括位置和內(nèi)置的速度和加速度控器0.25微秒分辨率 用戶(hù)界面取決于所使用的控制方法，即，逆運(yùn)動(dòng)學(xué)或全手動(dòng)模式。在下文中，每個(gè)接口描述： 5.1逆運(yùn)動(dòng)學(xué)控制 在這種控制方法中，用戶(hù)輸入的坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置，其中夾爪應(yīng)。至于后果，接口與LabVIEW通過(guò)一個(gè)可視化的用戶(hù)生成的，如圖14 圖14 Labview的用戶(hù)界面 程序?qū)⒆詣?dòng)執(zhí)行逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的計(jì)算，以得到每個(gè)電機(jī)應(yīng)具有的角度，然后發(fā)送一個(gè)命令要么到微控制器，或直接將機(jī)器人移動(dòng)到指定的位置的驅(qū)動(dòng)器。通信是通過(guò)RS- 232協(xié)議進(jìn)行。在下文中，您可能會(huì)看到Labview的用戶(hù)界面的輸入和輸出。LabVIEW的用戶(hù)界面輸入：X軸位置。y軸的位置。Z軸位置。夾持器打開(kāi)。叼紙牙攻角。串行端口。LabVIEW的用戶(hù)界面輸出是： 電機(jī)A角。 電機(jī)B1角度。 電機(jī)B2角度。 電機(jī)?角。 攻角。 姿勢(shì)角度 這樣的輸出變量進(jìn)行處理，并通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞桨l(fā)送的，這樣的信息可以在一個(gè)正確的方式來(lái)解釋。該輸出是通過(guò)其連通于控制器串行端口發(fā)送。當(dāng)按鈕“移動(dòng)”被點(diǎn)擊時(shí)，一個(gè)過(guò)程將發(fā)生，如圖15 圖15 程序流程 在圖15中，隨著這個(gè)動(dòng)作，所述機(jī)器人臂將根據(jù)所輸入的值改變其位置。此外，它有一個(gè)待機(jī)按鈕，停止該通信控制器。 這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是，它使用移動(dòng)的有效方法，并提供進(jìn)一步的功能，可以實(shí)現(xiàn)，比如位置和順序?qū)W習(xí)。的缺點(diǎn)，另一方面，是使 具有有效的角度逆運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算之后可能的位置是非常有限的，因?yàn)樗欧姍C(jī)有180?一個(gè)約束。 5.2 手動(dòng) 這種類(lèi)型的控制是我們的系統(tǒng)，在特定的位置有用多了一種選擇。在強(qiáng)制的情況下持倉(cāng)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模式不能計(jì)算其有效的角度，我們可以用手動(dòng)控制來(lái)代替。 基本上，手動(dòng)控制包括一系列模擬輸入，諸如電位器，一種是與這將解釋該值并發(fā)送一個(gè)命令到伺服驅(qū)動(dòng)器的微控制器相連。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，一個(gè)控制板，如圖16 圖16 電位器板 應(yīng)該被構(gòu)建為一個(gè)接口與用戶(hù)的工作?？赡軐?shí)現(xiàn)包括教學(xué)功能，使微控制器存儲(chǔ)在內(nèi)存中，并通過(guò)鍵盤(pán)或系列交換機(jī)，我們可能還記得這些職位的職位。 6測(cè)試和驗(yàn)證 若干測(cè)試是驗(yàn)證該機(jī)器人臂和它的組件。測(cè)驗(yàn)涉及的特定元件和整個(gè)系統(tǒng)的，如圖17所示。 圖17 機(jī)械手測(cè)試 微控制器測(cè)試是由軟件發(fā)送不同的命令給單片機(jī)，檢查這是連接到開(kāi)啟或關(guān)閉取決于命令伺服電機(jī)的輸出發(fā)生變化。伺服電動(dòng)機(jī)分別通過(guò)發(fā)送不同的直接脈沖到每個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)和驗(yàn)證移動(dòng)到合適的位置的響應(yīng)之后進(jìn)行測(cè)試。我們使用的標(biāo)記知道在哪里的初始位置是和最終電機(jī)的位置是通過(guò)與微控制器發(fā)送信號(hào)，并且，反過(guò)來(lái)，它是由伺服解釋和比較，由編碼器提供的信號(hào)，從而在旋轉(zhuǎn)到所需的位置來(lái)確定。在測(cè)試過(guò)程中，伺服電動(dòng)機(jī)是因?yàn)椴徽_的極化的不一致性與機(jī)器人臂系統(tǒng)。 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中使用LabVIEW軟件發(fā)送命令到發(fā)送的特定命令其中有一臺(tái)電機(jī)連接根據(jù)稱(chēng)道改變位置的驅(qū)動(dòng)微控制器也測(cè)試。要注意到，在這一點(diǎn)很重要開(kāi)始一個(gè)項(xiàng)目的不同的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器被選中，但與他們和微控制器之間的通信幾個(gè)問(wèn)題都存在。所以，我們選擇一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，允許數(shù)據(jù)被直接從計(jì)算機(jī)發(fā)送到它與只有一個(gè)USB線(xiàn)，所以，微控制器將僅在箱子的使用實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制。其他測(cè)試，以驗(yàn)證整個(gè)系統(tǒng)的功能， 圖 18 機(jī)器人手臂的動(dòng)作 如顯示在圖18中通過(guò)引入在LabVIEW界面中的特定位置和測(cè)量，以驗(yàn)證一個(gè)參考點(diǎn)和最后點(diǎn)之間的距離發(fā)生了那些測(cè)試：該從逆正確變換到正運(yùn)動(dòng)學(xué)，指定的角度和馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)之間的關(guān)系。機(jī)器人手臂的測(cè)試和驗(yàn)證是需要細(xì)長(zhǎng)時(shí)間，因?yàn)樾枰獛状蔚娜蝿?wù)之一。在我們的測(cè)試中，很多問(wèn)題出現(xiàn)的：錯(cuò)誤的角度計(jì)算，電機(jī)的錯(cuò)誤校正，問(wèn)題與物理角度和位置測(cè)量，因?yàn)檫@是沒(méi)有預(yù)料過(guò)載燒毀伺服電機(jī)之一。 7結(jié)果與討論 7.1伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)范圍 伺服電機(jī)的極限得到規(guī)范，因?yàn)檫@種類(lèi)型的電機(jī)都包含有小于180度的跨度。實(shí)際范圍為所有電機(jī)被發(fā)現(xiàn)是在范圍125 - 142度，如表1所示的這清楚地表明，機(jī)器人手臂的實(shí)際操作是從機(jī)架的情況下不同。 表1 電機(jī)角的范圍 電動(dòng)機(jī) 角度范圍 電機(jī)A 130? 電機(jī)B1 135? 電機(jī)B2 140? 電機(jī)? 142? 電機(jī)攻擊角度 125? 7.2 電流消耗 消耗電流取決于負(fù)載和機(jī)器人臂的運(yùn)動(dòng)的類(lèi)型。在目前的研究中，有4個(gè)級(jí)別的電流消耗為： ? 低（從0到200 mA）。這種消費(fèi)發(fā)生時(shí)，機(jī)器人處于靜止?fàn)顟B(tài)（不運(yùn)動(dòng)的情況下）。 正常（從200到500 mA）。這件事發(fā)生時(shí)，機(jī)器人手臂移動(dòng)與能力去目標(biāo)沒(méi)有很大的扭矩需求。 高（500 mA到900毫安）。達(dá)到按賬面負(fù)載的開(kāi)頭這個(gè)范圍。通過(guò)克服的慣性載荷的初始瞬間，在正常范圍內(nèi)發(fā)生的地方。 過(guò)電流（超過(guò)900 MA）。負(fù)荷太重，電機(jī)不能動(dòng)彈。為在此條件下被用于多于一分鐘，將馬達(dá)燒毀，也就是說(shuō)，它是不可能使用的任何多 7.3 最大負(fù)載 這些結(jié)果是用不同的權(quán)重得到的;一袋玉米被用于與規(guī)模來(lái)決定包的體重。結(jié)果進(jìn)行了使用機(jī)器人手臂拿起袋子，并將其移動(dòng)到特定位置。表2presents的電流消耗袋玉米的不同權(quán)重。從表2中可以看出，該機(jī)器人可在負(fù)載沒(méi)有問(wèn)題的移動(dòng)超過(guò)50克以下。在負(fù)載60克，機(jī)器人手臂開(kāi)始有困難，并通過(guò)80克后發(fā)生嚴(yán)重的情況，其中憤怒可逆的損害可發(fā)生在馬達(dá)。 7.4 最終位置 結(jié)果表明，該機(jī)器人臂的精度移動(dòng)至不同的重量（<50克），結(jié)果列于表3 ，如圖所示，在機(jī)器人手臂能夠執(zhí)行移動(dòng)到指定的位置。然而，這種移動(dòng)不平滑，有時(shí)馬達(dá)沒(méi)有足夠的力，尤其是當(dāng)負(fù)載很重。此外，一些問(wèn)題可能會(huì)由于同步兩個(gè)底部的電機(jī)。兩個(gè)電機(jī)的步驟是不重合而引起的丙烯酸部位張力，這在箱子被過(guò)多會(huì)破壞的部分。 表2 負(fù)載與電流消耗 空載 電流損耗 20克 低 40克 正常 50克 正常 60克 高 80克 過(guò)流 100克 過(guò)流 表3 精度上的所有軸 軸 精度（ + / - ） × 1厘米 ? 2厘米 ? 1厘米 8 結(jié)論 本文介紹了機(jī)器人手臂，具有天賦太一，plish簡(jiǎn)單的任務(wù)，如光材料處理的設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)和實(shí)施。機(jī)器人手臂的設(shè)計(jì)和建造從那里伺服電機(jī)被用來(lái)進(jìn)行武器之間的聯(lián)系和執(zhí)行的手臂動(dòng)作亞克力材質(zhì)。伺服電機(jī)編碼器包括使沒(méi)有控制器實(shí)施;然而，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍小于180°范圍，從而大大減小了臂和可能的位置到達(dá)該區(qū)域。機(jī)器人手臂的設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@是有限的四個(gè)自由度設(shè)計(jì)允許大多數(shù)必要的運(yùn)動(dòng)和保持成本和機(jī)器人競(jìng)爭(zhēng)的復(fù)雜性。末端執(zhí)行器是不包括在設(shè)計(jì)，因?yàn)槭惺鄣膴A持器使用，因?yàn)樗歉菀缀徒?jīng)濟(jì)地使用商業(yè)1比生成它。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們面臨著由于強(qiáng)烈的加盟薄亞克力部分的方式有些困難。根據(jù)螺釘和螺母的機(jī)械連接點(diǎn)被使用，并且，為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，一個(gè)小的特征，設(shè)計(jì)這使與緊固螺母螺栓，而無(wú)需在薄亞克力層螺旋。到控制的機(jī)器人手臂，三種方法被執(zhí)行：一個(gè)微控制器，一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，和一個(gè)基于計(jì)算機(jī)的用戶(hù)界面。該系統(tǒng)具有獨(dú)特的特點(diǎn)，允許在編程和控制方法的靈活性，它利用逆運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)施;是 - 兩側(cè)也有可能是在全手動(dòng)模式下實(shí)現(xiàn)。這個(gè)機(jī)器人手臂是與他人的對(duì)比作為多比現(xiàn)有機(jī)器人手臂更便宜，還可以控制所有從一臺(tái)計(jì)算機(jī)的動(dòng)作，使用Labview的接口。數(shù)進(jìn)行測(cè)試，以驗(yàn)證上述機(jī)器人手臂其中睪丸不但涉及特定元素和整個(gè)系統(tǒng);在不同的操作條件下的結(jié)果顯示信任的機(jī)器人手臂呈現(xiàn)的。 參考文獻(xiàn) [ 1 ]操作型工業(yè)機(jī)器人 - 詞匯，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)8373 ，1994 . 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Groover and M.Weiss，“工業(yè)機(jī)器人,可編程的技術(shù)應(yīng)用“MC-格勞山，墨西哥D.F.，1989 15 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 1 摘要 隨著現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)的發(fā)展 在機(jī)械生產(chǎn)中機(jī)械人得到了更廣泛 的應(yīng)用 其中應(yīng)用最為廣泛的機(jī)械人是一個(gè)可以改編程序的多功能 操作器 設(shè)計(jì)用來(lái)按照開(kāi)始編制的完整完成多種作業(yè)的運(yùn)動(dòng)程序運(yùn) 送材料 零件 工具或?qū)Ｓ迷O(shè)備 然而在機(jī)械人當(dāng)中的主要部件就 是大家所熟悉的機(jī)械手 本文主要介紹機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 主要對(duì)液壓系統(tǒng) 支持手臂運(yùn) 動(dòng)的液壓缸 使手臂可以在 180 范圍內(nèi)的回轉(zhuǎn)缸進(jìn)行設(shè)計(jì) 主要參 數(shù)為 抓取重量最大為 50N 最大夾持鍛坯直徑為 120 主要用于 夾持直徑在 80 120 的鍛坯件 本次機(jī)械手的設(shè)計(jì) 分為七部分進(jìn)行介紹 手腕和加緊油缸 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 是根據(jù)手部的旋轉(zhuǎn)角度 進(jìn)行擺動(dòng)缸的設(shè)計(jì) 機(jī)械 手臂伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 該種機(jī)構(gòu)主要由活塞桿 油缸體 中間架體 左壓條 滑枕和右壓條等組合而成 定位油缸的選定和設(shè)計(jì) 主 要用來(lái)定位機(jī)械手的位置 中間架座部件的設(shè)計(jì) 通過(guò)齒輪與機(jī) 械手臂回轉(zhuǎn)油缸穩(wěn)固聯(lián)接 而回轉(zhuǎn)油缸的殼體又穩(wěn)固在機(jī)械手臂伸 縮機(jī)構(gòu)的中間體上 從而使機(jī)械手臂運(yùn)動(dòng)連貫并且定位準(zhǔn)確 最 后是主要部件的連接設(shè)計(jì) 關(guān)鍵詞 夾持式機(jī)械手 液壓系統(tǒng) 工作原理 伸縮 定位 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 2 Abstract This text mainly introduces the machine hand structure design main to the liquids press system support the liquids of the arm sport s press an urn and make the turn over urn that the arm revolve in 180 scopes carry on a design Its main parameter is The biggest work radius is a 120mm biggest grab at the weight as5 Mainly used for the work piece handling loading and unloading can be applied to most of the plant operations cutting device The manipulator design divided into six parts description wrist structure design is based on grasping part of the rotation angle swing cylinder design arm structure of the design telescopic arm to the main structure internal hydraulic cylinder sleeve driven sets of telescopic arm to achieve the operation arm cylinder design which is based on the entire arm and the weight of the hand arm rotational angle of the design to achieve the required operating range arm structure design the arm is the support arm component must be carefully considered the arm of materials so that they will reach the strength final link is a major component of the design arm and boom boom and hydraulic cylinder blocks as well as the size the arm are connected by hinged Keywords to clip machinery hand Press sulfide hydraulic work axiom flexibility fixed position 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 3 目 錄 第一章引 言 1 1 1 機(jī)械手的分類(lèi) 1 1 2 機(jī)械手的組成 4 1 3 應(yīng)用機(jī)械手的意義 6 第二章總體技術(shù)方案及系統(tǒng)組成 8 2 1 原始數(shù)據(jù) 8 2 2 工作要求 8 2 3 系統(tǒng)組成 9 2 4 總體技術(shù)方案 9 2 4 1 動(dòng)作分析 10 2 4 2 手部 10 第三章回轉(zhuǎn)裝置的總體組成及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 3 1 回轉(zhuǎn)裝置的組成 12 3 1 1 執(zhí)行件 12 3 1 2 傳遞件 12 3 1 3 驅(qū)動(dòng)件 12 第四章機(jī)械傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與計(jì)算 14 4 1 小車(chē)的主要組成部分 14 4 2 同步帶傳動(dòng)方式優(yōu)缺點(diǎn) 14 4 3 驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源 15 4 4 機(jī)械傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)計(jì)算 15 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 4 4 4 1 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)確定 16 4 4 2 同步帶結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 17 致謝 22 參考文獻(xiàn) 23 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 5 第 1 章 引 言 機(jī)械工業(yè)是我國(guó)國(guó)民的基礎(chǔ) 為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)產(chǎn)業(yè)提供裝備且為人民生活 提供實(shí)用消費(fèi)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè) 無(wú)論是傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè) 以及新興行業(yè) 都是和各種 工業(yè)機(jī)械設(shè)備是分不開(kāi)的 工業(yè)機(jī)械設(shè)備的性能 質(zhì)量和成本 為提供中國(guó)國(guó) 民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)和國(guó)家的整體經(jīng)濟(jì)效率的所有技術(shù)進(jìn)步有著直接的影響 機(jī)械行 業(yè)的技術(shù)水平和規(guī)模是衡量整個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和重要標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)技術(shù)水平 因此 在世界各地發(fā)展機(jī)械行業(yè)在經(jīng)濟(jì)實(shí)力發(fā)展的一個(gè)重要戰(zhàn)略 工業(yè)機(jī)器人是近幾十年來(lái)迅速發(fā)展高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備 而工業(yè)機(jī)械手 是作為工業(yè)機(jī)器人的重要分支之一 其特性可以被編程來(lái)完成各種預(yù)期的任務(wù) 分配 對(duì)整體結(jié)構(gòu)性能人和機(jī)器的相關(guān)優(yōu)勢(shì) 尤其反映了人們的智力和適應(yīng)性 在各種不適環(huán)境下的情況下的機(jī)械手操作精度和運(yùn)算能力 在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè) 領(lǐng)域的工作有一個(gè)良好的發(fā)展態(tài)勢(shì) 機(jī)械手是機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)發(fā)展的過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的一種創(chuàng)新機(jī)制 如今 現(xiàn)代化的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)作業(yè)的該設(shè)備廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人的過(guò)程 和機(jī)器人 生產(chǎn)這種新技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)在技術(shù)上完善 并快速發(fā)展 它被促進(jìn)的工業(yè)機(jī)械 手的發(fā)展過(guò)程中 操縱器可以更好地實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化的整體組合 而機(jī)械 手靈活 方便 但它有重復(fù)的工作和工作 不知道疲勞 這是人手所不具備的 抓住重量的能力也大于人的能力 因此 機(jī)械手正在很多部門(mén) 并應(yīng)用到越來(lái) 越多的廣泛領(lǐng)域和項(xiàng)目 涉及機(jī)械 機(jī)電液壓技術(shù) 計(jì)算機(jī)技術(shù) 傳感器技術(shù)和科技等領(lǐng)域的自動(dòng) 化控制技術(shù)的機(jī)械手技術(shù) 是一種跨學(xué)科的綜合技術(shù) 機(jī)械手作為多功能機(jī)器是可以自動(dòng)化定位 控制并且可重新編程序以的 并且擁有多個(gè)自由度 可以在各式各樣的工作環(huán)境下正確的完成任務(wù) 1 1 機(jī)械手的分類(lèi) 機(jī)械手一般可分為三類(lèi) 第一種類(lèi)為通用型機(jī)械手 無(wú)需人工操作 它不 附屬于某種主機(jī)的裝置 可以自行根據(jù)不同任務(wù)的需求進(jìn)行程序的編制 以便 可以完成各項(xiàng)操作 它特點(diǎn)是不但具備了普通機(jī)械的性能 還具備記憶智能與 通用機(jī)械 第二類(lèi)為操作機(jī) 需要人工操作 這類(lèi)機(jī)械手起源于軍事和原子工 業(yè) 最先是需要操作機(jī)來(lái)完成特定的作業(yè)動(dòng)作 后來(lái)發(fā)展到可以利用無(wú)線(xiàn)電訊 號(hào)操作機(jī)來(lái)完成包括探測(cè)月球在內(nèi)的一些高級(jí)的作業(yè)動(dòng)作 而機(jī)械工業(yè)中所采 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 6 用的鍛造操作機(jī)就是屬于這一類(lèi)機(jī)械手 第三類(lèi)為主機(jī)專(zhuān)用機(jī)械手 主要依附 于自動(dòng)機(jī)床和自動(dòng)線(xiàn)上 用來(lái)解決機(jī)床上下料和工件送給動(dòng)作 這種機(jī)械手國(guó) 外稱(chēng)之為 Mechanical Hand 是專(zhuān)門(mén)為主機(jī)服務(wù)機(jī)械 由主機(jī)提供驅(qū)動(dòng) 除極 少數(shù)外 工作程序一般是固定的 目前 在國(guó)外第一類(lèi)通用機(jī)械手應(yīng)用的較多 國(guó)外稱(chēng)之為機(jī)器人 本課題 所研究機(jī)械手則是屬于第三種類(lèi)機(jī)械手 1 簡(jiǎn)史 機(jī)械手開(kāi)始于美國(guó)開(kāi)發(fā)研制的 美國(guó)聯(lián)合控制公司于 1958 年研發(fā)出了第一 臺(tái)機(jī)械手 它的結(jié)構(gòu)是 機(jī)體上安裝了一個(gè)可回轉(zhuǎn)長(zhǎng)臂 頂部裝有電磁塊制作 的工件抓取機(jī)構(gòu) 控制系統(tǒng)為演示教形的 美國(guó)聯(lián)合控制的公司在于 1962 年 根據(jù)上述方案 開(kāi)發(fā)機(jī)器人的數(shù)控示范 教學(xué)類(lèi)型 命名為 Unimate 即萬(wàn)能自動(dòng) 這組運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)是仿照坦克炮塔 臂 可以俯仰 旋轉(zhuǎn)和縮放 由液壓驅(qū)動(dòng) 控制系統(tǒng)是使用鼓作為存儲(chǔ)設(shè)備 現(xiàn)代 也有很多的操盤(pán)一般球面坐標(biāo)被包的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的 同年 公司和 Leo pluijmen 公司合并成立了通用自動(dòng)公司 是專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人 美國(guó)機(jī)械制造公司在 1962 年也研制出了一種叫 Vewrsatran 的機(jī)械手 該 機(jī)械手的中央立柱可以回轉(zhuǎn) 它的升降采用了液壓驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng) 雖然兩種機(jī) 械手都出現(xiàn)在六十年代初期 但兩者都是國(guó)外工業(yè)機(jī)械手發(fā)展的基礎(chǔ) 為 Unimate 公司和斯坦福大學(xué)在美國(guó)于 1978 年 麻省理工學(xué)院聯(lián)合開(kāi)發(fā)了 為 Unimate Vicarm 工業(yè)機(jī)器人 操縱器安裝到控制小型電腦 要在裝配工作 中使用 其定位誤差小于 1 毫米 雖然從早期的 20 世紀(jì) 70 年代的德國(guó)機(jī) 械制造行業(yè)開(kāi)始應(yīng)用的機(jī)械手 主要目的是進(jìn)行焊接 起重 運(yùn)輸設(shè)備和材料 等工作難度動(dòng)作上下 目前 工業(yè)機(jī)械手中的大部分屬于第一代 控制主要依靠人工來(lái)進(jìn)行 目 前的努力改進(jìn)的方向主要是在于提高精度和降低成本兩個(gè)方面 現(xiàn)在第二代機(jī)械手正在緊鑼密鼓地研制中 設(shè)有微型電子計(jì)算控制系統(tǒng) 具有可視 可觸的能力 甚至還可能具備聽(tīng)和想等智能能力 需要研發(fā)安裝上 各種傳感器 并且把感受到的信息反饋到信息終端 使機(jī)械手成為有感覺(jué)的智 能機(jī)能 而第三代機(jī)器人都能獨(dú)立完成作業(yè)任務(wù) 它的電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備能保 持穩(wěn)定的連接 它也是一個(gè)機(jī)械手發(fā)展成柔性制造系統(tǒng) FMS 和柔性制造單元 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 7 FMC 的重要一步 2 應(yīng)用簡(jiǎn)況 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn) 機(jī)械化和自動(dòng)化的生產(chǎn)過(guò)程中已經(jīng)成為一個(gè)突出重點(diǎn) 而在化工等行業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)自動(dòng)化過(guò)程已經(jīng)基本解決 但在生產(chǎn)組裝加工是不 足夠的機(jī)械和在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的問(wèn)題 因此 處理卸載過(guò)程自動(dòng)化機(jī)械等問(wèn) 題十分迫切 工業(yè)機(jī)器人是解決夫人和發(fā)展的過(guò)程自動(dòng)化的問(wèn)題 根據(jù)現(xiàn)有的研究資料統(tǒng)計(jì) 美國(guó)的技術(shù)偏重在于毛坯的生產(chǎn)環(huán)節(jié) 而日本 則偏重于機(jī)械加工環(huán)節(jié) 隨著機(jī)械手技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步 該應(yīng)用的對(duì)象會(huì)不 斷進(jìn)行改變 機(jī)械手的作用在于鍛造作業(yè)中能進(jìn)一步成為為鍛造設(shè)備的生產(chǎn)力 進(jìn)而改 善人工操作面臨的熱 累 險(xiǎn)等勞動(dòng)條件與鏡況 在國(guó)內(nèi)機(jī)械手工業(yè)和鐵路產(chǎn)業(yè)的研究中首先要在單機(jī) 專(zhuān)機(jī)上采用機(jī)械手 上下料 用于減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和危險(xiǎn)度 而在國(guó)外鐵路工業(yè)中應(yīng)用機(jī)械手卻是用于在鐵路車(chē)軸 輪等大 中批量零 件的加工和生產(chǎn) 并能與機(jī)床共同工作組成一個(gè)綜合性的數(shù)控加工機(jī)械工作系 統(tǒng) 3 國(guó)外使用機(jī)械組件在操縱器的研究成為了焦點(diǎn) 有相機(jī)和微型計(jì)算機(jī)一 起研究 為了準(zhǔn)確地確定軸承零件實(shí)現(xiàn)鑲嵌加載的目標(biāo) 4 發(fā)展趨勢(shì) 工業(yè)機(jī)械手主要表現(xiàn)在無(wú)論數(shù)量 品種 還是性能機(jī)床加工 鑄造 熱處 理等 以及作用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有它是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要 在國(guó)內(nèi)機(jī)械手的主要發(fā)展逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍 注重功能開(kāi)發(fā)鑄造 機(jī)械手 的熱處理 從而減輕勞動(dòng)強(qiáng)度 提高了作業(yè)的條件 在專(zhuān)業(yè)機(jī)械工業(yè) 也發(fā)展 相當(dāng)迅速的機(jī)械手的同時(shí) 將各種機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)工作 如擺動(dòng) 俯仰 升降 機(jī)構(gòu)如收縮 橫向和縱向機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)成為一個(gè)典型的機(jī)械 所以 你可以根據(jù) 不同的要求和不同類(lèi)型的需求而研制 這可以靈活地組成的工業(yè)機(jī)器人的功能 這大大方便了工業(yè)過(guò)程的設(shè)計(jì) 如制造和零件更廣泛地?cái)U(kuò)大應(yīng)用范圍 此外正 確的方向 減少?zèng)_擊 提高了速度 以更好地發(fā)揮機(jī)械手的作用 此外 在現(xiàn)代研究應(yīng)側(cè)重于機(jī)械手的發(fā)展 如伺服 記憶體再現(xiàn) 考慮用 腹腔鏡 通常連接到一個(gè)微型計(jì)算機(jī)的機(jī)械手 具有觸覺(jué) 視覺(jué)等的智能機(jī)械 手的性能的感覺(jué) 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 8 在國(guó)外機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用及各種機(jī)械手 目前主要應(yīng)用于機(jī)床 臥式鍛 壓機(jī)上下點(diǎn)焊 噴漆等 這種機(jī)械手可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定以完成操作任務(wù)的程序 此外 國(guó)外操縱的發(fā)展趨勢(shì)是注重機(jī)械智能性能發(fā)展 與感知能力 并正在努 力可以反饋外部環(huán)境的變化 并作出相應(yīng)的改變 如當(dāng)位置偏差 機(jī)械手可以 檢測(cè)并更正 在視覺(jué)和觸覺(jué)功能 目前已經(jīng)取得了一定的成績(jī) 安裝機(jī)械手與視覺(jué)功能是在電視 迷你計(jì)算機(jī) 如計(jì)算機(jī) 攝像機(jī)和一個(gè) 距離傳感器裝置的工作 工作是 TV 攝像機(jī)對(duì)象可以轉(zhuǎn)化為視頻信號(hào) 然后傳 送到計(jì)算機(jī)中 計(jì)算機(jī)分析對(duì)象 如類(lèi)型 大小 位置和顏色 以及指示指令 來(lái)控制所述操縱器的行動(dòng) 觸覺(jué)功能安裝在機(jī)械手的觸覺(jué)反饋控制裝置 機(jī)械手首先需要手指在工作 中找到了工作 并通過(guò)安裝在手指的內(nèi)部壓力敏感元件的觸摸效果 手指后提 前去搶占文物 手柄的大小可以操作的敏感元素的手指往里裝 可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng) 控制的握力大小 傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展 使機(jī)器人的運(yùn)算能力將得到進(jìn)一步 的發(fā)展 但是更重要?jiǎng)t是將機(jī)械手 單元和柔性制造系統(tǒng)并相結(jié)合 進(jìn)而從能根本 改變機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作 1 2 機(jī)械手的組成 機(jī)械手主要是由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三部分構(gòu)成 各組成部分 的關(guān)系如下圖 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 如圖 1 1 所示 圖 1 1 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 9 手部 手部安裝在手臂的前端 手臂中鑲孔裝置中有轉(zhuǎn)動(dòng)軸軸承 并可以把動(dòng)作 傳給手腕 用以作轉(zhuǎn)動(dòng) 伸屈手腕 開(kāi)閉合手指的動(dòng)力 本課所指的機(jī)械手則僅需進(jìn)行開(kāi)閉手指的動(dòng)作 機(jī)械手手就像一個(gè)人的手指 分為無(wú)關(guān)節(jié) 關(guān)節(jié)固定和關(guān)節(jié) 三種自由 手指的數(shù)量也可以被分為手指 三個(gè)和四個(gè)手指 大多使用手指的 因?yàn)槭种?能夠根據(jù)夾持物體的大小裝配各種形狀和尺寸與卡盤(pán)的形狀 這樣就可以完成 基本操作需求 本課題的機(jī)械手使用的是二指形狀 手臂 手臂則有無(wú)關(guān)節(jié)和有關(guān)節(jié)手臂之分 本次課題機(jī)械手的手臂采用的是無(wú)關(guān)節(jié)臂 手臂是引導(dǎo)手指準(zhǔn)確把握構(gòu)件的主要目的 并傳輸?shù)剿璧奈恢?為了使 操作者能夠準(zhǔn)確地工作 三自由度的手臂都需要小心和精確定位 本課題所做的機(jī)械手是在手臂三個(gè)自由度的前伸后退 上升下降 左轉(zhuǎn)右 轉(zhuǎn)三個(gè)方向定位上都是采用了行程開(kāi)關(guān) 近一步確保了定位的精準(zhǔn)度 機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)是平移運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)分不開(kāi)的 因此 它主要是在液壓馬達(dá)用 的伺服致動(dòng)器 擺動(dòng)缸電脈沖馬達(dá) 和直圓柱體 直流伺服電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電機(jī) 等 軀干是使手臂 電動(dòng)源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠固定相連接的支架 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有四種 液壓 氣壓 電動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng) 這 4 種驅(qū)動(dòng)中屬液 壓氣壓使用最多 能夠占據(jù) 90 以上 而電動(dòng) 機(jī)械驅(qū)動(dòng)則是使用的少之又少 主要是通過(guò)液壓油缸 油泵 閥和燃料箱來(lái)實(shí)現(xiàn)傳輸 它是利用油缸 馬 達(dá)齒輪 齒條和實(shí)現(xiàn)該臂的線(xiàn)性運(yùn)動(dòng) 并通過(guò)擺動(dòng)油缸 減速機(jī)和電機(jī) 油缸 機(jī)架 鏈或齒輪 鏈輪等 要實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)臂運(yùn)動(dòng) 液壓驅(qū)動(dòng)的高壓 產(chǎn)量大 體 積小 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn) 并且可以無(wú)極變速 自動(dòng)鎖定 并且可以在中間位置 停止 其缺點(diǎn)是需要配備壓力源 該系統(tǒng)是復(fù)雜的和成本較高 由氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)元件的氣動(dòng)馬達(dá) 氣動(dòng)氣缸 閥等一般采用采用四到六個(gè)大氣 壓 個(gè)別的崛起可以達(dá)到 8 10 個(gè)大氣壓 它的優(yōu)點(diǎn)是空氣便捷 維護(hù)簡(jiǎn)單 成 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 10 本低 的缺點(diǎn)是 輸出小 體積大 但是 由于大的空氣的可壓縮性是比較難 以實(shí)現(xiàn)的停止 控制方法的唯一點(diǎn) 潤(rùn)滑性差 這會(huì)導(dǎo)致壓力系統(tǒng)的中間位置 是容易生銹 為了減低停機(jī)時(shí)產(chǎn)生的沖擊力效果 氣壓系統(tǒng)應(yīng)裝有速度控制或緩沖機(jī)構(gòu) 電力驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)量不多 現(xiàn)在是使用三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)作為主要?jiǎng)恿?以極大 的減速比減速 以驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器 直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)由電機(jī)絲桿螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng) 其他用于線(xiàn) 性電機(jī) 通用機(jī)械手正在思考與齒輪箱 直流或交流伺服電機(jī) 步進(jìn)電機(jī)等 電力驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)在于簡(jiǎn)單的電源 使用簡(jiǎn)單 維護(hù)方便 驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng) 被用作電源的形式 輸出較大 缺點(diǎn)是控制反應(yīng)速度慢 機(jī)械驅(qū)動(dòng)則只能應(yīng)在于固定的場(chǎng)地 一般使用凸輪連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)制定的動(dòng) 作 它的優(yōu)點(diǎn)在于動(dòng)作準(zhǔn)確可靠 成本低 速度快 缺點(diǎn)是不易調(diào)整結(jié)構(gòu)形狀 本課題所研究的機(jī)械手則是采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)手臂的上 升與下降方面 5 控制系統(tǒng) 機(jī)械手控制系統(tǒng)的主要因素 包括工作秩序 位置和加速度等 控制系統(tǒng)是根據(jù)動(dòng)作的要求設(shè)計(jì)的 該數(shù)字序列被用于控制 首先 你需 要編寫(xiě)程序 并將其存儲(chǔ) 然后根據(jù)設(shè)定的程序 然后以控制的操縱器的正確 操作 1 3 應(yīng)用機(jī)械手的意義 隨著科學(xué)技術(shù) 越來(lái)越多的各種機(jī)械手和應(yīng)用的發(fā)展 在機(jī)械行業(yè) 焊接 鑄造 鉚釘 耐壓 抗沖擊 熱處理 檢驗(yàn) 組裝 電鍍 噴漆 機(jī)械加工等 工作的類(lèi)型是真正的應(yīng)用程序的原因 其他部門(mén) 如輕工業(yè) 建筑業(yè) 重工業(yè) 以及在國(guó)防工業(yè)等已使用 在機(jī)械工業(yè)中 使用機(jī)械手的意義可為一下幾點(diǎn) 1 自動(dòng)化程度成產(chǎn)過(guò)程中的提高 應(yīng)用機(jī)械手可以方便的材料制成 換刀 所述工件和機(jī)器組件的加載和卸 載的傳送諸如自動(dòng)化的程度 不僅提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率 降低了生產(chǎn)成本 2 能夠完善勞動(dòng)條件 避免危險(xiǎn)事故 在高溫 高壓 低溫 有灰塵 低壓 臭味 噪聲 有放射性或有其他毒 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 11 性污染等工作場(chǎng)合中 用人為去操作則是很危險(xiǎn)的 也無(wú)法完美做到 而應(yīng)用 機(jī)械手可部分甚至全部代替人安全完成作業(yè) 大大解決勞動(dòng)危險(xiǎn)問(wèn)題 3 可以減輕人力勞動(dòng)強(qiáng)度 更有節(jié)奏的生產(chǎn) 應(yīng)用機(jī)械手代替人來(lái)進(jìn)行工作任務(wù) 這是直接減少人力投入的一個(gè)重要方 面 同時(shí)應(yīng)用機(jī)械手可以進(jìn)行連續(xù)的無(wú)疲勞工作 這是也減少人力投入的另一 個(gè)方面 因此 在自動(dòng)化機(jī)床的綜合加工的自動(dòng)線(xiàn)上 目前用的幾乎都是機(jī)械 手 只有極少數(shù)的人力 實(shí)現(xiàn)了減少人力投入和更準(zhǔn)確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍 使 得生產(chǎn)作業(yè)的工作進(jìn)行的更有節(jié)奏 根據(jù)上面敘述 在生產(chǎn)生活中成功有效的應(yīng)用機(jī)械手 是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的 必然也是一種重要趨勢(shì) 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 總體技術(shù)方案及系統(tǒng)組成 12 第二章 總體技術(shù)方案及系統(tǒng)組成 2 1 原始數(shù)據(jù) 負(fù)載重量 10kg 重復(fù)定位精度 1mm 自由度 3 Z 軸的移動(dòng) R 軸的平動(dòng) 軸的轉(zhuǎn)動(dòng) Z 大臂的升降 R 大臂的伸縮 腰軸 各軸最大運(yùn)動(dòng)速度 Z 軸上下 200mm s 軸回轉(zhuǎn) 30 s R 軸伸縮 200mm s 各軸最大運(yùn)動(dòng)范圍 Z 軸上下 550mm 軸回轉(zhuǎn) 90 R 軸伸縮 400mm 2 2 工作要求 機(jī)械手的工藝流程 機(jī)械手初始位 機(jī)械手前伸 機(jī)械手上升 機(jī)械手抓緊物件 機(jī)械手后退 機(jī)械手前進(jìn) 小車(chē) 小車(chē)停止 機(jī)械手左轉(zhuǎn) 90 機(jī)械手前伸 機(jī)械手松 開(kāi)物件 機(jī)械手后退 小車(chē) 機(jī)械手下降 機(jī)械手右轉(zhuǎn) 90 小車(chē)后退 退 至初始位 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 總體技術(shù)方案及系統(tǒng)組成 13 圖 2 1 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 2 3 系統(tǒng)組成 本課機(jī)械手系統(tǒng)是由機(jī)體 傳送機(jī)構(gòu) 動(dòng)力源和控制裝置四部分組成 主 體由汽車(chē)和部件 如本體 輸送機(jī)構(gòu)主要由伸縮臂和把握機(jī)構(gòu) 電源是由液壓傳 動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng) 控制裝置主要由自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩部分組成 2 4 總體技術(shù)方案 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的就是要把我們上課所學(xué)的分散的知識(shí)點(diǎn)綜合起來(lái)進(jìn)行靈活 運(yùn)用 由于機(jī)電一體化是目前產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì) 所以 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要研 究是 機(jī) 電 流動(dòng)性 這三個(gè)在一起 機(jī) 指機(jī)器 機(jī)械的主要作用可分為五個(gè)部分 分別是和的操盤(pán)下 機(jī) 械手放松 前后機(jī)械臂的收縮后 車(chē)前進(jìn)后退 轉(zhuǎn)向操縱的左轉(zhuǎn)右 這五個(gè)部 分在機(jī)器上完成上下的操縱器的運(yùn)動(dòng) 在本主題的研究操縱器由電機(jī)絲杠螺母 機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng) 以實(shí)現(xiàn)該臂向上和向下移動(dòng) 滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)是放在適量做搓絲之間 的摩擦產(chǎn)生的螺絲和螺母深溝球之間 絲桿驅(qū)動(dòng)沿著軌道線(xiàn)驅(qū)動(dòng)滾帶球推進(jìn) 滾珠絲杠傳動(dòng)與滑動(dòng)絲杠傳動(dòng)相比 具有以下特點(diǎn) 傳動(dòng)的效率高 滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率能達(dá) 85 98 為滑動(dòng)絲杠 副的 3 4 倍 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) 它得到的接近恒定滾動(dòng)摩擦系數(shù) 較小的摩擦轉(zhuǎn)矩差異 開(kāi)始工作 有起動(dòng)時(shí) 低速無(wú)爬行沒(méi)有影響 能源預(yù)緊 所述預(yù)裝可以消除過(guò)量配合間隙配合后 可提高接觸剛 度和傳輸?shù)臏?zhǔn)確性 同時(shí)增加摩擦扭矩已經(jīng)比較適中 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 總體技術(shù)方案及系統(tǒng)組成 14 工作的壽命長(zhǎng) 滾珠絲杠螺母對(duì)摩擦表面具有精度高 硬度高 壽命 長(zhǎng)和精度穩(wěn)定 壽命約為滑動(dòng)絲杠副的 4 10 倍以上 定位和重復(fù)定位精度高 由于滾珠絲杠副的摩擦小 無(wú)爬行 發(fā)熱小 裂紋 可以通過(guò)擴(kuò)張的預(yù)加載預(yù)拉伸補(bǔ)償 因此 可以實(shí)現(xiàn)更高的定位 并重 復(fù)定位精度 同步性良好 同時(shí)可以使用更多套相同的滾珠絲杠副驅(qū)動(dòng)的同時(shí)在 相同的多個(gè)移動(dòng)部件 可以得到更好的同步性 可靠性高 潤(rùn)滑密封裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn) 維護(hù)方便 不自鎖 用于垂直移動(dòng)機(jī)械手 必須添加剎車(chē)裝置 經(jīng)濟(jì)性差 成本高 由于工件的結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性 所以?xún)r(jià)格高的生產(chǎn)成 本也高 經(jīng)過(guò)計(jì)算 選擇如下 電動(dòng)機(jī)型號(hào) Y802 2 功率 1 1W 絲杠型號(hào) Tr40 7 2 4 1 動(dòng)作分析 工業(yè)機(jī)械手的機(jī)械機(jī)構(gòu)是指是機(jī)械手進(jìn)行操作 夾持工件及各種運(yùn)動(dòng)的機(jī) 械部件 機(jī)械部件主要包括手部 手臂可以前后伸縮部分 手臂可以上下升降 部分 腰部可以回轉(zhuǎn)部分以及行走機(jī)構(gòu)和機(jī)座 2 4 2 手部 手部 包括杠桿手指 單向函數(shù)型封閉式油缸等 經(jīng)過(guò)工作原理 利用這 個(gè)對(duì)象指的是綁雙手緊握油缸動(dòng)作 通過(guò)拉桿連接旋轉(zhuǎn)手指 保持和釋放操作 1 手臂的前后伸縮部分 手臂的前后伸縮部分是由直線(xiàn)油缸來(lái)帶動(dòng)實(shí)現(xiàn) 當(dāng)直線(xiàn)油缸工作時(shí)機(jī)械手通過(guò)活塞桿行程的變化而變化 從而完成了手臂 的伸縮運(yùn)動(dòng) 2 手臂的上下升降部分 手臂的上下升降部分則是由電動(dòng)機(jī) 絲桿傳動(dòng)副 立柱等部分組成 3 電機(jī)的工作 通過(guò)聯(lián)軸器旋轉(zhuǎn)螺桿 但螺母周由徑向轉(zhuǎn)動(dòng)極限螺栓 螺 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 總體技術(shù)方案及系統(tǒng)組成 15 母和臂幀影響可以是向上和向下 腰轉(zhuǎn)部分主要是由轉(zhuǎn)盤(pán)和回轉(zhuǎn)油缸兩部分組成 回轉(zhuǎn)油缸進(jìn)入壓力 回轉(zhuǎn)油缸的回轉(zhuǎn)軸開(kāi)始執(zhí)行回轉(zhuǎn)動(dòng)作 并通過(guò)活塞桿 的伸縮來(lái)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán) 就實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手的左右轉(zhuǎn)動(dòng) 4 行走機(jī)構(gòu) 行走機(jī)構(gòu)主要是由電動(dòng)機(jī) 齒輪 帶輪等部分組成 電動(dòng)機(jī)工作進(jìn)行時(shí) 通過(guò)齒輪 帶輪的傳動(dòng) 帶動(dòng)小車(chē)的輪子轉(zhuǎn)動(dòng) 來(lái)實(shí) 現(xiàn)行走動(dòng)作 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 回轉(zhuǎn)裝置的總體組成及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 第三章 回轉(zhuǎn)裝置的總體組成及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 1 回轉(zhuǎn)裝置的組成 回轉(zhuǎn)裝置主要是由執(zhí)行件 傳遞件及控制系統(tǒng)三大部分組成 3 1 1 執(zhí)行件 本次課設(shè)計(jì)應(yīng)用回轉(zhuǎn)臺(tái)與傳遞件 是鏈輪共同使用的一個(gè)長(zhǎng)平鍵的心軸 驅(qū)動(dòng)件驅(qū)動(dòng)傳遞件 鏈輪傳動(dòng) 鏈輪通過(guò)共用件通過(guò)共享鏈輪將直接得 到主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的部分上的旋轉(zhuǎn)臺(tái) 使它可以旋轉(zhuǎn) 3 1 2 傳遞件 因?yàn)楸菊n題中對(duì)機(jī)械手的要求是為間歇往返的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 所以要考慮采用 回轉(zhuǎn)曲線(xiàn)傳動(dòng) 回轉(zhuǎn)傳動(dòng)分為帶傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)這三種類(lèi)型 齒輪傳動(dòng)而高效 工作可靠 結(jié)構(gòu)緊湊 使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn) 廣泛的轉(zhuǎn)速 和功率等 但細(xì)節(jié)上的制造和安裝精度要求較高 且不能緩沖沒(méi)有沒(méi)有過(guò)載保 護(hù)裝置 在精度低時(shí) 噪音過(guò)大 由于這一類(lèi)的操盤(pán)旋轉(zhuǎn)精度不高 因此將不 予考慮 鏈傳動(dòng)有無(wú)彈性滑動(dòng)和打滑的現(xiàn)象 但穩(wěn)定的工作 具有準(zhǔn)確平均速度比 傳動(dòng)效率高 并且在相同的傳輸功率的結(jié)構(gòu)的情況下更緊湊 鏈條張力小 在 鏈輪軸的力作用很小 所以它可用于低速和重載荷的條件下 并與齒輪傳動(dòng) 鏈傳動(dòng)制造和安裝精度要求比較 低鏈瞬時(shí)傳動(dòng)比的主要缺點(diǎn)是不恒定的 行 駛穩(wěn)定性較差 具有沖擊和噪音的工作 很容易磨損后跳躍齒輪 周期性重負(fù) 載的傳輸及嚙合沖擊發(fā)生 因此 不適合大負(fù)荷變化和快速反向旋轉(zhuǎn)的場(chǎng)合 皮帶傳動(dòng)是一種廣泛使用的機(jī)械傳動(dòng) 它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 生產(chǎn)成本低 傳 輸非常流暢 無(wú)潤(rùn)滑 制造和安裝精度也不高 噪音小 還是可以緩沖減震 過(guò)載保護(hù)功能 同步帶傳動(dòng)是一種網(wǎng)狀型皮帶傳動(dòng)裝置 具有摩擦傳動(dòng)帶和齒輪傳動(dòng)裝置 的特性 具有同時(shí)大發(fā)送功率 驅(qū)動(dòng)更精確等 所以是穩(wěn)定的 可用于高傳輸 精度的工作情況 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 回轉(zhuǎn)裝置的總體組成及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 3 1 3 控制系統(tǒng) 機(jī)械手控制系統(tǒng)的主要要素 包括到達(dá)的位置 工作進(jìn)行的順序 各式加 速度還有運(yùn)動(dòng)工作的時(shí)間等 控制系統(tǒng)可以根據(jù)動(dòng)作的要求是 要設(shè)計(jì)一個(gè)特定的數(shù)字序列被用于控制 這將是第一個(gè)寫(xiě)一個(gè)程序來(lái)存儲(chǔ) 然后根據(jù)設(shè)定的程序 工作來(lái)控制機(jī)械手 本課就是采用的電機(jī)驅(qū)動(dòng) 通過(guò)齒輪和效用函數(shù)的使用軸馬達(dá)驅(qū)動(dòng)皮帶輪 傳動(dòng) 實(shí)現(xiàn)了車(chē)步行運(yùn)動(dòng) 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 機(jī)械傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與計(jì)算 18 第四章 機(jī)械傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與計(jì)算 4 1 小車(chē)的主要組成部分 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是運(yùn)用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)同步帶與帶輪驅(qū)動(dòng)小車(chē)沿著軌道進(jìn)行的徑 向往返運(yùn)動(dòng) 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 交換工作臺(tái)輸出方式采取的是送出的方式 交換工作臺(tái)的輸出沿著相對(duì)軌 道送出 控制部分 采用 PLC 編程控制器來(lái)確保完成小車(chē)各種狀態(tài)運(yùn)動(dòng)的控制 其小車(chē)示意圖如圖 4 1 所示 圖 4 1 小車(chē)示意圖 4 2 同步帶傳動(dòng)方式優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 比較準(zhǔn)確的傳動(dòng) 同步帶采用的是嚙合傳動(dòng) 且工作時(shí)無(wú)滑動(dòng)穩(wěn)定 較高的傳動(dòng)效率 最高效率可達(dá) 96 與 V 帶相比下能節(jié)能 10 以上 平穩(wěn)傳動(dòng) 能夠吸收振動(dòng) 噪音也很小 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 機(jī)械傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與計(jì)算 19 可使用的范圍非常廣泛 傳動(dòng)比最高能達(dá) 10 帶輪直徑比 V 帶小很 多 從而不無(wú)需大的張緊力 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)最高速可大到 50m s 傳遞功率 300KW 擁有準(zhǔn)確的傳動(dòng)比 耐磨和耐油性較好 對(duì)軸及軸承的壓力小 也可 以使用較小的帶輪直徑 采用較短的中心距和而較大的則是速比 可以在各式各樣的工作環(huán)境下穩(wěn)定工作 無(wú)需潤(rùn)滑 易于保養(yǎng) 缺點(diǎn) 安裝要求高 需要平行二帶輪軸線(xiàn) 在與二帶輪軸線(xiàn)垂直的平面同步運(yùn) 行 帶輪中心距必須嚴(yán)格要求 安裝不當(dāng)容易發(fā)生爬齒 干涉 跳齒等現(xiàn)象 帶和帶輪的工藝制造復(fù)雜且繁瑣 批量成產(chǎn)會(huì)受到成本的影響 4 3 驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理是把脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變換成角位移和直線(xiàn)位移的執(zhí)行元 件 這也是一種機(jī)械式的脈沖轉(zhuǎn)換器 脈沖的每一次輸出 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就會(huì)前 進(jìn)一步 所以被稱(chēng)為脈沖電動(dòng)機(jī) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)三大類(lèi)主要有 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng) 機(jī) 永磁感應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)還有機(jī)床磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 本次設(shè)計(jì)采用其中的反 應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單 且在工業(yè)上運(yùn)用的方向也較為廣泛 之所以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)能成為現(xiàn)代控制數(shù)學(xué)系統(tǒng)執(zhí)行重要元件 是因?yàn)椴竭M(jìn)電 動(dòng)機(jī)無(wú)論是在本身上還是在性能方面都在不斷的改進(jìn)與完善 其優(yōu)點(diǎn)如下 可直接實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制 控制性能好 元件為無(wú)接觸式 因?yàn)樗鼪](méi)有電刷和轉(zhuǎn)換器 可以可靠而又平穩(wěn)的運(yùn)行 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)規(guī)定承受的范圍負(fù)載內(nèi) 步距值并不會(huì)受到負(fù)載大小影響 電壓電 源的影響 波形及環(huán)境周?chē)鷾囟炔粩嘧儞Q的影響 抵抗干擾能力較強(qiáng) 可以保 持穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速運(yùn)行 誤差不長(zhǎng)期積累 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)相繞組功率的情況下 有能力的自我鎖定和永磁步進(jìn)電 機(jī)也可以保持轉(zhuǎn)矩 4 4 機(jī)械傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)計(jì)算 本次設(shè)計(jì)所選用了一級(jí)傳動(dòng) 得知其傳動(dòng)比為 1 5 本次設(shè)計(jì)計(jì)算是參照 下冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社出版 中 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 機(jī)械傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與計(jì)算 20 的第十章帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)第五節(jié)同步帶與多契帶傳動(dòng)中的同步帶傳動(dòng)章節(jié) 4 4 1 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)確定 因預(yù)定設(shè)計(jì)的車(chē)速為 3km h 并且還想到實(shí)際的車(chē)速有 50 的誤差問(wèn)題 所以 實(shí)際得到的最高車(chē)速為 4 5km h 折算成米 秒 應(yīng)為 1 25m s V 車(chē) 1 25m s 根據(jù)工作上的實(shí)際要求所以取的車(chē)輪直徑為 130mm 又因?yàn)檐?chē)速為 1 25m s 所以小車(chē)速行駛速度也應(yīng)等于輪子的切向行駛速度 因?yàn)?V dn 60 1000 4 1 V 車(chē)輪切向速度 V 1 25m s d 車(chē)輪直徑 d 130mm n 車(chē)輪轉(zhuǎn)速 所以經(jīng)計(jì)算得 n 60 1000V d 60 1000 1 25 3 14 130 184rpm 因?yàn)轵?qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)數(shù)就是等于轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)速 所以 n 轉(zhuǎn)驅(qū) n 184rpm n 轉(zhuǎn)驅(qū) 184rpm 因?yàn)?T 9 55 P 驅(qū) n 4 2 610 T 驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 T 9NM P 驅(qū)動(dòng)軸功率 n 驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速 n 184rpm 所以經(jīng)計(jì)算得 9 9 55 P 驅(qū) 1843106 P 驅(qū) 0 2KM 因?yàn)?n 電 n 驅(qū) 4 3 n 驅(qū) 驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速 n 驅(qū) 184rpm n 電 電機(jī)軸轉(zhuǎn)速 傳動(dòng)比 所以計(jì)算得 n 電 n 電驅(qū) n 電 1 5 184 276rpm 記 n 電 276rpm 由于驅(qū)動(dòng)主軸 9 n 米 根據(jù)所選模型的實(shí)際工作需求 130 bf001 相五相步進(jìn)角 為 0 75 10 12 80V 電流電壓空載 9 31 n 的最大轉(zhuǎn)矩 起始頻率 3000 步驟 s 空載運(yùn)行頻率為 16000 步 s 反應(yīng)一步進(jìn)電機(jī) 因?yàn)?T 電 9 55 P 電 n 電 4 4 610 T 電 電機(jī)軸轉(zhuǎn)矩 T 電 9 31n m n 電 電機(jī)軸轉(zhuǎn)速 n 電 276rpm 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 機(jī)械傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與計(jì)算 21 P 電 電機(jī)功率 所以計(jì)算得 P 電 T 電 n 電 9 55 9 31 276 9 55 0 26km 6103610 P 電 0 26km 因?yàn)?總 帶 聯(lián) 滾 4 5 總 總的傳動(dòng)效率 帶 同步帶的傳動(dòng)效率 帶 0 98 聯(lián) 聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率 聯(lián) 0 99 滾 滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率 滾 0 99 所以 總 0 98 0 99 0 99 0 99 總 0 99 因?yàn)?P 驅(qū) P 實(shí)電 總 4 6 P 驅(qū) 驅(qū)動(dòng)軸功率 P 驅(qū) 0 2Kw 總 總機(jī)械傳動(dòng)功率 總 0 99 P 實(shí)電 實(shí)際的電動(dòng)機(jī)功率 所以計(jì)算得 P 實(shí)電 P 驅(qū) 總 0 2 0 99 0 21kw P 實(shí)電 0 21kw 因?yàn)?P 實(shí)電 P 電 所以符合工作要求 4 4 2 同步帶結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 求出設(shè)計(jì)功率 因?yàn)?Pd Pm K 4 7 Pd 設(shè)計(jì)功率 Pm 電動(dòng)機(jī)功率 P P 0 26kw K 修正載荷系數(shù) 實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 下 表 10 5 9 修正載荷系數(shù) K 取 1 8 因?yàn)閭鲃?dòng)裝置不是張緊裝置和系統(tǒng)減速 額外的修正系數(shù)為零所以 Pd 1 8 0 26 0 5kw 選擇帶的節(jié)距 因?yàn)?Pd 0 5kw n 電 276rpm n1 小帶輪轉(zhuǎn)速 查 實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 下 圖 10 5 4 查出了同步帶節(jié)距代號(hào)為 H 而對(duì)應(yīng)的 節(jié)距 Pd 12 7mm 確定其帶輪的直徑和各帶節(jié)線(xiàn)長(zhǎng)長(zhǎng)度 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 機(jī)械傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與計(jì)算 22 查 實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 表 10 5 8 得 H 型帶的小帶輪的轉(zhuǎn)速 n1 276rpm 因而 小于 900rpm 所以得出小帶輪最少的齒數(shù) Z1 應(yīng)為 14 Z1 取 22 因?yàn)?Z2 Z1 傳動(dòng)比 1 5 Z2 大帶輪齒數(shù) Z1 小帶輪齒數(shù) Z1 22 所以 Z1 1 5 22 33 查 機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 表 3 11 得出大帶齒輪數(shù) 大帶輪齒數(shù) Z2 應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)值為 32 Z2 32 小帶輪節(jié)圓直徑 因?yàn)?1 Pb Z1 4 8 Pb 同步帶節(jié)距 Pb 12 7mm Z1 小帶輪齒數(shù) Z1 22 所以計(jì)算得 d1 12 7 22 3 14 88 94mm d1 88 94mm 同理可得 大帶輪節(jié)圓直徑 d2 129 36mm d2 129 36mm 選擇帶長(zhǎng) LP 初定中心距 a 因?yàn)?0 7 d2 d1 a 2 d2 d1 d2 大帶輪節(jié)圓直徑 d2 129 36mm d1 小帶輪節(jié)圓直徑 d1 88 94mm 所以 152 81 a 436 6 a 取 420mm a 420mm 因?yàn)?Lp 2aCOS d2 d1 2 d2 d1 180 定 角 4 9 因?yàn)?arcsin d2 d1 2a 4 10 1 所以 arcsin 129 36 88 94 2 420 3 所以 a 420mm 3 所以 Lp 2 420 COS3 129 36 88 94 2 3 129 36 88 94 180 839 343 2 1184mm 節(jié)線(xiàn)長(zhǎng) Lp 1184mm 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 機(jī)械傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與計(jì)算 23 查 實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 下 表 10 5 5 取整數(shù)得出結(jié)果 選用長(zhǎng)度代號(hào)為 510 Lp 1295 4mm 齒數(shù) Zb 102 的同步帶 傳動(dòng)中心距 a 的確定 因?yàn)?M Pb 8 2Zb Z1 Z2 4 11 M 修正系數(shù) Pb 同步帶節(jié)距 Pb 12 7mm Zb 同步帶齒數(shù) Zb 102 Z1 大帶輪齒數(shù) Z1 22 Z2 小帶輪齒數(shù) Z2 32 所以計(jì)算得 M 12 7 8 21 102 22 32 238 125 M 238 125mm 因?yàn)?a M 4 12 8 1212ZpbM 238 125 476mm 483 05 3 a 476mm 所以節(jié)線(xiàn)長(zhǎng) Lp 1295 4mm 傳動(dòng)中心距 a 476mm 選擇標(biāo)準(zhǔn)帶寬 確認(rèn)小帶輪的轉(zhuǎn)速 n1 184rpm 小帶輪的齒數(shù) Z1 22 查 實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 下 表 10 5 17 運(yùn)用差值方法計(jì)算出 H 型帶的額定基準(zhǔn) 功率 P 2 7Kw 確定實(shí)際帶寬 bs 因?yàn)?bs bs Pd k2 P 4 13 bs 標(biāo)準(zhǔn)帶寬 即查 實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 下 表 10 5 4 bs 76 2mm Pd 設(shè)計(jì)功率 Pd 0 5kw K2 嚙合齒數(shù)系數(shù) K2 根據(jù)實(shí)際的工作需求得出 K2 1 所以 bs 76 2 0 5 1 2 7 17 414 需要查 實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 表 10 5 4 中 bs 取標(biāo)準(zhǔn)值為 25 4mm 其寬度標(biāo)準(zhǔn)代 號(hào)為 100 極限寬度偏差為 bs 25 4mm8 03 確定帶寬系數(shù) Kw 因?yàn)?Kw bs bs 所以 Kw 25 4 76 2 0 2914 14 Kw 0 29 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 機(jī)械傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與計(jì)算 24 確定額定功率 P 因?yàn)?P K2 Kw P 4 14 K2 嚙合齒數(shù)系數(shù) k2 1 Kw 帶寬系數(shù) kw 0 29 P 基準(zhǔn)額定功率 P 2 7kw 所以計(jì)算得 P 0 29 2 7 0 77kw 因?yàn)?P Pd 所以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求 帶的圓周速度 V 的確定 因?yàn)?V Pb Z1n1 60 1000 4 15 Pb 帶的節(jié)距 Pb 12 7mm Z1 小帶輪齒數(shù) Z1 22 n1 小帶輪轉(zhuǎn)速 n1 276r mm 所以計(jì)算得 V 12 7 22 276 60 1000 1 3m s 工作能力驗(yàn)算 因?yàn)?P K2 kw Ta bs m v bs V 10 4 16 23 K2 嚙合齒數(shù)系數(shù) K2 1 Kw 帶寬系數(shù) Kw 0 29 Ta 許用工作拉力 該拉力需查 實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 表 10 5 9 Ta 2100 85N m 單位長(zhǎng)度的質(zhì)量查 實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 表 10 5 9 得知 m 0 448 m 所以 P 1 25 4 76 2 2100 85 25 4 0 448 1 3 76 2 1 3 1000 0 7814 2 因?yàn)?P Pd 所以額定功率大于設(shè)計(jì)功率所以傳動(dòng)帶的能力足夠支持運(yùn)轉(zhuǎn) 最小軸徑的確定 因?yàn)?dmin A 4 17 3 np A 該系數(shù)修正需查 簡(jiǎn)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 的表 14 13 軸承材料應(yīng)為 45 鋼 A 為 118 P 傳遞功率為 0 26kw n 驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速為 184r mm 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 機(jī)械傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與計(jì)算 25 所以 dmin A 118 13mm3 np3184 26 0 d 取 30mm 結(jié)果整理 選用 H 型同步帶 Pb 12 7mm Lp 1295 4mm Bs 25 4mm 小帶輪 Z 22 d 88 94mm 大帶輪 Z 32 d 129 36mm 傳動(dòng)的中心距 a 476mm 傳動(dòng)帶長(zhǎng)度帶號(hào)為 510 而寬度帶號(hào)為 100 剩下查 實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 表 10 5 20 表 10 5 10 最小軸徑為 30mm 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 致謝 26 致 謝 首先 我要誠(chéng)摯的感謝沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院以及機(jī)械與交通工程系的各 位老師這四年來(lái)對(duì)我的悉心栽培 是老師們的精心培養(yǎng) 讓我成為了一名合格 的大學(xué)畢業(yè)生 學(xué)到了很多專(zhuān)業(yè)知識(shí) 使我熟練掌握專(zhuān)業(yè)僅能 并且培養(yǎng)了我 的動(dòng)手實(shí)踐能力 至此 我要特別感謝我的指導(dǎo)老師趙艷春老師 在老師的精心指導(dǎo)下 不 僅讓我對(duì)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題有了深刻的了解 也從中掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的大 致要求 設(shè)計(jì)的基本步驟 趙艷春老師在設(shè)計(jì)之初 過(guò)程和最后的總結(jié)部分給 我提出了很多的寶貴建議 是我少走很多的彎路 能直接捕捉到本次設(shè)計(jì)的精 髓所在 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)也完整而又順利的完成了 這是我四年來(lái)我大學(xué)生活的一 個(gè)見(jiàn)證 也是老師們悉心教育我們的一個(gè)見(jiàn)證 我會(huì)把它當(dāng)做一個(gè)人生的起點(diǎn) 朝著這方向繼續(xù)努力下去 最后 對(duì)那些幫助過(guò)我的老師 同學(xué) 朋友們 是你們的幫助使我如虎添翼 順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì) 誠(chéng)摯的感謝你們 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻(xiàn) 27 參考文獻(xiàn) 1 楊黎明 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) 第一版 國(guó)防工業(yè)出版社 1986 12 2 吳宗澤 機(jī)械設(shè)計(jì) 第一版 中央廣播電視大學(xué)出版社 1998 2 3 盧頌峰 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè) 第一版 中央廣播電視大學(xué)出版社 1998 4 4 非標(biāo)準(zhǔn)零件手冊(cè) 第三版 國(guó)防工業(yè)出版社 5 液壓與氣動(dòng)傳動(dòng) 機(jī)械工業(yè)出版社 6 機(jī)械手及其應(yīng)用 機(jī)械工業(yè)出版社 7 液壓元件樣本 機(jī)械工業(yè)出版社 8 楊長(zhǎng)能 張興毅 可編程序控制器基礎(chǔ)及應(yīng)用 第一版 重慶大學(xué)出版社 1992 1 9 左建民 液壓與氣壓傳動(dòng) 第二版 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1999 5 10 孫燕華 AutoCAD2000 機(jī)械制圖 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2002 9 11 顧京 數(shù)控加工編程及操作 北京 高等教育出版社 2003 9 12 陳立德 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 第二版 北京 高等教育出版社 2004 6 13 金大鷹 機(jī)械制圖 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2001 7 14 柴鵬飛 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2004 8