基與PLC三自由度機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】
《基與PLC三自由度機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】》由會(huì)員分享,可在線(xiàn)閱讀,更多相關(guān)《基與PLC三自由度機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】(52頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 基與 自由度機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 目錄 .摘 .一章 緒論 .械手概述 .械手的組成和分類(lèi) . 機(jī)械手的組成 .械手的分類(lèi) .內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r . .題的提出及主要任務(wù) . 課題的提出 . 課題的主要任務(wù) .二章 機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案 .械手的座標(biāo)型式與自由度 .械手的手部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) .械手的手腕結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) .械手的手臂結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) .械手的驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì) .械手的控制方案設(shè)計(jì) .械手的主要參數(shù) .械手的技術(shù)參數(shù)列表 .三章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .持式手部結(jié)構(gòu) . 手指的形狀和分類(lèi) . 設(shè)計(jì)時(shí)考慮的幾個(gè)問(wèn)題 . 手部夾緊氣缸的設(shè)計(jì) .四章 手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .腕的自由度 .腕的驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 . 手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力矩 . 回轉(zhuǎn)氣缸的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算 . 回轉(zhuǎn)氣缸的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算 校核 .五章 手臂伸縮,升降,回轉(zhuǎn)氣缸的設(shè)計(jì)與校核 .臂伸縮部分 尺寸設(shè)計(jì)與校核 . 尺寸設(shè)計(jì) . 尺寸 校核 . 3 導(dǎo)向裝置 . 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 5 4 平衡裝置 .臂升降部分 尺寸設(shè)計(jì)與校核 . 尺寸設(shè)計(jì) . 尺寸 校核 .臂回轉(zhuǎn)部分尺寸設(shè)計(jì) 與校核 . 尺寸設(shè)計(jì) . 尺寸 校核 .六章 氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) .壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖 .壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖的參數(shù)化繪制 .七章 機(jī)械手的 制設(shè)計(jì) .編程序控制器的選擇及工作過(guò)程 . 可編程序控制器的選擇 . 可編程序控制器的工作過(guò)程 .編程序控制器的使用 步驟 .械手可編程序控制器控制方案 .論 .謝 .考文獻(xiàn) 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 中文摘要 本文簡(jiǎn)要介紹了工業(yè)機(jī)器人的概念,機(jī)械手的組成和分類(lèi),機(jī)械手的自由度和坐標(biāo)形式,氣動(dòng)技術(shù)的特點(diǎn), 本文對(duì)機(jī)械手進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì),確定了機(jī)械手的坐標(biāo)形式和自由度,確定了機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)。同時(shí),設(shè)計(jì)了機(jī)械手的夾持式手部結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了機(jī)械手的手腕結(jié)構(gòu),計(jì)算出了手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力矩和回轉(zhuǎn)氣缸的驅(qū)動(dòng)力矩。設(shè)計(jì)了機(jī)械手的手臂結(jié)構(gòu)。 設(shè)計(jì)出了機(jī)械手的氣動(dòng)系統(tǒng),繪制了機(jī)械手氣壓系統(tǒng)工作原理圖,對(duì)氣壓系統(tǒng)工 作原理圖的參數(shù)化繪制進(jìn)行了研究,大大提高了繪圖效率和圖紙質(zhì)量。 利用可編程序控制器對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制,選取了合適的 據(jù)機(jī)械手的工作流程制定了可編程序控制器的控制方案,畫(huà)出了機(jī)械手的工作時(shí)序圖,并繪制了可編程序控制器的控制程序。 關(guān)鍵詞 工業(yè)機(jī)器人,機(jī)械手,氣動(dòng),可編程序控制器( 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 t of of s of of of At of of of of of of of of of to LC to of s of 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 第一章 緒 論 業(yè)機(jī)械手概述 工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī) (機(jī)械本體 )、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)傳感裝置構(gòu)成,是一種仿人操作,自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對(duì)穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量, 提高生產(chǎn)效率,改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù),是當(dāng)代研究十分活躍,應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機(jī)器人應(yīng)用情況,是一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志。機(jī)器人并不是在簡(jiǎn)單意義上代替人工的勞動(dòng),而是綜合了人的特長(zhǎng)和機(jī)器特長(zhǎng)的一種擬人的電子機(jī)械裝置,既有人對(duì)環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力,又有機(jī)器可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力,從某種意義上說(shuō)它也是機(jī)器的進(jìn)化過(guò)程產(chǎn)物,它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重 要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)各,也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備 給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱(chēng)為“工業(yè)機(jī)械手”。生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)械手可以提高生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率 :可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn) ;尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中,它代替人進(jìn)行正常的工作,意義更為重大。因此,在機(jī)械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等方面得到越來(lái)越 廣泛的引用 用性較強(qiáng),僅為某臺(tái)機(jī)床的上下料裝置,是附屬于該機(jī)床的專(zhuān)用機(jī)械手。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,制成了能夠獨(dú)立的按程序控制實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作,適用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”,簡(jiǎn)稱(chēng)通用機(jī)械手。由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序,適應(yīng)性較強(qiáng),所以它在不斷 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。 械手的組成和分類(lèi) 機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測(cè)裝置等所組成。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如方框圖 2 機(jī)械手組成 方框圖 : of of 一 )執(zhí)行機(jī)構(gòu) 包括手部、手腕、手臂和立柱等部件,有的還增設(shè)行走機(jī)構(gòu)。 1、手部 即與物件接觸的部件。由于與物件接觸的形式不同,可分為夾持式和吸附式手在本課題中我們采用夾持式手部結(jié)構(gòu)。夾持式手部由手指 (或手爪 )和傳力機(jī)構(gòu)所構(gòu)成。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件,常用的手指運(yùn)動(dòng)形式有回轉(zhuǎn)型和平移型?;剞D(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 單,制造容易,故應(yīng)用較廣泛。平移型應(yīng)用較少,其原因是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,但平移型手指夾持圓形零件時(shí),工件直徑變化不影 響其軸心的位置,因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。手指結(jié)構(gòu)取決于被抓取物件的表面形狀、被抓部位 (是外廓或是內(nèi)孔 )和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、 手指有外夾式和內(nèi)撐式 ;指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等。而傳力機(jī)構(gòu)則通過(guò)手指產(chǎn)生夾緊力來(lái)完成夾放物件的任務(wù)。傳力機(jī)構(gòu)型式較多時(shí)常用的有 :滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜面杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母彈簧式和重力式等。 2、手腕 是連接手部和手臂的部件,并可用來(lái)調(diào)整被抓取物件的方位 (即姿勢(shì) ) 3、手臂 手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手 臂的作用是帶動(dòng)手指去抓取物件,并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)到指定的位置 如油缸、氣缸、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等 )與驅(qū)動(dòng)源 (如液壓、氣壓或電機(jī)等 )相配合,以實(shí)現(xiàn)手臂的各種運(yùn)動(dòng)。 4、立柱 立柱是支承手臂的部件,立柱也可以是手臂的一部分,手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降 (或俯仰 )運(yùn)動(dòng)均與立柱有密切的聯(lián)系。機(jī)械手的立 時(shí)也可作橫向移動(dòng),即稱(chēng)為可移式立柱。 5、行走機(jī)構(gòu) 當(dāng)工業(yè)機(jī)械手需要完成較遠(yuǎn)距離的操作,或擴(kuò)大使用范圍時(shí),可在機(jī)座上安滾輪式行走機(jī)構(gòu)可分裝滾 輪、軌道等行走機(jī)構(gòu),以實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)械手的整機(jī)運(yùn)動(dòng)。滾輪式布為有軌的 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 和無(wú)軌的兩種。驅(qū)動(dòng)滾輪運(yùn)動(dòng)則應(yīng)另外增設(shè)機(jī)械傳動(dòng)裝置。 6、機(jī)座 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(dòng)系統(tǒng)均安裝于機(jī)座上,故起支撐和連接的作用。 (二 )驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)工業(yè)機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成。常用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有液壓傳動(dòng)、 氣壓傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)??刂葡到y(tǒng)是支配著工業(yè)機(jī)械手按規(guī)定的要求運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。目前工業(yè)機(jī)械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位 (或機(jī)械擋塊定位 )系統(tǒng)組成。控制系統(tǒng)有電氣控制和射流 控制兩種,它支配著機(jī)械手按規(guī)定的程序運(yùn)動(dòng), 并記憶人們給予機(jī)械手的指令信息 (如動(dòng)作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度及時(shí)間 ),同時(shí)按其控制系統(tǒng)的信息對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令,必要時(shí)可對(duì)機(jī)械手的動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)視,當(dāng)動(dòng)作有錯(cuò)誤或發(fā)生故障時(shí)即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 (二 )控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機(jī)械手按規(guī)定的要求運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。目前工業(yè)機(jī)械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位 (或機(jī)械擋塊定位 )系統(tǒng)組成??刂葡到y(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種,它支配著機(jī)械手按規(guī)定的程序運(yùn)動(dòng),并記憶人們給予機(jī)械手的指令信息(如動(dòng)作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度及時(shí)間 ),同時(shí)按其控制系統(tǒng)的信息對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令,必要時(shí)可對(duì)機(jī)械手的動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)視,當(dāng)動(dòng)作有錯(cuò)誤或發(fā)生故障時(shí)即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 (四 )位置檢測(cè)裝置 控制機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)位置,并隨時(shí)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng),并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較,然后通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整,從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)以一定的精度達(dá)到設(shè)定位置 . 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 械手的分類(lèi) 工業(yè)機(jī)械手的種類(lèi)很多,關(guān)于分類(lèi)的問(wèn)題,目前在國(guó)內(nèi)尚無(wú)統(tǒng)一的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn),在此暫按使用范圍、驅(qū)動(dòng)方式和控制系統(tǒng)等進(jìn)行分類(lèi)。 (一 )按用途分 機(jī)械手可分為專(zhuān)用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種 : 1、專(zhuān) 用機(jī)械手 它是附屬于主機(jī)的、具有固定程序而無(wú)獨(dú)立控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置。專(zhuān)用機(jī)械手具有動(dòng)作少、工作對(duì)象單一、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用可靠和造價(jià)低等特點(diǎn),適用于大批量的自動(dòng)化生產(chǎn)的自動(dòng)換刀機(jī)械手,如自動(dòng)機(jī)床、自動(dòng)線(xiàn)的上、下料機(jī)械手和叻口工中心” 2、通用機(jī)械手 它是一種具有獨(dú)立控制系統(tǒng)的、程序可變的、動(dòng)作靈活多樣的機(jī)械手。格性能范圍內(nèi),其動(dòng)作程序是可變的,通過(guò)調(diào)整可在不同場(chǎng)合使用,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是獨(dú)立的。通用機(jī)械手的工作范圍大、定位精度高、通用性強(qiáng),適用于不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量自動(dòng)化的生產(chǎn)。通用機(jī)械手按其控制定位 的方式不同可分為簡(jiǎn)易型和伺服型兩種 :簡(jiǎn)易型以“開(kāi)一關(guān)”式控制定位,只能是點(diǎn)位控制 :可以是點(diǎn)位的,也可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌控制, 伺服型具有伺服系統(tǒng)定位控制系統(tǒng), 一般的伺服型通用機(jī)械手屬于數(shù)控類(lèi) 型。 (二 )按驅(qū)動(dòng)方式分 1、液壓傳動(dòng)機(jī)械手 是以液壓的壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。其主要特點(diǎn)是 :抓重可達(dá)幾百公斤 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 以上、傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作靈敏。但對(duì)密封裝置要求嚴(yán)格,不然油的泄漏對(duì)機(jī)械手的工作性能有很大的影響,且不宜在高溫、低溫下工作。若機(jī)械手采用電液伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制,使機(jī)械手的通用性擴(kuò)大,但是電 液伺服閥的制造精度高,油液過(guò)濾要求嚴(yán)格,成本高。 2、氣壓傳動(dòng)機(jī)械手 是以壓縮空氣的壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。其主要特點(diǎn)是 :介質(zhì)李源極為方便,輸出力小,氣動(dòng)動(dòng)作迅速,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低。但是,由于空氣具有可壓縮的特性,工作速度的穩(wěn)定性較差,沖擊大,而且氣源壓力較低,抓重一般在 30公斤以下,在同樣抓重條件下它比液壓機(jī)械手的結(jié)構(gòu)大,所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。 3、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械手 即由機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu) (如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機(jī)構(gòu)等 )驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手。它是一種附屬于工作主機(jī)的專(zhuān)用機(jī)械手 ,其動(dòng)力是由工作機(jī)械傳遞的。它的主要特點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠,用于工作主機(jī)的上、下料。動(dòng)作頻率大,但結(jié)構(gòu)較大,動(dòng)作程序不可變。 4、電力傳動(dòng)機(jī)械手 即有特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、直線(xiàn)電機(jī)或功率步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的械手,因?yàn)椴恍枰虚g的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu),故機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。其中直線(xiàn)電機(jī)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度快和行程長(zhǎng),維護(hù)和使用方便。此類(lèi)機(jī)械手目前還不多,但有發(fā)展前途。 (三 )按控制方式分 1、點(diǎn)位控制 它的運(yùn)動(dòng)為空間點(diǎn)到點(diǎn)之間的移動(dòng),只能控制運(yùn)動(dòng)過(guò)程中幾個(gè)點(diǎn)的位置,不能控制其運(yùn)動(dòng)軌跡。若欲控制的點(diǎn)數(shù)多,則必然增加電氣控制系統(tǒng) 的復(fù)雜性。目前使用的專(zhuān)用 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 和通用工業(yè)機(jī)械手均屬于此類(lèi)。 2、連續(xù)軌跡控制 它的運(yùn)動(dòng)軌跡為空間的任意連續(xù)曲線(xiàn),其特點(diǎn)是設(shè)定點(diǎn)為無(wú)限的,整個(gè)移動(dòng)過(guò)程處于控制之下,可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)和準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng),并且使用范圍廣,但電氣控制系統(tǒng)復(fù)雜。這類(lèi)工業(yè)機(jī)械手一般采用小型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。 內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 國(guó)外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個(gè)趨勢(shì) : (1)工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高 (高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修 ),而單機(jī)價(jià)格不斷下降,平均單機(jī)價(jià)格從 91年的 7年的 65萬(wàn)美元。 (2)機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可 重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化 :由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī) ;國(guó)外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問(wèn)市。 (3)工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于 于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化 ;器件集成度提高,控制柜日見(jiàn)小巧,且采用模塊化結(jié)構(gòu) :大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。 (4)機(jī)器人中的傳感器作用日益重要,除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外,裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺(jué)、力覺(jué)等傳感器,而遙控機(jī)器人則采用視覺(jué)、聲覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)等多傳感器的融合技術(shù)來(lái)進(jìn)行 環(huán)境建模及決策控制 ;多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。 (5)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過(guò)程控制,如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺(jué)來(lái)操縱機(jī)器人。 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 (6)當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng),而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制,即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng),使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。美國(guó)發(fā)射到火星上的“索杰納”機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實(shí)例。 (7)機(jī)器人化機(jī)械開(kāi)始興起。從 94年美國(guó)開(kāi)發(fā)出“虛擬軸機(jī)床 ”以來(lái),這種新型裝置已成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)之一,紛紛探索開(kāi)拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域。我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人從80年代“七五”科技攻關(guān)開(kāi)始起步,在國(guó)家的支持下,通過(guò)“七五”、“八五”科技攻關(guān),目前己基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù),生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件,開(kāi)發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人 ;其中有 130多臺(tái)套噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近30條自動(dòng)噴漆生產(chǎn)線(xiàn) (站 )上獲得規(guī)模應(yīng)用,弧焊機(jī)器人己應(yīng)用在汽車(chē)制造廠(chǎng)的焊裝線(xiàn)上。但總的來(lái)看,我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng) 用的水平和國(guó)外比還有一定的距離,如 :可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品 :機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚,應(yīng)用領(lǐng)域窄,生產(chǎn)線(xiàn)系統(tǒng)技術(shù)與國(guó)外比有差距 ;在應(yīng)用規(guī)模上,我國(guó)己安裝的國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約 200臺(tái),約占全球已安裝臺(tái)數(shù)的萬(wàn)分之四。以上原因主要是沒(méi)有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè),當(dāng)前我國(guó)的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶(hù)的要求,“一客戶(hù),一次重新設(shè)計(jì)”,品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長(zhǎng)、成本也不低,而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù),對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃,搞好系列化、通用化、模塊化設(shè)計(jì),積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程 人和特種機(jī)器人在“ 863”計(jì)劃的支持下,也取得了不少成果。其中最為突出的是水下機(jī)器人, 6000開(kāi)發(fā)出直接遙控機(jī)器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、管道機(jī)器人等機(jī)種 :在機(jī)器人視覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)、聲覺(jué)等基礎(chǔ)技術(shù)的 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 開(kāi)發(fā)應(yīng)用上開(kāi)展了不少工作,有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機(jī)器人、智能裝配機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)械等的開(kāi)發(fā)應(yīng)用方面則剛剛起步,與國(guó)外先進(jìn)水平差距較大,需要在原有成績(jī)的基礎(chǔ)上,有重點(diǎn)地系統(tǒng)攻關(guān),才能形成系統(tǒng)配套可供實(shí)用的技術(shù)和 產(chǎn)品,以期在“十五”后期立于世界先進(jìn)行列之中。 進(jìn)入 21世紀(jì),隨著我國(guó)人口老齡化的提前到來(lái),近來(lái)在東南沿海還出現(xiàn)在大量的缺工現(xiàn)象,迫切要求我們提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化水平勢(shì)在必行,本設(shè)計(jì)的目的就是設(shè)計(jì)一個(gè)氣動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手,應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn),把工業(yè)產(chǎn)品從一條生產(chǎn)線(xiàn)搬運(yùn)到另外一條生產(chǎn)線(xiàn),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn),減輕產(chǎn)業(yè)工人大量的重復(fù)性勞動(dòng),同時(shí)又可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 現(xiàn)在的機(jī)械手大多采用液壓傳動(dòng),液壓傳動(dòng)存在以下幾個(gè)缺點(diǎn) : (1)液 壓傳動(dòng)在工作過(guò)程中常有較多的能量損失 (摩擦損失、泄露損失等 ):液壓傳動(dòng)易泄漏,不僅污染工作場(chǎng)地,限制其應(yīng)用范圍,可能引起失火事故,而且影響執(zhí)行部分的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性及正確性。 (2)工作時(shí)受溫度變化影響較大。油溫變化時(shí),液體粘度變化,引起運(yùn)動(dòng)特性變化。 (3)因液壓脈動(dòng)和液體中混入空氣,易產(chǎn)生噪聲。 (4)為了減少泄漏,液壓元件的制造工藝水平要求較高,故價(jià)格較高 ;且使用維護(hù)需要較高技術(shù)水平。鑒于以上這些缺陷,本機(jī)械手?jǐn)M采用氣壓傳動(dòng), 氣動(dòng)技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn) : 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 (1)介質(zhì)提取和處理方便。氣壓傳動(dòng)工作壓力較低,工作介質(zhì)提 取容易,而后排入大氣,處理方便,一般不需設(shè)置回收管道和容器 :介質(zhì)清潔,管道不易堵存在介質(zhì)變質(zhì)及補(bǔ)充的問(wèn)題 . ( 2)阻力損失和泄漏較小,在壓縮空氣的輸送過(guò)程中,阻力損失較小 (一般不卜澆塞僅為油路的千分之一 ),空氣便于集中供應(yīng)和遠(yuǎn)距離輸送。外泄漏不會(huì)像液壓傳動(dòng)那樣,造成壓力明顯降低和嚴(yán)重污染。 (3)動(dòng)作迅速,反應(yīng)靈敏。氣動(dòng)系統(tǒng)一般只需要 動(dòng)系統(tǒng)也能實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù),便于自動(dòng)控制。 (4)能源可儲(chǔ)存。壓縮空氣可存貯在儲(chǔ)氣罐中,因此,發(fā)生突然斷電等情況時(shí),機(jī)器及其工藝流 程不致突然中斷。 (5)工作環(huán)境適應(yīng)性好。在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、強(qiáng)輻射、振動(dòng)等惡劣環(huán)境中,氣壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)比機(jī)械、電器及液壓系統(tǒng)優(yōu)越,而且不會(huì)因溫度變化影響傳動(dòng)及控制性能。 (6)成本低廉。由于氣動(dòng)系統(tǒng)工作壓力較低,因此降低了氣動(dòng)元、輔件的材質(zhì)和加工精度要求,制造容易,成本較低。傳統(tǒng)觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為 :由于氣體具有可壓縮性,因此,在氣動(dòng)伺服系統(tǒng)中要實(shí)現(xiàn)高精度定位比較困難 (尤其在高速情況下,似乎更難想象 )。此外氣源工作壓力較低,抓舉力較小。雖然氣動(dòng)技術(shù)作為機(jī)器人中的驅(qū)動(dòng)功能已有部分被工業(yè)界所接受,而且對(duì)于不太復(fù) 雜的機(jī)械手,用氣動(dòng)元件組成的控制系統(tǒng)己被接受,但由于氣動(dòng)機(jī)器人這一體系己經(jīng)取得的一系列重要進(jìn)展過(guò)去介紹得不夠,因此在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域里,對(duì)氣動(dòng)機(jī)械手、氣動(dòng)機(jī)器人的實(shí)用性和前景存在不少疑慮。 本課題將要完成的主要任務(wù)如下 : 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 (1)機(jī)械手為通用機(jī)械手,因此相對(duì)于專(zhuān)用機(jī)械手來(lái)說(shuō),它的適用面相對(duì)較廣 . (2)選取機(jī)械手的座標(biāo)型式和自由度 (3)設(shè)計(jì)出機(jī)械手的各執(zhí)行機(jī)構(gòu),包括 :手部、手腕、手臂等部件的設(shè)計(jì)。為了使通用性更強(qiáng),手部設(shè)計(jì)成可更換結(jié)構(gòu),不僅可以應(yīng)用于夾持式手指來(lái)抓取棒料工件,在工業(yè)需 要的時(shí)候還可以用氣流負(fù)壓式吸盤(pán)來(lái)吸取板料工件。 (4)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 本課題將設(shè)計(jì)出機(jī)械手的氣壓傳動(dòng)系統(tǒng),包括氣動(dòng)元器件的選取,氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì),并繪出氣動(dòng)原理圖。 (5)對(duì)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖的參數(shù)化繪制進(jìn)行研究,提高繪圖效率,改善繪圖質(zhì)量。 (6)機(jī)械手的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 本機(jī)械手?jǐn)M采用可編程序控制器 (機(jī)械手進(jìn)行控制,本課題將要選取 據(jù)機(jī)械手的工作流程編制出 畫(huà)出梯形圖。 第二章 機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案 對(duì)氣動(dòng)機(jī)械手的基本要求是能快速、準(zhǔn)確地拾 就要求它們具 有高精度、快速反應(yīng)、一定的承載能力、足夠的工作空間和靈活的自由度及在任意位置都能自動(dòng)定位等特性。設(shè)計(jì)氣動(dòng)機(jī)械手的原則是 :充分分析作業(yè)對(duì)象 (工件 )的作業(yè)技術(shù)要求,擬定最合理的作業(yè)工序和工藝,并滿(mǎn)足系統(tǒng)功能要求和環(huán)境條件 ;明確工件的結(jié)構(gòu)形狀和材料特性,定位精度要求,抓取、搬運(yùn)時(shí)的受力特性、尺寸和質(zhì)量參數(shù)等,從而進(jìn)一步確定對(duì)機(jī)械手結(jié)構(gòu)及運(yùn)行控制的要求 ;盡量選用定型的標(biāo)準(zhǔn)組件,簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)制造過(guò)程,兼顧通用性和專(zhuān)用性,并能實(shí)現(xiàn)柔性轉(zhuǎn)換和編程控制 一種適合于成批或中、小批生產(chǎn)的、 可以改變動(dòng)作程序的自動(dòng)搬運(yùn)或操作設(shè)備,動(dòng)強(qiáng)度大和操作單調(diào)頻 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 繁的生產(chǎn)場(chǎng)合。它可用于操作環(huán)境惡劣,勞 按機(jī)械手手臂的不同運(yùn)動(dòng)形式及其組合情況,其座標(biāo)型式可分為直角座標(biāo)式、圓柱座標(biāo)式、球座標(biāo)式和關(guān)節(jié)式。由于本機(jī)械手在上下料時(shí)手臂具有升降、收縮及回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),因此,采用圓柱座標(biāo)型式。相應(yīng)的機(jī)械手具有三個(gè)自由度,為了彌補(bǔ)升降運(yùn)動(dòng)行程較小的缺點(diǎn),增加手臂擺動(dòng)機(jī)構(gòu),從而增加一個(gè)手臂上下擺動(dòng)的自由度 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 圖 2械手的運(yùn)動(dòng)示意圖 ap of 械手的手部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 為了使機(jī)械手的通用性更強(qiáng),把機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成可更換結(jié)構(gòu),當(dāng)工件是棒料時(shí),使用夾持式手部 ;當(dāng)工件是板料時(shí),使用氣流負(fù)壓式吸盤(pán)。 械手的手腕結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 考慮到機(jī)械手的通用性,同時(shí)由于被抓取工件是水平放置,因此手腕必須設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)才可滿(mǎn)足工作的要求。因此,手腕設(shè)計(jì)成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)氣缸。 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 械手的手臂結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 按照抓取工件的要求,本機(jī)械手的手臂有三個(gè)自由度,即手臂的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和 降 (或俯仰 )運(yùn)動(dòng)。手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)是通過(guò)立柱來(lái)實(shí)現(xiàn)的,立柱的橫向移動(dòng)即為手臂的橫移。手臂的各種運(yùn)動(dòng)由氣缸來(lái)實(shí)現(xiàn)。 械手的驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 由于氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作迅速,反應(yīng)靈敏,阻力損失和泄漏較小,成本低廉因此本機(jī)械手采用氣壓傳動(dòng)方式。 械手的控制方案設(shè)計(jì) 考慮到機(jī)械手的通用性,同時(shí)使用點(diǎn)位控制,因此我們采用可編程序控制器 (機(jī)械手進(jìn)行控制。當(dāng)機(jī)械手的動(dòng)作流程改變時(shí),只需改變 常方便快捷。 械手的主要參數(shù) 于是采用氣動(dòng)方式驅(qū)動(dòng),因此考慮抓取的物體不應(yīng)該太重,查閱相關(guān)機(jī)械手的設(shè)計(jì)參數(shù),結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況,本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)抓取的工件質(zhì)量為 5公斤 作節(jié)拍對(duì)機(jī)械手速度提出了要求,設(shè)計(jì)速度過(guò)低限制了它的使用范圍。而影響機(jī)械手動(dòng)作快慢的主要因素是手臂伸縮及回轉(zhuǎn)的速度。該機(jī)械手最大移動(dòng)速度設(shè)計(jì)為 最大回轉(zhuǎn)速度設(shè)計(jì)為 s/90 。平均移動(dòng)速度為 平均回轉(zhuǎn)速度 為 s/60 。機(jī)械手動(dòng)作時(shí)有啟動(dòng)、停止過(guò)程的加、減速度存在,用速度一行程曲線(xiàn)來(lái)說(shuō)明速度特性較為全面,因?yàn)槠骄俣扰c行程有關(guān),故用 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 平均速度表示速度的快慢更為符合速度特性。除了運(yùn)動(dòng)速度以外,手臂設(shè)計(jì)的基本參數(shù)還有伸縮行程和工作半徑。大部分機(jī)械手設(shè)計(jì)成相當(dāng)于人工坐著或站著且略有走動(dòng)操作的空間。過(guò)大的伸縮行程和工作半徑,必然帶來(lái)偏重力矩增大而剛性降低。在這種情況下宜采用自動(dòng)傳送裝置為好。根據(jù)統(tǒng)計(jì)和比較,該機(jī)械手手臂的伸縮行程定為 600大工作半徑約為 手臂升降行程定為 定位精度也是基本參數(shù)之一。該機(jī)械手的定位精度為 。 械手的技術(shù)參數(shù)列表 一、用途 : 用于自動(dòng)輸送線(xiàn)的上下料。 二、設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù) : 1、抓重 2、自由度數(shù) 3個(gè)自由度 3、座標(biāo)型式 圓柱座標(biāo) 4、最大工作半徑 5、手臂最大中心高 6、手臂運(yùn)動(dòng)參數(shù) 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 伸縮行程 伸縮速度 00 升降行程 升降速度 50 回轉(zhuǎn)范圍 3600 回轉(zhuǎn)速度 s/90 7、手腕運(yùn)動(dòng)參數(shù) 回轉(zhuǎn)范圍 3600 回轉(zhuǎn)速度 s/90 8、手指夾持范圍 棒 料 : 5080 9、定位方式 行程開(kāi)關(guān)或可調(diào)機(jī)械擋塊等 10、定位精度 11、驅(qū)動(dòng)方式 氣壓傳動(dòng) 12、控制方式 點(diǎn)位程序控制 (采用 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 圖 2 機(jī)械手的工作范圍 三章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為了使機(jī)械手的通用性更強(qiáng),把機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成可更換結(jié)構(gòu),當(dāng)工件是棒料時(shí),使用夾持式手部 :如果有實(shí)際需要,還可以換成氣壓吸盤(pán)式結(jié)構(gòu), 構(gòu) 夾持式手部結(jié)構(gòu)由手指 (或手爪 )和傳力機(jī)構(gòu)所組成。其傳力結(jié)構(gòu)形式比較多,如滑槽杠桿式、斜楔杠桿式、齒輪齒條式、彈簧杠桿式等。 夾持式是最常見(jiàn)的一種,其中常用的有兩指式、多指式和雙手雙指式 :按手指夾持工件的部位又可分為內(nèi)卡式 (或內(nèi)漲式 )和外夾式兩種 :按模仿人手手指的動(dòng)作,手指可分為 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 一支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型,二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型和移動(dòng)型 (或稱(chēng)直進(jìn)型 ),其中以二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型為基本型式。當(dāng)二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指的兩個(gè)回轉(zhuǎn)支點(diǎn)的距離縮小到無(wú)窮小時(shí),就變成了一支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指 ;同理,當(dāng)二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指的手指長(zhǎng)度變成無(wú) 窮長(zhǎng)時(shí),就成為移動(dòng)型。回轉(zhuǎn)型手指開(kāi)閉角較小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造容易,應(yīng)用廣泛。移動(dòng)型應(yīng)用較少,其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜龐大,當(dāng)移動(dòng)型手指夾持直徑變化的零件時(shí)不影響其軸心的位置,能適應(yīng)不同直徑的工件。 (一 )具有足夠的握力 (即夾緊力 ) 在確定手指的握力時(shí),除考慮工件重量外,還應(yīng)考慮在傳送或操作過(guò)程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng),以保證工件不致產(chǎn)生松動(dòng)或脫落。 (二 )手指間應(yīng)具有一定的開(kāi)閉角 兩手指張開(kāi)與閉合的兩個(gè)極限位置所夾的角度稱(chēng)為手指的開(kāi)閉角。手指的開(kāi)閉角應(yīng)保證工件能順利進(jìn)入或脫開(kāi),若夾持不同直 徑的工件,應(yīng)按最大直徑的工件考慮。對(duì)于移動(dòng)型手指只有開(kāi)閉幅度的要求。 (三 )保證工件準(zhǔn)確定位 為使手指和被夾持工件保持準(zhǔn)確的相對(duì)位置,必須根據(jù)被抓取工件的形狀,選擇相應(yīng)的手指形狀。例如圓柱形工件采用帶“ V”形面的手指,以便自動(dòng)定心。 (四 )具有足夠的強(qiáng)度和剛度 手指除受到被夾持工件的反作用力外,還受到機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)的影響,要求有足夠的強(qiáng)度和剛度以防折斷或彎曲變形,當(dāng)應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,自重輕,并使手部的中心在手腕的回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)上,以使手腕的扭轉(zhuǎn)力矩最小為佳。 (五 )考慮被抓取對(duì)象的要求 根據(jù)機(jī)械手的工作需要,通過(guò)比較,我們采用的機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)是一支點(diǎn) 兩指回轉(zhuǎn)型, 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 由于工件多為圓柱形,故手指形狀設(shè)計(jì)成 結(jié)構(gòu)如附圖所示。 1、手部驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 本課題氣動(dòng)機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)如圖 3 圖 3輪齒條式手部 工件重量 G=5公斤, 1202 , 41 2 0 ,摩擦系數(shù)為 10.0f (1)根據(jù)手部結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)示意圖,其驅(qū)動(dòng)力為 : 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 N (2)根據(jù)手指夾持工件的方位 ,可得握力計(jì)算公式 : )( )(25)42560( 所以 N )(245 N (3)實(shí)際驅(qū)動(dòng)力 : 21實(shí)際I,因?yàn)閭髁C(jī)構(gòu)為齒輪齒條傳動(dòng),故取 ,并取 K 。若被抓取工件的最大加速度取 時(shí),則 : 412 所以 )(p 實(shí)際所以?shī)A持工件時(shí)所需夾緊氣缸的驅(qū)動(dòng)力為 2、氣缸的直徑 本氣缸屬于單向作用氣缸。根據(jù)力平衡原理,單向作用氣缸活塞 桿上的輸出推力必須克服彈簧的反作用力和活塞桿工作時(shí)的總阻力,其公式為 : 4 21 式中 : 1F - 活塞桿上的推力, N 簧反作用力, N 氣缸工作時(shí)的總阻力, N P - 氣缸工作壓力, 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 彈簧反作用按下式計(jì)算 : )1( 141 彈簧剛度, N/m 1 - 彈簧預(yù)壓縮量, m s - 活塞行程, m 1d - 彈簧鋼絲直徑, m 1D - 彈簧平均直徑, . n - 彈簧有效圈數(shù) . G - 彈簧材料剪切模量,一般取 在設(shè)計(jì)中,必須考慮負(fù)載率 的影響,則 : 421 由以上分析得單向作用氣缸的直徑 : (4 1 代入有關(guān)數(shù)據(jù),可得 fG 4333915)1030(8) )/( )1( 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 )(N 所以 : 1(4 )( 查有關(guān)手冊(cè)圓整,得 5 由 可得活塞桿直徑 : ( 圓整后,取活塞桿直徑 8 校核,按公式 )4/( 21 有 : /14( 其中, , 501 則 : 2 0/4 9 04( d 滿(mǎn)足實(shí)際設(shè)計(jì)要求。 3,缸筒壁厚的設(shè)計(jì) 缸筒直接承受壓縮空氣壓力,必須有一定厚度。一般氣缸缸筒壁厚與內(nèi)徑之比小于或等于 1/10,其壁厚可按薄壁筒公式計(jì)算 : 2/ 式中 :6- 缸筒壁厚, - 氣缸內(nèi)徑, mm 驗(yàn)壓力,取 料為 : =3入己知數(shù)據(jù),則壁厚為 : 2/ 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 )(032/(10665 65 取 ,則缸筒外徑為 : )( 第四章 手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 考慮到機(jī)械手的通用性,同時(shí)由于被抓取工件是水平放置,因此手腕必須設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)才可滿(mǎn)足工作的要求。因此,手腕設(shè)計(jì)成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)氣缸。 腕的自由度 手腕是連接手部和手臂的部件,它的作用是調(diào)整或改變工件的方 位,因而它具有獨(dú)立的自由度,以使機(jī)械手適應(yīng)復(fù)雜的動(dòng)作要求。手腕自由度的選用與機(jī)械手的通用性、加工工藝要求、工件放置方位和定位精度等許多因素有關(guān)。由于本機(jī)械手抓取的工件是水平放置,同時(shí)考慮到通用性,因此給手腕設(shè)一繞 用最多的為回轉(zhuǎn)油 (氣 )缸,因此我們選用回轉(zhuǎn)氣缸。它的結(jié)構(gòu)緊湊,但回轉(zhuǎn)角度小于 360 ,并且要求嚴(yán)格的密封。 4. 2手腕的驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 手腕的回轉(zhuǎn)、上下和左右 擺動(dòng)均為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),驅(qū)動(dòng)手腕回轉(zhuǎn)時(shí)的驅(qū)動(dòng)力矩必須克服手腕起動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩,手腕的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與支承孔處的摩擦阻力矩,動(dòng)片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩以及由于轉(zhuǎn)動(dòng)件的中心與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)不重合所產(chǎn)生的偏重力矩 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 圖 4腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力矩可按下式計(jì)算 : 封摩偏慣驅(qū) 式中 : 驅(qū)驅(qū)動(dòng)手腕轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力矩 ( ); 慣慣性力矩 ( ); 偏參與轉(zhuǎn)動(dòng)的零部件的重量 (包括工件、手部、手腕回轉(zhuǎn)缸的動(dòng)片 )對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)所產(chǎn)生的偏重力矩 ( )., ; 封手腕回轉(zhuǎn)缸的動(dòng) 片與定片、缸徑、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力 矩 ( ); 下面以圖 4析各阻力矩的計(jì)算 : 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 1、手腕加速運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩 若手腕起動(dòng)過(guò)程按等加速運(yùn)動(dòng),手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角速度為 ,起動(dòng)過(guò)程所用的時(shí)間為 t ,則 : ).(1 )(慣 式中 :J - 參與手腕轉(zhuǎn)動(dòng)的部件對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ).( 2 1J - 工件對(duì)手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ).( 2。 若工件中心與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)不重合,其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 1J 為 : c 11 21e 式中 : 件對(duì)過(guò)重心軸線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ).( 2 1G - 工件的重量 (N); 1e - 工件的重心到轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)的偏心距 ( - 手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角速度 (弧度 /s); t - 起動(dòng)過(guò)程所需的時(shí)間 (s); 起動(dòng)過(guò)程所轉(zhuǎn)過(guò)的角度 (弧度 )。 2、手腕轉(zhuǎn)動(dòng)件和工件的偏重對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)所產(chǎn)生的偏重力矩 偏M 11+ 33( ) 式中 : 3腕轉(zhuǎn)動(dòng)件的重量 (N); 3腕轉(zhuǎn)動(dòng)件的重心到轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)的偏心距 (當(dāng)工件的重心與手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)重合時(shí),則 11 . 3、手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸在軸頸處的摩擦阻力矩封M 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買(mǎi)設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖 紙 封M )(2 12 A ( ) 式中 : 1d , 2d - 轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸頸直徑 ( f - 摩擦系數(shù),對(duì)于滾動(dòng)軸承 01.0f ,對(duì)于滑動(dòng)軸承 1.0f ; 處的支承反力 (N),可按手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸的受力分析求解, 根據(jù) 0 )( ,得 : 33 22 l 32211 同理,根據(jù) (F) 0 ,得 : l )()()( 332211 式中 : 2G - 的重量 (N) 321 , 如圖 4 4、轉(zhuǎn)缸的動(dòng)片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩 選用的密襯裝置的類(lèi)型有關(guān),應(yīng)根據(jù)具體情況加以分析。 在機(jī)械手的手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中所采用的回轉(zhuǎn)缸是單葉片回轉(zhuǎn)氣缸,它的原理如圖 4片 1與缸體 2固連,動(dòng)片 3與回轉(zhuǎn)軸 5固連。動(dòng)片封圈 4把氣腔分隔成兩個(gè) 動(dòng)輸出軸作逆時(shí) 4回轉(zhuǎn),則低壓腔的氣從 之,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
- 2.下載的文檔,不會(huì)出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。
- 3、該文檔所得收入(下載+內(nèi)容+預(yù)覽)歸上傳者、原創(chuàng)作者;如果您是本文檔原作者,請(qǐng)點(diǎn)此認(rèn)領(lǐng)!既往收益都?xì)w您。
下載文檔到電腦,查找使用更方便
45 積分
下載 |
- 配套講稿:
如PPT文件的首頁(yè)顯示word圖標(biāo),表示該P(yáng)PT已包含配套word講稿。雙擊word圖標(biāo)可打開(kāi)word文檔。
- 特殊限制:
部分文檔作品中含有的國(guó)旗、國(guó)徽等圖片,僅作為作品整體效果示例展示,禁止商用。設(shè)計(jì)者僅對(duì)作品中獨(dú)創(chuàng)性部分享有著作權(quán)。
- 關(guān) 鍵 詞:
- PLC 自由度 機(jī)械手 控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn) CAD 圖紙 優(yōu)秀 畢業(yè) 課程設(shè)計(jì) 論文
鏈接地址:http://ioszen.com/p-115107.html