重型桶裝成品搬運堆垛系統(tǒng)機(jī)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 I 重型桶裝成品搬運堆垛系統(tǒng)機(jī)構(gòu)設(shè)計 摘 要 在當(dāng)今大規(guī)模制造業(yè)中，企業(yè)為提高生產(chǎn)效率，保障產(chǎn)品質(zhì)量，工業(yè)機(jī)器人作為自動化生產(chǎn)線上的重要成員，逐漸被企業(yè)所認(rèn)同并采用。工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)水平和應(yīng)用程度在一定程度上反映了一個國家工業(yè)自動化的水平。目前，工業(yè)機(jī)器人主要承擔(dān)著焊接、噴涂、搬運以及堆垛等重復(fù)性并且勞動強(qiáng)度極大的工作。 本課題主要對搬運機(jī)器人的機(jī)械部分展開討論，對原有的機(jī)械結(jié)構(gòu)提出了新的改進(jìn)方法，并把現(xiàn)在的新技術(shù)應(yīng)用到本課題中，從而使得搬運機(jī)器人更加適用于現(xiàn)在的工業(yè)工作環(huán)境。通過詳細(xì)了解搬運機(jī)器人在工業(yè)上的 應(yīng)用現(xiàn)狀，提出了具體的搬運機(jī)器人設(shè)計要求， 并根據(jù)搬運機(jī)器人各部分的設(shè)計原則，進(jìn)行了系統(tǒng)總體方案設(shè)計以及包括：機(jī)器人的手部、腕部、臂部、腰部在內(nèi)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計。此搬運機(jī)器人的驅(qū)動源來自液壓系統(tǒng)，執(zhí)行元件包括：柱塞式液壓缸、擺動液壓缸、伸縮式液壓缸等。通過液壓缸的運動來實現(xiàn)搬運機(jī)器人的各關(guān)節(jié)運動，進(jìn)而實現(xiàn)搬運機(jī)器人的實際作業(yè)。 關(guān)鍵詞： 搬運機(jī)器人；液壓系統(tǒng)；機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 n to as an of by to a a of of of of of on is to 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 a of in to to of as as s of by of to 錄 1 緒論 . 1 業(yè)機(jī)器人簡介 . 1 1 緒論 . 1 業(yè)機(jī)器人簡介 . 1 要任務(wù) . 20 術(shù)要求 . 20 計步驟 . 20 集資料 . 20 算 . 21 配圖及零件圖的繪制 . 21 計感想 . 21 致 謝 . 24 畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明 . 25 集資料 . 20 算 . 21 配圖及零件圖的繪制 . 21 計感想 . 21 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 考文獻(xiàn) . 24 致 謝 . 24 畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 . 25 畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明 . 26 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 1 緒論 業(yè)機(jī)器人簡介 幾千年前人類就渴望制造一種像人一樣的機(jī)器，以便將人類從繁重的勞動中解脫出來。如古希臘神話阿魯哥探險船中的青銅巨人泰洛斯（ 猶太傳說中的泥土巨人等等，這些美麗的神話時刻激勵著人們一定要把美麗的神話變?yōu)楝F(xiàn)實，早在兩千年前就開始出現(xiàn)了自動木人和一些簡單的 機(jī)械偶人。 到了近代 ，機(jī)器人一詞的出現(xiàn)和世界上第一臺工業(yè)機(jī)器人問世之后，不同功能的機(jī)器人也相繼出現(xiàn)并且活躍在不同的領(lǐng)域，從天上到地下，從工業(yè)拓廣到 農(nóng)業(yè)、林、牧、漁，甚至進(jìn)入尋常百姓家。機(jī)器人的種類之多，應(yīng)用之廣，影響之深，是我們始料未及的。 工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī)（機(jī)械本體）、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作、自動控制、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)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q 代起著十分重要的作用。 機(jī)器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機(jī)器特長的一種擬人的電子機(jī)械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器可長時間持續(xù) 工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機(jī)器的進(jìn)化過程產(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)備，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動化設(shè)備。 傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人常用于搬運、噴漆、焊接和裝配工作。工業(yè)現(xiàn)場的很多重體力勞動必將由機(jī)器代替 ,這一方面可以減輕工人的勞動強(qiáng)度 ,另一方面可以大大提高勞動生產(chǎn)率。搬運機(jī)器 人是可以進(jìn)行自動化搬運作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人。最早的搬運機(jī)器人出現(xiàn)在 1960 種機(jī)器人首次用于搬運作業(yè)。搬運作業(yè)是指用一種設(shè)備握持工件，是指從一個加工位置移到另一個加工位置。搬運機(jī)器人可安裝不同的末端執(zhí)行器以完成各種不上使用的搬運機(jī)器人逾 10 萬臺，被廣泛應(yīng)用于機(jī)床上下料、沖壓機(jī)自動化生產(chǎn)線、自動裝配流水線、碼垛搬運、集裝箱等的自動搬運。部分發(fā)達(dá)國家已制定出人工搬運的最大限度，超過限度的必須由搬運機(jī)器人來完 成。搬運機(jī)器人是近代自動控制領(lǐng)域出現(xiàn)的一項高新技術(shù)，涉及到了力學(xué)、機(jī)械學(xué)、買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 電器液壓氣壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)等學(xué)科領(lǐng)域已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)體系中的一項重要組成部分。它的優(yōu)點是可以通過編程完成各種預(yù)期的任務(wù)，在自身結(jié)構(gòu)和性能上有了人和機(jī)器的各自優(yōu)勢，尤其體現(xiàn)出了人工智能和適應(yīng)性。 制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進(jìn)行工作生產(chǎn)。 機(jī)械工業(yè)的必然趨勢機(jī)械手是提高勞動生產(chǎn)率 ,改善勞動條件 ,減輕工人勞動強(qiáng)度和實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的一個重要手段 ,國內(nèi)外都很重視它的應(yīng)用和發(fā)展。搬運機(jī)器人是典型的機(jī)電一體化數(shù)字化裝備，技術(shù)附加值很高，應(yīng)用范圍很廣，作為先進(jìn)制造業(yè)的支撐技術(shù)和信息化社會的新興產(chǎn)業(yè)，將對未來生產(chǎn)和社會發(fā)展起越來越重要的作用。 搬運機(jī)器人在實際的工作中就是一個機(jī)械手， 機(jī)械手的發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)識：其一、它能部分的代替人工 操作；其二、它能按照生產(chǎn) 工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送和裝卸；其三、它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配，從而大大的改善了工人的勞動條件，顯著的提高了勞動生產(chǎn)率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐。因而，受到很多國家的重視，投入大量的人力物力來研究和應(yīng)用。尤其是在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場合，應(yīng)用的更為廣泛。在我國近幾年也有較快的發(fā)展，并且取得一定的效果，受到機(jī)械工業(yè)的重視。 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單，專用性較強(qiáng)。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨立的按程序控制實現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣 的“程序控制通用機(jī)械手”，簡稱通用 機(jī)械手 錯誤 !未找到引用源。 。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)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。 機(jī)器人就是用機(jī)器代替人手，把工件由某個地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操縱工件進(jìn)行加工。機(jī)器人一般分為三類。第一類是不需要人工操作的通用機(jī)器人，也即本文所研究的對象。它是一種獨立的、不附屬于某一主機(jī)的裝置，可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，以完成各項規(guī)定操作。它是除具 備普通機(jī)械的物理性能之外，還具備通用機(jī)械、記憶智能的三元機(jī)械。第二類是需要人工操作的，稱為操作機(jī)（ 它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過操作機(jī)來完成特定的作業(yè)，后來發(fā)展到用無線電訊號操作機(jī)器人來進(jìn)行探測月球等。工業(yè)中采用的鍛造操作機(jī)也屬于這一范疇。第三類是專業(yè)機(jī)器人，主要附屬于自動機(jī)床或自動生產(chǎn)線上，用以解決機(jī)床上下料和工件傳送。這種機(jī)器人在國外通常被稱之為“ 它是為主機(jī)服務(wù)的，由主機(jī)驅(qū)動。除少數(shù)買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。 機(jī)器人按照結(jié)構(gòu)形式 的不同又可分為多種類型，其中關(guān)節(jié)型機(jī)器人以其結(jié)構(gòu)緊湊，所占空間體積小，相對工作空間最大，甚至能繞過基座周圍的一些障礙物等這樣一些特點，成為機(jī)器人中使用最多的一種結(jié)構(gòu)形式，世界一些著名機(jī)器人的本體部分都采用這種機(jī)構(gòu)形式的機(jī)器人。 要機(jī)器人像人一樣拿取東西，最簡單的基本條件是要有一套類似于指、腕、臂、關(guān)節(jié)等部分組成的抓取和移動機(jī)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)；像肌肉那樣使手臂運動的驅(qū)動傳動系統(tǒng)；像大腦那樣指揮手動作的控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的性能就決定了機(jī)器人的性能。一般而言，機(jī)器人通常就是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)這三 部分組成。 界機(jī)器人的發(fā)展 工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備。 機(jī)器人的分類方法有多種 , 按其應(yīng)用可分為：工業(yè)機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、空間機(jī)器人和娛樂機(jī)器人。 搬運 機(jī)械 人 的是工業(yè)機(jī)器人的一個重要分支。它的特點是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性 。 機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。 機(jī)器人首先是從美國開始研制的， 1958 年美國聯(lián)合控制公司研 制出第一臺機(jī)器人。它的結(jié)構(gòu)特點是機(jī)體上安裝一回轉(zhuǎn)長臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的。日本是工業(yè)機(jī)器人發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國家。自1969 年從美國引進(jìn)兩種典型機(jī)器人后，大力從事機(jī)器人的研究。 目前工業(yè)機(jī)器人大部分還屬于第一代，主要依靠人工進(jìn)行控制；控制方式則為開環(huán)式，沒有識別能力；改進(jìn)的方向主要是降低成本和提高精度。 第二代機(jī)器人正在加緊研制，它設(shè)有微型電子計算機(jī)控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺到的信息進(jìn)行反饋，使機(jī)器人具有感覺機(jī)能。 第三代機(jī)器人 則能獨立地完成工作過程中的任務(wù) ,它與電子計算機(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 的重要一環(huán)。 隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和社會的進(jìn)步，針對于上述各個領(lǐng)域的機(jī)器人系統(tǒng)的應(yīng)用和研究對系統(tǒng)本身也提出越來越多的要求。制造業(yè)要求機(jī)器人系統(tǒng)具有更大的柔性和更強(qiáng)大的編程環(huán)境，適應(yīng)不同的應(yīng)用場合和多品種、小批量的生產(chǎn)過程。計算機(jī)集成制造（ 求機(jī)器人系統(tǒng)能和 車間中的其它自動化設(shè)備集成在一起。研究人員為了提高機(jī)器人系統(tǒng)的性能和智能水平，要求機(jī)器人系買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 統(tǒng)具有開放結(jié)構(gòu)和集成各種外部傳感器的能力。 國外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個趨勢： (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)價格不斷下降，平均單機(jī)價格從 91 年的 10 3 萬美元降至 97 年的 6 5 萬美元。 (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)；國外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問市。 (3) 工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于 的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制柜日見小巧，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、力覺等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進(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)境中的感覺來操縱機(jī)器人。 (6) 當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點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)器人走出實驗室進(jìn)入實用化階段。美國發(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)用的最著名實例。 (7) 機(jī)器人化機(jī)械開始興起。從 94 年美國開發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來，這種新型裝置已成為國際研究的熱點之一，紛紛探索開拓其實際應(yīng)用的領(lǐng)域。 國工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展 有人認(rèn)為，應(yīng)用機(jī)器人只是為了 節(jié)省勞動力，而我國勞動力資源豐富，發(fā)展機(jī)器人不一定符合我國國情。這是一種誤解。在我國，社會主義制度的優(yōu)越性決定了機(jī)器人能夠充分發(fā)揮其長處。它不僅能為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來高度的生產(chǎn)力和巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且將為我國的宇宙開發(fā)、海洋開發(fā)、核能利用等新興領(lǐng)域的發(fā)展做出卓越的貢獻(xiàn)。 我國的工業(yè)機(jī)器人從 80 年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，在國家的支持下，通過“七五”、“八五”科技攻關(guān)，目前已基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運動學(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，開發(fā)出噴漆、弧焊、 點焊、裝配、搬運等機(jī)器人；其中有 130 多臺買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 套噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近 30 條自動噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人已應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來看，我國的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，如：可靠性低于國外產(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)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距；在應(yīng)用規(guī)模上，我國已安裝的國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約 200 臺，約占全球已安裝臺數(shù)的萬分之四。以上原因主要是沒有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，“一客戶，一次重新設(shè)計”，品種規(guī)格多、批 量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、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)，對產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模化設(shè)計，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。 我國的智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在“ 863”計劃的支持下，也取得了不少成果。其中最為突出的是水下機(jī)器人， 6000 米水下無纜機(jī)器人的成果居世界領(lǐng)先水平，還開發(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、力覺、觸覺、聲覺等基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上開展了不少工作，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)械等的開發(fā)應(yīng)用方面則剛剛起步，與國外先進(jìn)水平差距較大，需要在原有成績的基礎(chǔ)上，有重點地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實用的技術(shù)和產(chǎn)品，以期在“十五”后期立于世界先進(jìn)行列之中。 國內(nèi)搬運機(jī)械手的發(fā)展趨勢主要可以概括為以下幾點： (1) 搬運機(jī)械手 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)價格不斷下降 。 (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 搬運機(jī)械手 整機(jī) ;國外已有模塊化裝配 搬運機(jī)械手 產(chǎn)品問市。 (3) 搬運機(jī)械手的 控制系統(tǒng)向基于 的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化 ;器件集成度提高，控制柜日見小巧，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) 搬運機(jī)械手 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， 搬運機(jī)械手 還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器， (5) 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在 搬運機(jī)械手 中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制如使遙控 機(jī)械手 操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱 搬運機(jī)械手 。 文研究內(nèi)容 械手的技術(shù)參數(shù) 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 對象：直徑 300 400柱形桶裝； 抓重： 100持式手部 )； 自由度數(shù)： 3 個（手抓張合、手臂上下、左右移動）； 坐標(biāo)形式：直角坐標(biāo)； 目前使用的機(jī)械手的臂力范圍較大，國內(nèi)現(xiàn)有的機(jī)械手的臂力最小為 大為 8000N。安全系數(shù) K 一般可在 3 作范圍 機(jī)械手的工作范圍根據(jù)工藝要求和操作運動的軌跡來確定。一個操作運動的軌跡是幾個動作的合成 ，在確定的工作范圍時，可將軌跡分解成單個的動作，由單個動作的行程確定機(jī)械手的最大行程。 本機(jī)械手的動作范圍確定如下： 手臂升降行程 350臂水平運動行程 500 運動速度 機(jī)械手各動作的最大行程確定之后，可根據(jù)生產(chǎn)需要的工作拍節(jié)分配每個動作的時間，進(jìn)而確定各動作的運動速度。搬運機(jī)械手要完成整個搬運過程，需完成夾緊工件、手臂升降、伸縮，平移等一系列的動作，這些動作都應(yīng)該在工作拍節(jié)規(guī)定的時間內(nèi)完成，具體時間的分配取決于很多因素，根據(jù)各種因素反復(fù)考慮，對分配的方案進(jìn)行比較，才能確定。 機(jī)械手的總 動作時間應(yīng)小于或等于工作拍節(jié)，如果兩個動作同時進(jìn)行，要按時間長的計算，分配各動作時間應(yīng)考慮以下要求： （ 1） 給定的運動時間應(yīng)大于液壓元件的執(zhí)行時間； （ 2） 伸縮運動的速度要大于回轉(zhuǎn)運動的速度，因為回轉(zhuǎn)運動的慣性一般大于伸縮運動的慣性。在滿足工作拍節(jié)要求的條件下，應(yīng)盡量選取較低的運動速度。機(jī)械手的運動速度與臂力、行程、驅(qū)動方式、緩沖方式、定位方式都有很大關(guān)系，應(yīng)根據(jù)具體情況加以確定。 （ 3） 在工作拍節(jié)短、動作多的情況下，常使幾個動作同時進(jìn)行。為此驅(qū)動系統(tǒng)要采取相應(yīng)的措施，以保證動作的同步。 搬運機(jī)械手的 各運動速度如下： 手臂伸縮速度： 50臂伸； 手臂升降速度： 50臂升； 手臂水平運動速度： 50水平手指夾緊油缸的運動速度： 50夾買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 臂的配置形式 機(jī)械手的手臂配置形式基本上反映了它的總體布局。運 動要求、操作環(huán)境、工作對象的不同，手臂的配置形式也不盡相同。本機(jī)械手采用 懸掛式機(jī)械手 。機(jī)座上可以裝上獨立的控制裝置，便于搬運與安放，機(jī)座底部也可以安裝行走機(jī)構(gòu)，已擴(kuò)大其活動范圍，它分為手臂配置在機(jī)座頂部與手臂配置在機(jī)座立柱上兩種形式，本機(jī)械手采用手臂配置在機(jī)座立柱上的形式。手臂配置在機(jī)座立柱上的機(jī)械手多為圓柱坐標(biāo)型，它有升降、伸縮運動，工作范圍較大。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 2 結(jié)構(gòu)設(shè)計方案 體的設(shè)計思路 工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式主要有直角坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，球坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)四種。具體到本設(shè)計，因為 要求搬運的加工工件的質(zhì)量達(dá) 100徑為 300為 400圓桶， 同時考慮到數(shù)控機(jī)床布局的具體形式及對堆垛機(jī)的具體要求，考慮在滿足系統(tǒng)工藝要求的前提下，盡量簡化結(jié)構(gòu)，以減小成本、提高可靠度。該機(jī)械手在工作中需要 3 種運動 ,其中手臂的前后和升降運動為兩個直線運動，綜合考慮，機(jī)械手自由度數(shù)目取為 3，坐標(biāo)形式選擇直角坐標(biāo)形式，即一個手爪張合自由度和兩個移動自由度，其特點是 :結(jié)構(gòu)比較簡單。 （ 1） 根據(jù)系統(tǒng)的目標(biāo)，明確所采用機(jī)器人的目的和任務(wù)； （ 2） 分析機(jī)器人所在系統(tǒng)的工作環(huán)境； （ 3） 根據(jù)機(jī)器人的 工作要求，確定機(jī)器人的基本功能和方案。如機(jī)器人的自由度、動作精度的要求、所能抓取的重量、容許的運動范圍。 （ 4） 選擇各部件（手部、臂部、基座）的具體結(jié)構(gòu)，進(jìn)行機(jī)器人總裝圖的設(shè)計； 采用的方案 由度和坐標(biāo)系的選擇 機(jī)器人的運動自由度是指各運動部件在三維空間相當(dāng)于固定坐標(biāo)系所具有的獨立運動數(shù)，對于一個構(gòu)件來說，它有幾個運動坐標(biāo)就稱其有幾個自由度。各運動部件自由度的總和為機(jī)器人的自由度數(shù)。機(jī)本次設(shè)計的搬運機(jī)器人為 3自由度即：手 爪張合、臂部升降、臂部的伸縮。 工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式主要有直角坐標(biāo) 結(jié)構(gòu)、圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)、球坐標(biāo)結(jié)構(gòu)、關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)四種。 由于本機(jī)械手是對 桶裝成品 進(jìn)行搬運 堆垛 ，它具有升降、伸縮、的自由度要求 ， 所以選用 直角 坐標(biāo)型機(jī)械手。 動方式的選擇 驅(qū)動機(jī)構(gòu)是搬運機(jī)器人的重要組成部分。根據(jù)動力源的不同，工業(yè)機(jī)械手的驅(qū)動機(jī)構(gòu)大致可分為液壓、氣動、電動和機(jī)械驅(qū)動等四類。 液壓驅(qū)動壓力高，可獲得大的輸出力，反應(yīng)靈敏，可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，維買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 修方便，但是，液壓元件成本高，油路比較復(fù)雜。氣動驅(qū)動壓力低，輸出力較小如需要輸出力大時，其結(jié)構(gòu)尺寸過大，阻尼效果差低速不易控制，但結(jié)構(gòu)簡單，能源方便，成本 低。電動機(jī)驅(qū)動有：異步電動機(jī)、步進(jìn)電動機(jī)為動力源，電動機(jī)使用簡單，且隨著材料性能的提高，電動機(jī)性能也逐漸提高。本次設(shè)計的搬運堆垛機(jī)構(gòu)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)采用液壓驅(qū)動。 部的設(shè)計 手部既直接與工件接觸的部分，一般是回轉(zhuǎn)型或平動型（多為回轉(zhuǎn)型，因其結(jié)構(gòu)簡單）。手部多為兩指（也有多指）；根據(jù)需要分為外抓式和內(nèi)抓式兩種；也可以用負(fù)壓式或真空式的空氣吸盤（主要用于可吸附的，光滑表面的零件或薄板零件）和電磁吸盤。 傳力機(jī)構(gòu)形式較多，常用的有：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜楔杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母式、彈簧式和重力式。 本次設(shè)計的手部 選擇夾持類回轉(zhuǎn)型結(jié)構(gòu)手部。 部的設(shè)計 手臂部件是機(jī)械手的重要握持部件。它的作用是支撐腕部和手部（包括工作或夾具），并帶動他們做空間運動。 臂部運動的目的：把手部送到空間運動范圍內(nèi)任意一點。因此，在本次設(shè)計中臂部具有兩個自由度才能滿足基本要求，即手臂的伸縮、升降運動。 手臂的各種運動通常用驅(qū)動機(jī)構(gòu)（如液壓缸）和各種傳動機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中手部和工件的靜、動載荷，而且自身運動較為多，受力復(fù)雜。 本次設(shè)計實現(xiàn)臂部的左右移動、升降運動， 采用兩個相互垂直的直線缸來實現(xiàn)手 臂的左右移動和升降。 機(jī)器人手臂的伸縮使其手臂的工作長度發(fā)生變化，伸縮式臂部機(jī)構(gòu)的驅(qū)動可采用液壓缸直接驅(qū)動。 機(jī)座是 機(jī)身機(jī)器人的基礎(chǔ)部分，起支撐作用。對固定式機(jī)器人，直接聯(lián)接在地面或懸掛在支架上，對可移動式機(jī)器人，則安裝在移動結(jié)構(gòu)上。機(jī)身由臂部運動（升降、平移）機(jī)構(gòu)及其相關(guān)的導(dǎo)向裝置、支撐件等組成。本次畢業(yè)設(shè)計的搬運機(jī)器人的機(jī)身選用懸掛式機(jī)身結(jié)構(gòu)。 （ 1） 抓重： 100持式手部 ) （ 2） 自由度數(shù)： 3 個（手抓張合、手臂上下、左右移動） （ 3） 坐標(biāo)形式 ：直角坐標(biāo) 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 （ 4） 手臂運動參數(shù) 手臂左右行程： 500臂上下行程： 350文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 3 手部結(jié)構(gòu) 手部是機(jī)械手直接用于抓取和握緊工件或夾持專用工具進(jìn)行操作的部件，它具有模仿人手的功能，并安裝于機(jī)械手手臂的前端。機(jī)械手結(jié)構(gòu)型式 不像 人手，它的手指形狀也 不像 人的手指，它沒有手掌，只有自身的運動將物體包住，因此，手部結(jié)構(gòu)及型式根據(jù)它的使用場合和被夾持工件的形狀，尺寸，重量，材質(zhì)以及被抓取部位等的不同而設(shè)計各種類型的手部結(jié)構(gòu)，它一般可分為鉗爪式，氣吸式，電磁 式和其他型式。 根據(jù)設(shè)計要求，本文采用夾鉗式的手部結(jié)構(gòu)。 鉗爪式手部結(jié)構(gòu)由手指和傳 動 機(jī)構(gòu) 和驅(qū)動裝置三部分 組成。其傳 動 機(jī)構(gòu)形式比較多，如滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜楔杠桿式、齒輪齒條式、彈簧杠桿式等，這里采用滑槽杠桿式。 計時應(yīng)考慮的幾個問題 （ 1） 應(yīng)具有足夠的握力（即夾緊力） 在確定手指的握力時，除考慮工件重量外，還應(yīng)考慮在傳送或操作過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動，以保證工件不致產(chǎn)生松動或脫落。 （ 2） 手指間應(yīng)有一定的開閉角 兩個手指張開與閉合的兩個極限位置所夾的角度稱為手指的開閉角。手指的開閉角保證 工件能順利進(jìn)入或脫開。若夾持不同直徑的工件，應(yīng)按最大直徑的工件考慮。 （ 3） 應(yīng)保證工件的準(zhǔn)確定位 為使手指和被夾持工件保持準(zhǔn)確的相對位置，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，以便自動定心。 （ 4）應(yīng)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)械手在運動過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動的影響，要求具有足夠的強(qiáng)度和剛度以防止折斷或彎曲變形，但應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)簡單緊湊，自重輕。 （ 5）應(yīng)考慮被抓取對象的要求 應(yīng)根據(jù)抓取 工件的形狀、抓取部位和抓取數(shù)量的不同，來設(shè)計和確定手指的形狀。 緊力的計算 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 手指握緊工件時所需的力稱為握力（即夾緊力），一般來說，手指握力需克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運動狀態(tài)變化時所產(chǎn)生的載荷（慣性力或慣性力矩），使得工件保持良好的夾緊狀態(tài)。握力的大小與被夾持工件的重量、重心位置、以及夾持工件的范圍有關(guān)，我們把握力假想為作用在手指與工件接觸面的對稱平面內(nèi)，并設(shè)兩力大小相等，方向相反，用 可按下式 3算： N 1 2 3F K K K G （ 式中： 有機(jī)械手的工藝和設(shè)計要求確定，通常取 要考慮慣性力的影響，可近似按下式估算： 2=1 /K a g 其中， a _運載 工件時重力方向運動最大加速度； g _重力加速度， 2s/8.9 ； a v t 響 _系統(tǒng)達(dá)到最高速度的時間，一般取 ，根據(jù)手指形狀與工件形狀以及手指與工件位置不同進(jìn)行選定； N）。 本設(shè)計 5.0/m a x 響 2 3，機(jī)械手所抓工件重 100根據(jù)公式計算 4 80 3.緊缸的拉力的計算 實際所采用的液壓缸驅(qū)動力大于 F。手爪的機(jī)械效率 ，取 。 6 0 實際 3.定夾緊缸的直徑 (4/ 22 實際（ 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 式中 取活塞桿直徑 , 。 )42 （ 44)4 （ 取液壓缸內(nèi)徑為 50 ； 活塞桿直徑 ； 活塞厚 ； 缸筒長度 32( ,取 00 ； 活塞行程，當(dāng)抓取 300件時，手爪從張開 330少到 300塞移動的距離大約 50行程 0 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 4 臂 部的結(jié)構(gòu) 述 機(jī)械手手臂的作用，是在一定的載荷和一定的速度下，實現(xiàn)在機(jī)械手所要求的工作空間內(nèi)的運動。在進(jìn)行機(jī)械手手臂設(shè)計時，要遵循下述原則： （ 1） 應(yīng)盡可能使機(jī)械手手臂各關(guān)節(jié)軸相互平行；相互垂直的軸應(yīng)盡可能相交于一點，這樣可以使機(jī)械手運動學(xué)正逆運算簡化，有利于機(jī)械手的控制； （ 2）機(jī)械手手臂的結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)滿足機(jī)械手工作空間的要求。工作空間的形狀和大小與機(jī)械手手臂的長度，手臂關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動范圍有密切的關(guān)系。但機(jī)械手手臂末端工作空間并 沒有考慮機(jī)械手手腕的空間姿態(tài)要求，如果對機(jī)械手手腕的姿態(tài)提出具體的要求，則其手臂末端可實現(xiàn)的空間要小于上述沒有考慮手腕姿態(tài)的工作空間； （ 3）為了提高機(jī)械手的運動速度與控制精度，應(yīng)在保證機(jī)械手手臂有足夠強(qiáng)度和剛度的條件下，盡可能在結(jié)構(gòu)上、材料上設(shè)法減輕手臂的重量。力求選用高強(qiáng)度的輕質(zhì)材料，通常選用高強(qiáng)度鋁合金制造機(jī)械手手臂。目前，在國外，也在研究用碳纖維復(fù)合材料制造機(jī)械手手臂。碳纖維復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度高，抗振性好，比重小（其比重相當(dāng)于鋼的 1/4，相當(dāng)于鋁合金的 2/3），但是，其價格昂貴，且在性能穩(wěn)定性及制造復(fù) 雜形狀工件的工藝上尚存在問題，故還未能在生產(chǎn)實際中推廣應(yīng)用。目前比較有效的辦法是用有限元法進(jìn)行機(jī)械手手臂結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。在保證所需強(qiáng)度與剛度的情況下，減輕機(jī)械手手臂的重量； （ 4）機(jī)械手各關(guān)節(jié)的軸承間隙要盡可能小，以減小機(jī)械間隙所造成的運動誤差。因此，各關(guān)節(jié)都應(yīng)有工作可靠、便于調(diào)整的軸承間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)； （ 5）機(jī)械手的手臂相對其關(guān)節(jié)回轉(zhuǎn)軸應(yīng)盡可能在重量上平衡，這對減小電機(jī)負(fù)載和提高機(jī)械手手臂運動的響應(yīng)速度是非常有利的。在設(shè)計機(jī)械手的手臂時，應(yīng)盡可能利用在機(jī)械手上安裝的機(jī)電元器件與裝置的重量來減小機(jī)械手手臂的不 平衡重量，必要時還要設(shè)計平衡機(jī)構(gòu)來平衡手臂殘余的不平衡重量； （ 6）機(jī)械手手臂在結(jié)構(gòu)上要考慮各關(guān)節(jié)的限位開關(guān)和具有一定緩沖能力的機(jī)械限位塊，以及驅(qū)動裝置，傳動機(jī)構(gòu)及其它元件的安裝。 部具體設(shè)計方案及計算 根據(jù)機(jī)械手實際工作需要，確定機(jī)械手的臂部需要實現(xiàn)升降和左右兩個相互垂直的直線運動。機(jī)械手的臂部由垂直升降手臂（大臂）和左右平移手臂（小臂）買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 組成。直線運過液壓傳動或電機(jī)驅(qū)動滾珠絲杠來實現(xiàn)。考慮到本設(shè)計機(jī)械手所搬運工件的重量適中，大概 100中型重量；同時考慮到機(jī)械手的動態(tài)性能及運動的穩(wěn)定性，安 全性，對手臂的剛度有較高的要求。本設(shè)計選擇液壓驅(qū)動方式，液壓缸既是驅(qū)動元件，又是執(zhí)行運動件。 具體的設(shè)計方案為：機(jī)械手的垂直升降手臂（大臂）和左右平移手臂（小臂）的伸縮運動都為直線運動，通過 2 個相互垂直的液壓缸來實現(xiàn)。其中 :大臂液壓缸活塞桿的伸縮實現(xiàn)了機(jī)械手的升降，小臂液壓缸活塞的左右往復(fù)實現(xiàn)了機(jī)械手的左右平移。同時，因為控制和具體工作的要求，若僅僅通過增大液壓缸的缸徑來增大剛度，是不能滿足系統(tǒng)剛度要求的，所以在設(shè)計時另外增設(shè)了導(dǎo)向裝置。目前常用的導(dǎo)向裝置有單導(dǎo)向桿、雙導(dǎo)向桿、四導(dǎo)向桿等，在本機(jī)械手中采用單導(dǎo)向桿來增加手臂的剛性和導(dǎo)向性。在本機(jī)械手中采用的是單導(dǎo)向桿作為導(dǎo)向裝置，它可以增加手臂的剛性和導(dǎo)向性。本設(shè)計機(jī)械手的臂部剖面圖如圖 3示。 后伸縮手臂的設(shè)計計算 后伸縮手臂驅(qū)動力的計算 手臂作水平伸縮直線運動時所需的驅(qū)動力計算公式為 : 回密摩慣 (式中 : 慣塞桿所受的平均慣性力 ; 摩臂運動時，為運動件表面間的摩擦阻力。若是導(dǎo)向裝置，則為活塞和缸壁等處得摩擦阻力 ; 密N)，用不同形狀的密封圈密封，其摩擦阻力不同； 回 （ 1） 慣)/( 總慣（ 式中 : 總括工件重量）； g _重力加速度，取 m/s ； v _由靜止加速到常速的變化量（ m/s）； t _啟動過程時間（ s） ,一般取 輕載低速運動部件取較小值，對重載高速運動部件取較大值。 由設(shè)計參數(shù)可知 ，并取 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 5 0)0 0)/( 總慣 （ 2）摩總摩 （ 式中： 總括工件重量）； _當(dāng)量摩擦系數(shù)，其值與導(dǎo)向支承的截面形狀有關(guān)。 對于圓柱面： ) _摩擦系數(shù)，對于 靜摩擦且無潤滑時取 3 0 0 總總摩（ 3）密采用“ O”形密封圈，簡化計算時，可視作 （ （ 4）回回油腔與油箱相連，可視為與大氣相連，故 回所以由式（ 3驅(qū)動力 回密摩慣 后伸縮液壓缸的內(nèi)徑計算 手臂伸縮 運動的驅(qū)動力 F 由雙作用單桿活塞油缸提供，活塞桿直徑 d ，油缸經(jīng) D ,取 ,油液壓力取 ，則油缸內(nèi)徑計算如下 ： )4)(4/1222 （ 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 010)1 5 6 0 04)435 經(jīng)查表工業(yè)機(jī)械手設(shè)計，選取液壓缸內(nèi)徑 00 。 塞桿直徑 d 的計算 活塞桿直徑 ，經(jīng)查表工業(yè)機(jī)械手設(shè)計表 4取活塞桿直徑 00 。 下伸縮手臂的設(shè)計計算 下伸縮手臂驅(qū)動力的計算 手臂作上下伸縮直線運動時所需的驅(qū)動力計算公式為 回密摩慣（ 式中 摩摩 ， 取 16.0f ； G _零部件及工件所受總重力。 慣F、密F、回 由式（ ： ( 總慣 易知 回，由式（ ， 所以驅(qū)動力 4 回密摩慣 下伸縮液壓缸的內(nèi)徑計算 油缸內(nèi)經(jīng) D ,取 ,油液壓力取 104 ， 由式（ 算得： 4 經(jīng)查表工業(yè)機(jī)械手設(shè)計表 4取液壓缸內(nèi)徑 00 。 塞桿直徑 d 的計算 活塞桿直徑 ，經(jīng)查表工業(yè)機(jī)械手設(shè)