《排爆機(jī)器人平衡式機(jī)械手的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)案例綜述》1600字

排爆機(jī)器人平衡式機(jī)械手的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)案例綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u6952排爆機(jī)器人平衡式機(jī)械手的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)案例綜述 145401.1末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì) 1187751.2末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)減速機(jī)和電機(jī)選型 156851.2.1末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)減速機(jī)的選擇 1172761.2.2末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)的選擇 229486手爪處電機(jī)所需功率為 392051.3末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新點(diǎn)設(shè)計(jì) 41.1末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)本文中末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖所示，由于排爆機(jī)器人末端執(zhí)行用來(lái)夾持爆炸物品，需要進(jìn)行較大的工作行程和較穩(wěn)定的抓取，末端執(zhí)行器采用電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，使得驅(qū)動(dòng)方式更加的簡(jiǎn)便容易，夾爪固定于機(jī)械臂的末端。另外，對(duì)于絕大多數(shù)場(chǎng)合皆有各種探測(cè)設(shè)備的應(yīng)用，比如雙能源照射器、炸彈掃描器等，可以有效地防止在公共場(chǎng)合下存在大型危險(xiǎn)物的情況，因此本文中排爆機(jī)器人主要針對(duì)比較貼近現(xiàn)實(shí)的小型危險(xiǎn)物，通過(guò)便攜式的盒子或塑料袋進(jìn)行隱藏，顯著特征為外形尺寸較小，根據(jù)這一現(xiàn)實(shí)條件下的設(shè)計(jì)，此排爆機(jī)器人最小張合距離為零，處于閉合狀態(tài)，最大張合距離為100mm，可以抓取絕大多數(shù)的爆炸物品。1.2末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)減速機(jī)和電機(jī)選型1.2.1末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)減速機(jī)的選擇根據(jù)本文排爆機(jī)器人的任務(wù)工作要求，抓取危險(xiǎn)物的質(zhì)量不超過(guò)30kg。末端執(zhí)行結(jié)構(gòu)的工作流程為，通過(guò)伺服電機(jī)1傳遞給傳動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)軸傳遞運(yùn)動(dòng)給小齒輪2，通過(guò)小齒輪2和大齒3輪的嚙合，使大齒輪3轉(zhuǎn)動(dòng)，大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)連桿4的旋轉(zhuǎn)，由于末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)采取的是對(duì)稱(chēng)式結(jié)構(gòu)，通過(guò)兩連桿的方式來(lái)連接手爪，并且對(duì)稱(chēng)側(cè)的齒輪帶動(dòng)，通過(guò)大齒輪嚙合來(lái)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。通過(guò)電機(jī)控制傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)手爪前端部分鉗口5的開(kāi)合運(yùn)動(dòng)，針對(duì)末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)所攜帶的力傳感器，對(duì)危險(xiǎn)物的重量進(jìn)行檢測(cè)，從而可以合理且準(zhǔn)確的根據(jù)危險(xiǎn)物的大小和重量，控制電機(jī)的力矩，從而末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的手爪機(jī)構(gòu)可以提起危險(xiǎn)物。當(dāng)危險(xiǎn)物被提起以后，可以通過(guò)電機(jī)同時(shí)正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)停止轉(zhuǎn)動(dòng)的效果，以至于達(dá)到手爪停止到相對(duì)的物理位置，從而保證了危險(xiǎn)物不掉落，并且后續(xù)轉(zhuǎn)移危險(xiǎn)物的任務(wù)。1.2.2末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)的選擇排爆機(jī)器人末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)齒輪嚙合帶動(dòng)連桿轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)張開(kāi)和閉合動(dòng)作。圖6-3末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械簡(jiǎn)圖此處需要考慮末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的夾持危險(xiǎn)物最大重量為，因此手爪單邊所需要施加的力為F，其中手爪所配置的套殼采用橡膠材料，其與危險(xiǎn)物之間的摩擦系數(shù)為。則得到F的取值范圍為：手爪單邊開(kāi)合角度為，其中桿長(zhǎng)，鉗口垂直長(zhǎng)度，故手爪連桿所需要提供的力矩范圍為：手爪處的伺服電機(jī)通過(guò)齒輪減速機(jī)和聯(lián)軸器來(lái)控制手爪的張開(kāi)和閉合，電機(jī)所需要滿(mǎn)足的轉(zhuǎn)矩為末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)選用減速比的齒輪減速器，減速比行星輪減速機(jī)ZE90，并且行星輪減速機(jī)與齒輪減速器的總傳動(dòng)效率為，則腕關(guān)節(jié)的電機(jī)所需轉(zhuǎn)矩為保證J4處有足夠的驅(qū)動(dòng)力矩，所選用電機(jī)的轉(zhuǎn)矩應(yīng)該按所需轉(zhuǎn)矩的1.3至1.5倍計(jì)算，即根據(jù)本課題中末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的要求，手爪的張開(kāi)速度為，即為手爪處電機(jī)所需功率為對(duì)手爪處的電機(jī)功率進(jìn)行圓取整為50w。根據(jù)安川伺服電機(jī)7系列選型，綜合樣本選擇SGM7A-A5A表6-1SGM7A-A5A電機(jī)型號(hào)參數(shù)型號(hào)三相相電壓額定轉(zhuǎn)速額定功率QUOTE靜轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動(dòng)慣量QUOTE額定電流ASGM7A-A5A20030000.05kw0.15912.31.41.3末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新點(diǎn)設(shè)計(jì)由于排爆機(jī)器人在實(shí)際生活和應(yīng)用中，不乏會(huì)遇到不同尺寸、大小、材質(zhì)以及表面狀態(tài)的危險(xiǎn)物，從而在手爪處，增加一個(gè)套殼與手爪的尺寸相匹配，從而增大手爪與危險(xiǎn)物夾緊時(shí)所產(chǎn)生的摩擦力，此處所采用的的材料為橡膠，橡膠對(duì)于所接觸危險(xiǎn)物的摩擦系數(shù)為，有利于末端執(zhí)行結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定抓取危險(xiǎn)物。與此同時(shí)，為了滿(mǎn)足不同形狀的危險(xiǎn)物，本文所采取的解決方案與市面上絕大多數(shù)的排爆機(jī)器人所采取直接更換手爪的方式不同，套殼采取可螺紋連接的方式與手爪相連接，從而針對(duì)工作作業(yè)任務(wù)的特點(diǎn)時(shí)，可以選擇恰當(dāng)?shù)奶讱ば螤?，從而盡可能的與抓取物體相吻合，所以在設(shè)計(jì)本文中排爆機(jī)器人的時(shí)候，同時(shí)設(shè)計(jì)匹配的多款套殼，類(lèi)似手掌結(jié)構(gòu)，進(jìn)行相互配對(duì)，從而實(shí)現(xiàn)在針對(duì)工作作業(yè)形狀差異大時(shí)，可以快速更換套殼從而有針對(duì)性地抓取危險(xiǎn)物。更重要的是，考慮到經(jīng)濟(jì)環(huán)保的時(shí)