多自由度工業(yè)機(jī)械手臂的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-關(guān)節(jié)式四自由度含開題、SW三維仿真及12CAD圖
多自由度工業(yè)機(jī)械手臂的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-關(guān)節(jié)式四自由度含開題、SW三維仿真及12CAD圖,自由度,工業(yè),機(jī)械,手臂,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),關(guān)節(jié),開題,SW,三維,仿真,12,CAD
題目多自由工業(yè)機(jī)械手臂的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)院專業(yè)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師職稱 XX完成時(shí)間:20XX年6月摘 要摘 要隨著機(jī)械制造行業(yè)朝著自動(dòng)化和智能化發(fā)展,工業(yè)機(jī)械手成為智能化工裝置的重要組成部分,以機(jī)械手為代表的高端自動(dòng)化裝備得到了很好的發(fā)展,并且成為了工業(yè)機(jī)器人極其重要發(fā)展方向,多自由度機(jī)械手是這個(gè)大領(lǐng)域的研究對(duì)象中的重中之重。機(jī)械手替代人類做危險(xiǎn)行為或精準(zhǔn)行為,很大程度上拓寬了人們的活動(dòng)范圍,使人們可以更好的認(rèn)識(shí)世界和適應(yīng)世界,從危險(xiǎn)、繁重或無聊重復(fù)的工作中脫離出來。通過畢業(yè)選題,確定了本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是“多自由度工業(yè)機(jī)械臂手的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”,本文通過一系列計(jì)算和構(gòu)思,最終設(shè)計(jì)了一款電機(jī)、液壓、氣壓聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的多自由度工業(yè)機(jī)械手臂,類型為關(guān)節(jié)式,主要用于物料的搬運(yùn)。本文對(duì)機(jī)械手大臂、小臂、腰座、腕部等進(jìn)行了設(shè)計(jì)與分析,而且完成了總體裝配圖和二維圖紙的繪制。對(duì)機(jī)械手的各零件進(jìn)行力學(xué)計(jì)算來選擇合適的零件,通過計(jì)算和校核扭矩和功率等,選擇了合適的驅(qū)動(dòng)元件。最后通過有限元分析對(duì)選型的結(jié)果進(jìn)行了校核。關(guān)鍵詞:四自由度;機(jī)械手;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);有限元分析 - I -ABSTRACTMechanicalStructureDesignofIndustrialRobotArmwithMultiple DegreesofFreedomABSTRACTWithmachinerymanufacturingindustrytowardsautomationandintelligentdevelopment,industrialrobotsbecomeanimportantpartofintelligentchemicalplant,representedbymanipulatorofhigh-endautomationequipmenthasbeenverygooddevelopment,andhasbecomeanimportantdevelopmentdirection,industrialrobotsistheoneinthefieldofmultidegreeoffreedommanipulatorresearchobjectinthelist.Manipulatorinsteadofhumantododangerousbehaviororaccuratebehavior,toalargeextent,broadenthescopeofpeoplesactivities,sothatpeoplecanbetterunderstandtheworldandadapttotheworld,fromdangerous,heavyorboringrepetitiveworkout.Throughthegraduationtopicselection,determinethethegraduationdesigntopicismoredegreesoffreedomthemechanicalstructuraldesignofindustrialmechanicalarmhand,inthispaper,throughaseriesofcalculationanddesign,finaldesignwithamotor,hydraulicandpneumaticuniteddrivemoredegreesoffreedomofindustrialmechanicalarm,typeofjointtype,itismainlyusedformaterialhandling.Inthispaper,themanipulatorarm,arm,waistseat,wristandsoonweredesignedandanalyzed,andcompletedtheoverallassemblydrawingandtwo-dimensionaldrawing.Themechanicalcalculationofthepartsofthemanipulatortochoosetheappropriateparts,throughthecalculationandcheckthetorqueandpower,choosetheappropriatedrivingcomponents.Finally,theresultsofselectionarecheckedbyfiniteelementanalysis.Key Words:Fourdegreesoffreedom; Manipulator; Structuredesign; Finiteelementanalysis- V -目 錄目 錄摘 要IABSTRACTII目 錄III第1章 緒論51.1 選題背景51.2 機(jī)械手研究概況21.2.1 國外研究現(xiàn)狀21.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀21.3 本次課程設(shè)計(jì)的意義和目的3第2章 機(jī)械手臂的設(shè)計(jì)方案62.1機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)62.1.1 機(jī)械手結(jié)構(gòu)類型62.1.2 機(jī)械臂總體設(shè)計(jì)方案72.2 機(jī)械臂腰部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)82.2.1 機(jī)械手腰座結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求82.2.2 設(shè)計(jì)具體采用方案82.3 機(jī)械手手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)92.3.1 機(jī)械手手臂的設(shè)計(jì)要求92.3.2 設(shè)計(jì)具體采用方案102.4 機(jī)械手腕部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)112.4.1 機(jī)器人手腕結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求112.4.2本設(shè)計(jì)具體采用方案112.5機(jī)械手末端執(zhí)行器(手爪)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)132.5.1機(jī)械手末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)要求132.5.2機(jī)械臂末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)方式142.5.3 機(jī)械臂末端執(zhí)行器的典型結(jié)構(gòu)142.5.4設(shè)計(jì)具體采用方案142.6機(jī)械手的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)142.6.1機(jī)械臂傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題152.6.2工業(yè)機(jī)器人常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)形式162.6.3 設(shè)計(jì)具體采用方案162.7機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)172.7.1機(jī)械臂傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題172.7.2工業(yè)機(jī)器人常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)形式172.7.3工業(yè)機(jī)器人常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)形式18第3章 理論分析和設(shè)計(jì)計(jì)算193.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算193.1.1確定液壓系統(tǒng)基本方案193.1.2確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)203.1.3計(jì)算和選擇液壓元件223.2 電機(jī)選型有關(guān)參數(shù)計(jì)算233.2.1有關(guān)參數(shù)的計(jì)算233.2.2電機(jī)型號(hào)的選擇24第4章 機(jī)械手的關(guān)鍵零部件有限元分析264.1 有限元步驟及使用方法264.2 機(jī)器人主要零部件有限元分析284.2.1 軸的的有限元分析284.2.2 圓錐齒輪的有限元分析304.3 本章小結(jié)33第5章 總結(jié)與展望345.1總結(jié)345.2展望345.3機(jī)械手的經(jīng)濟(jì)性分析34參考文獻(xiàn)36致 謝38- III -XXX- I -第1章 緒論1.1 選題背景機(jī)械臂是模仿人手和臂動(dòng)作以完成規(guī)定作業(yè)的自動(dòng)化操作裝置,自從2013德國提出“工業(yè)4.0”的概念和中國印發(fā)“制造2025”戰(zhàn)略計(jì)劃以來中德合作進(jìn)入新時(shí)代,兩國在工業(yè)制造方面的對(duì)接越來越頻繁,以機(jī)械手為代表的高端自動(dòng)化裝備得到了很好的發(fā)展,并且成為了工業(yè)機(jī)器人極其重要發(fā)展方向。工業(yè)機(jī)械手大都是機(jī)電一體化的產(chǎn)品,多自由度機(jī)械手是機(jī)械手這個(gè)大領(lǐng)域的研究對(duì)象中的重中之重。機(jī)械手的研究領(lǐng)域很多,包攬了機(jī)械領(lǐng)域、電子領(lǐng)域、信息理論、人工智能領(lǐng)域、生物領(lǐng)域、以及計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域,它是這些理論的結(jié)合,這些領(lǐng)域與機(jī)械手相符相承,早期這些領(lǐng)域的發(fā)展促進(jìn)了機(jī)械手這門科學(xué)的發(fā)展對(duì)機(jī)械手的出現(xiàn)創(chuàng)造了條件,后來機(jī)械手的發(fā)展同樣促進(jìn)了這些領(lǐng)域的發(fā)展。我們?yōu)槭裁匆芯繖C(jī)械手,我們研究機(jī)械手的目的是什么,在時(shí)間的長河中,我們一直不斷地探索,不斷地去發(fā)現(xiàn)與研究。我們希望發(fā)展機(jī)械手,因?yàn)楫?dāng)人們處于危險(xiǎn)的工作時(shí),或者要求極其準(zhǔn)確的工作方式時(shí),機(jī)械手可以上陣來替代人類需要做的危險(xiǎn)行為,或者精準(zhǔn)行為。在這個(gè)時(shí)候機(jī)械手很大程度上拓寬了人們的活動(dòng)范圍,使人們可以更好的認(rèn)識(shí)世界和適應(yīng)世界,實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化,從而讓人們從危險(xiǎn)、繁重或無聊重復(fù)的工作中脫離出來,這很大程度上是為人類的福祉而努力。機(jī)械手正在逐漸變得智能化,在人工智能發(fā)揮著重要作用的今天,操縱者與人工智能之間的聯(lián)系正在不斷深化。與人類相比,機(jī)械手具有運(yùn)動(dòng)速度快、承載重物、定位精度高等優(yōu)點(diǎn),還可根據(jù)外部信號(hào)自動(dòng)進(jìn)行各種操作。機(jī)械手是通過計(jì)算機(jī)編程來控制的機(jī)械裝置,通過這種編程的機(jī)械手,我們?cè)诤艽蟪潭壬咸岣吡水a(chǎn)品的質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的自動(dòng)化,提高了生產(chǎn)效率?,F(xiàn)在這個(gè)高新技術(shù)發(fā)達(dá)的時(shí)代,機(jī)械手的發(fā)展也需要不斷加快腳步。機(jī)械手的誕生直至發(fā)展雖然只有短短的30年,然而它已近成熟滲透到國民經(jīng)濟(jì)、民用技術(shù)等諸多領(lǐng)域,具有十分廣大的應(yīng)用前景,甚至我們的生產(chǎn)生活已近完全離不開機(jī)械手,機(jī)械手煥出了十分強(qiáng)大的生命力。1.2 機(jī)械手研究概況1.2.1 國外研究現(xiàn)狀H Fujimoto提出了一種基于采樣間干擾抑的六自由度機(jī)械手視覺伺服控制方法。在控制器中,針對(duì)采樣頻率受限的一般數(shù)字控制系統(tǒng),采用了作者提出的多- 27 -XXXXX速率采樣間干擾抑制算法。所提出的具有開環(huán)估計(jì)和開關(guān)函數(shù)的前饋控制方案能夠在不犧牲閉環(huán)特性的情況下抑制干擾。建立了視覺伺服系統(tǒng)中延遲問題的一個(gè)新的精確表達(dá)式,即圖像處理延遲、攝像機(jī)信號(hào)采樣周期與關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)控制周期之差以及內(nèi)環(huán)關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)的延遲。通過引入新的多回路控制方案和深度辨識(shí),提出的采樣間干擾抑制控制器適用于具有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)的六自由度機(jī)械手的復(fù)雜視覺伺服問題。SArima對(duì)六自由度機(jī)械手進(jìn)行了詳細(xì)的研究,通過運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真和數(shù)據(jù)分析對(duì)軌跡的正確規(guī)劃進(jìn)行研究分析。因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)算法的正確性不能直觀展現(xiàn)出來,他通過使用C+來分析機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡和空間運(yùn)動(dòng)路徑的規(guī)劃,基于MFC和OpenGL圖形庫開發(fā)了3D運(yùn)動(dòng)仿真軟件系統(tǒng)IDE。他使用正向運(yùn)動(dòng)學(xué),和運(yùn)動(dòng)仿真中結(jié)合軌跡規(guī)劃的算法,并根據(jù)多項(xiàng)式的求導(dǎo)計(jì)算等數(shù)學(xué)方法建立數(shù)學(xué)立模型軌跡規(guī)劃,使機(jī)械手得到了很大程度上的優(yōu)化和提升。AGJ Kouabon和Melingui提出了一種求解高自由度冗余度機(jī)器手逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問題的學(xué)習(xí)框架。這些有幾種可能的組合來獲得末端效應(yīng)器(EE)姿勢。因此,對(duì)于給定的EE姿勢,可以關(guān)聯(lián)多個(gè)關(guān)節(jié)角度向量。然而,對(duì)于給定的EE位姿,如果將一組關(guān)節(jié)角參數(shù)化,則冗余度機(jī)械手的IK問題可以歸結(jié)為非冗余度機(jī)械手的IK問題,從而可以應(yīng)用為非冗余度機(jī)械手開發(fā)的閉式解析方法來獲得IK解。通過對(duì)冗余度機(jī)械臂的工作空間聚類和位形空間聚類,實(shí)現(xiàn)了冗余度機(jī)械臂關(guān)節(jié)的參數(shù)化。工作空間聚類采用生長型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(GNG),配置空間聚類采用鄰域函數(shù)(NF)。通過對(duì)冗余度機(jī)械手的仿真和實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了該方法的有效性。1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國機(jī)械手在很晚的時(shí)候才發(fā)展機(jī)械手,所以我國機(jī)械手的研發(fā)相對(duì)落后。80年代我國對(duì)機(jī)械手的研究才算正式啟動(dòng)。 1986年春天,我國正式啟動(dòng)了“七五”研究高新機(jī)械產(chǎn)品的規(guī)劃,這成為解決我國機(jī)械手問題的關(guān)鍵一步。1987年的時(shí)候,我們國家研究人員將機(jī)械臂列入了“863”高新技術(shù)計(jì)劃的研發(fā)項(xiàng)目。在當(dāng)時(shí),我國很多高校和研究機(jī)構(gòu)都開始對(duì)機(jī)械手進(jìn)行深度的研究,國家開始重視 和鼓勵(lì)科技創(chuàng)新,所以我國機(jī)械手的研究在很短的時(shí)間里就取得了顯著的成果??臻gkdw-ii于1989年被開發(fā),它甚至擁有驚人的10自由度,它全長69cm,重量為13kg,質(zhì)量很輕。實(shí)現(xiàn)了前、后、上、和下樓梯時(shí)候的穩(wěn)定狀態(tài)和左右移動(dòng)的穩(wěn)定狀態(tài)。在20世紀(jì)90年代科學(xué)家在kdw的平臺(tái)卡座上多加了兩組垂直接頭零件,使機(jī)械手發(fā)展成為具有12個(gè)自由度和轉(zhuǎn)彎功能的kdw,實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手自由度的突破,并得到了長遠(yuǎn)的發(fā)展。 1996年科學(xué)家們使機(jī)械手實(shí)現(xiàn)了每秒0.8次的機(jī)械手抓取次數(shù),步長20厘米-22厘米,最大工作坡度為19度。21世紀(jì)初期,我國第一臺(tái)仿人機(jī)械手“先鋒”在kdw-iii的基礎(chǔ)上研制成功,可用于偏差小、不確定度小的動(dòng)態(tài)環(huán)境,周期為每秒兩步,高度1.4米,重量20公斤,具有頭、眼、頸、身、臂、腳等功能,并具有一定的語音功能。老舊的機(jī)械手是欠驅(qū)動(dòng)的,當(dāng)抓取比較小的物體時(shí)。第一,物體很難被夾起,第二物體容易從手爪上面脫落。對(duì)于這個(gè)問題,馬江濤提出一種新型的機(jī)械手結(jié)構(gòu),是一種欠驅(qū)動(dòng)方式的夾取機(jī)器,對(duì)之前的機(jī)械手進(jìn)行了優(yōu)化和提升。他充分的介紹了他設(shè)計(jì)的欠定義型機(jī)械臂機(jī)械手抓和驅(qū)動(dòng)機(jī)械手抓運(yùn)動(dòng)的伺服控制系統(tǒng)。創(chuàng)新了手爪的結(jié)構(gòu),通過對(duì)手指的靜態(tài)分析,證實(shí)了手爪的靈活性和可操作性。他根據(jù)對(duì)剛度的計(jì)算公式,和矩陣勢能模型,確定了機(jī)械手運(yùn)行的合理范圍,確定了機(jī)械手最佳抓取形狀。通過多次的實(shí)驗(yàn),他設(shè)計(jì)的機(jī)械手可以輕松的應(yīng)對(duì)抓取物品的尺寸的變化。我們都知道,傳統(tǒng)的機(jī)械手工作的范圍十分的有限。通過團(tuán)隊(duì)的協(xié)作徐頂峰等人研究出了一款可變手掌機(jī)械手,這種機(jī)械手擁有雙五桿滑塊,滑塊是并聯(lián)安裝的機(jī)構(gòu)。,利用多目標(biāo)遺傳算法優(yōu)化目標(biāo)尺寸.結(jié)果表明曲柄的長度對(duì)機(jī)械手抓取范圍影響最大,并確認(rèn)了機(jī)構(gòu)死點(diǎn)位置。近年來,著名的清華大學(xué)在研制一款高1.7m、重130公斤、自由度32度的人形機(jī)械手thbip-i。清華大學(xué)學(xué)生在985項(xiàng)目科研工作計(jì)劃的不斷推動(dòng)下,對(duì)于機(jī)械手的研究日新月異。1.3 本次課程設(shè)計(jì)的意義和目的在研究機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)和主要作用時(shí),穿插著機(jī)械手型號(hào)、自由度,電機(jī)的選擇,電路的設(shè)計(jì)和各零部件安裝位置的確定都是十分有意義的。動(dòng)作復(fù)雜的機(jī)械手的設(shè)計(jì)需要我們學(xué)習(xí)很多新知識(shí)并結(jié)合已學(xué)知識(shí),使得設(shè)計(jì)的成果能更好東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文展現(xiàn)出來。機(jī)械手在我們的生活中已經(jīng)占據(jù)了非常重要的地位,機(jī)械手的發(fā)展水平很大程度上決定了社會(huì)的發(fā)展水平。但是現(xiàn)階段,我國很多原本可以由機(jī)械臂XXXXXX代替的工作卻仍然由工人操作,這就導(dǎo)致我國普遍存在的一個(gè)問題是工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大而工作效率低下。所以我在選擇畢業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的時(shí)候就選擇了機(jī)械手,希望能把我大學(xué)四年學(xué)的知識(shí)得到一個(gè)綜合應(yīng)用,希望我得到能力的提升。目前,機(jī)械手已發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS和柔性制造單元FMC中一個(gè)重要組成部分。把機(jī)床設(shè)備和機(jī)械手共同構(gòu)成一個(gè)柔性加工系統(tǒng)或柔性制造單元,它適應(yīng)于中、小批量生產(chǎn),可以節(jié)省龐大的工件輸送裝置,結(jié)構(gòu)緊湊,而且適應(yīng)性很強(qiáng)。當(dāng)工件變更時(shí),柔性生產(chǎn)系統(tǒng)也很容易改變,這有利于企業(yè)不斷更新適銷對(duì)路的品種,提高產(chǎn)品質(zhì)量,更好地適應(yīng)市場競爭的需要。而目前我國的工業(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,應(yīng)用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低,機(jī)械手的研究和開發(fā)直接影響到我國自動(dòng)化生產(chǎn)水平的提高,從經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上考慮都是十分必要的。因此,進(jìn)行機(jī)械手的研究設(shè)計(jì)是非常有意義的。 這次設(shè)計(jì)中我對(duì)大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)做了一個(gè)整合,希望能完成一個(gè)比較完善的機(jī)械手臂,能體現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的理論研究水平和實(shí)際動(dòng)手能力。本設(shè)計(jì)的機(jī)械臂可以用于搬運(yùn)、夾取工件,還可以和數(shù)控機(jī)床或者加工中心聯(lián)合使用,以期獲得降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的的效果。第2章 機(jī)械手臂的設(shè)計(jì)方案2.1 機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)2.1.1 機(jī)械手結(jié)構(gòu)類型目前,機(jī)械手的分類標(biāo)準(zhǔn)有很多種形式,常見的是按機(jī)械手結(jié)構(gòu)分類,大體可以分為:關(guān)節(jié)型機(jī)械手結(jié)構(gòu),直角坐標(biāo)系下機(jī)械手,圓柱坐標(biāo)系機(jī)械手,球坐標(biāo)系機(jī)械手,下面來介紹各種機(jī)械手機(jī)械手的結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)。(a) 直角坐標(biāo)型 (b) 圓柱坐標(biāo)型 (c) 球坐標(biāo)型 (d) 關(guān)節(jié)型圖2.1 四種類型機(jī)械手示意簡圖(1) 直角坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu) 直角坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu),顧名思義就是在直角坐標(biāo)系下控制的機(jī)械手,這種機(jī)械手屬于比較常見的機(jī)械手類別。空間對(duì)這種機(jī)械手的影響較小,且這種機(jī)械手的尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他機(jī)械手。所以一般適用于機(jī)床加工時(shí)的換刀操作,運(yùn)動(dòng)形式較為死板。對(duì)本次畢設(shè)不太適用,如2.1(a)圖所展示就是這種機(jī)械手結(jié)構(gòu)。(2) 圓柱坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu)圓柱坐標(biāo)控制的機(jī)械手可以實(shí)現(xiàn)以此旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和兩次直線運(yùn)動(dòng),這是一種比較簡單的控制方式,如2.1(b)圖所展示的機(jī)械手結(jié)構(gòu)。這種機(jī)械手的結(jié)構(gòu)相對(duì)于其他機(jī)械手的結(jié)構(gòu)來說是簡單的,但是他的精度不錯(cuò),可以很好地實(shí)現(xiàn)抓取的運(yùn)動(dòng),工作的空間形狀為圓柱形。(3) 球坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu)求坐標(biāo)系機(jī)械手運(yùn)動(dòng),兩次旋轉(zhuǎn),一次直線運(yùn)動(dòng),如圖2.1(c)所示這種工作形式的機(jī)械手結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡單,然而機(jī)械手抓取的精度和其它的相比也相對(duì)較低,所以這種機(jī)械手不經(jīng)常被人們所使用。其主要的作用是作一些簡單的抓取工作,并且在一個(gè)球形的工作區(qū)域內(nèi)工作。(4) 關(guān)節(jié)型機(jī)械手結(jié)構(gòu)關(guān)節(jié)類型的機(jī)械手就向我們的手臂一樣靈巧,通過大臂帶動(dòng)著小臂一起運(yùn)動(dòng),由三個(gè)回轉(zhuǎn)體組成,如圖2.1(d)所示。關(guān)節(jié)型的手的動(dòng)作非常靈巧,他能簡單地實(shí)現(xiàn)很多動(dòng)作。而且他體積小,這部手的研究非常受歡迎。相對(duì)于機(jī)械手主體的尺寸,機(jī)械運(yùn)作時(shí)候所需的空間大。這樣的機(jī)械手適合被運(yùn)用在機(jī)器制造業(yè)中,XXX例如機(jī)械手用于焊接技術(shù)、自動(dòng)汽車噴漆涂漆、快遞搬運(yùn)等。2.1.2 機(jī)械臂總體設(shè)計(jì)方案關(guān)節(jié)式機(jī)械手是目前應(yīng)用最廣泛的電動(dòng)機(jī)械臂,上世紀(jì)80年代發(fā)明的適合裝配的平面關(guān)節(jié)機(jī)械手約占總機(jī)械手的1/2。綜合考慮各種結(jié)構(gòu)類型機(jī)械臂的優(yōu)缺點(diǎn),本次設(shè)計(jì)最終選擇多關(guān)節(jié)型機(jī)械手臂。對(duì)機(jī)械臂來說自由度是一個(gè)非常重要的參數(shù),自由度將直接決定了機(jī)械臂的類型和結(jié)構(gòu),甚至決定到機(jī)械臂能否按預(yù)期規(guī)劃完成規(guī)定的動(dòng)作、是否會(huì)出錯(cuò)等等關(guān)鍵問題。機(jī)械手的作用和機(jī)械手的工作環(huán)境決定機(jī)械手的自由度,機(jī)械手的自由度越是高,動(dòng)作就越靈活,能完成的動(dòng)作就越多。然而,自由度的增加必然使機(jī)械手的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜,實(shí)現(xiàn)難度加大。因?yàn)榇舜萎厴I(yè)所涉設(shè)計(jì)的工業(yè)搬運(yùn)機(jī)械手完成指定的搬運(yùn)工作只需要4個(gè)自由度,所以本文設(shè)計(jì)了這種關(guān)節(jié)式的四自由度多功能搬運(yùn)機(jī)械手,本設(shè)計(jì)中的機(jī)械手總共有四種動(dòng)作,一是機(jī)械手臂的伸長縮短的直線運(yùn)動(dòng),二是手臂的升高降低的直線運(yùn)動(dòng),三是機(jī)械手的臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),四是機(jī)械臂末端執(zhí)行器需要的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(便于末端執(zhí)行器的抓取工件),總共是四個(gè)自由度,對(duì)于多關(guān)節(jié)機(jī)械臂的要求是能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng),和兩個(gè)方向的自由平動(dòng)。圖2.2 機(jī)械手工作布局圖以上全部關(guān)于自由度的安排是在綜合考慮機(jī)械手臂的全面布局、具體細(xì)節(jié)和要滿足具體工藝的條件下做出的,這樣能夠使得機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)比較簡潔,也能具有較高的可靠度。為了減小成本,降低工藝流程,在盡量滿足數(shù)控機(jī)床及加工中心的具體形式的情況下作出決定,令機(jī)械臂具有結(jié)構(gòu)簡單、手臂運(yùn)動(dòng)空間范圍較大、機(jī)械臂手臂的定位精度較高。作出機(jī)械臂工作時(shí)候的簡單布局圖,如上圖2.2所示。2.2 機(jī)械臂腰部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)確定了總體布局方案后,對(duì)機(jī)械臂的各個(gè)部分進(jìn)行分解分析,分解為底座、腰部、腕部、手爪,然后逐一進(jìn)行詳細(xì)的分析設(shè)計(jì),首先進(jìn)行機(jī)械手腰座的設(shè)計(jì)。2.2.1 機(jī)械手腰座結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人的腰部是圓柱坐標(biāo)機(jī)器人、球坐標(biāo)機(jī)器人和直角坐標(biāo)系機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)基座,是關(guān)節(jié)型機(jī)器人的第一個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié),機(jī)器人的所有運(yùn)動(dòng)部件都安裝在該部位上,要承受機(jī)器人的全部重量,在設(shè)計(jì)機(jī)器人的腰部結(jié)構(gòu)時(shí),我們應(yīng)該遵循以下設(shè)計(jì)原則:1.腰部底面也就是底板必須足夠大,否則難以承受機(jī)器人全部重量。2.機(jī)械臂的腰座、腰部鏈接軸、和運(yùn)動(dòng)軸承的構(gòu)造必須要能充分的低檔運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的的阻力。3.機(jī)器人的腰是關(guān)節(jié)型機(jī)器人的第一個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié),對(duì)機(jī)器人末端的動(dòng)作精度產(chǎn)生最大影響,因此,特別需要注意腰軸系統(tǒng)和傳動(dòng)鏈的精度和剛性。4.腰椎的旋轉(zhuǎn)需要驅(qū)動(dòng)裝置(電、油壓、氣壓)鏈接減速器,驅(qū)動(dòng)裝置通常有速度、位置傳感器和制動(dòng)器。5.腰部的構(gòu)造要便于安裝和調(diào)整。腰和手的關(guān)節(jié)需要可靠的定位基準(zhǔn)面,確保各關(guān)節(jié)的相互定位精度。設(shè)置調(diào)整機(jī)構(gòu),調(diào)整腰椎軸承的間隙和減速器的傳動(dòng)間隙。6.為了減小機(jī)器人運(yùn)動(dòng)部分的慣性,為了提高機(jī)器人的控制精度,腰的旋轉(zhuǎn)部分的外圍通常采用小鋁合金。靜止部分的底座可以采用鑄鐵和鑄鋼。2.2.2 設(shè)計(jì)具體采用方案腰座回轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)形式要么是電機(jī)通過減速機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn),要么是通過擺動(dòng)液壓缸或液壓馬達(dá)來實(shí)現(xiàn),目前的趨勢一般是用前者。因?yàn)殡妱?dòng)方式控制的精度能夠很高,而且結(jié)構(gòu)緊湊,不用設(shè)計(jì)另外的液壓系統(tǒng)及其輔助元件??紤]到腰座是機(jī)器人的第一個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié),對(duì)機(jī)械手的最終精度影響大,故采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)腰部的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。一般電機(jī)都不能直接驅(qū)動(dòng),考慮到轉(zhuǎn)速以及扭矩的具體要求,采用大傳動(dòng)比的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行減速和扭矩的放大。因?yàn)辇X輪傳動(dòng)存在著齒側(cè)間隙,影響傳動(dòng)精度,故采用一級(jí)齒輪傳動(dòng),采用大的傳動(dòng)比(大于100),同時(shí)為了減小機(jī)械手的整體結(jié)構(gòu),齒輪采用高強(qiáng)度、高硬度的材料,高精度加工制造,盡量減小因齒輪傳動(dòng)造成的誤差。腰座具體結(jié)構(gòu)如圖2.3所示:圖2.3 腰座結(jié)構(gòu)圖2.3 機(jī)械手手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.3.1 機(jī)械手手臂的設(shè)計(jì)要求手臂是一個(gè)重要部分,它的作用即是在一定的載荷和一定的速度下,實(shí)現(xiàn)在機(jī)械臂所規(guī)定的一定工作空間內(nèi)的確定運(yùn)動(dòng)。通俗來說,就是它支撐被拿工件、其余關(guān)節(jié)和末端執(zhí)行器、使得末端執(zhí)行器能夠拿取所需工件并且根據(jù)預(yù)先規(guī)定的路徑將工件搬送到規(guī)定地方。機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)形式是由其運(yùn)動(dòng)情況、完成動(dòng)作需要的自由度、被抓取工件的重量、抓取時(shí)候的受力情況和其余一些影響因素來決定的。以上這些因素導(dǎo)致機(jī)械臂整個(gè)系統(tǒng)質(zhì)量一般比較大,受力情況較復(fù)雜。所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)機(jī)器人手臂時(shí),一般應(yīng)遵循以下幾個(gè)通用原則:1.機(jī)械臂的剛度必須要足夠,否則在運(yùn)動(dòng)過程中有可能會(huì)因?yàn)閯偠炔粔蚨冃?,也要合理?guī)劃手臂橫截面應(yīng)該有的形狀。2.導(dǎo)向性好,為了避免運(yùn)動(dòng)過程中不必要的運(yùn)動(dòng),手臂可以設(shè)計(jì)成正方形或花鍵。如果可能的話,我們應(yīng)該使所有關(guān)節(jié)的軸線盡可能平行。如果有相互垂直的軸,它們也應(yīng)該在一點(diǎn)相交。這一要求是為了簡化機(jī)械手系統(tǒng)的正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)操作和機(jī)械手的控制動(dòng)作。3.機(jī)械臂的尺寸必須滿足工作空間。工作空間由機(jī)械臂的長度和機(jī)械臂關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度決定。但是,機(jī)器人手臂邊緣的工作空間不考慮機(jī)器人手臂的空間姿勢。對(duì)于機(jī)器人手臂的姿勢有具體要求的話,不考慮上述手腕的姿勢,手腕邊上的空間比工作空間小。4.盡量減小運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量,使偏扭矩小。在保證機(jī)械臂強(qiáng)度和剛度的前提下,降低機(jī)械臂的重量。你可以選擇較輕的材料,如高強(qiáng)度鋁合金,使武器。國外研究采用的碳纖維復(fù)合材料具有抗拉強(qiáng)度高、抗振性好、比重?。ㄆ浔戎叵喈?dāng)于鋼的1/4、鋁合金的2/3)等優(yōu)點(diǎn)。但是,這種材料很難獲得,而且價(jià)格昂貴,經(jīng)濟(jì)性低。因此,設(shè)計(jì)一個(gè)好的機(jī)械手一般都要進(jìn)行有限元分析,優(yōu)化以減輕機(jī)械手的重量。5.機(jī)械手臂各個(gè)零件之間的空隙應(yīng)該保持得小,來減少間隙帶來的機(jī)械手精確度的問題。所以在選擇每一個(gè)零件的時(shí)候要保證零件的可靠性,配合的穩(wěn)定性。6.關(guān)節(jié)回轉(zhuǎn)軸上機(jī)械臂的重量應(yīng)該做到相對(duì)均衡,否則對(duì)電機(jī)負(fù)載的減小和機(jī)械臂響應(yīng)速度的提升是非常不利的。設(shè)計(jì)過程中可以在機(jī)械臂上加裝小的機(jī)電元器件或者小的機(jī)電裝置來平衡手臂的不平衡重量,做到靜平衡和動(dòng)平衡。7.各關(guān)節(jié)要有限位開關(guān)還要設(shè)置有緩沖能力的限位塊,要充分考慮到驅(qū)動(dòng)元件、傳動(dòng)裝置和其他必要元件的安裝位置。本設(shè)計(jì)中采用的是多關(guān)節(jié)型機(jī)械臂,針對(duì)需要的搬運(yùn)和夾取功能,它有十分突出的優(yōu)點(diǎn),動(dòng)作靈活性好,動(dòng)作角度范圍大,工作的空間范圍廣。2.3.2 設(shè)計(jì)具體采用方案 機(jī)械手裝置實(shí)現(xiàn)伸長,縮短,抬高,下降,都屬于平面直線運(yùn)動(dòng),可以實(shí)現(xiàn)這種功能的機(jī)械裝置有電動(dòng)機(jī)配合滾珠絲杠、氣動(dòng)傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)等。這里將機(jī)械臂的大小臂的配合運(yùn)動(dòng)看做一組直線運(yùn)動(dòng),綜合考慮工作環(huán)境及工作狀況、需要抓取的工件重量的大小、機(jī)械臂剛度及強(qiáng)度要求和動(dòng)態(tài)性能能否滿足機(jī)械臂的使用要求。為了讓機(jī)械手的工作狀態(tài)更加的具有靈活性,和良好的運(yùn)行性能,經(jīng)過多次的比較、討論后,該設(shè)計(jì)選用液壓驅(qū)動(dòng)方式作為大小臂的驅(qū)動(dòng)方式,選用液壓缸直接對(duì)大小臂進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制,可以很好的實(shí)現(xiàn)大小臂的直線運(yùn)動(dòng)。另外,液壓缸由于其能提供很大驅(qū)動(dòng)力矩的特性,可以很好的保證足夠驅(qū)動(dòng)力。為了滿足機(jī)械手強(qiáng)度的剛度的要求,手臂上液壓缸應(yīng)該選擇比較大一點(diǎn)。但是這些都要在整體結(jié)構(gòu)允許的條件下才能進(jìn)行,所以這塊的設(shè)計(jì)要謹(jǐn)慎一點(diǎn),綜合考慮各種影響因素的影響,也要對(duì)機(jī)械臂的大小臂進(jìn)行強(qiáng)度校核。與此同時(shí),考慮到整體的結(jié)構(gòu)水平,手臂不能太大。因此,底座部分選用雙液壓泵,增加剛度,這樣機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)剛度和穩(wěn)定性能得以保證,機(jī)械臂的外形比較整齊美觀,整體結(jié)構(gòu)也比較緊湊。此次設(shè)計(jì)的機(jī)械臂在結(jié)構(gòu)上,充分汲取了挖掘機(jī)原理中的優(yōu)點(diǎn),并作改進(jìn)以期達(dá)到受力更加均衡的效果。如下圖2.4即為具體的機(jī)械臂臂部結(jié)構(gòu)。圖2.4 手臂部位結(jié)構(gòu)示意圖2.4 機(jī)械手腕部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)器人的手臂運(yùn)動(dòng)(包括腰座的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)),給出了機(jī)器人末端執(zhí)行器在其工作空間中的運(yùn)動(dòng)位置,而安裝在機(jī)器人手臂末端的手腕,則給出了機(jī)器人末端執(zhí)行器在其工作空間中的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。機(jī)器人手腕是機(jī)器人操作機(jī)的最末端,它與機(jī)器人手臂配合運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)安裝在手腕上的末端執(zhí)行器的空間運(yùn)動(dòng)軌跡與運(yùn)動(dòng)姿態(tài),完成所需要的作業(yè)動(dòng)作。2.4.1 機(jī)器人手腕結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求1.機(jī)器人手腕的自由度數(shù),應(yīng)根據(jù)作業(yè)需要來設(shè)計(jì)。機(jī)器人手腕自由度數(shù)目愈多,各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)角度愈大,則機(jī)器人腕部的靈活性愈高,機(jī)器人對(duì)對(duì)作業(yè)的適應(yīng)能力也愈強(qiáng)。但是,自由度的增加,也必然會(huì)使腕部結(jié)構(gòu)更復(fù)雜,機(jī)器人的控制更困難,成本也會(huì)增加。因此,手腕的自由度數(shù),應(yīng)根據(jù)實(shí)際作業(yè)要求來確定。在滿足作業(yè)要求的前提下,應(yīng)使自由度數(shù)盡可能的少。一般的機(jī)器人手腕的自由度數(shù)為2至3個(gè),有的需要更多的自由度,而有的機(jī)器人手腕不需要自由度,僅憑受臂和腰部的運(yùn)動(dòng)就能實(shí)現(xiàn)作業(yè)要求的任務(wù)。因此,要具體問題具體分析,考慮機(jī)器人的多種布局,運(yùn)動(dòng)方案,選擇滿足要求的最簡單的方案。2.機(jī)器人腕部安裝在機(jī)器人手臂的末端,在設(shè)計(jì)機(jī)器人手腕時(shí),應(yīng)力求減少其重量和體積,結(jié)構(gòu)力求緊湊。為了減輕機(jī)器人腕部的重量,腕部機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)器采用分離傳動(dòng)。腕部驅(qū)動(dòng)器一般安裝在手臂上,而不采用直接驅(qū)動(dòng),并選用高強(qiáng)度的鋁合金制造。3.機(jī)器人手腕要與末端執(zhí)行器相聯(lián),因此,要有標(biāo)準(zhǔn)的聯(lián)接法蘭,結(jié)構(gòu)上要便于裝卸末端執(zhí)行器。4.機(jī)器人的手腕機(jī)構(gòu)要有足夠的強(qiáng)度和剛度,以保證力與運(yùn)動(dòng)的傳遞。5.要設(shè)有可靠的傳動(dòng)間隙調(diào)整機(jī)構(gòu),以減小空回間隙,提高傳動(dòng)精度。6.手腕各關(guān)節(jié)軸轉(zhuǎn)動(dòng)要有限位開關(guān),并設(shè)置硬限位,以防止超限造成機(jī)械損壞。2.4.2本設(shè)計(jì)具體采用方案通過對(duì)數(shù)控機(jī)床上下料作業(yè)的具體分析,考慮數(shù)控機(jī)床加工的具體形式及對(duì)機(jī)械手上下料作業(yè)時(shí)的具體要求,在滿足系統(tǒng)工藝要求的前提下提高安全和可靠性,為使機(jī)械手的結(jié)構(gòu)盡量簡單,降低控制的難度。本設(shè)計(jì)手腕和小臂設(shè)計(jì)在一起,可以簡化設(shè)計(jì)工作量,實(shí)踐證明這是完全能滿足作業(yè)要求的,4個(gè)自由度來實(shí)現(xiàn)機(jī)床的上下料完全足夠。具體的手腕結(jié)構(gòu)見圖2.5。圖2.5 手爪聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)2.5機(jī)械手末端執(zhí)行器(手爪)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)器人末端執(zhí)行器是安裝在機(jī)器人手腕上用來進(jìn)行某種操作或作業(yè)的附加裝置。機(jī)器人末端執(zhí)行器的種類很多,以適應(yīng)機(jī)器人的不同作業(yè)及操作要求。末端執(zhí)行器可分為搬運(yùn)用、加工用和測量用等。搬運(yùn)用末端執(zhí)行器是指各種夾持裝置,用來抓取或吸附被搬運(yùn)的物體。加工用末端執(zhí)行器是帶有噴槍、焊槍、砂輪、銑刀等加工工具的機(jī)器人附加裝置,用來進(jìn)行相應(yīng)的加工作業(yè)。測量用末端執(zhí)行器是裝有測量頭或傳感器的附加裝置,用來進(jìn)行測量及檢驗(yàn)作業(yè)。末端執(zhí)行器可以說是機(jī)器手的外圍設(shè)備,及機(jī)械手臂末端工具(EOA)。本設(shè)計(jì)中末端執(zhí)行器主要是對(duì)物料進(jìn)行夾取及釋放,因此,最終的效果必須設(shè)計(jì)有足夠的夾緊力和驅(qū)動(dòng)力,手指必須有一定的開閉范圍,保證工件在手指中的夾緊精度,結(jié)構(gòu)緊湊,重量輕,效率高,以考慮普遍性和特殊性要求。2.5.1機(jī)械手末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)要求末端執(zhí)行器作為安裝在手腕上的附加裝置,種類旁多,能夠滿足機(jī)器人不同工作情況和功能要求,一般用于搬運(yùn)、噴涂、焊接和裝配等。所以末端執(zhí)行器有以下設(shè)計(jì)原則:1.作為安裝在手腕上的附加裝置,TEM最終效果可以滿足機(jī)器人不同的工作條件和功能要求。通常用于搬運(yùn)、噴涂、焊接和安裝。本項(xiàng)目采用搬運(yùn)的最終效果,可以調(diào)整工件和抓取要搬運(yùn)的物體。加工的最終效果配有噴涂臂、焊接臂等, 用于相應(yīng)的加工,最終效果設(shè)計(jì)原則如下:末端執(zhí)行器應(yīng)該根據(jù)操作要求設(shè)計(jì),不同的工作場所需要不同的末端執(zhí)行器。現(xiàn)在出現(xiàn)了一種機(jī)器人末端執(zhí)行器快換裝置,能夠?qū)崿F(xiàn)像加工中心刀庫一樣的功能。末端執(zhí)行器的萬能性較復(fù)雜,比如人手一樣的手爪,難以實(shí)用化。目前,我國著重研發(fā)專用型末端執(zhí)行器,著重提高其工作效率。2.機(jī)械手總的載荷能力是由末端執(zhí)行器質(zhì)量、所夾取工件質(zhì)量等決定的。因此機(jī)器人末端執(zhí)行器應(yīng)該做到大小適宜、較為輕便、結(jié)構(gòu)相對(duì)較為緊湊。3.機(jī)械手的多功能性意味著一個(gè)機(jī)械手可以執(zhí)行多種功能,而機(jī)械手的多功能性則意味著最終效果適合不同的機(jī)器人,要實(shí)現(xiàn)最終效果的良好多功能性需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械接口使最終的效果達(dá)到規(guī)范性和通用性。通用性和萬能性是兩個(gè)概念,萬能性是指一機(jī)多能,而通用性是指有限的末端執(zhí)行器,可適用于不同的機(jī)器人,這就要求末端執(zhí)行器要有標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械接口(如法蘭),使末端執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和積木化。4.機(jī)器人末端執(zhí)行器要便于安裝和維修,易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。用計(jì)算機(jī)控制最方便的是電氣式執(zhí)行機(jī)構(gòu)。因此,工業(yè)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主流是電氣式,其次是液壓式和氣壓式(在驅(qū)動(dòng)接口中需要增加電-液或電-氣變換環(huán)節(jié))。2.5.2機(jī)械臂末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)方式最后的手爪一般稱為夾持器,它有兩個(gè)手指的擠壓和多個(gè)手指的擠壓,根據(jù)手指的運(yùn)動(dòng)方式,可分為旋轉(zhuǎn)式和移動(dòng)式,根據(jù)爪夾方式,可分為外鉗式和內(nèi)支撐式,有三種方式進(jìn)行最后的效果:1.氣動(dòng)式,電磁閥控制末端執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)方向,氣流閥來調(diào)節(jié)末端執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)速度。由于氣體的可壓縮性,氣缸壓縮氣體時(shí)動(dòng)作緩慢,比較柔順,對(duì)于上下料來說,這一點(diǎn)彌足珍貴。另外,氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)普遍價(jià)格低廉,可以極大程度上滿足經(jīng)濟(jì)性要求。2.電動(dòng)式,目前來看,電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)末端執(zhí)行器是十分常見的。采用直流伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)配合減速器,十分便捷靈敏。另外電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式使得末端執(zhí)行器對(duì)于力與位置控制變得十分簡單。當(dāng)然電動(dòng)式驅(qū)動(dòng)方式有個(gè)致命的缺點(diǎn)就是電機(jī)會(huì)產(chǎn)生熱量和火花,故而不能用于有防爆要求的條件下。3.液壓式,液壓驅(qū)動(dòng)方式有傳動(dòng)功率大、低速平穩(wěn)、有過載保護(hù)、傳動(dòng)布置靈活等優(yōu)點(diǎn)。但是存在壓力損失、工作性能受溫度影響大,一般在高溫或者低溫環(huán)境下工作較為困難、對(duì)操作維護(hù)人員水平要求高等缺點(diǎn)。2.5.3 機(jī)械臂末端執(zhí)行器的典型結(jié)構(gòu)機(jī)械手末端執(zhí)行器的典型結(jié)構(gòu)是:抓握楔形杠桿,即利用楔形杠桿和杠桿來抓取工件;卡扣式、柱塞式、滑塊式配合壓住集塵器,具有啟閉打擊大、適用于抓取不同尺寸工件的優(yōu)點(diǎn);連桿式;在活塞的驅(qū)動(dòng)下,連桿和杠桿使夾鉗產(chǎn)生鉗子運(yùn)動(dòng)或松脫,由于杠桿能施加很大的力,夾鉗能產(chǎn)生較大的緊力,通常與彈簧配合使用;齒輪齒條集電器通過活塞驅(qū)動(dòng)齒條,齒條帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生緊、松夾鉗的動(dòng)作;平行杠桿擠壓,平行四邊形機(jī)構(gòu)可保證駕駛員雙手在無導(dǎo)向架的情況下平行運(yùn)動(dòng),摩擦力小。2.5.4設(shè)計(jì)具體采用方案結(jié)合具體的工作情況,本設(shè)計(jì)采用連桿杠桿式的手爪。驅(qū)動(dòng)活塞往復(fù)移動(dòng),通過活塞桿使手爪張開或閉合。手指的最小開度由加工工件的直徑來調(diào)定。本設(shè)計(jì)按照工件的直徑為50mm來設(shè)計(jì)。手爪的具體結(jié)構(gòu)形式如圖2.6機(jī)械手末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖所示:圖2.6 機(jī)械手執(zhí)行手爪結(jié)構(gòu)示意圖2.6機(jī)械手的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)手臂部分在進(jìn)行工作時(shí),對(duì)于傳動(dòng)準(zhǔn)確性的要求十分的嚴(yán)格,傳動(dòng)比必須的到確保才能使得機(jī)械手臂的平穩(wěn)和良好的運(yùn)行。結(jié)構(gòu)緊湊這是機(jī)械手的必要的要求,如果機(jī)械手零件之間存在太多的間隙,那么機(jī)械手的精度下降,并且機(jī)械手的可靠性降低。緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以提高機(jī)械手在工業(yè)生產(chǎn)中的工作效率同時(shí)延長機(jī)械臂使用壽命,因此采取相應(yīng)的措施使得機(jī)械臂結(jié)構(gòu)更加緊湊是十分必要的。2.6.1機(jī)械臂傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題在涉及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)我遇到了如下的問題,工作時(shí)如何提高運(yùn)行速度和對(duì)物體控制的精度。之后我分析總結(jié)如下:1.各個(gè)零部件的選擇材料時(shí),在強(qiáng)度適宜的材料之中更輕更小的,結(jié)構(gòu)更加緊密的,同時(shí)也應(yīng)當(dāng)充分考慮經(jīng)濟(jì)性。2.傳動(dòng)鏈及運(yùn)動(dòng)副中必須采用間隙調(diào)整以減小運(yùn)動(dòng)誤差。3.靜摩擦力要盡可能的小而動(dòng)摩擦力應(yīng)盡可能作成正斜率,基于此采用低摩擦阻力的傳動(dòng)部件如滾珠絲杠副等就顯得十分必要。4.縮短傳動(dòng)鏈,提高傳動(dòng)與支承剛度。5.盡可能選用最佳傳動(dòng)比,這樣可以大幅度提高加速能力。2.6.2工業(yè)機(jī)器人常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)形式機(jī)器人常用的傳動(dòng)方式為線傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、滾珠絲桿傳動(dòng)、齒輪齒條傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)等等。線傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)構(gòu)精巧、制造簡單,安裝方便、維護(hù)方便,占地??;但也有易磨損、傳動(dòng)比不準(zhǔn)確和需要預(yù)緊等缺點(diǎn)。鏈傳動(dòng)具有傳遞功率大,過載能力強(qiáng),平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn),也具有傳動(dòng)平穩(wěn)性差,易跳齒,質(zhì)量大等缺點(diǎn)。帶傳動(dòng)有傳動(dòng)平穩(wěn),緩沖減振能力好,傳遞速度快,傳動(dòng)比大等優(yōu)點(diǎn),但是也有對(duì)于安裝精度要求很高然而承載載荷的能力小的缺點(diǎn)。齒輪齒條傳動(dòng)的特點(diǎn)是動(dòng)力大、功率高、響應(yīng)快、傳動(dòng)比大;工作平穩(wěn)、可靠,傳動(dòng)比精確,傳動(dòng)位置精確,易于控制,安裝精度要求較高,幾乎沒什么缺點(diǎn)。氣壓傳動(dòng),特點(diǎn):成本低、質(zhì)量輕、響應(yīng)快、動(dòng)作快;可重復(fù)次數(shù)少;接口處易漏氣;輸出力不大。諧波齒輪傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小,傳動(dòng)比大,精度高、誤差小、傳動(dòng)平穩(wěn),承載能力強(qiáng)、效率高等一系列優(yōu)點(diǎn)。螺旋傳動(dòng)主要就是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng),優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)比大,傳動(dòng)效率高。2.6.3 設(shè)計(jì)具體采用方案本設(shè)計(jì)中的手臂部分由液壓缸直接驅(qū)動(dòng),此時(shí)的液壓缸不僅是關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu),還是動(dòng)力元件,因此不需要中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。這樣機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)比較簡單,精度也得以提升。機(jī)械手腰部的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)采用進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng),此處步進(jìn)電機(jī)的選用是最為經(jīng)濟(jì)合適的,但是選用步進(jìn)電機(jī)的缺點(diǎn)是,步進(jìn)電機(jī)必須采用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來減小速度和增大扭矩。經(jīng)過綜合考慮選擇圓柱齒輪傳動(dòng)作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu),這樣不僅可以保證精確度較高,還可以增大扭矩和降低電機(jī)轉(zhuǎn)速。在這種情況下機(jī)械手的運(yùn)行是比較平穩(wěn)的。圓柱齒輪傳動(dòng)采用一級(jí)齒輪傳動(dòng),大傳動(dòng)比(大于100),齒輪采用高強(qiáng)度、高硬度的材料,高精度加工制造。機(jī)械臂的末端執(zhí)行器(手爪)則采用氣缸驅(qū)動(dòng),利用活塞桿帶動(dòng)手爪的四桿機(jī)構(gòu)形成夾取運(yùn)動(dòng)。2.7 機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.7.1 機(jī)器人各類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),按動(dòng)力源分為液壓、氣動(dòng)和電動(dòng)三大類。根據(jù)需要也可這三種基本類型組合成復(fù)合式的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。這三類基本驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)如下。液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由于是一種比較成熟的技術(shù),它具有動(dòng)力大、力(或力矩)與慣量比大、快速響應(yīng)高、易于實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)等特點(diǎn)。適合于在承載能力大,慣量大以及在防火防爆的環(huán)境中工作的機(jī)器人。但是,液壓系統(tǒng)需要進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換(電能轉(zhuǎn)換成液壓能),速度控制多數(shù)情況下采用節(jié)流調(diào)速,效率比電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)低,液壓系統(tǒng)的液體泄露會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染,工作噪音也較高。氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有速度快,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,維修方便、價(jià)格低等特點(diǎn)。適用于中、小負(fù)荷的機(jī)器人中采用。但是因難于實(shí)現(xiàn)伺服控制,多用于程序控制的機(jī)器人中,如在上、下料和沖壓機(jī)器人中應(yīng)用較多。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由于低慣量、大轉(zhuǎn)矩的交、直流伺服電機(jī)及其配套的伺服驅(qū)動(dòng)器(交流變頻器、直流脈沖寬度調(diào)制器)廣泛采用,這類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在機(jī)器人中被大量采用。這類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不需要能量轉(zhuǎn)換,使用方便,噪聲較低,控制靈活。大多數(shù)電機(jī)后面需安裝精密的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。直流有刷電機(jī)不能直接用于要求防爆的工作環(huán)境中,成本上也較其他兩種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高。但因?yàn)檫@類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)比較突出,因此在機(jī)器人中被廣泛的使用。2.7.2 工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選擇原則設(shè)計(jì)機(jī)器人時(shí),驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選擇,要根據(jù)機(jī)器人的用途、作業(yè)要求、機(jī)器人的性能規(guī)范、控制功能、維護(hù)的復(fù)雜程度、運(yùn)行的功耗、性價(jià)比以及現(xiàn)有的條件等綜合因素加以考慮。在注意各類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,綜合上述各因素,充分論證其合理性、可行性、經(jīng)濟(jì)性及可靠性后進(jìn)行最終的選擇。一般情況下:物料搬運(yùn)(包括上下料)使用的有限點(diǎn)位控制的程序控制機(jī)器人,重負(fù)荷的選擇液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),中等負(fù)荷的可選電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),輕負(fù)荷的可選氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。沖壓機(jī)器人多采用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。用于點(diǎn)焊和弧焊及噴涂作業(yè)的機(jī)器人,要求具有點(diǎn)位和軌跡控制功能,需采用伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。只有采用液壓或電動(dòng)伺服系統(tǒng)才能滿足要求。點(diǎn)焊、弧焊機(jī)器人多采用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。重負(fù)荷的任意點(diǎn)位控制的點(diǎn)焊及搬運(yùn)機(jī)器人選用液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。2.7.3 設(shè)計(jì)具體采用方案具體到本設(shè)計(jì),在分析了具體工作要求后,綜合考慮各個(gè)因素。機(jī)械手腰部的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)需要一定的定位控制精度,故采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn);因?yàn)槭直壑亓枯^大,故大小臂均采用液壓驅(qū)動(dòng);要求水平手臂具有伺服定位能力,故采用電液伺服液壓缸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。而手爪的張開和夾緊通過氣缸驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn),即手爪在氣缸推力作用下使手爪張開和閉合。第3章 理論分析和設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算3.1.1確定液壓系統(tǒng)基本方案液壓傳動(dòng)有五個(gè)基本部件:驅(qū)動(dòng)裝置、泵、控制閥、發(fā)動(dòng)機(jī)和負(fù)載。驅(qū)動(dòng)裝置是電動(dòng)機(jī)或其他動(dòng)力機(jī)器。液壓發(fā)動(dòng)機(jī)的功能與泵的功能完全相反。它將液壓輸入能轉(zhuǎn)換為機(jī)械輸出能,以促進(jìn)裝藥的往復(fù)旋轉(zhuǎn)或運(yùn)動(dòng)。將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能的裝置是一個(gè)能量元件,如液壓泵;將液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置是執(zhí)行元件,如液壓缸、液壓機(jī)等,液壓缸作直線運(yùn)動(dòng),液壓機(jī)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。將二者對(duì)比如下表3.1所示。表3.1 液壓系統(tǒng)對(duì)比表名 稱特 點(diǎn)適 用 場 合雙桿活塞缸雙向?qū)ΨQ雙向工作的往復(fù)運(yùn)動(dòng)單桿活塞缸雙向不對(duì)稱往返不對(duì)稱的直線運(yùn)動(dòng)柱塞液壓缸結(jié)構(gòu)簡單單向工作靠重力返回?cái)[動(dòng)液壓缸單葉片式小于360雙葉片式小于180小于360的擺動(dòng)小于180的擺動(dòng)齒輪馬達(dá)結(jié)構(gòu)簡單高速、低轉(zhuǎn)矩回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)葉片馬達(dá)體積小、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小高速低轉(zhuǎn)矩、動(dòng)作靈敏回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)擺線齒輪馬達(dá)體積小、輸出轉(zhuǎn)矩大低速、小功率大轉(zhuǎn)矩回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸向柱塞馬達(dá)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)速范圍寬大轉(zhuǎn)矩的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)徑向柱塞馬達(dá)轉(zhuǎn)速低,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,輸出轉(zhuǎn)矩大低速大轉(zhuǎn)矩回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)XXX本文設(shè)計(jì)中選用了液壓驅(qū)動(dòng)方式作為大小臂的驅(qū)動(dòng)方式,可以很好的實(shí)現(xiàn)大小臂的直線運(yùn)動(dòng)。由于單桿活塞缸雙向不對(duì)稱、往返不對(duì)稱的直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),本次設(shè)計(jì)中液壓缸則均采取單活塞桿液壓缸以實(shí)現(xiàn)大小臂所需要的直線運(yùn)動(dòng)。3.1.2 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)流量和壓力在液壓系統(tǒng)中起著決定性的作用,是確定液壓元件和選擇液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),在液壓系統(tǒng)中,壓力決定外部載荷,零件的尺寸和結(jié)構(gòu)特性決定流量。在液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的設(shè)計(jì)中,重點(diǎn)研究了液壓系統(tǒng)的壓力和流量,基于上面的話,通過以下的計(jì)算過程來確定液壓系統(tǒng)的基本參數(shù)。1.液壓缸載荷的計(jì)算與設(shè)計(jì)通過觀察和計(jì)算液壓缸的受力情況,通過式(3.1)計(jì)算液壓缸的總載荷 (3.1)式中,外部施加的載荷,液壓缸活塞伸縮時(shí)收的力;容器密封的摩擦阻力;液壓缸導(dǎo)向裝置阻力;回程回油阻力;(1)計(jì)算液壓缸活塞伸縮時(shí)收的力 (3.2)啟動(dòng)的時(shí)間取做0.2s,將已知數(shù)值帶入式(3.2),計(jì)算得液壓缸活塞伸縮時(shí)收的力=1.02N(2)計(jì)算容器密封的摩擦阻力 (3.3)XXXX因?yàn)樵撘簤焊自诠ぷ鲿r(shí)的實(shí)際壓力小于16MPa,在液壓書上查得=0.2MPa;機(jī)器啟動(dòng)時(shí)的容器密封的摩擦阻力:564N機(jī)器運(yùn)動(dòng)時(shí)的容器密封的摩擦阻力:282N(3)計(jì)算液壓缸導(dǎo)向裝置阻力液壓缸在水平方向上工作時(shí),機(jī)械臂存在著內(nèi)外兩個(gè)逆向?qū)Ч?,北外?dǎo)管之間的摩擦力可通過公式3.4求解 (3.4)式中的摩擦系數(shù)取0.1,把已知數(shù)據(jù)代入公式中得:=98N(4)計(jì)算回程回油阻力回程回油阻力通過以下公式計(jì)算: (3.5)式中,背向壓力,通常取在0.30.5MPa ,我們?nèi)?0.3MPa ;兩邊差動(dòng)比為2。將已知各個(gè)數(shù)據(jù)帶入式3.5中,可得回程回油阻力N,通過總結(jié)計(jì)算,總結(jié)液壓缸在不同時(shí)候的受力情況,得到液壓缸的機(jī)械載荷總和為N。2.液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定著液壓缸的數(shù)值,機(jī)械手各部分的剛度和準(zhǔn)確性能十分的重要。大臂和小臂液壓缸在選擇的時(shí)候也不盡相同。剛度在進(jìn)行液壓缸的選擇是顯得十分重要,通過適當(dāng)?shù)膭偠纫允沟脵C(jī)械手的運(yùn)動(dòng)更加的安全與穩(wěn)定??偤透鞣N條件,選擇液壓鋼的基本參數(shù)如下表:表3.2 大臂液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)缸內(nèi)徑mm壁厚mm桿直徑mm行程mm工作壓力MPa4010254002 表3.3 小臂液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)缸內(nèi)徑mm壁厚mm桿直徑mm行程mm工作壓力MPa4010251001臂液壓缸主要承受軸向力,同時(shí)液壓泵也作為臂部機(jī)構(gòu)。它既是關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu),又是動(dòng)力元件。通過對(duì)比數(shù)據(jù)以及設(shè)計(jì)需要最終確定選兩個(gè)大臂液壓泵,和選兩個(gè)小臂液壓泵。3.1.3 計(jì)算和選擇液壓元件1.液壓泵的計(jì)算與選擇(1)通過計(jì)算來確定液壓泵的工作壓力 (3.12)式中,為4MPa;取為1MPa。通過上式計(jì)算清楚的看出液壓泵的工作壓力為 MPa (3.13)(2)確定液壓泵的流量 (3.14)式中為泄露因數(shù)取1.1 (3.15)經(jīng)計(jì)算得=3.140帶入上式得L/min (3)計(jì)算得出液壓泵電機(jī)的功率為 (3.16)式中,為最大運(yùn)動(dòng)速度下所需的流量,同前,取為3.140L/min;液壓泵實(shí)際工作壓力,5MPa;為液壓泵總效率,取為0.8;帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得:=。2.液壓缸控制元件的選擇和設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的最高工作載荷和最大實(shí)際流量,決定著元件的選擇與裝配,這部分考慮到時(shí)間的緊迫性和元件庫元件的繁多性吧,這里選擇跳過這一環(huán)節(jié)。3.2 電機(jī)選型有關(guān)參數(shù)計(jì)算3.2.1有關(guān)參數(shù)的計(jì)算1.若傳動(dòng)負(fù)載作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)負(fù)載額定功率: (3.17)負(fù)載加速功率: (3.18)負(fù)載力矩(折算到電機(jī)軸): (3.19)負(fù)載GD(折算到電機(jī)軸): (3.20)東北電力大學(xué)本科畢業(yè)論文起動(dòng)時(shí)間: (3.21)制動(dòng)時(shí)間: (3.22)具體到本文的計(jì)算數(shù)據(jù),因?yàn)殡姍C(jī)的主要作用是驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂的回轉(zhuǎn)與動(dòng)作,運(yùn)動(dòng)的傳遞形式屬于第二種運(yùn)動(dòng)方式。下面對(duì)這些運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行具體的計(jì)算。由于機(jī)械臂中間位置的運(yùn)動(dòng)只存在回轉(zhuǎn)力矩,不存在其他形式的力,如此一來在回轉(zhuǎn)軸上就存在如下的力矩; (3.23)計(jì)算得=0.12;同時(shí),機(jī)械手臂中間位置的旋轉(zhuǎn)速度為=5r/min;傳動(dòng)比定為1/120;并且,將已知數(shù)據(jù)代入求得:=10.45667。將其帶入上式,得:W;W;啟動(dòng)的時(shí)間ms; 制動(dòng)的時(shí)間ms;通過折算歸結(jié)到電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí):Nm。3.2.2電機(jī)型號(hào)的選擇1.腰部電機(jī)型號(hào)選擇根據(jù)以上結(jié)果,綜合考慮各種因素,選擇國產(chǎn)北京和利時(shí)電機(jī)技術(shù)有限公司(原北京四通電機(jī)公司)的步進(jìn)電機(jī),具體型號(hào)為:110BYG550B-SAKRMA-0301 ,該步進(jìn)電機(jī)高轉(zhuǎn)矩,低振動(dòng),綜合性能很好。下表3.4為110BYG550B-SAKRMA-0301型步進(jìn)電機(jī)相關(guān)技術(shù)參數(shù),下圖3.3為該步進(jìn)電機(jī)矩頻特性曲線。驅(qū)動(dòng)方式:升頻升壓;步距角:0.36;其中步距角0.36,同時(shí)因?yàn)檠魁X輪傳動(dòng)比為1:120,步進(jìn)電機(jī)經(jīng)過減速后傳遞到回轉(zhuǎn)軸,回轉(zhuǎn)軸實(shí)際的步距角將為電機(jī)實(shí)際步距角的1/120(理論上),雖然實(shí)際上存在著間隙和齒輪傳動(dòng)非線性誤差,實(shí)際回轉(zhuǎn)軸的最小步距角也仍然是很小的,故其精度是相當(dāng)高的,完全能滿足機(jī)械手的定位精度要求。表3.4 所選電機(jī)相關(guān)參數(shù)型號(hào)相數(shù)步距角()靜態(tài)相電流(A)相電阻()保持轉(zhuǎn)矩(Nm)定位轉(zhuǎn)矩(Nm)110BYG550B-SAKRMA-030150.36/0.7230.780.5圖3.3 110BYG550B-SAKRMA-0301步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性曲線2.臂部電機(jī)型號(hào)選擇由于臂部電機(jī)負(fù)載較小,綜合考慮,選用57STH76-2804A型號(hào)步進(jìn)電機(jī)。下表3.6為57STH76-2804A型步進(jìn)電機(jī)的相關(guān)技術(shù)參數(shù)。表3.5 57STH76-2804A型步進(jìn)電機(jī)技術(shù)參數(shù)電機(jī)型號(hào)步距角
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多自由度工業(yè)機(jī)械手臂的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-關(guān)節(jié)式四自由度含開題、SW三維仿真及12CAD圖,自由度,工業(yè),機(jī)械,手臂,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),關(guān)節(jié),開題,SW,三維,仿真,12,CAD
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