喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請(qǐng)放心下載，，有疑問(wèn)咨詢(xún)QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請(qǐng)放心下載，，有疑問(wèn)咨詢(xún)QQ:414951605或者1304139763 ======================== 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中期檢查表 學(xué) 部：??? 理工學(xué)部??? 學(xué)生姓名 劉皝 學(xué)??? 號(hào) 200741914209 年級(jí)專(zhuān)業(yè)及班級(jí) 2007級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化(2)班 指導(dǎo)教師及職稱(chēng) 陳文凱??副教授 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 碼垛機(jī)械手的設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作進(jìn)度 已完成的主要內(nèi)容 尚需解決的主要問(wèn)題 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 指導(dǎo)教師意見(jiàn) ? ? ? ? ? ? ???????????? 指導(dǎo)教師簽名：??? ????????????????年?? 月?? 日 檢查（考核）小組意見(jiàn) ? ? ? ? ? ? 檢查小組組長(zhǎng)簽名：?? ??????????????年?? 月?? 日 ? ? ? 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū) ? ? ? ? ? ? ? ? 學(xué)生姓名 劉皝 學(xué) 號(hào) 200741914209 年級(jí)專(zhuān)業(yè)及班級(jí) 2007級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化(2)班 指導(dǎo)教師及職稱(chēng) 陳文凱???副教授 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 20??? 年???? 月???? 日 ? ? ? 填 寫(xiě) 說(shuō) 明 ? 一、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)是學(xué)院根據(jù)已經(jīng)確定的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目下達(dá)給學(xué)生的一種教學(xué)文件，是學(xué)生在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立從事畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作的依據(jù)。此表由指導(dǎo)教師填寫(xiě)。 二、此任務(wù)書(shū)必需針對(duì)每一位學(xué)生，不能多人共用。 三、選題要恰當(dāng)，任務(wù)要明確，難度要適中，份量要合理，使每個(gè)學(xué)生在規(guī)定的時(shí)限內(nèi)，經(jīng)過(guò)自己的努力，可以完成任務(wù)書(shū)規(guī)定的設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容。 四、任務(wù)書(shū)一經(jīng)下達(dá)，不得隨意更改。 五、各欄填寫(xiě)基本要求。 （一）畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）選題來(lái)源、選題性質(zhì)和完成形式： 請(qǐng)?jiān)诤线m的對(duì)應(yīng)選項(xiàng)前的“（? ）”內(nèi)打“√”，科研課題請(qǐng)注明課題項(xiàng)目和名稱(chēng)，項(xiàng)目指“國(guó)家青年基金”等。 （二）主要內(nèi)容和要求： 1．工程設(shè)計(jì)類(lèi)選題 明確設(shè)計(jì)具體任務(wù)，設(shè)計(jì)原始條件及主要技術(shù)指標(biāo)；設(shè)計(jì)方案的形成（比較與論證）；該生的側(cè)重點(diǎn)；應(yīng)完成的工作量，如圖紙、譯文及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等要求。 2．實(shí)驗(yàn)研究類(lèi)選題 明確選題的來(lái)源，具體任務(wù)與目標(biāo)，國(guó)內(nèi)外相關(guān)的研究現(xiàn)狀及其評(píng)述；該生的研究重點(diǎn)，研究的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)方案；計(jì)算機(jī)應(yīng)用及工作量要求，如論文、文獻(xiàn)綜述報(bào)告、譯文等。 3．文法經(jīng)管類(lèi)論文 明確選題的任務(wù)、方向、研究范圍和目標(biāo)；對(duì)相關(guān)的研究歷史和研究現(xiàn)狀簡(jiǎn)要介紹，明確該生的研究重點(diǎn)；要求完成的工作量，如論文、文獻(xiàn)綜述報(bào)告、譯文等。 （三）主要參考文獻(xiàn)與外文資料： 在確定了畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目和明確了要求后，指導(dǎo)教師應(yīng)給學(xué)生提供一些相關(guān)資料和相關(guān)信息，或劃定參考資料的范圍，指導(dǎo)學(xué)生收集反映當(dāng)前研究進(jìn)展的近1－3年參考資料和文獻(xiàn)。外文資料是指導(dǎo)老師根據(jù)選題情況明確學(xué)生需要閱讀或翻譯成中文的外文文獻(xiàn)。 （四）畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的進(jìn)度安排： 1．設(shè)計(jì)類(lèi)、實(shí)驗(yàn)研究類(lèi)課題 實(shí)習(xí)、調(diào)研、收集資料、方案制定約占總時(shí)間的20%；主體工作，包括設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪制圖紙、實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析等約占總時(shí)間的50%；撰寫(xiě)初稿、修改、定稿約占總時(shí)間的30%。 2．文法經(jīng)管類(lèi)論文 實(shí)習(xí)、調(diào)研、資料收集、歸檔整理、形成提綱約占總時(shí)間的60%；撰寫(xiě)論文初稿，修改、定稿約占總時(shí)間的40%。 六、各欄填寫(xiě)完整、字跡清楚。應(yīng)用黑色簽字筆填寫(xiě)，也可使用打印稿，但簽名欄必須相應(yīng)責(zé)任人親筆簽名。 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 碼垛機(jī)械手的設(shè)計(jì) 選題來(lái)源 （? ）結(jié)合科研課題?? 課題名稱(chēng)：??????????????????????? （√）生產(chǎn)實(shí)際或社會(huì)實(shí)際?????????（?）其他??? 選題性質(zhì) （?）基礎(chǔ)研究????（√）應(yīng)用研究???（?）其他 題目完成形式 （?）畢業(yè)論文???（√）畢業(yè)設(shè)計(jì)????（?）提交作品，并撰寫(xiě)論文 主要內(nèi)容和要求 本碼垛機(jī)械手采用氣動(dòng)控制，主要結(jié)構(gòu)主要包括抓取部分、手臂伸縮部分、立柱升降部分、立柱回轉(zhuǎn)部分、氣動(dòng)控制部分。 設(shè)計(jì)參數(shù) 1? 抓取缸 1）工作壓力p=0.5MPa???? 2）抓取缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)間：推出0.8s，縮回1.2s 3）抓取缸行程L=100????? 4）負(fù)載工作力150N 5）抓取缸活塞運(yùn)動(dòng)方向：垂直上下 2? 手臂伸縮缸 1）工作壓力p=0.5Mpa???? 2）往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)間? 推出1s，縮回1s 3）行程L=200??????????? 4）負(fù)載工作力230N 5）手臂伸縮缸活塞運(yùn)動(dòng)方向：水平往復(fù) 3? 立柱升降缸 1）工作壓力p=0.5MPa???? 2）立柱升降缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)間：推出1.2s，縮回0.8s 3）立柱升降缸行程L=300? 4）負(fù)載工作力300N 5）立柱升降缸活塞運(yùn)動(dòng)方向 垂直上下 4? 立柱回轉(zhuǎn)缸 1）負(fù)載質(zhì)量 m=22kg????? 2）擺動(dòng)時(shí)間 t=2s 3）擺動(dòng)角度 90° 說(shuō)明：設(shè)計(jì)工作量應(yīng)至少完成折合A0號(hào)圖紙三張和一份12000字以上的設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。 注：此表如不夠填寫(xiě)，可另加附頁(yè)。 主要參考文獻(xiàn)與外文資料 [1]杜來(lái)林.液壓與氣動(dòng)技術(shù)[M].北京:北京大學(xué)出版社.1996. [2]徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第5卷[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社.1992. [3]吳宗澤.羅勝?lài)?guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:高等教育出版社.1999. [4]李允文.工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社.1996. [5]陸詳生.機(jī)械手理論與應(yīng)用[M].中國(guó)鐵道出版社.1985. [6]張建民.工業(yè)機(jī)器人[M].北京:北京理工大學(xué)出版社，1988. [7]邱宣懷.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社.1997. 工作進(jìn)度安排 起止日期 主要工作內(nèi)容 2010.9.15～2010.9.18 選題 2010.9.19～2010.9.21 下達(dá)任務(wù)書(shū) 2010.9.22～2010.9.25 開(kāi)題 2010.9.26～2011.3.01 設(shè)計(jì) 2011.03.02～2010.03.05 中期考核 2011.03.05～2011.04.30 完善與總結(jié)課題 2011.04.30～2011.05.10 提交正稿與指導(dǎo)教師評(píng)閱 2011.05.10～2011.05.28 專(zhuān)業(yè)委員會(huì)評(píng)閱，答辯與修改定稿 要求完成日期：20??? 年??? 月??? 日??????? 指導(dǎo)教師簽名：??????????????? 審查日期：20??? 年??? 月??? 日??????????? 專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人簽名：????????????? 批準(zhǔn)日期：20??? 年??? 月??? 日?????????? ? 接受任務(wù)日期：20??? 年??? 月??? 日；????? 學(xué)生本人簽名：??????????????? 注：簽名欄必須由相應(yīng)責(zé)任人親筆簽名。 ? 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?，以一個(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 14 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題論證記錄 學(xué) 部： 理工學(xué)部 學(xué)生姓名 劉皝 學(xué) 號(hào) 200741914209 年級(jí)專(zhuān)業(yè)及班級(jí) 2007級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)(2)班 指導(dǎo)教師姓名 陳文凱 指導(dǎo)教師職稱(chēng) 副教授 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 碼垛機(jī)械手的設(shè)計(jì) 論證小組質(zhì)疑及指導(dǎo)意見(jiàn) 學(xué)生回答簡(jiǎn)要記錄 論證小組 成員簽名 記錄人簽名： 論證時(shí)間： 2011 年 月 日 指導(dǎo)教師指導(dǎo)檢查學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作情況登記表 系（部）名稱(chēng)：? 理工學(xué)部???????????????????指導(dǎo)教師姓名：陳文凱 時(shí) 間 地 點(diǎn) 指導(dǎo)、檢查的主要內(nèi)容 學(xué)生簽名 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 注：①此表在每次指導(dǎo)、檢查工作時(shí)由學(xué)生帶來(lái)，指導(dǎo)教師填寫(xiě)。②內(nèi)容包括學(xué)生的學(xué)習(xí)、工作態(tài)度；畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作的進(jìn)展情況；論文（設(shè)計(jì)）工作中尚需解決的問(wèn)題等。` 目 錄 摘要 1 關(guān)鍵詞 1 1 前言 2 1.1 工業(yè)機(jī)械手的概述 2 1.2 機(jī)械手的組成及分類(lèi) 3 1.2.1 機(jī)械手的組成 3 1.2.2 機(jī)械手的分類(lèi) 3 1.3 PLC與觸摸屏概述 5 1.4 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 5 1.5 課題研究?jī)?nèi)容 6 1.5.1 課題的提出 6 1.5.2 課題的主要任務(wù) 7 2 機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案 8 2.1 機(jī)械手主要類(lèi)型和自由度的選擇 8 2.2 機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 8 2.3 機(jī)械手的控制方案設(shè)計(jì) 9 2.4 機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 9 2.5 機(jī)械手的手臂結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 9 2.6 機(jī)械手的主要參數(shù) 9 2.7 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列 9 3 手部結(jié)構(gòu)的選擇，手臂伸縮，升降，回旋氣缸的設(shè)計(jì)與校核 10 3.1 夾持式手部結(jié)構(gòu) 10 3.1.1 手指的形狀和分類(lèi) 10 3.1.2 設(shè)計(jì)時(shí)注意的問(wèn)題 11 3.2 升降機(jī)的尺寸設(shè)計(jì)與校核和伸縮缸的選擇 11 3.2.1 氣缸的分類(lèi) 11 3.2.2 升降氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 13 3.2.3 伸縮缸的選擇 19 3.3 回旋氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 19 4 氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 5 結(jié)論 23 參考文獻(xiàn) 23 致謝 23 碼垛機(jī)械手的設(shè)計(jì) 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)，氣動(dòng)技術(shù)的特點(diǎn)及國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r。本文對(duì)機(jī)械手進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)，確定了機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)。同時(shí)，設(shè)計(jì)計(jì)算了機(jī)械手的升降臂和回轉(zhuǎn)臂結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)。本文系統(tǒng)地研究了機(jī)械手的氣動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)氣壓系統(tǒng)工作原理圖的參數(shù)進(jìn)行了了解，大大提高了繪圖效率和圖紙質(zhì)量。 關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人；機(jī)械手；氣動(dòng) Design of the Automatic Manipulator for Palletizing Abstract: This paper briefly introduces the concept of industrial robots, composition and classification of the manipulator, the characteristics of pneumatic technology development status of home and abroad. This paper makes an overall design of manipulator, determine the technical parameters of manipulator. Meanwhile, design and calculation of the manipulator lifting arm and rotating arm structure, design of manipulator hand structure. The paper systematically studies the manipulator of pneumatic system, pneumatic system working principle diagram and parameters of understanding, greatly improving the efficiency of drawing and drawings quality. Key words: industrial robot;manipulator; pneumatic 目 錄 摘要 1 關(guān)鍵詞 1 1 前言 2 1.1 工業(yè)機(jī)械手的概述 2 1.2 機(jī)械手的組成及分類(lèi) 3 1.2.1 機(jī)械手的組成 3 1.2.2 機(jī)械手的分類(lèi) 3 1.3 PLC與觸摸屏概述 5 1.4 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 5 1.5 課題研究?jī)?nèi)容 6 1.5.1 課題的提出 6 1.5.2 課題的主要任務(wù) 7 2 機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案 8 2.1 機(jī)械手主要類(lèi)型和自由度的選擇 8 2.2 機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 8 2.3 機(jī)械手的控制方案設(shè)計(jì) 9 2.4 機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 9 2.5 機(jī)械手的手臂結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 9 2.6 機(jī)械手的主要參數(shù) 9 2.7 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列 9 3 手部結(jié)構(gòu)的選擇，手臂伸縮，升降，回旋氣缸的設(shè)計(jì)與校核 10 3.1 夾持式手部結(jié)構(gòu) 10 3.1.1 手指的形狀和分類(lèi) 10 3.1.2 設(shè)計(jì)時(shí)注意的問(wèn)題 11 3.2 升降機(jī)的尺寸設(shè)計(jì)與校核和伸縮缸的選擇 11 3.2.1 氣缸的分類(lèi) 11 3.2.2 升降氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 13 3.2.3 伸縮缸的選擇 19 3.3 回旋氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 19 4 氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 5 結(jié)論 23 參考文獻(xiàn) 23 致謝 23 1 前言 1.1 工業(yè)機(jī)械手的概述 工業(yè)機(jī)器人是能模仿人體某些器官的功能(主要是動(dòng)作功能)、有獨(dú)立的控制系統(tǒng)、可以改變工作程序和編程的多用途自動(dòng)操作裝置。工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)，或是危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境下的作業(yè)，例如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成形、機(jī)械加工和簡(jiǎn)單裝配等工序上，以及在原子能工業(yè)等部門(mén)中，完成對(duì)人體有害物料的搬運(yùn)或工藝操作。 “機(jī)器人”一詞出自捷克文，意為勞役或苦工。1920年，捷克斯洛伐克小說(shuō)家、劇作家恰佩克在他寫(xiě)的科學(xué)幻想戲劇《羅素姆萬(wàn)能機(jī)器人》中第一次使用了機(jī)器人一詞。此后被歐洲各國(guó)語(yǔ)言所吸收而成為專(zhuān)門(mén)名詞。20世紀(jì)50年代末，美國(guó)在機(jī)械手和操作機(jī)的基礎(chǔ)上，采用伺服機(jī)構(gòu)和自動(dòng)控制等技術(shù)，研制出有通用性的獨(dú)立的工業(yè)用自動(dòng)操作裝置，并將其稱(chēng)為工業(yè)機(jī)器人； 60年代初，美國(guó)研制成功兩種工業(yè)機(jī)器人，并很快地在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用；1969年，美國(guó)通用汽車(chē)公司用21臺(tái)工業(yè)機(jī)器人組成了焊接轎車(chē)車(chē)身的自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)。此后，各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都很重視研制和應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人。由于工業(yè)機(jī)器人具有一定的通用性和適應(yīng)性，能適應(yīng)多品種中、小批量的生產(chǎn)，70年代起，常與數(shù)字控制機(jī)床結(jié)合在一起，成為柔性制造單元或柔性制造系統(tǒng)的組成部分。工業(yè)機(jī)器人由主體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個(gè)基本部分組成。主體即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括臂部、腕部和手部，有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人有 3～6個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，其中腕部通常有1～3個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括動(dòng)力裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作；圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人示意圖控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號(hào)，并進(jìn)行控制。工業(yè)機(jī)器人按臂部的運(yùn)動(dòng)形式分為四種。直角坐標(biāo)型的臂部可沿三個(gè)直角坐標(biāo)移動(dòng)；圓柱坐標(biāo)型的臂部可作升降、回轉(zhuǎn)和伸縮動(dòng)作；球坐標(biāo)型的臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮；關(guān)節(jié)型的臂部有多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)。工業(yè)機(jī)器人按執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的控制機(jī)能，又可分點(diǎn)位型和連續(xù)軌跡型。點(diǎn)位型只控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)由一點(diǎn)到另一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位，適用于機(jī)床上下料、點(diǎn)焊和一般搬運(yùn)、裝卸等作業(yè)；連續(xù)軌跡型可控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)按給定軌跡運(yùn)動(dòng)，適用于連續(xù)焊接和涂裝等作業(yè)。工業(yè)機(jī)器人按程序輸入方式區(qū)分有編程輸入型和示教輸入型兩類(lèi)。編程輸入型是以穿孔卡、穿孔帶或磁帶等信息載體，輸入已編好的程序。示教輸入型的示教方法有兩種：一種是由操作者用手動(dòng)控制器(示教操縱盒)，將指令信號(hào)傳給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求的動(dòng)作順序和運(yùn)動(dòng)軌跡操演一遍；另一種是由操作者直接領(lǐng)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，按要求的動(dòng)作順序和運(yùn)動(dòng)軌跡操演一遍。在示教過(guò)程的同時(shí)，工作程序的信息即自動(dòng)存入程序存儲(chǔ)器中在機(jī)器人自動(dòng)工作時(shí)，控制系統(tǒng)從程序存儲(chǔ)器中檢出相應(yīng)信息，將指令信號(hào)傳給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)再現(xiàn)示教的各種動(dòng)作。示教輸入程序的工業(yè)機(jī)器人稱(chēng)為示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人。具有觸覺(jué)、力覺(jué)或簡(jiǎn)單的視覺(jué)的工業(yè)機(jī)器人，能在較為復(fù)雜的環(huán)境下工作；如具有識(shí)別功能或更進(jìn)一步增加自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)功能，即成為智能型工業(yè)機(jī)器人。它能按照人給的“宏指令”自選或自編程序去適應(yīng)環(huán)境，并自動(dòng)完成更為復(fù)雜的工作[1]。 1.2 機(jī)械手的組成及分類(lèi) 1.2.1 機(jī)械手的組成 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。如下示意圖1. 圖1 機(jī)械手示意圖 Fig. 1 Manipulator schemes 1.2.2 機(jī)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 專(zhuān)用機(jī)械手是附屬于主機(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)械手等。 2、通用機(jī)械手 通用機(jī)械手是一種具有獨(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 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 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 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 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 點(diǎn)位控制的運(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)用和通用工業(yè)機(jī)械手均屬于此類(lèi)。 (2)連續(xù)軌跡控制 連續(xù)軌跡控制的運(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。 1.3 PLC與觸摸屏概述 PLC(Programmable Logical Controller) 通常稱(chēng)為可編程邏輯控制器，是一種以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置，由于它擁有體積小、功能強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，特別是它適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力和它的高可靠性，使它的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，已經(jīng)被稱(chēng)為現(xiàn)代工業(yè)的三大支柱(即PLC、機(jī)器人和CAD/CAM)之一。 人機(jī)界面是在操作人員和機(jī)器設(shè)備之間作雙向溝通的橋梁，用戶(hù)可以自由的組合文字、按鈕、圖形、數(shù)字等來(lái)處理或監(jiān)控管理及應(yīng)付隨時(shí)可能變化信息的多功能顯示屏幕。隨著機(jī)械設(shè)備的飛速發(fā)展，以往的操作界面需由熟練的操作員才能操作，而且操作困難，無(wú)法提高工作效率。但是使用人機(jī)界面能夠明確指示并告知操作員機(jī)器設(shè)備目前的狀況，使操作變的簡(jiǎn)單生動(dòng)`，并且可以減少操作上的失誤，即使是新手也可以很輕松的操作整個(gè)機(jī)器設(shè)備。使用人機(jī)界面還可以使機(jī)器的配線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)單化，同時(shí)也能減少PLC控制器所需的I/O點(diǎn)數(shù)，降低生產(chǎn)的成本同時(shí)由于面板控制的小型化及高性能，相對(duì)的提高了整套設(shè)備的附加價(jià)值。 觸摸屏作為一種新型的人機(jī)界面，從一出現(xiàn)就受到關(guān)注，它的簡(jiǎn)單易用，強(qiáng)大的功能及優(yōu)異的穩(wěn)定性使它非常適合用于工業(yè)環(huán)境，甚至可以用于日常生活之中，應(yīng)用非常廣泛，比如:自動(dòng)化停車(chē)設(shè)備、自動(dòng)洗車(chē)機(jī)、天車(chē)升降控制、生產(chǎn)線(xiàn)監(jiān)控等，甚至可用于智能大廈管理、會(huì)議室聲光控制、溫度調(diào)整。 隨著科技的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的機(jī)器與現(xiàn)場(chǎng)操作都趨向于使用人機(jī)界面， PLC控制器強(qiáng)大的功能及復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理也呼喚一種功能與之匹配而操作又簡(jiǎn)便的人機(jī)的出現(xiàn)，觸摸屏的應(yīng)運(yùn)而生無(wú)疑是21世紀(jì)自動(dòng)化領(lǐng)域里的一個(gè)巨大的革新。 1.4 國(guó)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。 (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PC機(jī)的開(kāi)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(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。 (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[2]。 1.5 課題研究?jī)?nèi)容 1.5.1 課題的提出 現(xiàn)在的機(jī)械手采用液壓傳動(dòng)的，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): (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0.02s-0.3s即可建立起所需的壓力和速度。氣動(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。 由“可編程序控制器- 傳感器- 氣動(dòng)元件”組成的典型的控制系統(tǒng)仍然是自動(dòng)化技術(shù)的重要方面;發(fā)展與電子技術(shù)相結(jié)合的自適應(yīng)控制氣動(dòng)元件, 使氣動(dòng)技術(shù)從“開(kāi)關(guān)控制”進(jìn)入到高精度的“反饋控制”; 省配線(xiàn)的復(fù)合集成系統(tǒng), 不僅減少配線(xiàn)、配管和元件, 而且拆裝簡(jiǎn)單, 大大提高了系統(tǒng)的可靠性。 而今, 電磁閥的線(xiàn)圈功率越來(lái)越小, 而PLC的輸出功率在增大, 由PLC直接控制線(xiàn)圈變得越來(lái)越可能。氣動(dòng)機(jī)械手、氣動(dòng)控制越來(lái)越離不開(kāi)PLC, 而閥島技術(shù)的發(fā)展, 又使PLC在氣動(dòng)機(jī)械手、氣動(dòng)控制中變得更加得心應(yīng)手。 1.5.2 課題的主要任務(wù) (1) 進(jìn)行氣動(dòng)機(jī)械手的總體研究，并進(jìn)行整體運(yùn)動(dòng)方式設(shè)計(jì)； (2) 對(duì)氣動(dòng)機(jī)械手氣路了解，進(jìn)行關(guān)鍵部件的研究，完成氣動(dòng)閥座零件圖。 (3) 設(shè)計(jì)氣動(dòng)機(jī)械升降臂回轉(zhuǎn)臂部分結(jié)構(gòu)，進(jìn)行關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)計(jì)算；完成氣動(dòng)機(jī)械手升降臂結(jié)構(gòu)裝配圖、氣動(dòng)機(jī)械手回轉(zhuǎn)臂結(jié)構(gòu)裝配圖。 設(shè)計(jì)的氣動(dòng)機(jī)械手伸縮行程為200mm，上下行程為300mm，旋轉(zhuǎn)180度；抓握零件重量150N 。 2 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-放和搬運(yùn)物件，這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.本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手是通用氣動(dòng)上下料機(jī)械手，是一種模擬大中型場(chǎng)合工作的機(jī)械搬運(yùn)設(shè)備?？梢愿淖儎?dòng)作程序的自動(dòng)搬運(yùn)或操作設(shè)備，操作頻繁的生產(chǎn)場(chǎng)合。在發(fā)出指令協(xié)調(diào)各有關(guān)驅(qū)動(dòng)器之間的運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還要完成編程、示教/再現(xiàn)以及其他環(huán)境狀況（傳感器信息）、工藝要求、外部相關(guān)設(shè)備之間的信息傳遞和協(xié)調(diào)工作，使各關(guān)節(jié)能按預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)。 2.1 機(jī)械手主要類(lèi)型和自由度的選擇 手臂的機(jī)構(gòu)基本上決定了操作機(jī)的工作空間范圍，按機(jī)械手手臂運(yùn)動(dòng)的不同運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)形式和形態(tài)來(lái)進(jìn)行分類(lèi)，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。（1）直角坐標(biāo)型具有三個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)（PPP），可使手部產(chǎn)生三個(gè)互相垂直的獨(dú)立位移。由于其運(yùn)動(dòng)方程可獨(dú)立處理，且為線(xiàn)性的，具有定位精度高，控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，但操作靈活性較差，運(yùn)動(dòng)速度低的特點(diǎn)。（2）圓柱坐標(biāo)型具有兩個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)（PPR），受部的坐標(biāo)為(z，r，θ)。這種操作機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是所占的空間尺寸較小，相對(duì)工作范圍較大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，手部可獲得較高的速度。而缺點(diǎn)是手部外伸離中心軸愈遠(yuǎn)，其切向線(xiàn)位移分辨精度愈低。通常用于搬運(yùn)機(jī)器人。（3）球座標(biāo)型具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和一個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)（RRP），優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，所占空間尺寸小，但目前應(yīng)用較少。（4）關(guān)節(jié)型是模擬人的上肢而構(gòu)成的。它具有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)（RRR），可繞鉛垂軸轉(zhuǎn)動(dòng)和繞兩個(gè)平行于水平面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。具有結(jié)構(gòu)緊湊，所占空間體積少，相對(duì)工作空間大等特點(diǎn)，用于復(fù)雜設(shè)備當(dāng)中。 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)，在操作機(jī)中主動(dòng)關(guān)節(jié)的數(shù)目應(yīng)等于操作機(jī)的自由度，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。 2.2 機(jī)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。本系統(tǒng)采用南通大學(xué)的WQK-III電子氣動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械手的控制。 2.3 機(jī)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(PLC)對(duì)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PLC程序即可實(shí)現(xiàn)，非常方便快捷。本機(jī)械手采用了西門(mén)子S7-200的PLC（CPU 224CN）進(jìn)行編程控制。 2.4 機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)方案確定 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)。本文設(shè)計(jì)的機(jī)械手所夾的工件為棒料（可以是鑄鐵，也可以是鋼），伸縮行程為200mm，上下行程為300mm。 2.5 機(jī)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)和升降運(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)。手臂的伸縮、升降運(yùn)動(dòng)由伸縮氣缸來(lái)實(shí)現(xiàn)，回轉(zhuǎn)由回轉(zhuǎn)氣缸實(shí)現(xiàn)。 2.6 機(jī)械手的主要參數(shù) 1.機(jī)械手的最大抓重是其規(guī)格的主參數(shù)，由于是采用氣動(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)擬訂設(shè)計(jì)要求抓取的工件質(zhì)量為150N。 2.基本參數(shù)運(yùn)動(dòng)速度是機(jī)械手主要的基本參數(shù)。操作節(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1.0m/s。最大回轉(zhuǎn)速度設(shè)計(jì)為。平均移動(dòng)速度為0.8 m/s。平均回轉(zhuǎn)速度為。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 200mm，最大工作半徑約為450mm。手臂升降行程定為300mm。定位精度也是基本參數(shù)之一。該機(jī)械手的定位精度為。 2.7 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表 一、用途: 用于數(shù)控機(jī)床上下料機(jī)械手，減輕生產(chǎn)勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。 二、設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù) 1、抓重：150N 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：450mm 5、手臂運(yùn)動(dòng)參數(shù) 伸縮行程200mm，負(fù)載230N 伸縮速度 升降行程300mm，負(fù)載300N 升降推出速度，升降縮回推出速度 回轉(zhuǎn)范圍，負(fù)載22KG 回轉(zhuǎn)速度 6、定位方式 行程開(kāi)關(guān) 7、定位精度 8、驅(qū)動(dòng)方式 氣壓傳動(dòng) 9、控制方式 點(diǎn)位程序控制(采用PLC) 3 手部結(jié)構(gòu)的選擇，手臂伸縮，升降、回轉(zhuǎn)氣缸的設(shè)計(jì)與校核 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、鑄鐵或者鋼時(shí)，使用夾持式手部。 3.1 夾持式手部結(jié)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。 3.1.1 手指的形狀和分類(lèi) 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。 3.1.2 設(shè)計(jì)時(shí)注意的問(wèn)題 (1)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。 (2)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。 (3)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。 (4)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。 (5)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，由于工件多為圓柱形，故手指形狀設(shè)計(jì)成V型。 3.2 升降缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核和伸縮缸的選擇 3.2.1 氣缸的分類(lèi) 普通氣缸的結(jié)構(gòu)組成見(jiàn)圖2。主要由前蓋、后蓋9、活塞6、活塞桿4、缸筒5 其他一些零件組成。 圖2普通氣缸的結(jié)構(gòu)組成 Fig. 2 Common cylinder structure 1—組合防塵圈；2—前端蓋；3—軸用YX密封圈；4—活塞桿；5—缸筒； 6—活塞；7—孔用YX密封圈；8—緩沖調(diào)節(jié)閥；9—后端蓋 1-combination dustproof loops; 2-former cover; 3-shaft seal ring with YX; 4-piston rod; 5-cylinder; 6-detroit; 7-hole YX seals with; 8-buffer regulator; 9-cover 氣缸的種類(lèi)很多。一般按壓縮空氣作用在活塞面上的方向、結(jié)構(gòu)特征和安裝方式來(lái)分類(lèi)。 氣缸的類(lèi)型 (1)單作用氣缸 柱塞式氣缸：壓縮空氣只能使柱塞向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)；借助外力或重力復(fù)位 活塞式氣缸：壓縮空氣只能使活塞向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)；借助外力或重力復(fù)位（或借助彈簧力復(fù)位；用于行程較小場(chǎng)合） 薄膜式氣缸：以膜片代替活塞的氣缸。單向作用；借助彈簧力復(fù)位；行程短；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缸體內(nèi)壁不須加工；須按行程比例增大直徑。若無(wú)彈簧，用壓縮空氣復(fù)位，即為雙向作用薄膜式氣缸。行程較長(zhǎng)的薄膜式氣缸膜片受到滾壓，常稱(chēng)滾壓（風(fēng)箱）式氣缸。 (2)雙作用氣缸 普通氣缸：利用壓縮空氣使活塞向兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，活塞行程可根據(jù)實(shí)際需要選定，雙向作用的力和速度不同 雙活塞桿氣缸：壓縮空氣可使活塞向兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，且其速度和行程都相等 不可調(diào)緩沖氣缸：設(shè)有緩沖裝置以使活塞臨近行程終點(diǎn)時(shí)減速，防止沖擊，緩沖效果不可調(diào)整 可調(diào)緩沖氣缸：緩沖裝置的減速和緩沖效果可根據(jù)需要調(diào)整 (3)特殊氣缸 差動(dòng)氣缸：氣缸活塞兩端有效面積差較大，利用壓力差原理使活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，工作時(shí)活塞桿側(cè)始終通以壓縮空氣 雙活塞氣缸：兩個(gè)活塞同時(shí)向相反方向運(yùn)動(dòng) 多位氣缸：活塞桿沿行程長(zhǎng)度方向可在多個(gè)位置停留，圖示結(jié)構(gòu)有四個(gè)位置 串聯(lián)氣缸：在一根活塞桿上串聯(lián)多個(gè)活塞，可獲得和各活塞有效面積總和成正比的輸出力 沖擊氣缸：利用突然大量供氣和快速排氣相結(jié)合的方法得到活塞桿的快速?zèng)_擊運(yùn)動(dòng)，用于切斷、沖孔、打入工件等 數(shù)字氣缸：將若干個(gè)活塞沿軸向依次裝在一起，每個(gè)活塞的行程由小到大，按幾何級(jí)數(shù)增加 回轉(zhuǎn)氣缸：進(jìn)排氣導(dǎo)管和導(dǎo)氣頭固定而氣缸本體可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。用于機(jī)床夾具和線(xiàn)材卷曲裝置上 伺服氣缸：將輸入的氣壓信號(hào)成比例地轉(zhuǎn)換為活塞桿的機(jī)械位移。用于自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中。撓性氣缸缸筒由撓性材料制成，由夾住缸筒的滾子代替活塞。用于輸出力小，占地空間小，行程較長(zhǎng)的場(chǎng)合，缸筒可適當(dāng)彎曲 鋼索式氣缸：以鋼絲繩代替剛性活塞桿的一種氣缸，用于小直徑，特長(zhǎng)行程的場(chǎng)合 (4)組合氣缸 增壓氣缸：活塞桿面積不相等，根據(jù)力平衡原理，可由小活塞端輸出高壓氣體 氣-液增壓缸：液體是不可壓縮的，根據(jù)力的平衡原理，利用兩兩相連活塞面積的不等，壓縮空氣驅(qū)動(dòng)大活塞，小活塞便可輸出相應(yīng)比例的高壓液體 氣-液阻尼缸：利用液體不可壓縮的性能及液體流量易于控制的優(yōu)點(diǎn)，獲得活塞桿的穩(wěn)速運(yùn)動(dòng) 3.2.2 升降氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 (1)活塞桿上輸出力和缸徑的計(jì)算 本課題中采用的是雙作用氣缸,單活塞桿雙作用氣缸是使用最為廣泛的一種普通氣缸,因其只在活塞一側(cè)有活塞桿,所以壓縮空氣作用在活塞兩側(cè)的有效面積不等.活塞左行時(shí)活塞桿產(chǎn)生推力塞右行時(shí)產(chǎn)生拉力F2[5] - （1） （2） 式中 活塞桿的推力(N); 活塞桿的拉力(N); L活塞直徑(m); d活塞桿直徑(m); p氣缸工作壓力(Pa); 氣缸工作總阻力(N); 氣缸工作時(shí)的總阻力與眾多因素有關(guān),如運(yùn)動(dòng)部件慣性力,背壓阻力,密封處摩擦力等.以上因素可以載荷率的形式計(jì)入公式,如要求氣缸的靜推力和靜拉力,則計(jì)入載荷率后[5] （3） （4） 計(jì)入載荷率就能保證氣缸工作時(shí)的動(dòng)態(tài)特征.若氣缸動(dòng)態(tài)參數(shù)要求較高;且工作頻率高,其載荷率一般取,速度高時(shí)取小值,速度低時(shí)取大值.若氣缸動(dòng)態(tài)參數(shù)要求一般,且工作頻率低,基本是勻速運(yùn)動(dòng),其載荷率可取。根據(jù)要求本次設(shè)計(jì)中,我們?nèi)??；钊麠U拉力為克服機(jī)械手的負(fù)載所用的力為300N 由式（3，4）可求得氣缸直徑D。 當(dāng)推力作功時(shí)[5] D= （5） D= （6） 用式（6）計(jì)算時(shí)，活塞桿d可根據(jù)氣缸拉力預(yù)先估定，詳細(xì)計(jì)算見(jiàn)活塞的計(jì)算。估定活塞桿直徑可按 =0.2-0.3，計(jì)算（必要時(shí)也可取=0.16-0.4,）。若將=0.16-0.4代入式（6），則可得 D=(1.01——1.09) （7） =1.05× =3cm 式中系數(shù)在缸徑較大時(shí)取小值，缸徑較小時(shí)取大值。 以上公式計(jì)算出的氣缸內(nèi)徑D應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。參考表1得D=32mm 根據(jù)=0.2-0.3可估算得 d=0.25×32mm =8mm 表1 缸筒內(nèi)徑系列 Tab.1 cylinder diameter series （mm） 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 (90) 100 (110) 125 (140) 160 (180) 200 (220) 250 320 400 500 630 注：無(wú)括號(hào)的數(shù)值為優(yōu)先選用者 表 2 活塞桿直徑系列 Tab.2 the diameter of piston rod series （mm） 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 （2）活塞桿的計(jì)算 1）按強(qiáng)度條件計(jì)算 當(dāng)活塞桿的長(zhǎng)度L較小時(shí)（L≤10d），可以只按強(qiáng)度條件計(jì)算活塞桿直徑d[5] d≥ （8） 式中 氣缸的推力（N）； 活塞桿材料的許用應(yīng)力(Pa), 材料的抗拉強(qiáng)度（Pa）； S安全系數(shù)，S≥1.4。` 按縱向彎曲極限力計(jì)算 氣缸承受軸向壓力以后，會(huì)產(chǎn)生軸向彎曲，當(dāng)縱向力達(dá)到極限力以后，活塞桿會(huì)產(chǎn)生永久性彎曲變形，出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。該極限力與缸的安裝方式、活塞桿直徑及行程有關(guān)。[5] 當(dāng)長(zhǎng)細(xì)比 ≥時(shí) （9） 當(dāng)長(zhǎng)細(xì)比 時(shí) （10） 式中 L活塞桿計(jì)算長(zhǎng)度（m），見(jiàn)表3 K活塞桿橫截面回轉(zhuǎn)半徑， 實(shí)心桿K= 空心桿 K=/4 I活塞桿橫截面慣性矩， 實(shí)心桿 I= 空心桿I= 空心活塞桿內(nèi)徑直徑（m）； 活塞桿截面積 實(shí)心桿 空心桿 n系數(shù)，見(jiàn)表3 E材料彈性模量，對(duì)鋼取E=2.1×Pa f材料強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)值，對(duì)鋼取f=49×Pa a系數(shù)，對(duì)鋼取a=1/5000 安裝方式為鉸支---鉸支,根據(jù)表3得知取n=1,由于活塞桿長(zhǎng)度L=350mm(行程為300mm),活塞桿桿橫截面回轉(zhuǎn)半徑(實(shí)心桿)[5] K==2× 所以長(zhǎng)細(xì)比 所以 =98000N 若縱向推力載荷（總載荷）超過(guò)極限力，就應(yīng)采取相應(yīng)措施。在其他條件（行程、安裝方式）不變的前提下，多以加大活塞桿直徑d來(lái)解決。 表 3 活塞桿計(jì)算長(zhǎng)度L及系數(shù)n Tab. 3 Piston rod calculation length L and coefficient n n 安裝方式 n 續(xù)表3 安裝方式 (3)缸筒壁厚的計(jì)算 缸筒直接承受壓力，需有一定的厚度。由于一般氣缸缸筒壁厚與內(nèi)徑之比 ，所以通常可以按薄壁筒公式計(jì)算[5] δ= 式中 δ氣缸筒的壁厚（m）； D氣缸筒內(nèi)徑（缸徑）（m）； δ氣缸試驗(yàn)壓力，一般取 P氣缸工作壓力（Pa）； 缸筒材料許用應(yīng)力（Pa）； 材料抗拉強(qiáng)度（Pa）； S安全系數(shù)，一般取S=6——8 常用缸筒材料有：鑄鐵HT150或HT200等，其Q235A鋼管、20鋼管，其鋁合金ZL3，其；45鋼，其 本氣缸選用45號(hào)缸, ，其[5] 所以 δ= =0.0096 常用計(jì)算出的缸筒壁厚都相當(dāng)薄，但考慮到機(jī)械加工，缸筒兩端要安裝缸蓋等需要，往往將氣缸筒壁厚作適當(dāng)加厚，且盡量選用標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑和壁厚的鋼管和鋁合金管。表3-4 所列缸筒壁厚值可供參考。因加工等原因如表3-4選δ=5 mm. 表4 氣缸筒壁厚 Tab. 4 Cylinder hollow thick (mm) 材料 氣缸直徑 鑄鐵HT150 50 80 100 125 160 200 250 320 壁 厚 7 8 10 10 12 14 16 16 鋼Q235A、45、20號(hào)無(wú)縫管 5 6 7 7 8 8 10 10 鋁合金ZL3 8--12 12--14 14--17 3.2.3 伸縮缸的選擇 根據(jù)機(jī)械手的總體的受力為230N,伸縮缸的選擇可以和升降缸使用相同的尺寸，只是行程為200mm。 3.3 回轉(zhuǎn)氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 1、工件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 L= R=25＞8? J的計(jì)算取R＞8?情況下的公式，查表5可知，按圓柱體計(jì)算： J==1.36kg 2、手部的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 根據(jù)手部結(jié)構(gòu)，查表5可知，按長(zhǎng)方體計(jì)算。 因?yàn)?，m手部總=15（kg） 表 5 零件幾何圖形對(duì)照表 Tab. 5 Parts geometry cross-references 序號(hào) 零件 幾何圖形 計(jì)算公式 備注 1 細(xì)直桿 m= 重力加速度 2 薄圓盤(pán) 3 圓柱體 當(dāng)R<時(shí)，可按細(xì)直桿計(jì)算；當(dāng)l<時(shí)，可按薄圓盤(pán)計(jì)算，誤差不超過(guò)5% 續(xù)表5 4 圓形環(huán) () () 5 圓形管 () () 當(dāng)l

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