可控式管道清理機(jī)研制1引言 機(jī)械手作為工業(yè)機(jī)器人一種末端執(zhí)行器，是機(jī)器人直接用于抓取握緊、吸附專(zhuān)用工具進(jìn)行操作的部件，是最重要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，安裝于機(jī)器人手臂的前端。機(jī)械手是模仿著人手的部分動(dòng)作。按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取，搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。 2硬件設(shè)計(jì) 主要包括：根據(jù)管道機(jī)械手所特有的工作環(huán)境，選取適當(dāng)?shù)臋C(jī)械手類(lèi)型。設(shè)計(jì)出機(jī)械手的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括手部、手腕、手臂、立柱和機(jī)座等部件。機(jī)械手的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)本機(jī)械手?jǐn)M采用手動(dòng)、自動(dòng)相結(jié)合的控制方式。分析管道機(jī)械手特有的工作環(huán)境，要求管道機(jī)械手應(yīng)滿(mǎn)足耐腐蝕，重量輕、體積小，消耗能量少、在惡略環(huán)境下能安全王作和笏于操作。選擇常用的機(jī)械手類(lèi)型，分析對(duì)比。管道疏通機(jī)械手在整個(gè)裝置上的布置，原計(jì)劃采用多數(shù)水下機(jī)器人把機(jī)械手前置的布局方式，但是考慮到這樣的布局會(huì)對(duì)偶然的撞擊缺乏保護(hù)，并往往會(huì)遮住視野，同時(shí)給安放存污槽和布置照明帶來(lái)困難，所以最終決定將機(jī)械手安放在整個(gè)裝置的中間偏后位置。為了便于操作人員及時(shí)了解設(shè)備狀態(tài)，應(yīng)對(duì)突發(fā)事件，為機(jī)械手安裝攝像頭和照明裝置，照明裝置和攝像頭隨機(jī)械手一起轉(zhuǎn)動(dòng)。手指是夾鉗式取料手直接于待夾取物件接觸的部件。指端的形狀有V性指、平面指、尖指或薄、長(zhǎng)指及特性指。V形指一般用于夾持圓柱形工件，特點(diǎn)是夾持平穩(wěn)可靠，夾持誤差小。平面指一般用于夾持方形零件(具有兩個(gè)平行平面)、板型或細(xì)小棒料-尖指和薄、長(zhǎng)指，一般用于夾持小型或柔性工件，其中薄紙一般用于堅(jiān)持位于狹窄工作場(chǎng)地的細(xì)小工件，以避免和周?chē)系K物相碰，長(zhǎng)指一般用于夾持炙熱的工件，以避免輻射對(duì)手部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的影響。對(duì)于形狀不規(guī)則的工件，必須設(shè)計(jì)與工件形狀相適應(yīng)的專(zhuān)用特型手指，才能穩(wěn)定可靠地夾持工件。 手指的材料對(duì)機(jī)器人的使用效果也有很大影響。夾鉗式手指一般選用碳素鋼或合金結(jié)構(gòu)鋼。為使手指經(jīng)久耐用，指面可以鑲嵌硬質(zhì)合金，高溫作業(yè)的手指，可選用耐熱鋼。在腐蝕性氣體環(huán)境下工作的手指，可以鍍鉻或進(jìn)行搪瓷處理，也可選用耐腐蝕的玻璃或聚四氟乙烯。由于本機(jī)械手抓取物體一般是水平放置，同時(shí)考慮到通用性，因此給手腕設(shè)一繞x軸轉(zhuǎn)動(dòng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)就可滿(mǎn)足工作的要求。按照設(shè)計(jì)的要求，本機(jī)械手的手臂有三個(gè)自由度。即手臂的伸縮、左右回輸入轉(zhuǎn)和升降(或俯仰)運(yùn)動(dòng)。手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)是通過(guò)立柱來(lái)實(shí)現(xiàn)的，立柱的橫向移動(dòng)即為手臂的橫移。手臂的各種運(yùn)動(dòng)由液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)。機(jī)座采用合金制造，有足夠大的安裝基面，保證機(jī)械手工作時(shí)的穩(wěn)定性。機(jī)座承受機(jī)械手的全部重量和工作載荷，保證有足夠的剛度和承載能力。機(jī)座的設(shè)計(jì)按照以下原則進(jìn)行。首先有足夠的大的安裝基面，以保證機(jī)器人工作是的穩(wěn)定性。其次機(jī)座承受機(jī)器人全部重量和工作載荷，應(yīng)保證足夠的強(qiáng)度、剛度和承載能力。再次機(jī)座軸系及傳動(dòng)鏈的精度和剛度對(duì)末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)精度影響最大，因此機(jī)座和手臂的連接要有可靠的定位基準(zhǔn)面。本設(shè)計(jì)采用的是履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)，因?yàn)椋?1支撐面積大，接地比壓小，適合于松軟或泥濘場(chǎng)地作業(yè)，下陷度小，滾動(dòng)阻力小通過(guò)性能較好， 2越野機(jī)動(dòng)性好，爬坡、越溝等性能優(yōu)越于輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)。 3履帶支撐面上有腹齒，不易打滑，牽引附著性能好。有利于發(fā)揮較大的牽引力。 3控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 前面提到，該系統(tǒng)采用手動(dòng)結(jié)合自動(dòng)的控制方式實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的運(yùn)行。整個(gè)機(jī)械手下放到管道以后將安裝在機(jī)械手上的攝像頭拍攝的視頻信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)傳輸?shù)降孛骘@示屏，用操縱桿實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械手的手動(dòng)遠(yuǎn)程控制。用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械手的自動(dòng)化控制。通過(guò)IO分析后，確定了本裝置的IO分配表如下： 本文所設(shè)計(jì)的管道疏通機(jī)械手能滿(mǎn)足我們對(duì)現(xiàn)有城市中管道的疏通需求，能大大降低原有疏通管道時(shí)需要的巨額成本也能減小疏通作業(yè)時(shí)破壞原有設(shè)施給交通帶來(lái)的不利影響。分析管道機(jī)械手特有的工作環(huán)境，要求管道機(jī)械手應(yīng)滿(mǎn)足耐腐蝕、重量輕、體積小、消耗能量少，在惡略環(huán)境下能安全工作和易于操作。選擇常用的機(jī)械手類(lèi)型，分析對(duì)比。管道作業(yè)機(jī)械手是一種可以沿著管道內(nèi)行走的機(jī)構(gòu)。可以攜帶一種或者多種傳感器及操作裝置。3