平面關(guān)節(jié)型機(jī)械手設(shè)計(jì)二

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1、平面關(guān)節(jié)型機(jī)械手設(shè)計(jì)第一章緒論隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展，自動化程度的迅速提高，實(shí)現(xiàn)工件的裝卸、轉(zhuǎn)向、輸送或操持焊槍、噴槍、扳手等工具進(jìn)行加工、裝配等作業(yè)的自動化，已愈來愈引起人們的重視。機(jī)械手是模仿著人手的部分動作，給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動抓取、搬運(yùn)或操作的自動機(jī)械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為“工業(yè)機(jī)械手”。生產(chǎn)中應(yīng)用實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)；尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣環(huán)境中，它代替人進(jìn)行正常的工作，意義更為重大。因此，在機(jī)械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等方面得到越來越

2、廣泛的應(yīng)用。機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單，專業(yè)性較強(qiáng)，僅為某臺機(jī)床的上下料裝置，是附屬于該機(jī)床的專用機(jī)械手。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨(dú)立的按程序控制實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作，使用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”，簡稱通用機(jī)械手。由于通用機(jī)械手能很快地改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的應(yīng)用。本次課程設(shè)計(jì)的平面關(guān)節(jié)型機(jī)械手是應(yīng)用于上下料、搬運(yùn)環(huán)類零件，從內(nèi)孔夾持工件，代替人手的繁重勞動，減輕工人的勞動強(qiáng)度，改善勞動條件，提高勞動生產(chǎn)率。本次課程設(shè)計(jì)是通過設(shè)計(jì)平面關(guān)節(jié)型機(jī)械手，培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識，分析問題和解決問題的能力

3、。第二章平面關(guān)節(jié)型機(jī)械手總體方案設(shè)計(jì)平面關(guān)節(jié)型機(jī)器手又稱SCARA型裝配機(jī)器手，是SelectiveComplianceAssemblyRobotArm的縮寫，意思是具有選擇柔順性的裝配機(jī)器人手臂。在水平方向有柔順性，在垂直方向有較大的剛性。它結(jié)構(gòu)簡單，動作靈活，多用于裝配作業(yè)中，特別適合小規(guī)格零件的插接裝配，如在電子工業(yè)零件的插接、裝配中應(yīng)用廣泛。2.1平面關(guān)節(jié)型機(jī)械手總體方案分析2.1.1設(shè)計(jì)任務(wù)本次課程設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)的任務(wù)是：上下料搬運(yùn)機(jī)械手，3個自由度，平面關(guān)節(jié)型；需要搬運(yùn)的工件：環(huán)類零件，內(nèi)孔直徑50mm；高150mm,厚10mm,（只能從內(nèi)孔

4、夾持工件），材料40鋼，將工件從一條輸送線搬運(yùn)到與之平行的另一條輸送線上，（兩輸送線距離為2.4m,高度差0.4m）。本次課程設(shè)計(jì)的主要技術(shù)參數(shù)見表2.1表2.1機(jī)械手類型平面關(guān)節(jié)型抓取最大重量2.2Kg自由度3個（2個回轉(zhuǎn)1個移動）大臂長658mm，回轉(zhuǎn)運(yùn)動，回轉(zhuǎn)角240，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動單片機(jī)控制小臂長564mm，回轉(zhuǎn)運(yùn)動，回轉(zhuǎn)角240，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動單片機(jī)控制移動關(guān)節(jié)氣缸驅(qū)動行程開關(guān)控制手指氣缸驅(qū)動行程開關(guān)控制2.1.2方案選擇根據(jù)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要分析出，抓取和轉(zhuǎn)動是最主要的功能。這兩項(xiàng)功能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)基礎(chǔ)是精巧的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和良好的伺服控制驅(qū)動。本次設(shè)計(jì)就是

5、在這一思維下展開的。根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和需求確定圓柱坐標(biāo)型三自由度機(jī)器人，利用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動和齒輪減速傳動來實(shí)現(xiàn)大臂的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；利用另一臺步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動小臂旋轉(zhuǎn)，從而使小臂與移動關(guān)節(jié)連在一起實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動；考慮到本設(shè)計(jì)中的機(jī)器人工作范圍不大，故利用氣缸驅(qū)動實(shí)現(xiàn)手臂的伸縮運(yùn)動；末端夾持器則采用內(nèi)撐式夾持器，用小型氣缸驅(qū)動夾緊。2.2平面關(guān)節(jié)型機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)分析2.2.1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析根據(jù)設(shè)計(jì)要求和參數(shù)表分析得出，機(jī)械手分為機(jī)身、大臂、小臂、上下移動關(guān)節(jié)、手指部五部分構(gòu)成，其中機(jī)身與大臂、大臂與小臂連接處安置電機(jī)，小臂連接移動關(guān)節(jié)帶動手指上下搬運(yùn)環(huán)類工件，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)實(shí)體圖

6、如下“圖2-1”所示。圖2-1結(jié)構(gòu)實(shí)體圖根據(jù)實(shí)體圖觀察及設(shè)計(jì)要求描述，繪制機(jī)構(gòu)簡圖，θ1為大臂回轉(zhuǎn)角，由電動機(jī)驅(qū)動，θ2為小臂回轉(zhuǎn)角，移動關(guān)節(jié)上下移動，共三個自由度，簡圖如圖“2-2”所示。由“圖2-1”及設(shè)計(jì)要求分析，大臂和小臂可回轉(zhuǎn)240度，在兩條輸送帶間工作，將工件從一條輸送線搬運(yùn)到與之平行的另一條輸送線上，分析出工作空間如下圖“圖2-3”所示。圖2-2機(jī)構(gòu)簡圖2.2.2工作原理分析本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手大臂通過轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)與機(jī)身連接，關(guān)節(jié)處安放驅(qū)動裝置，由電動機(jī)驅(qū)動，為提高精度采用一級齒輪聯(lián)接減速，帶動大臂轉(zhuǎn)動，速度、頻率又單片機(jī)控制；大臂與小臂亦通過轉(zhuǎn)

7、動關(guān)節(jié)連接，關(guān)節(jié)處轉(zhuǎn)配驅(qū)動裝置，結(jié)構(gòu)與大臂關(guān)節(jié)處相同；移動關(guān)節(jié)與小臂固定連接，移動關(guān)節(jié)使用氣缸或液壓缸，活塞桿連接手指上下移動；手指通過氣缸驅(qū)動控制夾具指，使夾具體從內(nèi)部抓取環(huán)類工件。傳動原理圖如下圖“圖2-4”所示。圖2-3工作空間圖圖2-4傳動原理圖第三章平面關(guān)節(jié)型機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1機(jī)械手手部設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)械手的手部是用來抓持工件或工具的部件。手部抓持工件的迅速、準(zhǔn)確和牢靠程度都將直接影響到工業(yè)機(jī)械手的工作性能，它是工業(yè)機(jī)械手的關(guān)鍵部件之一。3.1.1設(shè)計(jì)時要注意的問題(1)手指應(yīng)有足夠的夾緊力，為使手指牢靠的夾緊工件，除考慮夾持工件的重力外，還

8、應(yīng)考慮工件在傳送過程中的動載荷。(2)手指應(yīng)有一定的開閉范圍。其大小不僅與工件的尺寸有關(guān)，而且