廢瓶剔除機(jī)的機(jī)械手課程設(shè)計

1、第一張 緒論一、摘要 伴隨著機(jī)電一體化在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，機(jī)械設(shè)備的自動控制成分顯得越來越來越重要，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到、腐蝕以及有毒氣體的危害，增加了工人的勞動強(qiáng)度，甚至危及生命。因此機(jī)械手就在這樣的環(huán)境下誕生了，機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中傳統(tǒng)的任務(wù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是機(jī)器人的關(guān)鍵部件之一。其中的工業(yè)機(jī)械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項新技術(shù)，它的發(fā)展是由于其積極作用正日益為人們所認(rèn)識：它能部分地代替人工操作；能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送和裝卸；能制作必要地機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配從而大大改善工人的勞動條件，顯著地提高勞動生產(chǎn)率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的

2、步伐。本設(shè)計采用plc作為控制機(jī)對工業(yè)機(jī)械手進(jìn)行控制及監(jiān)控，國外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個趨勢：（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)價格不斷下降，平均單機(jī)價格從91年的10.3萬美元降至97年的6.5萬美元。（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)、檢測系統(tǒng)三位一體：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)；國外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問世。（3） 工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于pc機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制柜日間小巧，而且采用模塊化結(jié)構(gòu)：大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可

3、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、力覺等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺、生覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進(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)壞境中的感覺來操作機(jī)器人。（6） 當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者于機(jī)器人的人機(jī)交換控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的控制遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實驗室進(jìn)入實用化階段。美國發(fā)射到火星上得

4、“所杰納”機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的著名實例。（7） 機(jī)器人化機(jī)械開始興起，從94年美國發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來，這種新型裝置已成為國際研究的熱點之一，紛紛探索開始其實際應(yīng)用的領(lǐng)域。我國的工業(yè)機(jī)器人從80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，在國家的支持下，通過“七五”“八五”科技攻關(guān)，目前已基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運(yùn)動學(xué)和軌跡技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、電焊、裝配、裝運(yùn)等機(jī)器人；其中有130多臺套噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近30條自動噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人已應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來說，我國的工業(yè)機(jī)器人技

5、術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，如：可靠性低于國外產(chǎn)品：機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距；在應(yīng)用規(guī)模上，我國已形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)面我國的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，“一客戶，一次重新設(shè)計”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模塊化設(shè)計，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，我國的智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在“863”計劃的支持下，也取得可不少成果。其中最為突出的事水下機(jī)器人，6000m水下無纜機(jī)器人的成果居世界領(lǐng)先水平，還開發(fā)出直接遙控機(jī)器人

6、、雙臂協(xié)調(diào)控制機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、管道機(jī)器人等機(jī)種：在機(jī)器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上開展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)、遙控機(jī)器人、智能裝配機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)械等地開發(fā)應(yīng)用方面剛剛起步，與國外先進(jìn)水平差距較大，需要在原有成績的基礎(chǔ)上，有重點的系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實用的技術(shù)和產(chǎn)品，以期在“十五”后期立于世界先進(jìn)行列之中。二、氣動機(jī)械手概述氣動機(jī)械手由操縱機(jī)（機(jī)械本體）、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種防人操作，自動控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動化設(shè)備。特別適合于多品種、便批

7、量的柔性生產(chǎn)，它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用， 機(jī)器人技術(shù)是綜合了計算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代要就十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機(jī)器人應(yīng)用情況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標(biāo)志。機(jī)器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機(jī)器特長的一種擬人的電子機(jī)械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機(jī)器的進(jìn)化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少

8、的自動化控制，機(jī)械手是模仿著人手的部分 動作，按給定程序、軌跡和要求實現(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)械手稱為“工業(yè)” 。生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平和勞動生產(chǎn)率；可以減輕勞動強(qiáng)度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實現(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的環(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)等方面得到廣泛的引用，機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單，專用性較強(qiáng)，僅為某臺機(jī)床的上下料裝置，是附屬于改機(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

9、程序控制實現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”，簡稱通用機(jī)械手，由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得的引用。三、機(jī)械手的組成和分類(一)、機(jī)械手的組成機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等組成。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如方框圖1-1所示。圖1-1 機(jī)械手組成方框圖：plane chart of composition of manipulator1、執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機(jī)構(gòu)。1） 手部即與物件接觸的部件。由于物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手在本課題中我們采用夾持式

10、手部結(jié)構(gòu)。夾持式手部由于手指（或手爪）和傳力結(jié)構(gòu)所構(gòu)成。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的手指運(yùn)動形式有回轉(zhuǎn)型和平移型?；剞D(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，故應(yīng)用比較廣泛。平移型應(yīng)用較少，其原因是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但平移型手指夾持圓形零件時，工件直徑變化不影響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。手指結(jié)構(gòu)取決于被抓物件的表面形狀，被抓部位（是外廓或是內(nèi)控）和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、v形面的和曲面的：手指有外夾式和內(nèi)撐式：指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等。而 傳力機(jī)構(gòu)則通過手指產(chǎn)生夾緊力來完成夾放物件的任務(wù)，傳力機(jī)構(gòu)型式較多時常用的有：滑槽連桿式、連桿杠桿式、斜面杠桿式、齒輪齒條

11、式、絲杠螺母式和重力式等。2） 手腕是連接手部和手臂的部件，并可用來調(diào)整被抓取物件的方位（即姿勢）3） 手臂手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是帶動手指去抓取物件，并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)到指定的位置，工業(yè)機(jī)械手的手臂通常由驅(qū)動手臂運(yùn)動的部件（如油缸、氣缸、齒輪齒條傳到機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等）于驅(qū)動源（如液壓、氣壓或電機(jī)等）相配合，以實現(xiàn)手臂的各種運(yùn)動。4） 立柱立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動和升降（或俯仰）運(yùn)動均與立柱有密切的聯(lián)系，機(jī)械手的立柱因工作需要，有時也可作橫向移動，即稱為可移式立柱。5） 行走機(jī)構(gòu)當(dāng)工業(yè)機(jī)械手需要完成遠(yuǎn)距離

12、的操作，或擴(kuò)大使用范圍時，可在機(jī)座上安滾輪式行走機(jī)構(gòu)，可分裝滾輪、軌道等行走機(jī)構(gòu)，以實現(xiàn)工業(yè)機(jī)械手的整機(jī)運(yùn)動。滾輪式分為有軌的和無軌的兩種。驅(qū)動滾輪運(yùn)動則應(yīng)另外增設(shè)機(jī)械傳動裝置。6） 機(jī)座機(jī)座是機(jī)械手的基礎(chǔ)部分，機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各部件和驅(qū)動系統(tǒng)均安裝于機(jī)座上，故起支撐和連接的作用。2、驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動工業(yè)設(shè)計手執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動裝置調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成。常用的驅(qū)動系統(tǒng)有液壓傳動，氣壓傳動、機(jī)械傳動。控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)手按規(guī)定的要求運(yùn)動的系統(tǒng)。3、控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機(jī)械手規(guī)定的要求運(yùn)動的系統(tǒng)，目前工業(yè)機(jī)械手的控制一般是由程序控制系統(tǒng)和電器定位（或機(jī)械擋塊定位）系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)有電

13、氣控制和射流控制兩種，它支配著機(jī)械手按規(guī)定的程序運(yùn)動。并記憶人們給予機(jī)械手的指令信息（如動作順序、運(yùn)動軌跡、運(yùn)動速度及時間），同時按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時可對機(jī)械手的動作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動作有錯誤或發(fā)生故障時即發(fā)出報警信號。4、位置檢測裝置控制機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動位置，并隨時將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)以一定的精度達(dá)到設(shè)定位置。（二）機(jī)械手的分類工業(yè)機(jī)械手的種類很多，關(guān)于分類的問題，目前在國內(nèi)尚無統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)，在此暫按使用范圍、驅(qū)動方式和控制系統(tǒng)進(jìn)行分類。1、 按用途分機(jī)械手可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩

14、種：1） 專用機(jī)械手它是附屬于主機(jī)的、具有固定程序而無獨(dú)立控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置。專用機(jī)械手具有動作少、工作對象單一、結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠和造價低等特點，適用于大批量的自動化生產(chǎn)的自動換刀機(jī)械手，如自動機(jī)床，自動線的上、下料機(jī)械手。2） 通用機(jī)械手它是一種具有獨(dú)立控制系統(tǒng)的、程序可變的、動作靈活多樣的機(jī)械手。定格性能范圍內(nèi)，其動作程序是可變的，通過調(diào)整可在不同場合使用，驅(qū)動系統(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化生產(chǎn)，通用機(jī)械手按其控制定位的方式不同可分為簡易型和伺服型兩種：簡易型以“開關(guān)”式控制定位，只能是點位控制：可以使點位的，

15、也可以實現(xiàn)連續(xù)軌控制；同時還可分為伺服型和一般型的機(jī)械手，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)控類型。2、 按驅(qū)動方式分1） 液壓傳動機(jī)械手是以液壓的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的機(jī)械手。其主要特點是：抓重可大幾百公斤以上，傳動平穩(wěn)性結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏。但對密封裝置要求嚴(yán)格，不然油的泄漏對機(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)動系統(tǒng)，可實現(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，油液過濾要求嚴(yán)格，成本高。2） 氣壓傳動機(jī)械手是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的機(jī)械手，其主要特點是：介質(zhì)源極為方便，輸出力小，氣動

16、動作迅速，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作四度的平穩(wěn)性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，注重一般在30公斤以下，在同樣注重條件下它比液壓機(jī)械手的結(jié)構(gòu)大，所以使用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。3） 機(jī)械傳動機(jī)械手即由機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)（如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機(jī)構(gòu)等）驅(qū)動的機(jī)械手，它是一種附屬于工作主機(jī)的專用機(jī)械手，其動力是由工作機(jī)械傳遞的。它的主要特點是運(yùn)動準(zhǔn)確可靠，用于玻璃瓶的上下運(yùn)動。動作頻率達(dá)，但結(jié)構(gòu)較小，動作程序不可變。4） 電力傳動機(jī)械手即由特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動機(jī)、直線電機(jī)或功率不僅電機(jī)直接驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的機(jī)械手，因為不需要中間的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，故機(jī)械結(jié)構(gòu)

17、簡單，其中直線電機(jī)機(jī)械手的運(yùn)動速度快和行程長，維護(hù)和使用方便。此類機(jī)械手目前還不多，但有發(fā)展前途。3、 按控制方式分1） 點位控制它的運(yùn)動為空間點到點之間的移動，只能控制運(yùn)動過程中幾個點的位置，不能控制其運(yùn)動軌跡。若欲控制的點數(shù)度，則必然增加電氣控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。目前使用的專用和通用工業(yè)機(jī)械手均屬于此類。2） 連續(xù)軌跡控制它的運(yùn)動軌跡為空間的任意連續(xù)曲線，其特點是設(shè)定點位無限的，整個移動過程處于控制之下，可以實現(xiàn)平穩(wěn)和準(zhǔn)確的運(yùn)動，并且只用范圍廣，但電氣控制紫銅復(fù)雜。這類工業(yè)機(jī)械手一般采用小型計算機(jī)進(jìn)行控制。課題的主要任務(wù)（三）、本課題將要完成的主要任務(wù)如下：1、 進(jìn)行氣動機(jī)械手的總體研究，并進(jìn)

18、行整體運(yùn)動方式設(shè)計：2、 設(shè)計氣動機(jī)械手的電路設(shè)計，進(jìn)行關(guān)鍵部位的設(shè)計計算；3、 用plc對機(jī)械手控制的總體設(shè)計； 第二章 機(jī)械手的設(shè)計方案（一）、概述 對氣動機(jī)械手的基本要求是能快速、準(zhǔn)備的拾放和搬運(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定位等特性。設(shè)計氣動機(jī)械手的原則是：充分分析作業(yè)對象（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)時的受力特性、尺寸和質(zhì)量參數(shù)等，從而進(jìn)一步確定對機(jī)械手結(jié)構(gòu)及運(yùn)動控制的要求；盡量選用定型的標(biāo)準(zhǔn)組件，簡化設(shè)

19、計制造過程，兼顧通用性和專用性，并能實現(xiàn)柔性轉(zhuǎn)換和編程控制。（二）、機(jī)械手的坐標(biāo)型式與自由度按機(jī)械手手臂的不同運(yùn)動型式及其組合情況，其坐標(biāo)型式可分為直角坐標(biāo)系、圓柱坐標(biāo)式、球坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)式。由于本機(jī)械手在抓玻璃瓶時手臂具有升降、收縮運(yùn)動，因此，采用直角坐標(biāo)式。相應(yīng)的機(jī)械手具有兩個自由度。1、機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計為了使機(jī)械手的通用性更強(qiáng)，把機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)設(shè)計成可更換結(jié)構(gòu)，玻璃瓶屬于是棒料，使用夾持式手部。2、機(jī)械手的手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮到機(jī)械手的通用性，同時由于被抓取工件是水平放置，只要手臂能夠滿足水平運(yùn)動即可，因此機(jī)械手的手臂采用直角坐標(biāo)式。3、機(jī)械手的驅(qū)動方案設(shè)計由于氣壓傳動系統(tǒng)的動作迅速

20、，反應(yīng)靈敏，阻力損失和泄漏較小，成本低廉因此本機(jī)械手采用氣壓傳動方式。4、機(jī)械手的控制方案設(shè)計考慮到機(jī)械手的通用性，同時使用點位控制，因此我們采用可編程序控制器（對機(jī)械手進(jìn)行控制。當(dāng)機(jī)械手的動作流程改變時，只需改變程序即可實現(xiàn)，非常方便快捷。（三）、機(jī)械手的主要參數(shù)1）機(jī)械手的最大抓中是其規(guī)格的主要參數(shù)，由于是采用氣動方式驅(qū)動，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)計參數(shù)，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)的實際情況，本設(shè)計設(shè)計抓重的工件質(zhì)量為1公斤。2)基本參數(shù)運(yùn)動速度是機(jī)械手主要的基本參數(shù)。操作節(jié)拍對機(jī)械手速度提出了要求，設(shè)計速度過低限制了它的使用范圍，而影響機(jī)械手動作快慢的主要因素是手臂伸縮的速度。

21、該機(jī)械手最大移位速度設(shè)計為0.1m/s。平均移動速度為0.08m/s。1、機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表1）用途用于抓取生產(chǎn)不合格的玻璃瓶2)設(shè)計技術(shù)參數(shù)：抓重1千克自由度1個自由度坐標(biāo)型式直角坐標(biāo)式手臂運(yùn)動參數(shù)伸縮行程100mm伸縮速度40mm/s升降行程250mm升降速度100mm/s手指夾持范圍 棒料210定位方式形成開關(guān)定位精度+1mm驅(qū)動方式氣壓傳動控制方式點位程序控制（采用plc）（四）機(jī)械手動作轉(zhuǎn)換方案廢瓶剔除機(jī)在啤酒瓶生產(chǎn)線旁邊用來剔除有裂縫或者是裂紋的不合格的產(chǎn)品。電動機(jī)帶動一個大的絲桿上下運(yùn)動，運(yùn)動的距離大于一個啤酒瓶的高度即可。絲杠螺母連接一個小的電機(jī)，小電機(jī)連接一個小的絲杠，絲杠

22、水平運(yùn)動。絲杠帶動cta氣缸，cta氣缸與機(jī)械手相連。氣缸的伸縮帶動機(jī)械手的加緊與松開，當(dāng)氣缸進(jìn)給時，機(jī)械手加緊，大絲杠向上運(yùn)動，使啤酒瓶脫離生產(chǎn)線，小絲杠水平運(yùn)動，就啤酒瓶運(yùn)到廢物箱的上方，氣缸回程，機(jī)械手松開。啤酒瓶掉入廢物箱內(nèi)。如此反復(fù)即可達(dá)到剔除廢瓶的目的。第三章 手臂伸縮氣缸的尺寸設(shè)計與校核1、氣缸的尺寸設(shè)計與校核根據(jù)實驗設(shè)計要求，手臂伸縮氣缸采用煙臺氣動元件廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)氣缸，參看此公司生產(chǎn)的各種型號的結(jié)構(gòu)特點，尺寸參數(shù)，結(jié)合本設(shè)計的實際要求，氣缸用型氣缸，尺寸系列初選內(nèi)徑為63/63。（1）在校核尺寸時，只需校核氣缸內(nèi)徑d=63mm，半徑r=31.5mm的氣缸的尺寸滿足使用要求即可

23、，設(shè)計使用壓強(qiáng)p=0.4mpa則驅(qū)動力：、f=pr=0.4103.140.0315=1246(n)(2)測定手腕質(zhì)量和重物的質(zhì)量之和為7kg，設(shè)計加速度a=10(m/s)，則慣性力f=ma=107=70（n）（3）考慮活塞等的摩擦力，設(shè)定摩擦系數(shù)k=0.2.f=kf=700.2=14f= f+ f=70+14=84（n）ff所以標(biāo)準(zhǔn)cta氣缸的尺寸符合實際使用驅(qū)動力要求2、活塞桿的計算（1）按強(qiáng)度條件計算 當(dāng)活塞桿的長度l較小時（l10d），可以只按強(qiáng)度條件計算活塞桿直徑dd式中 f氣缸的推理（n）；活塞桿材料的許用應(yīng)力（pa）, =/s；材料的抗拉強(qiáng)度（pa）；s 安全系數(shù)，s1.4。按縱向

24、彎曲極限力計算 氣缸承受軸向壓力以后，會產(chǎn)生軸向彎曲，當(dāng)縱向力達(dá)到極限力f以后，活塞會產(chǎn)生永久性完全變形，出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。該極限力與缸的安裝方式、活塞桿直徑與行程有關(guān)。當(dāng)長細(xì)比85時 f= nei/l當(dāng)長細(xì)比85時f=式中 l活塞桿計算長度（m）k活塞桿橫截面回轉(zhuǎn)半徑， 實心桿 k=， 空心桿 k=/4；i活塞桿橫截面慣性矩，實心桿 i=，空心桿 i=（d d）/64；d空心活塞桿內(nèi)徑直徑（m）；a活塞桿截面積實心桿 a=d，空心桿 a=（dd）；n 系數(shù)，e材料彈性模量，對鋼取e=2.110pa;f 材料強(qiáng)度試驗值，對鋼取f=4910pa；a 系數(shù)，對鋼取a=1/50003、平衡裝置在本設(shè)計

25、中，為了使手臂的兩端能夠盡量接近重力矩平衡狀態(tài)，減少手抓一側(cè)重力矩對性能的影響，故在手臂伸縮氣缸一側(cè)加平衡裝置，裝置內(nèi)加放砝碼，砝碼的質(zhì)量根據(jù)抓取物體的重量和氣缸的運(yùn)行參數(shù)視具體情況加以調(diào)節(jié)，務(wù)求使兩端盡量接近平衡。第四章 機(jī)械手尺寸設(shè)計計算1、機(jī)械手材料的選擇玻璃為非晶體，沒有固定的熔點，只有融程，600800時開始軟化，溫度升高。流動性越強(qiáng)。因此玻璃瓶的溫度低于600。鋼板的材料選用熱軋普通薄鋼板。熱軋普通薄板俗稱黑鐵皮，因鋼板表面呈云彩黑藍(lán)色而得名。主要用于制造對表面質(zhì)量要求不高，不需深沖加工的制品。厚度采用4mm。2、機(jī)械手的機(jī)構(gòu)簡圖機(jī)械手的結(jié)構(gòu)中心對稱，去薄板的中心線位置標(biāo)示機(jī)械手的

26、結(jié)構(gòu)，如圖： 圖41 機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖3、機(jī)械手尺寸計算由于機(jī)械手是中心對稱的，在分析機(jī)械手尺寸時我們只分析上半部分。尺寸標(biāo)注如圖所示： 圖42 機(jī)械手尺寸結(jié)構(gòu)圖 圖中虛線部分為機(jī)械手向左運(yùn)動的極限位置，從左到右三個手臂的一次為1桿2桿3桿。設(shè)計尺寸為1桿92.4mm，2桿70mm，3桿80mm。1與2的夾角為120。極限位置時2與3垂直，3與對稱線垂直。極限位置時1與對稱中心線的夾角為60。啤酒瓶上口的直徑為36mm左右，因此機(jī)械手末端離中心線的距離應(yīng)為17mm。尺寸設(shè)計合理性計算： = a=24.9在三角形中斜邊大于直角邊。氣缸行程的計算：sin（60-）= =16.9 式中為1在兩個極限位置時的