三自由度圓柱坐標(biāo)工業(yè)機器人詳解

1、自由度圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機器人設(shè)計學(xué)院：機電工程學(xué)院班級：姓名：學(xué)號：基座執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動機構(gòu)機械系統(tǒng)控制系統(tǒng)智能系統(tǒng)工業(yè)機器人1 .末端執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計12341 漉壓缸2 推桿3 鉗爪4平衡那簧5 -彈性爪采用內(nèi)撐連桿杠桿式夾持器，用小型液壓缸驅(qū)動夾緊，它的結(jié)構(gòu)形式如圖。內(nèi)撐連桿杠桿式夾持器采用四連桿機構(gòu)傳遞撐緊力， 即 當(dāng)液壓缸1工作時，推動推桿2向下運動，使兩鉗爪3向外撐開，從 而帶動彈性爪4夾緊工件。該種夾持器多用于內(nèi)孔薄壁零件的夾持。2 .彈性爪的結(jié)構(gòu)設(shè)計這種結(jié)構(gòu)是在手爪外側(cè)用螺釘固定彈性片兩端。當(dāng)彈性手工作 時，由于夾緊過程具有彈性，就可避免易損零件被抓傷、變形和破損。3.手臂機構(gòu)的設(shè)計1-

2、梁E-導(dǎo)向柱3 導(dǎo)向套4-轉(zhuǎn)杠7 支撐架螺母6 液壓缸本設(shè)計中手臂由滾珠絲杠驅(qū)動實現(xiàn)上下運動，結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方 便，還設(shè)計有兩根導(dǎo)柱導(dǎo)向，以防止手臂在滾珠絲杠上轉(zhuǎn)動，確保手臂隨機座一起轉(zhuǎn)動。它的結(jié)構(gòu)如下圖。選用軸向腳架型液壓缸，活塞桿末端為外螺紋結(jié)構(gòu)，手臂與末端執(zhí)行器連同活塞桿一起轉(zhuǎn)動。4 .腰部和基座設(shè)計1支座，2步進電機，3諧波齒輪，4轉(zhuǎn)動機座5支承才g鋼梁，6滾珠絲杠，7導(dǎo)向柱，8錐環(huán)無鍵聯(lián)軸器通過安裝在支座上的步進電機和諧波齒輪直接驅(qū)動轉(zhuǎn)動殼體轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)機器人的旋轉(zhuǎn)運動；通過安裝在頂部的步進電機和聯(lián)軸器帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動實現(xiàn)手臂的上下移動。采用雙導(dǎo)柱導(dǎo)向，防止手臂在滾珠絲杠上轉(zhuǎn)動，確

3、保手臂隨機座一起轉(zhuǎn)動。支撐梁采用梢鋼，以減輕重量和節(jié)省材料，它的結(jié)構(gòu)如上圖。5 .驅(qū)動方式的選擇各種驅(qū)動方式比較一比較內(nèi)容n驅(qū)動方式'機械傳動。電機驅(qū)動口氣壓傳動-液壓傳動口異步電機， 直流電機1步進或伺服 電機n輸出力 矩口輸出力矩較大產(chǎn)輸出力亙 較大,輸出力矩較 小氣體壓力小，輸 出力矩小，如需 輸出力矩較大， 結(jié)構(gòu)尺寸過大C液體壓力高，可以 獲得較大的輸出力，控制性 能戶速度可圖，速度 和加速度均由機 構(gòu)控制，定位精 度高，可與主機 嚴(yán)格同步1控制性能 較差，慣性 大，步易精 雕位爐控制性能好， 可精確定位， 但控制系統(tǒng)復(fù)雜產(chǎn)可高速，氣體壓 縮性大，阻力效 果差，沖擊較嚴(yán) 重，精

4、確定位較 困難，（S速場油液壓縮性小，壓 力流量均容易控 制，可無吸漏速， 反應(yīng)員軟，可實現(xiàn) 連續(xù)軌跡控制產(chǎn)應(yīng)用范困年適用于自由度少 的專用機械手， 高速低速均能適用口適用于抓 取重量大 和速度低 的專用機 械手裂可用于程序 復(fù)雜和運動 軌跡要求嚴(yán) 格的小型通 用機械手爐中小型專用通 用機械手都有中小型專用通用機 械手都有，特別時 重型機械手多用口由上表知步進電機應(yīng)用于驅(qū)動工業(yè)機器人有著許多無可替代的 優(yōu)點，如控制性能好，可精確定位，體積較小可用于程序復(fù)雜和運動 軌跡要求嚴(yán)格的小型通用機械手等，所以本設(shè)計采用它來實現(xiàn)機器人 的旋轉(zhuǎn)和上下移動。選電機為BF反應(yīng)式步進電機，型號為：90BF001由

5、上表知，液壓驅(qū)動方式反應(yīng)靈敏，可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，液體壓 力高，可獲得較大的輸出力，因此機器人的伸縮運動采用液壓驅(qū)動方 式來實現(xiàn)，從而使機器人容易找準(zhǔn)工件。它的型號為 Y-HG1-C50/28X 100LJ1HL1Q它的主要技術(shù)參數(shù)如下表|冶金設(shè)備標(biāo)睢液壓油技術(shù)規(guī)格*/nun*3活塞“桿直徑/im油口直徑速度比卡通徑v聯(lián)接螺線41,46 42卓50r23爐36P10PM13k145/6 .工業(yè)機器人的計算機控制系統(tǒng)概述工業(yè)機器人具有多個自由度，每個自由度一般包括一個伺服機 構(gòu)，它們必須協(xié)調(diào)起來，組成一個多變量控制系統(tǒng)。這種多變量的控 制系統(tǒng)，一般要用計算機來實現(xiàn)。因此，機器人控制系統(tǒng)也是一個計

6、 算機控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)的功能是控制機器人操作機的運動和操作以 滿足作業(yè)的要求。在作業(yè)中機器人的工作任務(wù)是要求操作機的末端執(zhí) 行器按點位或軌跡運動，并保持設(shè)定的姿態(tài)。在運動中或在規(guī)定的某 點位執(zhí)行作業(yè)規(guī)定的操作。7 .工業(yè)機器人運行時應(yīng)采取的安全措施工業(yè)機器人能代替人在危險有害的環(huán)境中作業(yè)， 但又給人另一種 危險，即機器人傷人事故。這是工業(yè)機器人安全管理的最為重要的一 條原則。止匕外，除了通用的工業(yè)安全規(guī)程外，還要注意工業(yè)機器人的 特殊性，采取相應(yīng)可靠的對策。對工業(yè)機器人應(yīng)用工程的安全要求有 如下幾條：必須為工業(yè)機器人和周邊設(shè)備安裝安全護欄，以防止人靠近而造 成傷害。工業(yè)機器人的動作范圍不能超越護欄。 在護欄出入口的門上 必須設(shè)置插拔式電接點開關(guān)，其插座有導(dǎo)線與控制系統(tǒng)的電路連接。