【機械畢業(yè)設計】高空作業(yè)機器人設計

本科學生畢業(yè)設計高空作業(yè)機器人設計系部名稱：機電工程學院專業(yè)班級：機械設計制造及其自動化08-4班學生姓名：指導教師：職稱：二○一二年六月

TheGraduationDesignforBachelor'sDegreeStructureDesignofNoClimbingFull-automaticHighAltitudeWiringRobotCandidate:Specialty:MechanicalDesignandManufacturing&AutomationClass:B08-4Supervisor:AssociateProfessorLiuXipingHeilongjiangInstituteofTechnology2012-06·HarbinPAGEII摘要在一切追求人性化的今天，越來越多繁重、危險和高難度的工作，開始采用機器人（包括機械手）來代替人類完成。裸高壓導線輸電線路的高空接線工作，一直是困擾高空作業(yè)人員的棘手問題，由于其危險性極大，作業(yè)條件艱難，僅靠人力很難做到，所以都是借助高空作業(yè)車的幫助來實現(xiàn)的。近年來，越來越多的人致力于多自由度的高空全自動繞線裝置的研究，試圖找到一種簡便、經(jīng)濟、安全、有效的方法，來解決這一難題。因此，無攀爬式全自動高空接線機器人應運而生，該機器人通過實現(xiàn)高空握持導線、不規(guī)則的圓周繞線運動和橫向進給運動等動作，來完成繞線任務。通過對各種方案的對比，決定采用斜齒輪傳動繞線，螺旋傳動進給來實現(xiàn)主要功能。本設計構思新穎，而且具有結構輕便、經(jīng)濟適用、效率高、安全等顯著優(yōu)勢，順應時代發(fā)展方向，具有很高的可行性，適用于各種工作場合。關鍵詞：無攀爬式；自動繞線；斜齒輪傳動；進給；螺旋傳動

ABSTRACTInthisinformationera,moreandmoreheavy,dangerousanddifficultworksarebeingdonebyrobot,manipulatorincluded.Theconnectionofbarehigh-tensionwirehasalwaysbeentroubledsteeplejacks.It’sextremelydangerous,andtheworkconditionishard,sopeoplehavetogethelpfromthealoftworkingcar.Inrecentyears,moreandmorepeopleareconcentratedondevelopmentofdeviceoffull-automatichighaltitudewiring.Theytrytofindaconvenient,economical,safelyandefficientprogramtosolvethisproblem.Thenthenoclimbingfull-automatichighaltitudewiringrobotcomesout.Itaccomplishesitstaskbyholdingwiresinhighattitude,coilingincircleirregularlyandtransversefeed.Throughthecomparisonofseveralprograms,thehelicalgearingandscrewdrivenareusedtowiringandfeed,respectively.Thisdesignhasanovelidea,andithasadvantageoflightstructure,economicandapplicable,efficientandsafely.Itcomplieswiththedevelopmentoferaandcanworkinanyconditions.Keywords:noclimbing;full-automaticwiring;helicalgearing;feed;screwdriven目錄摘要 IAbstract II第1章緒論 1HYPERLINK\l"_Toc326864660"1.1課題研究背景 11.2課題研究目的和意義 11.2.1課題研究目的 11.2.2課題研究意義 11.3國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 21.4發(fā)展前景展望 4第2章總體方案確定 h52.1齒輪齒條繞線機構 52.2內(nèi)嚙合齒輪繞線機構 62.3斜齒輪嚙合繞線機構 62.4本章小結 7第3章參數(shù)的確定及電機的選擇 83.1繞線機構參數(shù)的確定 83.2進給機構參數(shù)的確定 113.3抓線和導線握持機構參數(shù)的確定 133.3.1抓線機構參數(shù)確定 133.3.2導線握持機構參數(shù)的確定 PAGEREF_Toc326864676\h153.4電機的選擇 163.4.1進給機構電機的選擇 163.4.2握持機構電機的選擇 \h173.5本章小結 18第4章繞線機構設計 194.1繞線機構結構設計 194.2進給機構結構設計 204.3支架結構設計 204.4本章小結 22第5章抓取機構的設計 245.1抓線機構結構設計 PAGEREF_Toc326864687\h245.2導線握持機構結構設計 245.3本章小結 25第6章實體機構裝配 26HYPERLINK\l"_Toc326864691"6.1實體機構裝配 266.2本章小結 29結論 30參考文獻 31致謝 32PAGE22第1章緒論1.1課題研究背景裸高壓導線輸電線路的備用導線高空接線，其繞線軌跡不規(guī)范、轉(zhuǎn)自線圈的線徑粗、折彎力較大、折彎運動空間受限等，給高空接線增加了難度，而多自由度的高空全自動繞線裝置的研究是高空接線中亟待解決的瓶頸問題。而且高空繞線工作危險大、難度高，需借助高空作業(yè)車的幫助來完成，并且對工作環(huán)境的要求較高，在惡劣環(huán)境條件下無法正常工作，由于種種因素的限制，裸高壓導線輸電線路的備用導線高空接線工作一直困擾著人們。無攀爬式全自動高空接線機器人的應運而生，能夠代替工人進行操作，避免了工作中潛在的各種危險，同時能夠提高工作效率，并且減少了高壓輸電線路的電流損耗。1.2課題研究目的和意義1.2.1課題研究目的針對傳統(tǒng)接線工作中存在的各種弊端，無攀爬式全自動高空接線機器人出現(xiàn)了，它是為實現(xiàn)無攀爬式全自動高空接線而設計的機器人裝置。裸高壓導線輸電線路的備用導線高空接線，其繞線軌跡不規(guī)范、轉(zhuǎn)子線圈的線徑粗、折彎力較大、折彎運動空間受限等，給高空接線增加了難度，而多自由度的高空全自動繞線裝置的研究是高空接線中亟待解決的瓶頸問題。本課題根據(jù)仿生學和機器人學的原理，運用常用的機械運動機構及其組合，實現(xiàn)高空握持導線、不規(guī)則的圓周繞線運動和橫向進給運動的全新自動繞線機器人的研究。1.2.2課題研究意義在一切智慧化、人性化、高效率化的今天，越來越多的機器人代替人進行繁重、危險的勞動，在一很多高度危險和繁重的工作中，都采用了機器人，它們的高效率和幾乎為零的風險是人類無法與之相比的優(yōu)勢。機器人技術的采用顯著減輕了工人的勞動強度和工作負擔，大大改善了勞動條件，提高了勞動生產(chǎn)率和自動化水平。在高空裸導線的接線中，以前都需要操作人員攀高接線，勞動強度大、安全性不可靠；而無攀爬式全自動高空接線機器人能夠代替工人進行高空作業(yè)，避免了工作中潛在的各種危險，同時提高了工作效率，并且減少了高壓輸電線路的電流損耗，也為低碳經(jīng)濟提供了一個新的探索方案。該設計經(jīng)濟實用性高，具有光明的發(fā)展前景。本設計是主要實現(xiàn)高空握持導線、不規(guī)則的圓周繞線運動和橫向進給運動的全新自動繞線裝置具體設計要求如下：導線直徑：10mm繞線直徑：2mm繞線材料：鋁導線高度：20m整機重量：7.5kg完成繞線時間：1分鐘左右要求經(jīng)濟適用，效率高。1.3國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀本課題設計的無攀爬式全自動高空接線機器人主要實現(xiàn)高空握持導線、不規(guī)則的圓周繞線運動和橫向進給運動，其主要結構有：導線握持機構和繞線機構。導線握持機構采用機械手。機械手是在早期出現(xiàn)的古代機器人基礎上發(fā)展起來的，機械手研究始于20世紀中期，隨著計算機和自動化技術的發(fā)展，特別是1946年第一臺數(shù)字電子計算機問世以來，計算機取得了驚人的進步，向高速度、大容量、低價格的方向發(fā)展。同時，大批量生產(chǎn)的迫切需求推動了自動化技術的進展，又為機器人和機械手控制系統(tǒng)的開發(fā)奠定了基礎。另一方面，核能技術的研究要求某些操作機械代替人處理放射性物質(zhì)。在這一需求背景下，美國于1947年開發(fā)了遙控機械手控制系統(tǒng)和遙控機械手，1948年又開發(fā)了機械式的主從機械手控制系統(tǒng)和機械手。機械手控制系統(tǒng)首先是從美國開始研制的。1954年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機器人的概念，并申請了專利。該專利的要點是借助伺服技術控制機器人的關節(jié)，利用人手對機器人進行動作示教，機器人能實現(xiàn)動作的記錄和再現(xiàn)。這就是所謂的示教再現(xiàn)機器人控制系統(tǒng)?，F(xiàn)有的機器人控制系統(tǒng)差不多都采用這種控制方式。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械手鉚接機器人控制系統(tǒng)。作為機器人產(chǎn)品最早的實用機型（示教再現(xiàn)）是1962年美國AMF公司推出的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。這些工業(yè)機器人和相關控制系統(tǒng)主要由類似人的手和臂組成它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。機械手控制系統(tǒng)經(jīng)歷了以下幾個階段：機械手完成放射源轉(zhuǎn)運年代、化工產(chǎn)品垛機械手年代、工業(yè)用機械手興起和發(fā)展年代。隨著汽車行業(yè)和塑膠行業(yè)的發(fā)展，西歐、日本、蘇聯(lián)和中國等地域機械手及其控制系統(tǒng)也開始百花爭艷。尤其注塑機機械手，發(fā)展更為迅猛，應用非常普遍，其控制系統(tǒng)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)趨于成熟和完善。機械手的種類，按驅(qū)動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械手；按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種；按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續(xù)軌跡控制機械手等。20世紀40年代后期，美國在原子能實驗中，首先采用了機械手搬運放射性材料，人在安全間操縱機械手進行各種操作和實驗。50年代以后機械手逐步推廣到工業(yè)部門，用于在高溫污染嚴重的地方取放工件和卸料，也作為機床的輔助裝置在自動機床、自動生產(chǎn)線和加工中心中應用，完成上下料和從刀庫中取放刀具并按國定程序更換刀具等。本設計的另一主要功能是繞線，而現(xiàn)今最常見的繞線裝置就是繞線機。繞線機，顧名思義是把線狀的物體纏繞到特定的工件上的機器。歐美繞線機以其加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定而在國際繞線機市場上占有重要地位。歐美繞線機一般可繞0.01-2mm的線徑，轉(zhuǎn)動誤差極小。繞線機用精密微機控制，以程序控制操作，這些程序極易掌握，人機對話簡單，即使工作人員并無繞線工作的經(jīng)驗也可應付自如。目前歐洲生產(chǎn)的繞線機已經(jīng)趨于自動化，而美國的繞線機介于自動和半自動之間，德國制造的外形比較美觀，零件比較講究，但是造價高。隨著國際繞線機市場的蓬勃發(fā)展，相互間的競爭越來越激烈，各國的廠家都必須開發(fā)出新一代的繞線機?，F(xiàn)在主要是趨向自動化的發(fā)展方向。全自動繞線機是近幾年才發(fā)展起來的新機種，為了適應高效率、高產(chǎn)量的要求，全自動機種一般都采用多頭聯(lián)動設計，國內(nèi)的生產(chǎn)廠家大多都是參照了臺灣等地的進口機型的設計，采用可編程控制器作為設備的控制核心，配合機械手、氣動控制元件和執(zhí)行附件來完成自動排線、自動纏腳、自動剪線、自動裝卸骨架等功能，這種機型的生產(chǎn)效率極高，大大的降低了對人工的依賴，一個操作員工可以同時照看幾臺這樣的設備，生產(chǎn)品質(zhì)比較穩(wěn)定，非常適合產(chǎn)量要求高的加工場合。這種機型由于集成了數(shù)控、氣動、光控許多的新技術，所以價格小則幾萬元高則十幾萬元，價格也使得許多的用戶望而嘆步，另外由于功能要求決定了該設備的零部件采用了大量非標準件和定制件，所以一旦出現(xiàn)故障相對的維修過程將會很復雜，周期也會比較長。能夠?qū)崿F(xiàn)繞線功能的機構還有很多，例如齒輪齒條、齒輪傳動、槽輪機構等，只要能實現(xiàn)圓周運動，即可實現(xiàn)繞線功能。工作原理：槽輪是由圓銷的主動撥盤和具有若干徑向槽輪及機架組成。當撥盤作等速連續(xù)轉(zhuǎn)動時，槽輪做反向或同向的單向間歇運動，在圓銷未進入槽輪徑向時，槽輪上的內(nèi)凹鎖住撥銷，槽輪被主動撥盤的外凹鎖住弧卡住，使槽輪停歇在確定的位置上不動。當撥盤上撥銷進入槽輪徑向槽時，鎖住弧松開，撥銷驅(qū)動槽輪轉(zhuǎn)動，循環(huán)往復，時停時動，因此，槽輪機構是一種間歇運動機構。應用示例：機床自動轉(zhuǎn)為機構，電影放映機卷片等。當放映卷片時，膠片上的畫面依次在方框中停留，以適應人眼的視覺停留現(xiàn)象。槽輪機構結構簡單，易加工，工作可靠，轉(zhuǎn)角準確，機械效率高。但是其動程不可調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)角不能太小，槽輪在起停時的角速度大，有沖擊，并隨著轉(zhuǎn)速的增加或槽輪數(shù)的減少而加劇，故不宜用于高速場合。對于本設計的繞線部分，齒輪傳動是首選。1.4發(fā)展前景展望無攀爬式全自動高空接線機器人的主要優(yōu)點：(1)經(jīng)濟性：現(xiàn)在使用的高空作業(yè)車格價一般為幾百萬不等，經(jīng)濟性低，需要使用者的經(jīng)濟承受能力很強；而無攀爬式全自動高空接線機器人的價格在幾千元左右，與前者相比，優(yōu)越性一目了然。(2)安全性：高空作業(yè)安全一直是我國的重中之重，而本設計可避免這一問題，安全性高。(3)效率高：無攀爬式全自動高空接線機器人在繞線過程中的時間約為1分鐘，而整個過程約為2分鐘，與較傳統(tǒng)的方法相比較，工作效率大大提高。(4)適用范圍廣：在何種環(huán)境均可工作，對工作條件沒有特別高的要求，實用性強。鑒于以上優(yōu)點，無攀爬式全自動高空接線機器人具有很高的可行性，發(fā)展前景廣闊。

第2章總體方案確定2.1齒輪齒條繞線機構現(xiàn)有使用較廣泛的繞線裝置是較大型的繞線機。繞線機，顧名思義是把線狀的物體纏繞到特定的工件上的機器。歐美繞線機以其加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定而在國際繞線機市場上占有重要地位。歐美繞線機一般可繞0.01~2mm的線徑，轉(zhuǎn)動誤差極小。繞線機用精密微機控制，以程控操作，這些程序極易掌握，人機對話簡單，即使工作人員并無繞線工作的經(jīng)驗也可應付自如。目前歐洲生產(chǎn)的繞線機已經(jīng)趨于自動化，而美國的繞線機介于自動和半自動之間，德國制造的外形比較美觀，零件比較講究，但是造價高。隨著國際繞線機市場的蓬勃發(fā)展，相互間的競爭越來越激烈，各國的廠家都必須開發(fā)出新一代的繞線機。現(xiàn)在主要是趨向自動化的發(fā)展方向。然而本設計課題，要求結構簡便，對重量有要求，大型的繞線機顯然不符合設計要求，因此，不考慮使用繞線機。圖2.1全自動十二軸繞線機繞線主要是通過圓周運動實現(xiàn)，可以實現(xiàn)圓周運動的機構有很多，本方案選擇齒輪齒條傳動作為繞線機構。齒輪齒條傳動將旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動，它的傳動功率大，速度范圍廣，效率高，工作可靠，壽命長，結構緊湊，能保證恒定傳動比。但是，這樣的機構可以反向驅(qū)動，也就是齒條做直線運動來帶動齒輪旋轉(zhuǎn)，適合大距離的傳動，如機床導軌底下帶動拖板箱移動的就是齒輪齒條傳動，齒輪齒條機構需要外加鎖緊裝置，因為齒輪齒條機構不能自鎖。而且它的制造及其安裝精度要求高，成本高，不適于兩軸中心距過大的傳動及振動沖擊較大的場合。在本設計方案中，齒條的上、下面均有輪齒，分別于兩個齒輪嚙合，其中上面的齒輪負責繞線工作，而下面的齒輪則負責進給，下面的齒輪通過螺旋傳動橫向進給，進而帶動上面的繞線齒輪在繞線的同時有橫向位移。在繞線之前，將引線抓過來與導線握在一起，隨后，將整個繞線裝置通過兩邊的對稱把手掛在高壓線上面，然后開始繞線，繞線完成后，取下整個裝置。本設計存在的主要缺點之一就是，齒條的尺寸要求很大，因為即使齒輪只轉(zhuǎn)動一圈，齒條的長度就是它的周長，該繞線機構中，繞線齒輪的周長大約為半米，這就意味著齒條的長度必須是半米的整數(shù)倍，而這一條件完全違背了最初的設計目的，很難滿足結構輕便這一基本要求。2.2內(nèi)嚙合齒輪繞線機構該方案繞線機構采用的是內(nèi)嚙合的直齒圓柱齒輪，它的優(yōu)點是內(nèi)嚙合直齒圓柱齒輪機構是用于傳遞兩平行軸之間的運動和動力的齒輪機構，它的主、從動齒之間轉(zhuǎn)向相同，在同樣的傳動比情況下所占地位小，直齒圓柱齒輪省料，經(jīng)濟比較便宜，且傳動尺寸小，傳動比大，傳動比精確，工作可靠、效率高、壽命長，使用的功率、速度和尺寸范圍大；缺點是成本高，不能遠距離傳動，制造和安裝精度要求高。當兩軸間需要較大的傳動比時，如果只用一對齒輪傳動，由于兩輪齒數(shù)相差懸殊而使小齒輪易于磨損，同時兩輪的尺寸相差較大時就可以采用內(nèi)嚙合的齒輪。可以用于減速器中、電動滾筒中等。進給運動時采用的是四桿機構，他的示意圖相當于是曲柄滑塊機構，曲柄滑塊機構的優(yōu)點是低副的移動副，滑塊可以左右或者上下往復運動，曲柄滑塊機構廣泛應用于往復活塞式發(fā)動機﹑壓縮機﹑沖床等的機構中。抓線機構也是采用的四桿機構的原理。2.3斜齒輪嚙合繞線機構本方案中，繞線部分采用斜齒輪嚙合傳動。與直齒輪傳動相比，斜齒輪有以下主要優(yōu)點：重合度大，齒面接觸情況好，因此運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，承載能力高；無根切的最小齒數(shù)較直齒輪少，故可使結構更加緊湊；加工成本不高于直齒輪。主要缺點是運轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生軸向力，對傳動不利。無攀爬式全自動高空接線機器人工作時，線盒被安放在從動齒輪上，隨著從動齒輪作圓周運動和橫向進給。而進給采用的是滑動螺旋傳動。工作時，螺桿與齒輪旋和，同時連接著一個聯(lián)軸器，聯(lián)軸器與進給桿相連，進給桿與架子相連，當螺桿轉(zhuǎn)動時，一方面與主動齒輪旋和，同時主動齒輪又與從動齒輪嚙合，這樣完成繞線功能；而與聯(lián)軸器相連的進給桿則帶動架子和主、從動齒輪進給。通常所說的滑動螺旋傳動就是普通滑動螺旋傳動?；瑒勇菪ǔ２捎锰菪温菁y和鋸齒形螺紋，其中梯形螺紋應用最廣，鋸齒形螺紋用于單面受力。矩形螺紋由于工藝性較差強度較低等原因應用很少;對于受力不大和精密機構的調(diào)整螺旋，有時也采用三角螺紋。螺旋傳動的優(yōu)點是：結構簡單、承載能力大，傳動平穩(wěn)、無噪聲，能實現(xiàn)自鎖要求，傳動精度高，故廣泛應用于機床進給機構、螺旋起重機和螺旋壓力機中。缺點是，螺紋之間產(chǎn)生較大的相對滑動，摩擦磨損嚴重，傳動效率低。2.4本章小結通過查閱資料，并對幾種方案進行分析和比較優(yōu)缺點，排除了較不合理的方案之后，決定選擇方案三作為最后方案，運用斜齒輪嚙合機構繞線，滑動螺旋傳動進給，這樣進給和繞線共用一個電動機，可以減少一個電動機的使用，從減少重量和電動機的角度看，都是很好的選擇。

第3章參數(shù)的確定及電機的選擇3.1繞線機構參數(shù)的確定斜齒圓柱齒輪傳動1.選精度等級、材料及齒數(shù)1)材料：尼龍2)精度等級：7級3)小齒輪（主動）齒數(shù)=19，大齒輪齒數(shù)=384)選取螺旋角初選β＝16\O2.按齒面接觸強度設計按參考文獻[2]中式（10-21）計算，即（3.1）(1)確定公式中各計算數(shù)值1)試選2)由參考文獻[2]中圖10-30選取區(qū)域系數(shù)3)由參考文獻[2]中圖10-26查得，，則4)許用接觸應力MPa（3.2）5)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩N·mm6)選取齒寬系數(shù)7)由參考文獻[2]中表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)齒數(shù)比(2)計算1)小齒輪分度圓直徑2)計算圓周速度m／s（3.3）3)計算齒寬b及模數(shù)mm（3.4）mm(3.5)mm(3.6)4)計算縱向重合度(3.7)5)計算載荷系數(shù)K查得使用載荷系數(shù)動載荷系數(shù)齒向載荷分布系數(shù)因此（3.8）6)按實際的載荷系數(shù)校正算得的分度圓直徑，由式（10-10a）得mm（3.9）7)計算模數(shù)mm（3.10）3.按齒根彎曲強度設計由參考文獻[2]中式（10-17）（3.11）(1)確定計算參數(shù)1)計算載荷系數(shù)（3.12）2)根據(jù)縱向重合度，從參考文獻[2]中圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)3)計算當量齒數(shù)（3.13）4)查取齒形系數(shù)由參考文獻[2]中表10-5查得，5)查取應力校正系數(shù)由參考文獻[2]中表10-5查得，6)計算大、小齒輪的，并加以比較（對于大、小齒輪MPa）（3.14）小齒輪的數(shù)值大(2)設計計算取4.幾何尺寸計算(1)計算中心距mm(3.15)將中心距圓整為119mm(2)按圓整后的中心距修正螺旋角=16°25′因為值無太大變化，故參數(shù)、、等不必修正(3)計算大、小齒輪的分度圓直徑mm（3.16）mm(4)計算齒輪寬度mm因為對齒輪強度要求不高，所以最后取mm,mm3.2進給機構參數(shù)的確定進給機構采用螺旋傳動，螺桿選擇,普通螺紋，螺距設計計算1.耐磨性計算螺紋工作面上的耐磨性條件為（3.17）令，則，代入式（3.17），整理后得(3.18)對于普通螺紋，接觸高度(=0.6495mm)代入，有在式（3.17）中，各參數(shù)值如下：NmmmmMPa因此，有強度足夠2.螺桿的強度計算第四強度理論（3.19）其中，F(xiàn)：螺桿受的軸向力，NA：螺紋段的危險截面面積，mm2:螺紋段的抗扭截面系數(shù)，mm3T：螺桿所受扭矩，N·mm：螺桿材料的許用應力，MPa,(MPa）其中，，根據(jù)螺桿轉(zhuǎn)速,查得kg·cm=60N·mm因此有MPa＜300MPa3.螺桿的穩(wěn)定性計算螺桿的穩(wěn)定性條件(3.20)：螺桿穩(wěn)定性的計算安全系數(shù)：螺桿穩(wěn)定性安全系數(shù)，?。郝輻U的臨界載荷，N根據(jù)歐拉公式計算，即（3.21）由參考文獻[2]中表5-14查得螺桿的長度系數(shù)mm因,所以無需進行穩(wěn)定性校核3.3抓線和導線握持機構參數(shù)的確定3.3.1抓線機構參數(shù)確定（a）（b）圖3.1抓手如圖3.1所示，抓手部分主要由兩部分驅(qū)動，其中圖（a）為抓線時抓手位置，中間空間為高壓線所處空間，整個抓線過程中，抓手應實現(xiàn)兩次分和，一次是抓住引線，第二次是將引線和導線握在一起。圖（b）是推桿，即抓手的動力來源，推桿工作時，兩個小圓環(huán)是拉手，通過將推桿上下移動，來使抓手實現(xiàn)抓線和松開線的動作。本結構的參數(shù)確定主要是根據(jù)高壓線的尺寸而定的。（a）(b)圖3.2抓手零件尺寸示意圖如圖3.2所示，為抓手上部的零件尺寸參數(shù)。（a）(b)圖3.3抓手推桿部分零件尺寸示意圖如圖3.3（a）和3.3（b）所示，為抓手推桿部分的尺寸參數(shù)。

(a)(b)(c)（d）(e)圖6.1抓線手各零件實體圖繞線部分裝配(a)爆炸圖(b)總裝1（c）總裝2圖6.2機構整體裝配圖如圖6.2示，（a）圖為爆炸圖，清晰地表現(xiàn)了各個單一零件在未裝配時的狀態(tài)，（b）圖為將各個零件裝配到一起時的整體效果，而圖（c）為從另一角度觀看到的整體效果。6.2本章小結本章是實體設計的最后部分，從最初的參數(shù)選擇、確定以及結構設計、點機選擇等，都是為這一部分的基礎，實體裝配可以說是對前面工作的一個檢驗過程，也是對運動仿真的鋪墊，在實體裝配過程中，若零件之間的配合有什么問題，都能夠準確的表現(xiàn)出來，尤其是要進行運動仿真時，若機構間存在任何問題，都會對運動仿真產(chǎn)生不利影響，阻礙其順利進行，因此，實體裝配極為重要。

結論本設計的題目為無攀爬式全自動高空接線機器人的設計，由題目可知，該設計以全自動為中心，即在無人操作的前提下完成主要功能，如抓線、繞線、進給等動作，它主要是針對目前高空作業(yè)的高難度、危險性大等弊端而設計的，具有傳統(tǒng)接線方法無法比擬的優(yōu)勢。本設計主要完成的有繞線機構、抓線機構和進給機構的結構設計，并且要保證經(jīng)濟性、高效率，而且由于工作前要由操作人員舉至高壓線處，因此，對重量有要求。繞線機構采用的是斜齒輪嚙合傳動，進給部分運用滑動螺旋傳動，而抓線部分是四桿機構。由于本設計要求重量在7.5kg以內(nèi)，因此，材料的選擇尤為重要，不能選擇重型材料，可優(yōu)先選擇塑料、尼龍等輕質(zhì)材料。總體看來，本設計較為合理，能夠滿足低碳經(jīng)濟、效率高等設計初衷。不過由于其尺寸結構特殊，很多零部件不能選擇標準件，需要特別訂做。本設計的一個主要缺點是抓引線時，還需人借助桿才能實現(xiàn)，這一方面應該加以改進，試圖找到一種全自動的、無需借助人力來完成的機構。這一結構可以應用傳感器技術，進一步完善，從而研發(fā)出一種更加智能化、自動化的抓線機械手。而繞線部分和進給機構雖然能夠完成要求的功能，但是不夠新穎，缺乏創(chuàng)新意識，應該加以優(yōu)化；整體結構上，不夠美觀，很多細節(jié)還有待完善。這些在以后的設計工作中，應該得到改善和解決。

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