三自由度圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機器人設(shè)計

三自由度圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機器人設(shè)計

班級：機械12082

姓名：朱繼平

指導(dǎo)老師：董衛(wèi)國老師

設(shè)計要求：

綜合運用所學(xué)知識,搜集有關(guān)資料獨立完成三自由度圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機器人操作機和驅(qū)動單元的設(shè)計工作。

原始數(shù)據(jù)：自動線上有Ａ，Ｂ兩條輸送帶之間距離為1.5m，需設(shè)計工業(yè)器人將一零件從A帶送到B帶。

零件尺寸：內(nèi)孔￠100，

壁厚10，高100。

零件材料：45鋼。零件實體圖總體方案：

在工業(yè)機器人的諸多功能中，抓取和移動是最主要的功能。這兩項功能實現(xiàn)的技術(shù)基礎(chǔ)是精巧的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計和良好的伺服控制驅(qū)動。本次設(shè)計就是在這一思維下展開的。根據(jù)設(shè)計內(nèi)容和需求確定圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機器人，利用步進電機驅(qū)動和諧波齒輪傳動來實現(xiàn)機器人的旋轉(zhuǎn)運動；利用另一臺步進電機驅(qū)動滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，從而使與滾珠絲杠螺母副固連在一起的手臂實現(xiàn)上下運動；考慮到本設(shè)計中的機器人工作范圍不大，故利用液壓缸驅(qū)動實現(xiàn)手臂的伸縮運動；末端夾持器則采用內(nèi)撐連桿杠桿式夾持器，用小型液壓缸驅(qū)動夾緊。

三維動畫演示

末端執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計：

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。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，就可以避免易損零件被抓傷，變形和破損。

手臂機構(gòu)的設(shè)計:

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。腰部和和基座座設(shè)計計:通通過過安裝裝在支支座上上的步步進電電機和和諧波波齒輪輪直接接驅(qū)動動轉(zhuǎn)動動殼體體轉(zhuǎn)動動，從從而實實現(xiàn)機機器人人的旋旋轉(zhuǎn)運運動，，通過過安裝裝在頂頂部的的步進進電機機和聯(lián)聯(lián)軸器器帶動動滾珠珠絲杠杠轉(zhuǎn)動動實現(xiàn)現(xiàn)手臂臂的上上下移移動。。采用用了雙雙導(dǎo)柱柱導(dǎo)向向，以以防止止手臂臂在滾滾珠絲絲杠上上轉(zhuǎn)動動，確確保手手臂隨隨機座座一起起轉(zhuǎn)動動。支支撐梁梁采用用槽鋼鋼，以以減輕輕重量量和節(jié)節(jié)省材材料，，它的的結(jié)構(gòu)構(gòu)如圖圖。1———支座座，2———步進進電機機，3———諧波波齒輪輪，4———轉(zhuǎn)動動機座座5———支承承槽鋼鋼梁，，6———滾滾珠絲絲杠，，7———導(dǎo)導(dǎo)向柱柱，8———錐環(huán)環(huán)無鍵鍵聯(lián)軸軸器驅(qū)動方方式的的選擇擇:由上表表可知知步進進電機機應(yīng)用用于驅(qū)驅(qū)動工工業(yè)機機器人人有著著許多多無可可替代代的優(yōu)優(yōu)點，，如控控制性性能好好，可可精確確定位位，體體積較較小可可用于于程序序復(fù)雜雜和運運動軌軌跡要要求嚴(yán)嚴(yán)格的的小型型通用用機械械手等等，所所以本本設(shè)計計采用用它來來實現(xiàn)現(xiàn)機器器人的的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)和上上下移移動。。選電電機為為BF反應(yīng)應(yīng)式步步進電電機，，型號號為：：90BF001。由上表表可知知,液液壓驅(qū)驅(qū)動方方式反反應(yīng)靈靈敏,可實實現(xiàn)連連續(xù)軌軌跡控控制,液體體壓力力高，，可以以獲得得較大大的輸輸出力力,因因此機機器人人的伸伸縮運運動采采用液液壓驅(qū)驅(qū)動方方式來來實現(xiàn)現(xiàn),從從而使使機器器人容容易找找準(zhǔn)工工件.它的的型號號為Y-HG1-C50/28××100LJ1HL1Q，它它的主主要技技術(shù)參參數(shù)如如下表表:工業(yè)機機器人人的計計算機機控制制系統(tǒng)統(tǒng)概述述:工工業(yè)機機器人人具有有多個個自由由度，，每個個自由由度一一般包包括一一個伺伺服機機構(gòu)，，它們們必須須協(xié)調(diào)調(diào)起來來，組組成一一個多多變量量控制制系統(tǒng)統(tǒng)。這這種多多變量量的控控制系系統(tǒng)，，一般般要用用計算算機來來實現(xiàn)現(xiàn)。因因此，，機器器人控控制系系統(tǒng)也也是一一個計計算機機控制制系統(tǒng)統(tǒng)?？乜刂葡迪到y(tǒng)的的功能能是控控制機機器人人操作作機的的運動動和操操作以以滿足足作業(yè)業(yè)的要要求。。在作作業(yè)中中機器器人的的工作作任務(wù)務(wù)是要要求操操作機機的末末端執(zhí)執(zhí)行器器按點點位或或軌跡跡運動動，并并保持持設(shè)定定的姿姿態(tài)。。在運運動中中或在在規(guī)定定的某某點位位執(zhí)行行作業(yè)業(yè)規(guī)定定的操操作。。工業(yè)機機器人人運行行時應(yīng)應(yīng)采取取的安安全措措施:工工業(yè)業(yè)機器器人能能代替替人在在危險險有害害的環(huán)環(huán)境中中作業(yè)業(yè)。但但又給給人另另一種種危險險，即即機器器人傷傷人事事故。。這是是工業(yè)業(yè)機器器人安安全管管理的的最為為重要要的一一條原原則。。此外外，除除了通通用的的工業(yè)業(yè)安全全規(guī)程程外,還要要注意意工業(yè)業(yè)機器器人的的特殊殊性，，采取取相應(yīng)應(yīng)可靠靠的對對策。。對對工工業(yè)機機器人人應(yīng)用用工程程的安安全要要求有有如下下幾條條：必必須須為工工業(yè)機機器人人和周周邊設(shè)設(shè)備安安裝安安全護護欄，，以防防止人人靠近近而造造成傷傷害。。工業(yè)業(yè)機器器人的的動作作范圍圍不能能超越越護欄欄。在在護護欄出出入口口的門門上必必須設(shè)設(shè)置插插拔式式電接接點點點開關(guān)關(guān)，其其插座座有導(dǎo)導(dǎo)線與與控制制系統(tǒng)統(tǒng)的電電路連連接。。只有有拔下下開關(guān)關(guān)的插插頭，，才能能打開開對應(yīng)應(yīng)的門門。這這時，，工業(yè)業(yè)機器器人及及周邊邊設(shè)備備停止止運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，并并且將將工業(yè)業(yè)機器器人