多用途氣動機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計說明書

無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第一章 引言工業(yè)機械手概述工業(yè)機器人由操作機(機械本體)、掌握器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種仿特別適合于多品種、變批量的柔性生產(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)品的快速更換代起著格外重要的作用。機器人應(yīng)用狀況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標志。生產(chǎn)中應(yīng)用機械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平，可以減輕勞動強度、保性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進展正常的工作，意義更為重大。因此，在機械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的引用。機械手的構(gòu)造形式開頭比較簡潔，專用性較強，僅為某臺機床的上下料裝置，是附屬于該機床的專用機械手。隨著工業(yè)技術(shù)的進展，制成了能夠獨立的按程序掌握實現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序掌握通用機械手”，簡稱通用機械手。由于通用機械手能很快的轉(zhuǎn)變工作程序，適應(yīng)性較強，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。李源極為便利，輸出力小，氣動動作快速，構(gòu)造簡潔，本錢低。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在30公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機械手的構(gòu)造大，所以適用于高速、輕載、高溫順粉塵大的環(huán)境中進展工作。氣動技術(shù)有以下優(yōu)點:阻力損失和泄漏較小，在壓縮空氣的輸送過程中，阻力損失較小(一般不卜澆塞僅為明顯降低和嚴峻污染。0.02s-0.3s即可建立起所需的壓力和速度。氣動系統(tǒng)也能實現(xiàn)過載保護，便于自動掌握。能源可儲存。壓縮空氣可存貯在儲氣罐中，因此，發(fā)生突然斷電等狀況時，機器及1無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書其工藝流程不致突然中斷。工作環(huán)境適應(yīng)性好。在易燃、易爆、多塵埃、強磁、強輻射、振動等惡劣環(huán)境中，能。本錢低廉。由于氣動系統(tǒng)工作壓力較低，因此降低了氣動元、輔件的材質(zhì)和加工精度要求，制造簡潔，本錢較低。傳統(tǒng)觀點認為:由于氣體具有可壓縮性，因此，在氣動伺服系統(tǒng)中要實現(xiàn)高精度定位比較困難(尤其在高速狀況下，似乎更難想象)。此外氣源工作壓力較低，抓舉力較小。雖然氣動技術(shù)作為機器人中的驅(qū)動功能已有局部被工業(yè)界所承受，而且對于不太簡單的機械手，用氣動元件組成的掌握系統(tǒng)己被承受，但由于氣動機器人這一體系己經(jīng)取得的一系列重要進展過去介紹得不夠，因此在工業(yè)自動化領(lǐng)域里，對氣動機械手、氣動機器人的有用性和前景存在不少疑慮。氣動機械手的設(shè)計要求課題的設(shè)計要求本課題將要完成的主要任務(wù)如下:(2)選取機械手的座標型式和自由度。時候還可以用氣流負壓式吸盤來吸取板料工件。氣壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計并繪出氣動原理圖。機械手的掌握系統(tǒng)的設(shè)計機械手的工作流程編制出PLC程序，并畫出梯形圖。機械手的系統(tǒng)工作原理及組成機械手的系統(tǒng)工作原理框圖如圖1-1所示。2無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書掌握系統(tǒng)掌握系統(tǒng)〔PLC〕驅(qū)動系統(tǒng)位置檢測裝置執(zhí)行機構(gòu)手部手腕手臂立柱圖1-1機械手的系統(tǒng)工作原理框圖組成。在PLC程序掌握的條件下，承受氣壓傳動方式，來實現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)的相應(yīng)部位發(fā)生規(guī)定要過掌握系統(tǒng)進展調(diào)整，從而使執(zhí)行機構(gòu)以肯定的精度到達設(shè)定位置.(一)執(zhí)行機構(gòu)包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機構(gòu)。1、手部即與物件接觸的部件。由于與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承受夾持式手部構(gòu)造。夾持式手部由手指(或手爪)和傳力機構(gòu)所構(gòu)成。手指是與物件故應(yīng)用較廣泛。平移型應(yīng)用較少，其緣由是構(gòu)造比較簡單，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。手指構(gòu)造取決于被抓取物件的外表外形、被抓部位(是外廓或是內(nèi)孔)和物件的重量及尺寸。而傳力機構(gòu)則通3無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書杠桿式、斜面杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母彈簧式和重力式等。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)定要求將其搬運到指定的位置。工業(yè)機械手的手臂通常由驅(qū)動手臂運動的部件(如油缸、相協(xié)作，以實現(xiàn)手臂的各種運動。4、立柱立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一局部，手臂的回轉(zhuǎn)運動和升降(或俯仰)運動均與立柱有親熱的聯(lián)系。機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、機座支撐和連接的作用。(二)驅(qū)動系統(tǒng)常用的驅(qū)動系統(tǒng)有液壓傳動、氣壓傳動、機械傳動。(三)掌握系統(tǒng)掌握系統(tǒng)是支配著工業(yè)機械手按規(guī)定的要求運動的系統(tǒng)。目前工業(yè)機械手的掌握系統(tǒng)一PLC程序掌握系手的動作進展監(jiān)視，當動作有錯誤或發(fā)生故障時即發(fā)出報警信號。(四)位置檢測裝置位置.4無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書其次章機械手的整體設(shè)計方案快速反響、肯定的承載力量、足夠的工作空間和敏捷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;明確工件的構(gòu)造外形和材料特性，定位精度要求，抓取、搬運時的受力特性、尺寸和質(zhì)量參數(shù)等，從而進一步確定對機械手構(gòu)造及運行掌握的要求;盡量選用定型的標準組件，簡化設(shè)計制造過程，兼顧通用性和專用性，并能實現(xiàn)柔性轉(zhuǎn)換和編程掌握.本次設(shè)計的機械手是通用氣動上下料機械手〔如圖2-1所示〕，是一種適合于成批或中、小批生產(chǎn)的、可以轉(zhuǎn)變動作程序的自動搬運或操作設(shè)備，動作強度大和操作單調(diào)頻繁的生產(chǎn)場合。它可用于操作環(huán)境惡劣的場合。圖2-1機械手的整體機械構(gòu)造5無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書機械手的座標型式與自由度加手臂搖擺機構(gòu)，從而增加一個手臂上下?lián)u擺的自由度?！踩鐖D2-2所示〕6無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書圖2-2機械手的運動示意圖機械手的手部構(gòu)造方案設(shè)計使用夾持式手部;當工件是板料時，使用氣流負壓式吸盤。機械手的手腕構(gòu)造方案設(shè)計機械手的手臂構(gòu)造方案設(shè)計依據(jù)抓取工件的要求，本機械手的手臂有三個自由度，即手臂的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和降(或俯仰)運動。手臂的回轉(zhuǎn)和升降運動是通過立柱來實現(xiàn)的，立柱的橫向移動即為手臂的橫移。手臂的各種運動由氣缸來實現(xiàn)。機械手的驅(qū)動方案設(shè)計手承受氣壓傳動方式。7無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書機械手的掌握方案設(shè)計手進展掌握。當機械手的動作流程轉(zhuǎn)變時，只需轉(zhuǎn)變PLC程序即可實現(xiàn)，格外便利快捷。機械手的主要技術(shù)參數(shù)體不應(yīng)當太重，查閱相關(guān)機械手的設(shè)計參數(shù)，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)的實際狀況，本設(shè)計設(shè)計抓取的工件質(zhì)量為5公斤?！踩鐖D2-3所示而影響機械手動作快慢的主要因素是手臂伸縮及回轉(zhuǎn)的速度。該機械手最大移動速度設(shè)計為10m/s。最大回轉(zhuǎn)速度設(shè)計為90/s。平均移動速度為08m/s。平均回轉(zhuǎn)速度為60/s。機械手動作時有啟動、停頓過程的加、減速度存在，用速度一行程曲線來說明速度特性較為全面，由于平均速度與行程有關(guān)，故用平均速度表示速度的快慢更為符合速度特性。除了運動速度以外，手臂設(shè)計的根本參數(shù)還有伸縮行程和工作半徑。大局部機械手設(shè)計成相當于人工坐著或站著且略有走動操作的空間。過大的伸縮行程和工作半徑，必定帶來偏重力矩增大而剛性降低。在這種狀況下宜承受自動傳送裝置為好。依據(jù)統(tǒng)計和比較，該機械手手臂的伸縮行程定為600mm,最大工作半徑約為1400mm

。手臂升降行程定為120mm。定位精度也是根本參數(shù)之一。該機械手的定位精度為1mm。三.用途:四．設(shè)計技術(shù)參數(shù):1、抓重 5kg2、自由度數(shù) 4個自由度3、座標型式 圓柱座標4、最大工作半徑 1400mm5、手臂最大中心高 1250mm6、手臂運動參數(shù)伸縮行程1200mm伸縮速度400mm/s8無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書升降行程120