【自動分揀機(jī)械手的設(shè)計（附圖）10000字（論文）】

第1章緒論第1.1節(jié)研究背景在當(dāng)今的社會發(fā)展環(huán)境下，我國的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，政府大力扶持了物流行業(yè)和中小物流企業(yè)，而隨著人民生活水平的不斷提升，工作效率的不斷提升，對物品的質(zhì)量和時間的要求也在不斷的提升，而在這種情況下，許多新的商品被應(yīng)用到了物流的分類工作之中，其中有一些是高風(fēng)險的，對人體造成了很大的危害，而在某些分類方面，機(jī)器人卻是最適合的。機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人的重要組成部分，也被稱作工業(yè)機(jī)器人。在今天的超級物流業(yè)和制造領(lǐng)域，為了提升運(yùn)輸效率和效率，為了保證產(chǎn)品的品質(zhì)，人們越來越關(guān)注于物流系統(tǒng)中的分類與制造。而機(jī)械臂的技術(shù)水平和使用程度也從某種意義上體現(xiàn)了一個國家的工業(yè)自動化水平，目前機(jī)器人的工作主要是焊接、噴涂、搬運(yùn)、堆疊等重復(fù)的高強(qiáng)度工作，其中搬運(yùn)機(jī)器人的作用尤其重要，因?yàn)樗钦麄€物流產(chǎn)業(yè)的命脈。隨著我國科技、信息技術(shù)、電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓展。目前，機(jī)械手不但在國內(nèi)各類傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，包括石油、冶金、石油、有機(jī)化學(xué)、船舶等領(lǐng)域的應(yīng)用，也在不斷地發(fā)展和擴(kuò)展其市場推廣范圍，包括核電、航空、導(dǎo)航、醫(yī)藥、生化等，同時也為城市居民提供衛(wèi)生、衛(wèi)生和其它公共服務(wù)。在服務(wù)行業(yè)中的應(yīng)用。還有就是，比如水下打撈和管理機(jī)器人、拋光和管理機(jī)器人、磨砂機(jī)器人、玻璃管理機(jī)器人、高壓輸送電纜上的特種作業(yè)機(jī)器人、軍用機(jī)械臂等。機(jī)器人在各個行業(yè)中有著廣泛的用途。而且，隨著工業(yè)的發(fā)展，人們的物質(zhì)和心理生活質(zhì)量的不斷提高，人們的社會經(jīng)濟(jì)和文化、財產(chǎn)的生活也會越來越豐富，機(jī)器人的種類也會越來越多，而分揀機(jī)器人的工作也會越來越好，而分揀機(jī)器人的工作也會越來越接近于我們的要求，它的分類也會越來越好。第1.2節(jié)目的及意義現(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與信息技術(shù)是一種新的工業(yè)革命，它把西方國家從傳統(tǒng)的資本主義經(jīng)濟(jì)模式中引進(jìn)并帶入了現(xiàn)代知識經(jīng)濟(jì)。在現(xiàn)代的電子資訊社會，從二十世紀(jì)中期開始，一直到二十一世紀(jì)，都是以家庭電腦及其它資訊電子技術(shù)為核心的現(xiàn)代化、智能化的家庭電子產(chǎn)品。而傳統(tǒng)的機(jī)器人控制系統(tǒng)，已經(jīng)發(fā)展到了與計算機(jī)相連的地步，讓機(jī)器人的控制系統(tǒng)更加的智能，操作起來也更加的簡單和便捷。隨著工業(yè)的發(fā)展，機(jī)械臂的使用將越來越廣泛，特別是在我國的物流、倉儲等領(lǐng)域，西歐，日本，蘇聯(lián)，中國等偏遠(yuǎn)的地方，機(jī)械臂的使用越來越多，越來越多的新的機(jī)械臂出現(xiàn)在了人類的經(jīng)濟(jì)和社會之中。該工程中所設(shè)計的自動分選機(jī)器人屬于移動機(jī)器人。所謂的移動機(jī)器人，就是將機(jī)器人的手臂，固定在一個移動的平臺上。該結(jié)構(gòu)賦予了機(jī)器人巨大的操作空間，增加了操作的靈活性，同時還提供了可移動和操作的能力，這將使機(jī)器人比一般的機(jī)械臂更好，因而在危險工程、生產(chǎn)、服務(wù)業(yè)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。但是，它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，耦合強(qiáng)，非線性，不完全等，這就給我們帶來了很大的挑戰(zhàn)。機(jī)械手裝置是一種微型自動化的工業(yè)機(jī)器，它模擬人類的活動，根據(jù)特定的操作程序、軌跡和時間的需要，自動地進(jìn)行捕捉、搬運(yùn)、人工操作。機(jī)械手的結(jié)構(gòu)看上去很簡單，也很有針對性，它只是一臺機(jī)器的上下料，是一種特殊的機(jī)械臂，它的結(jié)構(gòu)很簡單，沒有任何的控制系統(tǒng)，它的材質(zhì)也不是最好的，它的抓握力很大，在受到力的時候，它的穩(wěn)定性并不好，所以在搬運(yùn)的時候，會有很多的安全問題，比如不能將人力資源轉(zhuǎn)移到后勤系統(tǒng)中。隨著工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，生產(chǎn)出一種可以根據(jù)程序進(jìn)行單獨(dú)的控制來完成重復(fù)作業(yè)的“通用編程機(jī)械手”，也就是一般的工業(yè)機(jī)器人。在龐大的物流系統(tǒng)中，分類是最重要的，它必須保證所有的貨物都能正確的被分類，并且機(jī)器人在搬運(yùn)的時候不會有任何的損傷，并且在搬運(yùn)的時候，機(jī)器人必須保證自己的維護(hù)，不能因?yàn)樵O(shè)計上的問題而影響到整個分揀工作?，F(xiàn)在的普通小型自動機(jī)械手，可以根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，快速地調(diào)整自己的工作流程，因此，人們普遍認(rèn)為，這種機(jī)器人在各種工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)和小批量的自動化制造中，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。第1.3節(jié)發(fā)展前景及方向1.3.1重復(fù)高精度機(jī)器人手臂的精確性，是指機(jī)器人在機(jī)器人的運(yùn)動中，準(zhǔn)確地定位機(jī)器人，或者機(jī)器人在特定的位置上，機(jī)器人的運(yùn)動精度，這與機(jī)器人的精度、精度、反饋控制裝置等有著很大的關(guān)系。重復(fù)精確度是指在完成多次操作后仍能保證在同一工作狀態(tài)下的精確性。而重復(fù)的定位精度比單個的定位精度更重要，因?yàn)橐坏┯辛斯收希敲聪到y(tǒng)就會在屏幕上顯示出一個固定的位置，這種誤差是無法預(yù)測和計算的，所以可以通過軟件來進(jìn)行修正。重復(fù)運(yùn)動的精確性要求的誤差范圍是指以特定的運(yùn)動次數(shù)反復(fù)精確地生成一維的隨機(jī)誤差精確度。隨著現(xiàn)代機(jī)械微電子及其它現(xiàn)代遙控器技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)器人在實(shí)際操作中的動作可重復(fù)性和可操作性會越來越高，它的應(yīng)用范圍也會越來越廣，不僅能大大降低物流分揀的誤差，而且在其它方面也取得了長足的進(jìn)步，比如我們的核工業(yè)和其它軍用裝備。1.3.2模塊化有些物流分選過程中，會使用一系列不同類型的導(dǎo)引機(jī)構(gòu)和不同的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，把它們聯(lián)系在一起叫做簡單機(jī)械輸送技術(shù)。模塊化的分類機(jī)械手便于同一類型的機(jī)械臂的設(shè)計，其特征在于能夠根據(jù)不同的原理和技術(shù)要求，制造出不同的模塊，擴(kuò)展了機(jī)械臂的設(shè)計范圍，成為當(dāng)前機(jī)器人發(fā)展的主要方向。1.3.3機(jī)電一體化現(xiàn)在的機(jī)器人，已經(jīng)不是單純的機(jī)械手了，而是一種新型的機(jī)械手，這些年來，機(jī)器人的結(jié)構(gòu)也不再是簡單的機(jī)械臂，它們的動作和重量都很輕，而是由控制系統(tǒng)來完成。本論文的畢業(yè)設(shè)計方案采用了典型控制系統(tǒng)，在自動化技術(shù)中仍占有很大的比重；試圖把傳統(tǒng)的“開關(guān)控制”逐步向高電壓、低準(zhǔn)確度的“反饋控制”方向發(fā)展；它是一種節(jié)約配線的綜合系統(tǒng)，它不僅可以極大地降低系統(tǒng)配線、供電管道等部件，還可以使系統(tǒng)的安裝和拆卸更加容易，從而極大地提高了系統(tǒng)的工作可靠性?，F(xiàn)在，電磁線圈的直接輸出電壓和輸出功率都在下降，而plc驅(qū)動線圈的直接輸出電壓和電流也在不斷的增大。第1.4節(jié)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀分析這些優(yōu)勢和本質(zhì)特征都很明顯，因?yàn)樗鼈儽绕渌鼨C(jī)器人更精準(zhǔn)，也更省力，更省力，可以在任何需要重復(fù)的工作中使用。隨著科技的進(jìn)步，機(jī)器人已成為FMS、FMS、FA，甚至是計算機(jī)綜合制造系統(tǒng)（CIMS）的自動化工具。在發(fā)達(dá)國家，機(jī)器人臂是自動化設(shè)備的主要趨勢，也是今后的發(fā)展趨勢。除了物流分類以外，國外汽車工業(yè)、電子、電子、工程機(jī)械等行業(yè)，都已廣泛應(yīng)用機(jī)械臂，以保證其產(chǎn)品的品質(zhì)，提升其生產(chǎn)效率，并能有效地減少工人的傷亡。世界上許多國家和地區(qū)的實(shí)際應(yīng)用證明，機(jī)器人的大量使用和發(fā)展說明了機(jī)器人在國內(nèi)的廣泛應(yīng)用，將有助于提高企業(yè)和社會的生產(chǎn)和管理水平，并促進(jìn)整個企業(yè)和社會的生產(chǎn)力。盡管中國的自動操作機(jī)器人的制造和應(yīng)用也在持續(xù)改進(jìn)，但是與國外的機(jī)器人相比，仍然存在著很大的差距。在市場份額上，他們根本不是一個級別的。機(jī)械手的許多關(guān)鍵技術(shù)，我們現(xiàn)在還沒有完全掌握，這已經(jīng)成為制約我國機(jī)械手和機(jī)器人工業(yè)發(fā)展的主要障礙。國內(nèi)同類產(chǎn)品中，自動分選技術(shù)已較為成熟，但其施工和維護(hù)成本相對較高，維護(hù)難度大。而我國同期的物流配送中心規(guī)劃和建設(shè)尚處于探索階段，尚不完善；我國的實(shí)際應(yīng)用程度，僅限于當(dāng)時的郵政物流體系，在其他產(chǎn)業(yè)中并不適用。這對其他的后勤系統(tǒng)，包括他們的裝備，都是非常有價值的。該系統(tǒng)在鐵路客車行包辦公、食品、造紙、化工、機(jī)械制造、超市配送中心、配送中心、出版社等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在一個物流發(fā)達(dá)的國家，很多東西都要經(jīng)過分類，然后交給顧客來處理，歐美的國家，還有日本，都有很多的分揀系統(tǒng)，這就導(dǎo)致了這種繁瑣的工作。隨著我國物流業(yè)的迅速發(fā)展，自動分選設(shè)備在國內(nèi)占有舉足輕重的地位。長期以來，我國的分選技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)都比較落后，在一定程度上制約著我國的現(xiàn)代物流業(yè)的生存與發(fā)展，迫切需要引進(jìn)一種高效、快速的分選設(shè)備，而自動分選機(jī)器人就是其中之一。就我國而言，現(xiàn)有的主流自動分選設(shè)備在運(yùn)行時仍需人工參與，但其工作強(qiáng)度已經(jīng)逐漸降低，且全部靠機(jī)器進(jìn)行?，F(xiàn)代物流配送體系的主要特征是機(jī)械化、自動化和智能化。如今的自動化分選設(shè)備種類繁多，其效率已達(dá)到高效、快速、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的水平，這是科學(xué)技術(shù)推動設(shè)備發(fā)展的必然產(chǎn)物。目前國內(nèi)市場上，主流的自動分選設(shè)備在運(yùn)行時仍需人工參與，但其工作強(qiáng)度已經(jīng)逐漸降低，且全部靠機(jī)器進(jìn)行?，F(xiàn)代物流配送體系的主要特征是機(jī)械化、自動化和智能化。如今的自動化分選設(shè)備種類繁多，其效率已達(dá)到高效、快速、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的水平，這是科學(xué)技術(shù)推動設(shè)備發(fā)展的必然產(chǎn)物?？旒詣臃謷b備已使傳統(tǒng)的物流業(yè)步入了智能化的發(fā)展時期，其高效的分揀機(jī)器人能夠適應(yīng)各種不同的情況，受到了各大快遞公司的歡迎，也是當(dāng)前物流技術(shù)發(fā)展的一個新亮點(diǎn)。隨著對物流服務(wù)的要求日益提高，將會使其更加高效，同時也會使分類技術(shù)更加智能化和人性化。第2章總體方案設(shè)計與指標(biāo)第2.1節(jié)總體設(shè)計規(guī)格與相關(guān)參數(shù)在采用自動分選設(shè)備時，分選機(jī)器人和物料分類管理機(jī)構(gòu)的技術(shù)要求，是將兩個分選單元高效地協(xié)調(diào)、連接，利用不同的溫度傳感器元件和中央空調(diào)的排氣筒等，實(shí)現(xiàn)了快速、準(zhǔn)確、快速地進(jìn)行物料的處理和分類。自動分類流水線的設(shè)計與管理人員操作人員的設(shè)計與管理，原則上應(yīng)制定出最合理的操作流程和流程，以達(dá)到系統(tǒng)的功能與環(huán)境；在設(shè)計過程中，對各個組件的數(shù)目和分配進(jìn)行了清晰的劃分，以保證在滿足需求的前提下，使各個組件在每個組件中的位置最合理，這也為自動分揀生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)和操作管理控制提供了技術(shù)需求；在進(jìn)行設(shè)計時，可以考慮選擇已定型的標(biāo)準(zhǔn)件，簡化設(shè)計生產(chǎn)流程，同時考慮到通用性和專一性，并能靈活地進(jìn)行轉(zhuǎn)換和編程。本文所設(shè)計的自動分選機(jī)器人和分選裝置，旨在使生產(chǎn)線能夠通過各模塊的結(jié)合，使生產(chǎn)線能夠更好地運(yùn)轉(zhuǎn)，從而提高整個物流系統(tǒng)的效率。參數(shù)說明：抓重：0.3千克；工件尺寸：Φ40mm，厚40mm?定位精度：±1mm；控制方式：首選點(diǎn)位程序控制（簡易且方便，相較于控制卡控制更具有其獨(dú)有的創(chuàng)新意義）。機(jī)械手橫移最大距離為800mm。第2.2節(jié)總體方案設(shè)計2.2.1主體功能設(shè)計出如圖2-1所示的簡易工作臺。這張圖是原設(shè)計的簡單型式分選機(jī)器人，由此可以看出，分選機(jī)器人在兩條輸送機(jī)之間起到了多方向的作用。底座為圓筒形，利用曲軸連桿轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，將物體從外部抓住，并由預(yù)先準(zhǔn)備好的剎車裝置精確地抓住，從而減小誤差。可伸展的臂部，通過手爪精確地抓取物品。以此機(jī)械手操作為依據(jù)：當(dāng)工作開始時按下運(yùn)轉(zhuǎn)鍵，輸送帶A、B就會工作。當(dāng)光電轉(zhuǎn)換器探測到工件時，A型馬達(dá)就會停止工作。在繼電器工作的時候，胳膊會向下，然后向下，直到下降極限開關(guān)靠近開關(guān)，胳膊也就不再往下。夾緊工作中的繼電器，將工件夾住。大概兩秒后，機(jī)器人的手臂就會抬起來。在高壓繼電器工作的時候，操作臂會升高，并靠近最高的開關(guān)。當(dāng)繼電器工作時，馬達(dá)會轉(zhuǎn)向左邊。機(jī)器人把馬達(dá)轉(zhuǎn)向左邊，再把它轉(zhuǎn)移到輸送機(jī)B的上面，機(jī)器人把它轉(zhuǎn)向左邊，再把它往左邊推。轉(zhuǎn)動馬達(dá)，以結(jié)束作業(yè)。此外，操作臂降低，并達(dá)到極限開關(guān)的接近開關(guān)。機(jī)器人停止下落，將工件松開，使其脫離。約2秒后，機(jī)器人手臂升起，達(dá)到極限開關(guān)的靠近開關(guān)。輸送機(jī)B的電機(jī)工作，輸送機(jī)B驅(qū)動工件，機(jī)器人把電機(jī)轉(zhuǎn)到右邊，機(jī)器人把電機(jī)轉(zhuǎn)到右邊，把機(jī)器人往右邊推，然后按下右邊的方向，使輸送機(jī)B電機(jī)停止工作，輸送機(jī)電機(jī)重新啟動，使機(jī)器繼續(xù)工作。2.2.2執(zhí)行機(jī)構(gòu)也就是直接抓取工件，由于與物體的接觸方式不同，所以可以將其分成兩大類：夾緊式和吸收式。本課題采用的是手抓機(jī)構(gòu)。該手爪包括一個機(jī)械手和一個傳動裝置。手指是與物體直接接觸的部件，手指的運(yùn)動方式主要有向后過渡和移動。由于回轉(zhuǎn)式指頭制作簡單、費(fèi)用低廉，因此得到了廣泛的使用，因此本設(shè)計中采用了回轉(zhuǎn)式。雙手多為二指（亦有多指，此方案為二指）；機(jī)械手的指型也有多種設(shè)計，常見的有平面型、V型面、面型，而這次的設(shè)計是平面型；此外，按要求可分成外握與內(nèi)握，此設(shè)計使用外向握持。就像上面顯示的那樣。2.2.3驅(qū)動機(jī)構(gòu)傳動裝置是分選機(jī)器人中的一個關(guān)鍵部件。分類機(jī)械手按動力源和各方面的應(yīng)用，可分為四種類型：液壓式、氣動式、電動式和機(jī)械式。由于機(jī)械臂一直是機(jī)器人行業(yè)的重點(diǎn)，所以相對于其他傳動方式，液壓機(jī)械手具有傳遞功率大、傳動平穩(wěn)性好的特點(diǎn)。此傳動裝置為液壓傳動，一切運(yùn)動均由液壓完成。如在圖2-2中所示，在圖2-3中顯示：圖2.2液壓驅(qū)動夾持型機(jī)械手圖2.3液壓驅(qū)動夾持型機(jī)械手2.2.4控制系統(tǒng)因?yàn)檫@次的畢業(yè)設(shè)計使用了自動化的自動分選機(jī)器人，因此，最后的機(jī)器人手臂必須是自動化的。通過參考相關(guān)資料，親自來到京東物流分揀中心進(jìn)行了現(xiàn)場觀測和模擬試驗(yàn)，結(jié)果顯示，PLC技術(shù)可以完全應(yīng)用于此機(jī)器人的設(shè)計，從而使其在市場上運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)自動化程度的提高。其特點(diǎn)是以可編程微處理器作為設(shè)計的核心，其主要特點(diǎn)是：總體設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，易于編程，性能優(yōu)越，可靠性高，靈活通用，使用安全。PLC技術(shù)在高壓電磁閥的流量控制等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。因此，要進(jìn)行分類的機(jī)器人，第一個想到的辦法就是plc。該自動控制技術(shù)既可根據(jù)編程要求進(jìn)行自動控制，也可由機(jī)器人進(jìn)行人工操作，節(jié)省時間、資金和人力成本，操作簡便、快捷；第二，PLC的穩(wěn)定性和穩(wěn)定性也是其最終被廣泛采用的主要因素。在這種全自動化的裝貨流水線上，每個裝在a輸送機(jī)上的物品都是由一個分選機(jī)器人連接起來的。機(jī)械手的整個手臂上下、左右、左右旋轉(zhuǎn)、夾緊、放松等操作，主要由機(jī)械液壓驅(qū)動裝置和自動限位控制開關(guān)和自動光電轉(zhuǎn)換裝置實(shí)現(xiàn)。在輸送皮帶上，A、B均可采用三相傳動的鼠籠式異步電動機(jī)，實(shí)現(xiàn)高速的傳動。同時要注意對電機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)。PLC（I/O）分配表3.1PLC分配表輸入元件輸入繼電器輸出元件輸出繼電器啟動開關(guān)A0上升電磁閥B1關(guān)閉開關(guān)A1下降電磁閥B2復(fù)位開關(guān)C10左轉(zhuǎn)電磁閥B3上升限位開關(guān)A5右轉(zhuǎn)電磁閥B4下降限位開關(guān)A2夾緊電磁閥B5左轉(zhuǎn)限位開關(guān)A3傳送帶A電機(jī)B6右轉(zhuǎn)限位開關(guān)A4傳送帶B電機(jī)B7光電開光A6復(fù)位電磁閥C4液壓馬達(dá)BO輔助繼電器C10，C11，C12Pb1,Pb2系統(tǒng)總線及總控開關(guān)，繼電器AO,A1.PS1型感光開關(guān)，A6型繼電器。LS1對機(jī)械臂進(jìn)行夾緊和松開，A5繼電器。LS2控制工作臺左右、B3、B4的轉(zhuǎn)動。LS3控制工作臺的升降、中繼B1、B2。圖上省略左車和右車（A3,A4)，升降限制開關(guān)A5,A2，傳送帶A,B馬達(dá)B6,B7，液壓馬達(dá)B0程序設(shè)計左轉(zhuǎn)上升夾緊下降原位左轉(zhuǎn)上升夾緊下降原位 松開下降上升右轉(zhuǎn)松開下降上升右轉(zhuǎn)圖2.4流程圖

第3章機(jī)構(gòu)分析第3.1節(jié)機(jī)械手總體設(shè)計3.1.1機(jī)械手基本形式的選擇常用的分選機(jī)器人根據(jù)手臂的動作類型來命名和使用，按照座標(biāo)的形狀，大致可以分成四類：直角座標(biāo)型機(jī)器人；球形（極坐標(biāo)）式機(jī)械臂；多關(guān)節(jié)式機(jī)械臂.通過大量的參考資料和實(shí)地考察，發(fā)現(xiàn)圓柱坐標(biāo)式機(jī)械臂具有結(jié)構(gòu)簡單、精確、占用空間少、轉(zhuǎn)動和運(yùn)動更方便等優(yōu)點(diǎn)，適合于實(shí)際的物流和分類工作。3.1.2機(jī)械手的主要部件及運(yùn)動在此基礎(chǔ)上，本文提出的機(jī)器人必須具備5個自由度，分別是：張合、旋轉(zhuǎn)、伸縮、伸展；手臂旋轉(zhuǎn)和上肢的5種主要動作。該機(jī)械手主要包括4個大零件，5個油缸，即手部，使用一圓型自動垂直直線式液壓油缸，利用整體傳動液壓機(jī)構(gòu)的固定動作角度，方便地實(shí)現(xiàn)腕部與手部之間的牽引力；在腕部、手部，使用一套自導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)環(huán)形油缸后，即可輕易地完成全手180度的自動旋轉(zhuǎn)；臂部，使用了直筒，使手臂移動50mm；機(jī)身：使用一條直線油缸，一條旋轉(zhuǎn)油缸，可完成機(jī)械臂的提升和旋轉(zhuǎn)。3.1.3驅(qū)動機(jī)構(gòu)的選擇傳動機(jī)構(gòu)是分選機(jī)器人最重要的部件之一，其性能、成本等因素都會對其產(chǎn)生很大的影響，這與其驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計和設(shè)備有關(guān)。根據(jù)動力源和市場的不同，分選機(jī)械臂的驅(qū)動裝置可以分為液壓驅(qū)動、氣動驅(qū)動、電力驅(qū)動和電力驅(qū)動四種，這是一種特殊的機(jī)械臂，該機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，控制方便，驅(qū)動控制能力強(qiáng)。因此，在物流分揀中，為了確保作業(yè)效率、運(yùn)送速度，采用液壓傳動是最好的選擇。3.1.4機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表用途：搬運(yùn)：用于快遞物件搬運(yùn)設(shè)計技術(shù)參數(shù):1、抓重：6kg(夾持式手部)2、自由度數(shù)：6個自由度3、座標(biāo)型式：圓柱型底座4、最大工作半徑：160mm5、手臂最大中心高：100mm6、手臂運(yùn)動參數(shù)：伸縮行程650mm伸縮速度400mm/s升降行程250mm升降速度200mm/s回轉(zhuǎn)范圍0~270°回轉(zhuǎn)速度60°7、手腕運(yùn)動參數(shù)：回轉(zhuǎn)范圍0~270°回轉(zhuǎn)速度90°8、手指夾持范圍：棒料：90~160mm片料：面積不大于1㎡9、定位精度：±1mm第3.2節(jié)機(jī)身的總體設(shè)計根據(jù)機(jī)械設(shè)計的基本需求，機(jī)械臂必須設(shè)計成可旋轉(zhuǎn)180度的四個旋轉(zhuǎn)方向，而實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)一般都是在機(jī)身上。為尋找能從設(shè)計中獲得合理的人體運(yùn)動機(jī)械零件，往往需要對其進(jìn)行多種綜合、合理的設(shè)計、分析。機(jī)器人有一只胳膊，用來做旋轉(zhuǎn)、提升等動作，是最關(guān)鍵的部分。常用的機(jī)械結(jié)構(gòu)有：將自動回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的汽缸放置于懸掛機(jī)構(gòu)內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)勢是，它既可以承受較大的重力，又可以承受較大的力矩。它的缺點(diǎn)是，當(dāng)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)馬達(dá)轉(zhuǎn)動時，由于馬達(dá)的傳動軸和馬達(dá)之間的旋轉(zhuǎn)軌跡有較大的距離，并且傳動花鍵軸的移動變形往往會對提高驅(qū)動旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的精度造成不利的影響。把兩個旋轉(zhuǎn)的汽缸全部裝入和移動到升降平臺上面。其外部構(gòu)造采用了單缸導(dǎo)流式活塞桿，采用單氣缸驅(qū)動，結(jié)構(gòu)緊湊。但因?yàn)樾D(zhuǎn)汽缸和機(jī)械手的運(yùn)動可以構(gòu)成一個高速提升機(jī)，因此，整個移動機(jī)構(gòu)的機(jī)械零件數(shù)量相當(dāng)龐大。活塞桿汽缸及齒條傳動裝置.臂的轉(zhuǎn)動要依據(jù)齒條傳動裝置來實(shí)現(xiàn)：齒條的往復(fù)運(yùn)動會直接將與機(jī)械臂相連的齒輪壓緊，使之能進(jìn)行往復(fù)轉(zhuǎn)動，使機(jī)械臂能平穩(wěn)地上下運(yùn)動。在反復(fù)的測試和綜合考慮之后，提出了一種將旋轉(zhuǎn)氣缸直接置于升降機(jī)上的方法。該畢業(yè)設(shè)計的新型機(jī)身在兩個不同的方向上平行移動，具有兩種不同的側(cè)向旋轉(zhuǎn)和機(jī)身的升降?？尚D(zhuǎn)的移動機(jī)械機(jī)體是一種可移動的機(jī)體，它可以安裝在可移動的升降機(jī)主汽缸上面。在旋轉(zhuǎn)過程中，臂滑塊與汽缸上部端蓋的下部可滑動地聯(lián)接，在旋轉(zhuǎn)時，汽缸下部的滑塊與旋轉(zhuǎn)缸體的上部形成滑動，機(jī)械臂可根據(jù)缸體的狀況進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)缸的轉(zhuǎn)軸與該提升缸的柱塞是一個整體。整個活塞桿的結(jié)構(gòu)是中空的，在其內(nèi)側(cè)裝有一中空花鍵軸護(hù)套和一中空花鍵軸。該新型機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)的主要特征是：導(dǎo)桿直接安裝在室內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊。傳動控制機(jī)構(gòu)以電液驅(qū)動為主，轉(zhuǎn)向進(jìn)入汽缸，由兩個傳動輸出側(cè)的油孔組成，一進(jìn)油口和一排油孔，進(jìn)氣道的兩邊都通到汽缸，這樣就可以實(shí)現(xiàn)汽缸與驅(qū)動刀片的雙重轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)角一般依賴于制動器的轉(zhuǎn)動大小來作出性能判斷。在這樣的刀刃設(shè)計中，每個人都要考慮到能夠在兩個轉(zhuǎn)動的葉片之間不斷轉(zhuǎn)動的角度和角度。在此設(shè)計中，通過合理地選擇轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子與靜止平板的轉(zhuǎn)角，使其轉(zhuǎn)動角度達(dá)到180度，從而達(dá)到較好的設(shè)計效果。

第4章關(guān)鍵部件設(shè)計與校核第4.1節(jié)機(jī)械手手爪的設(shè)計計算4.1.1選擇手抓的類型及夾緊裝置本設(shè)計是平動搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計，手爪的作用是整個分揀機(jī)械手所有結(jié)構(gòu)中最重要的部分，也是直接直觀上決定了機(jī)械手最終設(shè)計的是否成功，考慮到所需達(dá)到的原始參數(shù)：手抓張合角=，夾取重量為6Kg。一般工業(yè)機(jī)械手的手爪，根據(jù)抓取工件的機(jī)理，可分成兩種：抓取和吸取。由于吸附性機(jī)械手經(jīng)常用于表面平整、面積大的板狀物的吸附，其使用范圍遠(yuǎn)小于固定臂，故不宜在此方案中使用。該自動分選機(jī)器人使用的是一種夾具，它的移動方式可以分為兩種，一種是垂直旋轉(zhuǎn)，一種是橫向移動。平移型夾持手指的手掌張開或閉合，是指通過一根手指在同一物體上的運(yùn)動，因?yàn)檫@種手指的結(jié)構(gòu)比較簡單，可以直接將一片放在平板上的方料夾持住，而且因?yàn)閵A持工件的物料的徑向運(yùn)動幅度和尺寸的改變不會對工件的運(yùn)動產(chǎn)生直接的影響，其理論上的夾緊誤差為0。但如果要使用一種典型的自動橫向移動式機(jī)械手，那么就不能在不同的方向上施加驅(qū)動力，從而使手指的結(jié)構(gòu)變得更復(fù)雜，動作也變得更大。很明顯，這個選擇類型的數(shù)值是不合適的，所以我們可能會重新為這個值選擇一個類型。經(jīng)過全面的考慮，本方案選用了兩個機(jī)械手的回轉(zhuǎn)手握，并使用了滑槽杠桿。兩個選項(xiàng)之一，第一個選項(xiàng)是手指松開的彈簧夾持器，在這個時候，由于機(jī)械手的手指的力量增加，手指的力量會增加，這時候，手指就會被抓住，在機(jī)械的壓力和油壓的作用下，彈簧會受到擠壓，這時候，機(jī)械手指就會松開。圖4.1機(jī)械手機(jī)身結(jié)構(gòu)示意圖/proe圖4.2機(jī)械手手爪示意圖/proe4.1.2手抓的力學(xué)分析接下來對其基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析：①滑槽杠桿圖4-1（a）為常見的滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)。(a)(b)圖4.3滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)、受力分析1——手指2——銷軸3——杠桿在杠桿3的作用下，銷軸2向上的拉力為F，并通過銷軸中心O點(diǎn)，兩手指1的滑槽對銷軸的反作用力為F1和F2，其力的方向垂直于滑槽的中心線和并指向點(diǎn)，交F1和F2的延長線于A及B。∵∑Fx=0∴F1=F2（4-1）而由∑Fy=0得F1=F1=-F1’（4-2）由=0得h（4-3）∴F=（4-4）式中a——手指的回轉(zhuǎn)支點(diǎn)到對稱中心的距離（mm）；——工件被夾緊時手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點(diǎn)的夾角。由分析可知，當(dāng)驅(qū)動力一定時，角增大，則握力也隨之增大，但角過大會導(dǎo)致拉桿行程過大，以及手部結(jié)構(gòu)增大，因此最好的取值范圍在30°到40°之間4.1.3機(jī)械手手抓夾持精度的分析計算機(jī)械手抓取精度的控制設(shè)計通常需要對運(yùn)動的工件進(jìn)行精確的抓取、定位、抓取運(yùn)動、反復(fù)抓取的運(yùn)動、以及在運(yùn)動過程中保持較好的運(yùn)動穩(wěn)定性，并且必須具有一定的反復(fù)抓取運(yùn)動能力。機(jī)械手如何能夠精確、迅速地抓取大尺寸的工件，并將它們迅速地傳送到所要求的工作位置，這不僅直接地依賴于機(jī)械手的定位精度（主要是由于它對手臂、手腕和背部等不同的大型運(yùn)動機(jī)械部件的定位尺寸精度），也與機(jī)器人對所述夾具支撐的定位錯誤靈敏度和尺寸之間的關(guān)系。尤其是在各種多用途品種的中、小批量工件的制造中，為了使每個工件的最大尺寸在一定的范圍內(nèi)產(chǎn)生變化，必然要求對各個工件的時間長度進(jìn)行大量的質(zhì)量控制和精確的測量。圖4.4手抓夾持誤差分析示意圖該設(shè)計以棒料來分析機(jī)械手的夾持誤差精度。機(jī)械手的夾持范圍為80mm-180mm。一般夾持誤差不超過1mm，分析如下：工件的平均半徑：（4-5）手指長，取V型夾角偏轉(zhuǎn)角按最佳偏轉(zhuǎn)角確定：（4-6）計算：（4-7）當(dāng)S時帶入有：（4-8）夾持誤差滿足設(shè)計要求。

第5章總結(jié)與展望簡單的說，這臺分選機(jī)器人的設(shè)計和它的plc系統(tǒng)，可以根據(jù)不同的尺寸和顏色，進(jìn)行快速的調(diào)整和分類。本系統(tǒng)具有很好的開放性，可以對各種物品進(jìn)行分類，如材料、零件、工具等；一種特殊的系統(tǒng)，它具有可變化的和可編程的操作，以完成各種任務(wù)。本文所研制的自動分選機(jī)器人，特別是在物流運(yùn)輸和流水線上，特別是對大型零件的分類和組裝。機(jī)器人所需的機(jī)構(gòu)和動力源均被視為具有高精度、高適應(yīng)性的元件。所需的plc可編程控制器，簡單易用，在實(shí)際的工廠生產(chǎn)中，可以發(fā)揮很大的作用。這臺設(shè)備的結(jié)構(gòu)非常巧妙，維修起來非常方便，哪怕是沒有任何經(jīng)驗(yàn)的車間工人，也能在最短的時間內(nèi)，快速、高效地進(jìn)行緊急維修。組裝電池所需的材料也很便宜，可以讓一些小作坊大量采購，在生產(chǎn)的時候，也能起到很好的推動作用。整個分選裝置都是采用模塊化的結(jié)構(gòu)，這樣就可以將傳統(tǒng)的機(jī)械部件直接連接到其他部件上，這樣就可以更快的完成各種零件的分類，這樣就可以很方便的進(jìn)行各種零件的分選，而且還可以根據(jù)不同的零件進(jìn)行快速的分選，這樣就可以很方便地滿足不同的工件生產(chǎn)廠家的不同工藝要求，后期的可持續(xù)性和開發(fā)性會越來越好，實(shí)用性和后期適合性的范圍也是非常寬泛。通過這一系列的畢業(yè)設(shè)計，我受益匪淺，不僅讓我受益匪淺，還讓我的實(shí)際操作能力得到了極大的提升。在這一次的設(shè)計中，我們也遇到了不少的問題，我們也看了不少的書，看了不少的資料，這才知道，我們之前學(xué)到的，大多都是理論上的，甚至連課程的論文都只是皮毛，而這一次的畢業(yè)設(shè)計，就是一個實(shí)用的設(shè)計。同時