自動(dòng)拾取餐盤器文本

1、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)作業(yè)設(shè)計(jì)題目： 自動(dòng)拾取餐盤器 機(jī)械 院（系） 機(jī)制 專業(yè) 班級(jí)： 機(jī)制（3）班 小組成員：易永余、 季欣鑫、 王瑜斌 完成日期： 2013 年 6 月 12 日 考核結(jié)果： 評(píng)閱人： 浙江理工大學(xué)目 錄第一章 概述1.1 選題背景.3第二章 機(jī)械臂的功能分析 1.2.1工業(yè)機(jī)械手的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì).41.2.2機(jī)械臂的功能分析 .41.2.3主要技術(shù)指標(biāo)的確定51.2.4機(jī)械手動(dòng)作過程的實(shí)現(xiàn)61.2.5機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖.61.2.6機(jī)械手的三維圖.7第三章 驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)8第四章 執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)8第五章 支承系統(tǒng)設(shè)計(jì)9第六章 控制系統(tǒng)選擇9第七章 設(shè)計(jì)小結(jié)10第一章1.1選題背景簡介：大

2、家在食堂吃過飯，在享受美味飯菜的同時(shí)，你們有想過食堂阿姨的辛苦嗎? 食堂阿姨每天要四點(diǎn)起來準(zhǔn)備早餐，每天工作到10點(diǎn)半，正是因?yàn)樗麄兊男燎趧趧?dòng)才讓我們的一天充滿了能量。他們的勞動(dòng)強(qiáng)度不是我們能想象的，首先讓我們對(duì)食堂阿姨表示感謝，沒有他們，也沒有我們對(duì)大學(xué)的美好回憶。正是基于這樣，我們小組觀察了食堂阿姨收拾餐盤時(shí)候的過程，發(fā)現(xiàn)阿姨都是用手去拿，不衛(wèi)生不說，還缺乏效率，。所以我們?cè)O(shè)計(jì)了這套自動(dòng)拾取餐盤的系統(tǒng)希望能帶給阿姨一些解放。縱觀食堂現(xiàn)有的系統(tǒng)，我們覺得已經(jīng)十分成熟了，但是我們發(fā)現(xiàn)在履帶的盡頭和洗碗機(jī)的之間有一個(gè)洗滌處，這是一個(gè)大池子，阿姨往往要在這里用手從水里取出餐盤放到洗碗機(jī)上，夏天還好

3、，冬天那么冷，可怎么辦呢？所以我們決定在這兩邊分別安置一個(gè)機(jī)械臂，運(yùn)用機(jī)械臂來代替人手工作。第二章總體設(shè)計(jì)1.2.1機(jī)械臂的功能分析： 為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個(gè)自由度。自由度是機(jī)械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)，自由度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械手有23個(gè)自由度。 關(guān)節(jié)式機(jī)械手又稱屈伸型機(jī)械手，是一種適用于靠近機(jī)體操作的機(jī)械手。它象人手一樣有肘，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)自由度，動(dòng)作比較靈活，適于在夾窄空間工作。關(guān)節(jié)式機(jī)械手的特點(diǎn)有:大臂和小臂的擺動(dòng)，以及肘關(guān)我們發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)的核心在于機(jī)械臂。在水中，盤子的擺放千奇百態(tài)，想要抓中十分困難，抓住以后還要放到洗碗機(jī)上更需要

4、機(jī)密的操作。所以我們?cè)O(shè)計(jì)了6個(gè)自由度的機(jī)械臂，這樣就能抓住各個(gè)方向上的餐盤，而在機(jī)械爪上，我們采用了關(guān)節(jié)式的設(shè)計(jì)，保證在細(xì)小的空間里也能抓住餐盤。節(jié)和肩關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng);它具有上肢結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)近似于人手操作的技能。1.2.2工業(yè)機(jī)械手的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)按工業(yè)機(jī)械手的不同形式及其組合情況，其活動(dòng)范圍的圖形也是不同的，運(yùn)動(dòng)形式基本上分為四種：直角坐標(biāo)形式機(jī)械手，圓柱坐標(biāo)機(jī)械手，球坐標(biāo)形式機(jī)械手，關(guān)節(jié)坐標(biāo)形式機(jī)械手。類似直角坐標(biāo)和圓柱坐標(biāo)形式，考慮到圓柱坐標(biāo)的占地面積小而動(dòng)作范圍廣的特點(diǎn)，確定用圓柱坐標(biāo)式。機(jī)械手臂的驅(qū)動(dòng)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)。1.2.3主要技術(shù)指標(biāo)的確定機(jī)械手主要技術(shù)參數(shù)有抓重（即臂長），自由度，工作

5、行程（或轉(zhuǎn)角），工作速度和工作精度。抓重（即臂長）抓重是指機(jī)械手在正常運(yùn)行時(shí)所能抓取或搬運(yùn)工件的最大重量，抓取工件的重量為20公斤，考慮到手臂結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等因素，通常安全系數(shù)k在23范圍內(nèi)使用。自由度為滿足抓取餐盤的需要，機(jī)械手需要有個(gè)手腕回轉(zhuǎn)180度的回轉(zhuǎn)動(dòng)作，我們?cè)O(shè)計(jì)的機(jī)械手就需要有手臂升降，伸收，回轉(zhuǎn)及手腕回轉(zhuǎn)等共6個(gè)自由度，以滿足抓各種餐盤的需求。工作行程范圍 運(yùn)動(dòng)行程范圍是指臂部，整個(gè)機(jī)械手直線移動(dòng)或回轉(zhuǎn)角度的范圍。對(duì)通用機(jī)械手，保證一定的通用性，一般手臂回轉(zhuǎn)行程范圍應(yīng)盡可能大些，選擇0°到200°（實(shí)際使用為180°），手臂升懸也升長，手臂伸縮行程在500

6、到1000毫米范圍內(nèi)選取，根據(jù)實(shí)際的需求，取600mm。工作速度 工作速度是指機(jī)械手的最大運(yùn)動(dòng)速度，運(yùn)動(dòng)速度的大小與機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方式，定位方式，抓重大小和行程距離有關(guān)。因此，手臂的運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)根據(jù)節(jié)拍時(shí)間長短，生產(chǎn)過程的平穩(wěn)性來確定。 影響機(jī)械手的動(dòng)作快慢的兩個(gè)主要運(yùn)動(dòng)是：手臂的伸縮和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，一般應(yīng)用的機(jī)械手移動(dòng)速度通常在200到300mm/s，回轉(zhuǎn)角度在50°/s左右。1.2.4機(jī)械手動(dòng)作過程的實(shí)現(xiàn)手腕小臂大臂 手爪轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)臺(tái)先進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，然后大臂上下可以轉(zhuǎn)動(dòng)，接著小臂可以上下轉(zhuǎn)動(dòng)，接著是手腕進(jìn)行一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)，最后手爪進(jìn)行夾緊。1.2.5機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖1.2.6機(jī)械手的三維圖機(jī)械手爪的局部放

7、大圖第三章驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1電機(jī)的選擇驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)抓盤機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成。餐盤拾取器采用的是電機(jī)驅(qū)動(dòng)。轉(zhuǎn)臺(tái)、大臂、小臂、手腕均采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的選擇如下圖：手爪部分的電機(jī)采用兩個(gè)直線電機(jī)，技術(shù)參數(shù)如下：額定功率：10W 空載速度： 10-40mm/s 額定電壓：DC12v 24V 輸出推力：10-160kg行程： 50mm第四章執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括手部、手臂和立柱等部件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。在本課題中我們采用夾持式手部結(jié)構(gòu)。夾持式手部由手指(或手爪)和傳力機(jī)構(gòu)所構(gòu)成。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常

8、用的手指運(yùn)動(dòng)形式有回轉(zhuǎn)型和平移型。由于餐盤的外形決定的，該餐盤拾取器采用的是平移型。2、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(dòng)手指去抓取物件，并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)到指定的位置.抓盤機(jī)械手的手臂通常由驅(qū)動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng)的部件與驅(qū)動(dòng)源相配合以實(shí)現(xiàn)手臂的各種運(yùn)動(dòng)。 第五章支承系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)座 機(jī)座是機(jī)械手的基礎(chǔ)部分，機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各部件和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)均安裝于機(jī)座上，故起支撐和連接的作用。 第六章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) PLC是從早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來的。自1836年繼電器問世，人們就開始用導(dǎo)線將它同開關(guān)器件巧妙地連接，構(gòu)成用途各異的邏輯控制或順序控制。上世紀(jì)60年代末，它不斷吸收微計(jì)

9、算機(jī)技術(shù)使之功能不斷增強(qiáng)，逐漸適合復(fù)雜的控制任務(wù)。隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的飛速發(fā)展、微處理器的出現(xiàn)，以及流程加工行業(yè)（如汽車制造業(yè)）對(duì)生產(chǎn)流程迅速、頻繁變更的需求，PLC技術(shù)出現(xiàn)并快速發(fā)展。 為了更好地對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制，我們與機(jī)電的同學(xué)合作，根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，再通過PLC的類型、輸入輸出模塊的選擇 、電源的選擇、存儲(chǔ)器的選擇、冗余功能的選擇和高性能價(jià)格比，選擇了西門子公司的S7-200CPU214其輸入/輸出信號(hào)第七章設(shè)計(jì)小結(jié)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)在機(jī)械制造中是十分重要的，一件好的機(jī)械產(chǎn)品都離不開一個(gè)好的設(shè)計(jì)。在做設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備工作的過程中，我們通過互聯(lián)網(wǎng)和學(xué)校圖書館等一切可以利用的資源去查找我