三自由度圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)

三自由度圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)

班級：機(jī)械12082

姓名：朱繼平

指導(dǎo)老師：董衛(wèi)國老師

設(shè)計(jì)要求：

綜合運(yùn)用所學(xué)知識,搜集有關(guān)資料獨(dú)立完成三自由度圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)和驅(qū)動(dòng)單元的設(shè)計(jì)工作。

原始數(shù)據(jù)：自動(dòng)線上有Ａ，Ｂ兩條輸送帶之間距離為1.5m，需設(shè)計(jì)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(shí)體圖總體方案：

在工業(yè)機(jī)器人的諸多功能中，抓取和移動(dòng)是最主要的功能。這兩項(xiàng)功能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)基礎(chǔ)是精巧的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和良好的伺服控制驅(qū)動(dòng)。本次設(shè)計(jì)就是在這一思維下展開的。根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和需求確定圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人，利用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和諧波齒輪傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；利用另一臺步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)；考慮到本設(shè)計(jì)中的機(jī)器人工作范圍不大，故利用液壓缸驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)手臂的伸縮運(yùn)動(dòng)；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(dòng)夾緊。

三維動(dòng)畫演示

末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：

采用內(nèi)撐連桿杠桿式夾持器，用小型液壓缸驅(qū)動(dòng)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(jī)構(gòu)傳遞撐緊力，即當(dāng)液壓缸1工作時(shí)，推動(dòng)推桿2向下運(yùn)動(dòng)，使兩鉗爪3向外撐開，從而帶動(dòng)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(jì):

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(shí)，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(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì):

本設(shè)計(jì)中手臂由滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，還設(shè)計(jì)有兩根導(dǎo)柱導(dǎo)向，以防止手臂在滾珠絲杠上轉(zhuǎn)動(dòng)，確保手臂隨機(jī)座一起轉(zhuǎn)動(dòng)。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(dòng)。腰部和和基座座設(shè)計(jì)計(jì):通通過過安裝裝在支支座上上的步步進(jìn)電電機(jī)和和諧波波齒輪輪直接接驅(qū)動(dòng)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)殼體體轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)，從從而實(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)機(jī)器人人的旋旋轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)動(dòng)，，通過過安裝裝在頂頂部的的步進(jìn)進(jìn)電機(jī)機(jī)和聯(lián)聯(lián)軸器器帶動(dòng)動(dòng)滾珠珠絲杠杠轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)手臂臂的上上下移移動(dòng)。。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(dòng)動(dòng)，確確保手手臂隨隨機(jī)座座一起起轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)。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(jìn)進(jìn)電機(jī)機(jī)，3———諧波波齒輪輪，4———轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)機(jī)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(dòng)方方式的的選擇擇:由上表表可知知步進(jìn)進(jìn)電機(jī)機(jī)應(yīng)用用于驅(qū)驅(qū)動(dòng)工工業(yè)機(jī)機(jī)器人人有著著許多多無可可替代代的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，，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(yùn)運(yùn)動(dòng)軌軌跡要要求嚴(yán)嚴(yán)格的的小型型通用用機(jī)械械手等等，所所以本本設(shè)計(jì)計(jì)采用用它來來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)機(jī)器器人的的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)和上上下移移動(dòng)。。選電電機(jī)為為BF反應(yīng)應(yīng)式步步進(jìn)電電機(jī)，，型號號為：：90BF001。由上表表可知知,液液壓驅(qū)驅(qū)動(dòng)方方式反反應(yīng)靈靈敏,可實(shí)實(shí)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(jī)機(jī)器人人的伸伸縮運(yùn)運(yùn)動(dòng)采采用液液壓驅(qū)驅(qū)動(dòng)方方式來來實(shí)現(xiàn)現(xiàn),從從而使使機(jī)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(jī)機(jī)器人人的計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)控制制系統(tǒng)統(tǒng)概述述:工工業(yè)機(jī)機(jī)器人人具有有多個(gè)個(gè)自由由度，，每個(gè)個(gè)自由由度一一般包包括一一個(gè)伺伺服機(jī)機(jī)構(gòu)，，它們們必須須協(xié)調(diào)調(diào)起來來，組組成一一個(gè)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(jì)算算機(jī)來來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)。因因此，，機(jī)器器人控控制系系統(tǒng)也也是一一個(gè)計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)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(jī)機(jī)器人人操作作機(jī)的的運(yùn)動(dòng)動(dòng)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(jī)器器人的的工作作任務(wù)務(wù)是要要求操操作機(jī)機(jī)的末末端執(zhí)執(zhí)行器器按點(diǎn)點(diǎn)位或或軌跡跡運(yùn)動(dòng)動(dòng)，并并保持持設(shè)定定的姿姿態(tài)。。在運(yùn)運(yùn)動(dòng)中中或在在規(guī)定定的某某點(diǎn)位位執(zhí)行行作業(yè)業(yè)規(guī)定定的操操作。。工業(yè)機(jī)機(jī)器人人運(yùn)行行時(shí)應(yīng)應(yīng)采取取的安安全措措施:工工業(yè)業(yè)機(jī)器器人能能代替替人在在危險(xiǎn)險(xiǎn)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(xiǎn)險(xiǎn)，即即機(jī)器器人傷傷人事事故。。這是是工業(yè)業(yè)機(jī)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(jī)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(jī)機(jī)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(jī)機(jī)器人人和周周邊設(shè)設(shè)備安安裝安安全護(hù)護(hù)欄，，以防防止人人靠近近而造造成傷傷害。。工業(yè)業(yè)機(jī)器器人的的動(dòng)作作范圍圍不能能超越越護(hù)欄欄。在在護(hù)護(hù)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(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)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(shí)，，工業(yè)業(yè)機(jī)器器人及及周邊邊設(shè)備備停止止運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，并并且將將工業(yè)業(yè)機(jī)器器人