機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-裝卸工件機(jī)械手設(shè)計(jì)【全套圖紙】

遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第1頁(yè)裝卸工件機(jī)械手設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人自本世紀(jì)60年代初問(wèn)世以來(lái)，已有80萬(wàn)余臺(tái)用于世界各國(guó)的自動(dòng)化生產(chǎn)線上，扮演著靈巧自如、不知疲倦“操作者”的角色，替代生產(chǎn)工人出色的完成極其繁重、復(fù)雜、精密或者充滿著危險(xiǎn)的各種各樣的工作。不同用途的工業(yè)機(jī)器人正在工業(yè)生產(chǎn)中起到其它機(jī)器無(wú)法替代的作用。一般機(jī)器人由基座、腰、臂、腕和手五部分組成。腰和臂控制手的空間位置，腕控制手的空間姿態(tài)，而手則是實(shí)現(xiàn)對(duì)操作物體的抓放。本文設(shè)計(jì)的是裝卸工件機(jī)械手，根據(jù)設(shè)計(jì)要求本文制定了一個(gè)由液壓系統(tǒng)控制夾爪松開(kāi)、夾緊物體的設(shè)計(jì)方案，對(duì)手部、腕部及整體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)其主要零部件進(jìn)行了選擇、設(shè)計(jì)和計(jì)算，內(nèi)容包括液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，軸的設(shè)計(jì)和校核，對(duì)設(shè)計(jì)的液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析與編程等。通過(guò)分析計(jì)算可以得出結(jié)論，此次設(shè)計(jì)基本滿足設(shè)計(jì)要求。A0-液壓原理圖設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)【含目錄】A3-活塞部件A0-總裝圖A2-腕部A2-手部A3-轉(zhuǎn)軸目錄和摘要說(shuō)明書(shū)全套圖紙，加153893706遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第2頁(yè)AbstractSincethebeginningof1960s,morethan800000industrialrobotshavebeenuseddexterousandasafree“operator”whohasnosenseoftireness.Itcanalsodangerinsteadofworkers.Thedifferentapplicationofindustryrobotstoindustriproductionisplayinganimportantroleofwhichothermachinesareunabletotaketheplace.Thecommonrobotbasicallyconsistsofthewaist,thearm,thewthehandisusedtorealizegraspingorputtingobjects.Thedesignofthisarticleisthemechanicalarmofloadingandunloadingworkpiece.Accordingtothedesignrequirementsaschematthedesigntothestructureofthehand,thewrist,andthincludingtheselectionofprimemovers,designandcheckofgears,belts,andaxes,theeconomicanalysistothefeasibilityofdesignproposal.ConclusionscanbedrawnthroughthecomputationalanalysisandthisdesigncanbyandlargemeettheneedsofKeywords:loadandunload;Industrialrobot;manipulator遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第3頁(yè)1緒論…………………錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。1.1選題的背景、目的和意義…………………錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。1.2機(jī)器人的發(fā)展概況…………錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。1.2.1機(jī)器人的定義…………錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。1.2.3國(guó)內(nèi)機(jī)器人研究狀況………………錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。1.2.4國(guó)外機(jī)器人的最新發(fā)展……………錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。1.2.5機(jī)器人目前研究熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)…錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。2.1夾緊機(jī)構(gòu)的類型………………錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。2.2信息傳感器……………………錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。2.2.1內(nèi)部信息傳感器………錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。2.2.2外部信息傳感器………錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。2.3液壓傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算…………錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。2.3.1手爪夾緊液壓傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算……錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。2.3.2手爪回轉(zhuǎn)液壓傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。2.4夾緊力的計(jì)算 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。2.4.1液壓缸產(chǎn)生的推力及運(yùn)動(dòng)速度 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。2.4.2夾緊力的計(jì)算 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。 3.1確定油缸的工作壓力 3.2確定經(jīng)油缸的流量 3.3確定油泵所需電機(jī)功率 3.4液壓缸的輸出扭矩計(jì)算 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。4.1手臂的作用和組成 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。4.2對(duì)設(shè)計(jì)手臂的要求 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。4.3手臂的結(jié)構(gòu)……………………錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。4.4手臂的設(shè)計(jì)計(jì)算……………錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。4.4.1確定油剛工作壓力第4頁(yè)第4頁(yè)4.4.2驅(qū)動(dòng)力的設(shè)計(jì)計(jì)算 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。4.4.3偏重力矩的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1機(jī)身升降液壓轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1.1確定油缸的工作壓力 295.1.2確定經(jīng)油缸的流量 5.1.3確定油泵所需電機(jī)功率 5.1.4液壓泵的校核 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。5.1.5活塞桿強(qiáng)度和穩(wěn)定性校核 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。5.2機(jī)身回轉(zhuǎn)液壓轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。5.2.1確定油缸的工作壓力 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。5.2.2確定經(jīng)油缸的流量………錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。5.2.3確定油泵所需電機(jī)功率……………錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。5.2.4液壓缸的扭矩計(jì)算……錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。6.1PLC實(shí)現(xiàn)的功能………………錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。6.2PLC控制電路接線圖…………錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。6.3PLC輸入(1/0)點(diǎn)數(shù)的分配………………錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。6.4PLC輸出(110)點(diǎn)數(shù)的分配………………錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。6.5PLC控制梯形圖………………錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。6.5程序調(diào)試………錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。6.5.1主程序調(diào)試……………錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。6.5.2手動(dòng)操作子程序調(diào)試………………錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。6.5.3自動(dòng)運(yùn)行子程序調(diào)試………………錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。結(jié)論……………………錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。致謝……………………錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。參考文獻(xiàn)……………錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第5頁(yè)現(xiàn)代機(jī)器人的研究始于20世紀(jì)中期，其技術(shù)背景是計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化的發(fā)展，以及原子能的開(kāi)發(fā)利用。自1946年第一臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)問(wèn)世以來(lái)，計(jì)算機(jī)取得了驚人的進(jìn)步，向高速度、大容量、低價(jià)格的方向發(fā)展。大批量生產(chǎn)的迫切需求推動(dòng)了自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)展，其結(jié)果之一便是1952年數(shù)控機(jī)床的誕生。與數(shù)控機(jī)床相關(guān)的控制、機(jī)械零件的研究又為機(jī)器人的開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。另一方面，原子能實(shí)驗(yàn)室的惡劣環(huán)境要求某些操作機(jī)械代替人處理放射性物質(zhì)。在這一需求背景下，美國(guó)原子能委員會(huì)的阿爾貢研究所于1947年開(kāi)發(fā)了遙控機(jī)械手，1948年又開(kāi)發(fā)了機(jī)械式的主從機(jī)械手。機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，它應(yīng)該說(shuō)是一個(gè)科學(xué)技術(shù)發(fā)展共同的一個(gè)綜合性的結(jié)果，也同時(shí)，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了一個(gè)重大影響的一門科學(xué)技術(shù)，它的發(fā)展歸另一方面它也是生產(chǎn)力發(fā)展的需求的必然結(jié)果，也是人類自身發(fā)展的必然結(jié)果，那么人類的發(fā)展隨著人們這種社會(huì)發(fā)展的情況，人們?cè)絹?lái)越不斷探討自然過(guò)程這也是人們?cè)诳萍及l(fā)展過(guò)程中的一個(gè)客觀需要。而在機(jī)械手的設(shè)計(jì)計(jì)算中包含了機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)所學(xué)的大部分專業(yè)課程內(nèi)容，對(duì)以往的學(xué)習(xí)起到了一個(gè)很好的鞏固和獲得新知識(shí)的作用，對(duì)以后的工作也會(huì)有很大的幫助。這也是選擇這個(gè)題目的此課題的研究在現(xiàn)實(shí)生活中具有重要的意義。有些工作會(huì)對(duì)人體造成傷害，比如噴漆、重物搬運(yùn)等；有些工作要求質(zhì)量很高，人難以長(zhǎng)時(shí)間勝任，比如汽車焊接、精密裝配等；有些工作人無(wú)法身臨其境，比如火山探險(xiǎn)、深海探密、空間 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第6頁(yè)勞作等；這些都是機(jī)器人大顯身手的地方。服務(wù)機(jī)器人還可以為您治病保健、保潔保安；水下機(jī)器人可以幫助打撈沉船、鋪設(shè)電纜；工程機(jī)器人可以上山入地、開(kāi)洞筑路；農(nóng)業(yè)機(jī)器人可以耕耘播種、施肥除蟲(chóng)；軍用機(jī)器人可以沖鋒陷陣、排什么是機(jī)器人呢?這個(gè)問(wèn)題是一個(gè)非常有意思的一個(gè)問(wèn)題。但人們一般的理解，機(jī)器人是具有一些類似人的功能的機(jī)械電子裝置或者叫自動(dòng)化裝置，它仍然行走功能；還能完成各種動(dòng)作，它還有一個(gè)特點(diǎn)是根據(jù)人的編程能自動(dòng)的工作，這里一個(gè)顯著的特點(diǎn)，就是它可以編程，改變它的工作、動(dòng)作、工作的對(duì)象和工控制的可以編程的目前能夠完成某種工作或可以移動(dòng)的自動(dòng)化機(jī)械，這是美國(guó)工程師協(xié)會(huì)定的一個(gè)定義，但日本和其他國(guó)家也對(duì)機(jī)器人有不同的看法，他們認(rèn)為從完整的更為深遠(yuǎn)的機(jī)器人定義來(lái)看，應(yīng)該更強(qiáng)調(diào)機(jī)器人智能，所以人們又提出來(lái)機(jī)器人的定義是能夠感知環(huán)境，能夠有學(xué)習(xí)、情感和對(duì)外界一種邏輯判斷思維的這種機(jī)器。那么這給機(jī)器人提出來(lái)更高層次的要求，那么比方說(shuō)機(jī)器人在這里邊可以代替人進(jìn)行焊接，焊接的環(huán)境是非常復(fù)雜的，可以搬運(yùn)，它在生產(chǎn)線中搬運(yùn)玻璃和各種各樣的一些零件的搬運(yùn)的工作，還可以在生產(chǎn)線中碼垛等等，這都是把人從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來(lái)的一個(gè)例子。1.2.2機(jī)器人的發(fā)展過(guò)程1920年，有一個(gè)捷克斯洛伐克的一個(gè)作家叫卡佩克，他寫(xiě)了一本科幻小說(shuō)，它的名字叫羅伯特，也就是我們英文中的Robot,它可以不吃飯，它能夠不知疲勞的，不知疲倦地進(jìn)行工作。在1920年前后，大家也知道是在第一次世界大戰(zhàn)以后，是各國(guó)工業(yè)發(fā)展比較迅速的時(shí)期，我們看到電影《摩登時(shí)代》,卓別林主遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第7頁(yè)演的人變成了機(jī)器人，在生產(chǎn)線中天天的進(jìn)行勞動(dòng)。人們?cè)谶@種煩躁的體力勞動(dòng)中就幻想有一種能代替人完成這樣工作的想像、一種需要，這個(gè)小說(shuō)在1924年和1927年的時(shí)候被紛紛傳到了日本、法國(guó)和歐洲國(guó)家，還變成了一種當(dāng)時(shí)的木偶劇和一些話劇，所以這樣的一個(gè)機(jī)器人的名詞就向全世界鋪展開(kāi)來(lái)，當(dāng)時(shí)人們還認(rèn)為是一個(gè)科幻小說(shuō)，還沒(méi)有把它跟我們?nèi)粘５膶W(xué)習(xí)工作和生產(chǎn)結(jié)合起來(lái)。但通過(guò)這樣一個(gè)小說(shuō)，一個(gè)羅伯特這樣一個(gè)名詞，它體現(xiàn)了人這種愿望就是創(chuàng)造出一種機(jī)器，能夠代替人進(jìn)行各種工作。這種想法是機(jī)器人產(chǎn)生的一種客觀的要求，那么真正機(jī)器人的發(fā)展是在1947年，美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在研究核燃料的時(shí)候，大家知道核燃料，它有X射線對(duì)人體是有傷害的，必須有一臺(tái)機(jī)器來(lái)完成像搬運(yùn)和核燃料的處理這樣的工作。在1947年產(chǎn)生了世界上第一臺(tái)主從遙控的機(jī)器人，那么1947年以后大家知道，是計(jì)算機(jī)電子技術(shù)發(fā)展比較迅速的時(shí)期，因此各國(guó)已經(jīng)開(kāi)始利用當(dāng)時(shí)的一些現(xiàn)代的技術(shù)，進(jìn)行了機(jī)器人研究。那么在1962年美國(guó)研制成功PUMA通用示教再現(xiàn)型機(jī)器人，那么這就標(biāo)志著機(jī)器人走向成熟，應(yīng)該說(shuō)第一臺(tái)可用的機(jī)器人在1947年產(chǎn)生，真正意義的機(jī)器人在1962年產(chǎn)生。那么相繼不久，在英國(guó)等國(guó)家，也相繼研究出一些機(jī)器人，那么到了20世紀(jì)60年代末，日本人將它的國(guó)民經(jīng)濟(jì)的汽車工業(yè)與機(jī)器人進(jìn)行結(jié)合，它購(gòu)買了美國(guó)的專利，在日本進(jìn)行了再次開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)機(jī)器人。到20世紀(jì)70年代的時(shí)候，日本已經(jīng)將這種示教再現(xiàn)型的機(jī)器人進(jìn)行了工業(yè)化，出現(xiàn)了等等公司。它們都是已經(jīng)將機(jī)器人進(jìn)行了工業(yè)化，進(jìn)行了批量生產(chǎn)，而且成功的用于了汽車工業(yè)，使機(jī)器人正式的走向應(yīng)用。在20世紀(jì)70年代到20世紀(jì)80年代初期，工業(yè)機(jī)器人變成產(chǎn)品以后，得到全世界的普遍應(yīng)用以后，那么很多研究機(jī)構(gòu)開(kāi)始研究第二代具有感知功能的機(jī)器人，出現(xiàn)了瑞典的ABB公司，德國(guó)的有很大的作為，同時(shí)我們也看到機(jī)器人的應(yīng)用在不斷拓寬，它已經(jīng)從工業(yè)上的一些應(yīng)用，擴(kuò)展到了服務(wù)行業(yè)，擴(kuò)展了它的作業(yè)空間，向海洋空間和服務(wù)醫(yī)療等等總結(jié)一下，我們認(rèn)為，機(jī)器人有三個(gè)發(fā)展階段，那么也就是說(shuō)，我們習(xí)慣于 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第8頁(yè)過(guò)一個(gè)計(jì)算機(jī)，來(lái)控制一個(gè)多自由度的一個(gè)機(jī)械，通過(guò)示教存儲(chǔ)程序和信息，工作時(shí)把信息讀取出來(lái)，然后發(fā)出指令，這樣的話機(jī)器人可以重復(fù)的根據(jù)人當(dāng)時(shí)示教的結(jié)果，再現(xiàn)出這種動(dòng)作，比方說(shuō)汽車的點(diǎn)焊機(jī)器人，它只要把這個(gè)點(diǎn)焊的過(guò)程示教完以后，它總是重復(fù)這樣一種工作，它對(duì)于外界的環(huán)境沒(méi)有感知，這個(gè)力操作力的大小，這個(gè)工件存在不存在，焊的好與壞，它并不知道，那么實(shí)際上這種從第一代機(jī)器人，也就存在它這種缺陷，因此，在20世紀(jì)70年代后期，人們開(kāi)始研究第二代機(jī)器人，叫帶感覺(jué)的機(jī)器人，這種帶感覺(jué)的機(jī)器人是類似人在某種功能的感覺(jué)，比如說(shuō)力覺(jué)、觸覺(jué)、滑覺(jué)、視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和人進(jìn)行相類比，有了各種各樣的感覺(jué)，比方說(shuō)在機(jī)器人抓一個(gè)物體的時(shí)候，它實(shí)際上力的大小能感覺(jué)出來(lái)，它能夠通過(guò)視覺(jué)，能夠去感受和識(shí)別它的形狀、大小、顏色。抓一個(gè)雞蛋，它能通過(guò)一個(gè)觸覺(jué)，知道它的力的大小和滑動(dòng)的情況。那么第三代機(jī)器人，也是我們機(jī)器人學(xué)中一個(gè)理想的所追求的最高級(jí)的階段，叫智能機(jī)器人，那么只要告訴它做什么,不用告訴它怎么去做，它就能完成運(yùn)動(dòng)，感知思維和人機(jī)通訊的這種功能和機(jī)能，那么這個(gè)目前的發(fā)展還是相對(duì)的只是在局部有這種智能的概念和含義，但真正完整意義的這種智能機(jī)器人實(shí)際上并沒(méi)有存在，而只是隨著我們不斷的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能的概念越來(lái)越豐富，它內(nèi)涵越來(lái)越寬。從三代機(jī)器人發(fā)展過(guò)程中，從另一個(gè)方面，我們對(duì)機(jī)器人從應(yīng)用的角度進(jìn)行了分類，比如說(shuō)工業(yè)機(jī)器人，它包括點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、搬運(yùn)、碼垛，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中工作的這種機(jī)器人，我們統(tǒng)稱為工業(yè)機(jī)器人，那么從不同的應(yīng)用中，到水下去作業(yè)的叫水下機(jī)器人，到空間作業(yè)的叫空間機(jī)器人，同時(shí)又存在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)，對(duì)醫(yī)療機(jī)器人叫醫(yī)用機(jī)器人，還包括娛樂(lè)機(jī)器人，建筑和居室上用的機(jī)器人，所以從應(yīng)用分類，它包括從行業(yè)、應(yīng)用角度，也可以進(jìn)行這樣簡(jiǎn)單的分類。由于我們國(guó)家存在很多其他的各種因素、問(wèn)題。我們國(guó)家在機(jī)器人的研究，在20世紀(jì)70年代后期，當(dāng)時(shí)我們?cè)趪?guó)家北京舉辦一個(gè)日本的工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品展我們國(guó)家的許多學(xué)者，看到了這樣一個(gè)方向，開(kāi)始進(jìn)行了機(jī)器人的研究，但是這時(shí)候研究，基本上還局限于理論的探討階段，那么真正進(jìn)行機(jī)器人研究的時(shí)候， 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第9頁(yè)是在七五、八五、九五、十五將近這二十年的發(fā)展，發(fā)展最迅速的時(shí)候，是在1986年我們國(guó)家成立了863計(jì)劃是高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃，就將機(jī)器人技術(shù)作為一個(gè)重要的發(fā)展的主題，國(guó)家投入將近幾個(gè)億的資金開(kāi)始進(jìn)行了機(jī)器人研究，使得我們國(guó)家在機(jī)器人這一領(lǐng)域得到很快地、迅速地發(fā)展。目前主要單位像中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所，原機(jī)械部的北京自動(dòng)化所，像哈爾濱工業(yè)大學(xué)，北京航空航天大學(xué)，清華大學(xué)，還包括中科院北京自動(dòng)化所等等的一些單位都做了非常重要的研究工作，也取得了很多的成果，而且目前這幾年來(lái)看，我們國(guó)家在高校里邊，有很多單位從事機(jī)器人研究，很多研究生和博士生都在從事機(jī)器人方面的研究，目前我們國(guó)家比較有代表性的研究，有工業(yè)機(jī)器人，水下機(jī)器人，空間機(jī)器人，核工業(yè)的機(jī)器人，都在國(guó)際上應(yīng)該處于領(lǐng)先水平，總體上我們國(guó)家與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還存在很大的差距，主要表現(xiàn)在，我們國(guó)家在機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化方面，目前還沒(méi)有固我們?nèi)〉昧撕芏嘤刑厣难芯砍删?。近年?lái)，人類的活動(dòng)領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，機(jī)器人應(yīng)用也從制造領(lǐng)域向非制造領(lǐng)域發(fā)展。像海洋開(kāi)發(fā)、宇宙探測(cè)、采掘、建筑、醫(yī)療、農(nóng)林業(yè)、服務(wù)、娛樂(lè)等行業(yè)都提出了自動(dòng)化和機(jī)器人化的要求。這些行業(yè)與制造業(yè)相比，其主要特點(diǎn)是工作環(huán)境的非結(jié)構(gòu)化和不確定性，因而對(duì)機(jī)器人的要求更高，需要機(jī)器人具有行走功能，對(duì)外感知能力以及局部的自主規(guī)劃能力等，是機(jī)器人技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方(1)水下機(jī)器人：美國(guó)的AUSS、俄羅斯的MT·88、法國(guó)的人已用于海洋石油開(kāi)采，海底勘查、救撈作業(yè)、管道敷設(shè)和檢查、電纜敷設(shè)和維護(hù)、以及大壩檢查等方面，形成了有纜水下機(jī)器人(remoteoperatedvehicle)和無(wú)纜水下機(jī)器人(autonomousunderwatervehicle)兩大類。(2)空間機(jī)器人：空間機(jī)器人一直是先進(jìn)機(jī)器人的重要研究領(lǐng)域。目前美、俄、加拿大等國(guó)已研制出各種空間機(jī)器人。如美國(guó)NASA的空間機(jī)器人Sojanor等。Sljanor是一輛自主移動(dòng)車，重量為11.5kg,尺寸630~48mm,有6個(gè)車輪，它在火星上的成功應(yīng)用，引起了全球的廣泛關(guān)注。遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第10頁(yè)(3)核工業(yè)用機(jī)器人：國(guó)外的研究主要集中在機(jī)構(gòu)靈巧，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠、反應(yīng)快、重量輕、剛度好、便于裝卸與維修的高性能伺服手，以及半自主和自主移動(dòng)反應(yīng)堆用雙臂操作器，加拿來(lái)大研制成功的輻射監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，德國(guó)的(4)地下機(jī)器人：地下機(jī)器人主要包括采掘機(jī)器人和地下管道檢修機(jī)器人兩在類。主要研究?jī)?nèi)容為：機(jī)械結(jié)構(gòu)、行走系統(tǒng)、傳感器及定位系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、通信及遙控技術(shù)。目前日、美、德等發(fā)達(dá)國(guó)家已研制出了地下管道和石油、天然氣等大型管道檢修用的機(jī)器人，各種采機(jī)器人及自動(dòng)化系統(tǒng)正在研制中。(5)醫(yī)用機(jī)器人：醫(yī)用機(jī)器人的主要研究?jī)?nèi)容包括：醫(yī)療外科手術(shù)的規(guī)劃與仿真、機(jī)器人輔助外科手術(shù)、最小損傷外科、臨場(chǎng)感外科手術(shù)等。美國(guó)已開(kāi)展臨場(chǎng)感外科(telepresencesurgery)的研究，用于戰(zhàn)場(chǎng)模擬、手術(shù)培訓(xùn)、解剖教學(xué)等。法、英、意、德等國(guó)家聯(lián)合開(kāi)展了圖像引導(dǎo)型矯形外科(telematics)袖珍機(jī)器人(biomed)計(jì)劃以及用于外科手術(shù)的機(jī)電手術(shù)工具等項(xiàng)目的研究，并(6)建筑機(jī)器人：日本已研制出20多種建筑機(jī)器人。如高層建筑抹灰機(jī)器人、預(yù)制件安裝機(jī)器人、室內(nèi)裝修機(jī)器人、地面拋光機(jī)器人、擦玻璃機(jī)器人等，并已實(shí)際應(yīng)有和。美國(guó)卡內(nèi)基梅隆重大學(xué)、麻省理工學(xué)院等都在進(jìn)行管道挖掘和埋設(shè)機(jī)器人、內(nèi)墻安裝機(jī)器人等型號(hào)的研制、并開(kāi)展了傳感器、移動(dòng)技術(shù)和系統(tǒng)自動(dòng)化施工方法等基礎(chǔ)研究。英、德、法等國(guó)也在開(kāi)展這方面的研究。(7)軍用機(jī)器人：近年來(lái)，美、英、法、德等國(guó)已研制出第二代軍用智能機(jī)器人。其特點(diǎn)是采用自主控制方式，能完成偵察、作戰(zhàn)和后勤支援等任務(wù)，在戰(zhàn)場(chǎng)上具有看、嗅和角摸能力，能夠自動(dòng)跟蹤地形和選擇道路，并且具有自動(dòng)搜索、識(shí)別和消滅敵方目標(biāo)的功能。如美國(guó)的Navplab自主導(dǎo)航車、SSV半自主地面戰(zhàn)車，法國(guó)的自主式快速運(yùn)動(dòng)偵察車(DARDS),德國(guó)MV4爆炸物處理機(jī)器人等。目前美國(guó)ORNL正在研制和開(kāi)發(fā)Abrams坦克、愛(ài)國(guó)者導(dǎo)彈裝電池用機(jī)器人等各種用途的軍用機(jī)器人?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在21世紀(jì)各種先進(jìn)的機(jī)器人系統(tǒng)將會(huì)進(jìn)入人類生活的各個(gè)領(lǐng)域，成為人類良好的助手和親密的伙伴。遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第11頁(yè)1.2.5機(jī)器人目前研究熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)目前國(guó)際機(jī)器人界都在加大科研力度，進(jìn)行機(jī)器人共性技術(shù)的研究，并朝著智能化和多樣化方向發(fā)展。主要研究?jī)?nèi)容集中在以下10個(gè)方面：(1)工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)：探索新的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，進(jìn)一步提高負(fù)載/自重比，同時(shí)機(jī)構(gòu)向著模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展。(2)機(jī)器人控制技術(shù)：重點(diǎn)研究開(kāi)放式，模塊化控制系統(tǒng)，人機(jī)界面更加友好，語(yǔ)言、圖形編程界面正在研制之中。機(jī)器人控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化，以及基于PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)式控制器已成為研究熱點(diǎn)。編程技術(shù)除進(jìn)一步提高在線編程的可操作性之外，離線編程的實(shí)用化將成為研究重點(diǎn)。(3)多傳感系統(tǒng)：為進(jìn)一步提高機(jī)器人的智能和適應(yīng)性，多種傳感器的使用是其問(wèn)題解決的關(guān)鍵。其研究熱點(diǎn)在于有效可行的多傳感器融合算法，特別是在非線性及非平穩(wěn)、非正態(tài)分布的情形下的多傳感器融合算法。另一問(wèn)題就是傳感系(4)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)靈巧，控制系統(tǒng)愈來(lái)愈小，二者正朝著一體化方向發(fā)展。(5)機(jī)器人遙控及監(jiān)控技術(shù)，機(jī)器人半自主和自主技術(shù)，多機(jī)器人和操作者之間的協(xié)調(diào)控制，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)建立大范圍內(nèi)的機(jī)器人遙控系統(tǒng)，在有時(shí)延的情況下，建立預(yù)先顯示進(jìn)行遙控等。(6)虛擬機(jī)器人技術(shù)：基于多傳感器、多媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)以及臨場(chǎng)感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的虛擬遙操作和人機(jī)交互。(7)多智能體(multi-agent)調(diào)控制技術(shù)：這是目前機(jī)器人研究的一個(gè)嶄新領(lǐng)域。主要對(duì)多智能體的群體體系結(jié)構(gòu)、相互間的通信與磋商機(jī)理，感知與學(xué)習(xí)方法，建模和規(guī)劃、群體行為控制等方面進(jìn)行研究。(8)微型和微小機(jī)器人技術(shù)(micro/miniaturerobotics):這是機(jī)器人研究的一個(gè)新的領(lǐng)域和重點(diǎn)發(fā)展方向。過(guò)去的研究在該領(lǐng)域幾乎是空白，因此該領(lǐng)域研究的進(jìn)展將會(huì)引起機(jī)器人技術(shù)的一場(chǎng)革命，并且對(duì)社會(huì)進(jìn)步和人類活動(dòng)的各個(gè)方面產(chǎn)生不可估量的影響，微小型機(jī)器人技術(shù)的研究主要集中在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、控制方法、傳感技術(shù)、通信技術(shù)以及行走技術(shù)等方面。(9)軟機(jī)器人技術(shù)(softrobotics):主要用于醫(yī)療、護(hù)理、休閑和娛樂(lè)場(chǎng)合。傳統(tǒng)機(jī)器人設(shè)計(jì)未考慮與人緊密共處，因此其結(jié)構(gòu)材料多為金屬或硬性材料，軟遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第12頁(yè)機(jī)器人技術(shù)要求其結(jié)構(gòu)、控制方式和所用傳感系統(tǒng)在機(jī)器人意外地與環(huán)境或人碰撞時(shí)是安全的，機(jī)器人對(duì)人是友好的。2手指部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)械手手爪是用來(lái)抓取工件的部件。手爪抓取工件時(shí)要滿足迅速、靈活、準(zhǔn)確和可靠的要求。所以機(jī)械手手爪是機(jī)械手的關(guān)鍵部件之一。設(shè)計(jì)制造加緊機(jī)構(gòu)——手爪時(shí)，首先要從機(jī)械手的坐標(biāo)形式、運(yùn)行速度和加速度的情況來(lái)考慮。其夾緊力的大小則是根據(jù)夾持物體的重量、慣性和沖擊力的大小來(lái)計(jì)算。同時(shí)考慮有足夠的開(kāi)口尺寸，以適應(yīng)被抓物體的尺寸變化。為擴(kuò)大機(jī)械手的應(yīng)用范圍，還須備有多種抓取機(jī)構(gòu)，以根據(jù)需要來(lái)更換手爪。為防止損害被夾持的物體，夾緊力要限制在一定的范圍內(nèi)，并鑲有軟質(zhì)墊片、彈性襯墊或自動(dòng)定心機(jī)構(gòu)。為防止突然停電造成的被抓物體落下，又需要有自鎖結(jié)構(gòu)。夾緊機(jī)構(gòu)本身則應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、動(dòng)作靈活和工作可靠。夾緊機(jī)構(gòu)形式多樣，有機(jī)械式、吸盤(pán)式和電磁式等。機(jī)械式夾緊機(jī)構(gòu)是最基本的一種，應(yīng)用廣泛，種類繁多。此次設(shè)計(jì)中也是應(yīng)用的機(jī)械式夾緊機(jī)構(gòu)。機(jī)械式夾緊機(jī)構(gòu)是由驅(qū)動(dòng)元件、手爪支持部件、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、手指及各種墊片、附則安裝在手爪的支持部件上。(3)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，是把活塞桿的運(yùn)動(dòng)變成手指開(kāi)閉運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)中采用的是鉸鏈連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不僅把活塞桿的運(yùn)動(dòng)傳遞給手指，而且有又將這個(gè)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為力的倍增機(jī)構(gòu)。工業(yè)機(jī)械手采用的傳感器大致可分為兩類：遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第13頁(yè)第一類用以檢測(cè)、判斷對(duì)象的情況，便于機(jī)械手進(jìn)行操作，稱為外部信息傳感器；第二類在機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)檢測(cè)控制動(dòng)作，以便實(shí)現(xiàn)控制回路的功能，稱為內(nèi)部信息傳感器。內(nèi)部信息傳感器種類較多，但外界信息傳感器則處于發(fā)展階段。其中主要要求有位置傳感器、觸覺(jué)傳感器，即需要具備能檢測(cè)對(duì)象(工件)的位置，或具有2.2.1內(nèi)部信息傳感器伺服機(jī)構(gòu)。伺服機(jī)構(gòu)的主回路有檢測(cè)部分、放大部分、驅(qū)動(dòng)部分等組成，用以檢測(cè)位置和角度等。內(nèi)部信息傳感器主要采用電阻電位計(jì)，自整角機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器和其他模擬數(shù)字變換器等。也有采用開(kāi)關(guān)控制如限位開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)和光電繼電器等。對(duì)反饋元件的內(nèi)部信息傳感器的要求是：(3)抗干擾，在惡劣工作環(huán)境下，如電噪音、電壓、頻率變化較大的情況下，(4)不因溫度、濕度、振動(dòng)沖擊等環(huán)境變動(dòng)時(shí)發(fā)生誤差與損壞；2.2.2外部信息傳感器外部信息傳感器用得比較多的主要有距離傳感器、力傳感器、識(shí)別傳感器和(1)距離傳感器遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第14頁(yè)接觸物體時(shí)可采用微型開(kāi)關(guān)、放大比例尺、齒條齒輪和編碼器等。非接觸傳感器一般是利用激光和超聲波。激光傳感器是用旋轉(zhuǎn)反光鏡使激光在物體上進(jìn)行掃描，用光電晶體管接收確定光軸上物體的反射光，根據(jù)接收到光的時(shí)(2)力傳感器力傳感器大多使用應(yīng)變儀，也可使用壓敏元件和導(dǎo)電橡膠。應(yīng)變儀安裝在懸壁上，當(dāng)手指沒(méi)有外力影響時(shí)，它的四個(gè)輸出口處于平衡狀態(tài)，如手指接觸到物體，而又加上外力時(shí)，就會(huì)處于不平衡狀態(tài)。當(dāng)將手指軸放到應(yīng)變儀孔內(nèi)時(shí)，向外力大的方向就產(chǎn)生反作用力，使應(yīng)變儀四個(gè)輸出口出現(xiàn)不平衡狀態(tài)，從而體現(xiàn)傳感作用。(3)識(shí)別傳感器像機(jī)。在使用這種傳感器時(shí)，關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)存取及其處理的速度，如速度過(guò)于遲緩，就不可能使機(jī)械手的作業(yè)與有關(guān)作業(yè)同步。(4)自適應(yīng)診斷傳感器自適應(yīng)診斷傳感器安裝在手指上，用以對(duì)夾持力的大小進(jìn)行自適應(yīng)控制。只要不改變手指和被夾持物體的相對(duì)位置，就能準(zhǔn)確地進(jìn)行控制。利用電唱機(jī)拾音油泵是液壓系統(tǒng)的心臟，他把電動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成油壓，同時(shí)向液壓系統(tǒng)提供具有一定壓力和流量的壓力油。油泵種類較多，目前在機(jī)械手上多數(shù)是采用齒輪泵和葉片泵，而從流量的特性來(lái)看，多數(shù)是采用葉片泵。手爪夾緊設(shè)計(jì)中所選擇的是葉片泵。機(jī)械手常用的葉片泵(YB)型額定工作壓力一般為63kg/cm2。而定量泵是根據(jù)液壓系統(tǒng)所需的油泵工作壓力Px和所需要的流量9,這兩個(gè)參數(shù)來(lái)確定的。在機(jī)械手液壓系統(tǒng)中任何油缸工作時(shí)，都要有一定的輸出力(或力矩)、運(yùn)遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第15頁(yè)壓力閥——實(shí)現(xiàn)機(jī)械手所需輸出力(或力矩),它包括溢流閥、減壓閥、安方向閥——由減壓閥與節(jié)流閥串聯(lián)，保證節(jié)流閥進(jìn)出口壓力差趨于穩(wěn)定，使流量不受外界負(fù)荷變化的影響。常用的有二位三通及三位四通電磁換向閥。2.3.1手爪夾緊液壓傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)確定油缸的工作壓力P=P+Z△PP=CP=1.1×5=5.5(MPa)P——油缸的最大工作壓力(MPa);一般取C=1.05～1.15。(2)確定經(jīng)油缸的流量qm=k·qmx=1.2×20=24(L/min)(L/min);k——泄漏系數(shù)取k=1.2;(3)確定油泵所需電機(jī)功率遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第16頁(yè)P(yáng)=P+Z△PP=CP=1.1×3=3.3(MPa)qm=k·qmx=1.2×20=24(L/min)遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第17頁(yè)當(dāng)擺動(dòng)式液壓缸的兩油口相繼通以壓力油時(shí)，葉片即帶動(dòng)擺動(dòng)軸作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)考慮到機(jī)械效率時(shí)，液壓缸缸的擺動(dòng)軸輸出扭矩T為：=29.2(N·m)根據(jù)能量守恒原理，結(jié)合上式得出角速度O為：遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第18頁(yè)/s)2.4.1液壓缸產(chǎn)生的推力及運(yùn)動(dòng)速度手爪夾緊所用的液壓缸是單桿活塞式液壓缸，活塞的伸縮使得手爪夾緊與放開(kāi)。單桿活塞式液壓缸的活塞桿只從液壓缸的一端伸出，液壓缸的活塞在兩缸有效作用面積不相等，當(dāng)向液壓缸兩腔分別供油，且壓力和流量都不變時(shí)，活塞在兩個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)速度和推力都是不相等的，即運(yùn)動(dòng)具有不對(duì)稱性。(1)手爪夾緊的設(shè)計(jì)計(jì)算當(dāng)無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)，活塞的運(yùn)動(dòng)速度V為：遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第19頁(yè)F=(AP?-A?P?)n=4.22×103(N)遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第20頁(yè)A——無(wú)桿腔部分液壓缸的橫截面積(m2);η,——液壓缸的容積效率；D——液壓缸缸體內(nèi)孔直徑(m)。液壓缸所產(chǎn)生的推力F為：F=(A?P?-A?P?)nm=3.11×103(N)2.4.2夾緊力的計(jì)算夾緊機(jī)構(gòu)在抓取工件時(shí)必須要有一定的夾緊力(即握力),其握力的大小與夾緊機(jī)構(gòu)的形式、夾緊方位和工件的形狀都有關(guān)。因而研究夾緊機(jī)構(gòu)處在什么方位時(shí)，夾緊工件所需要的驅(qū)動(dòng)力為最小，這個(gè)最小的夾緊力稱之為當(dāng)量夾緊力。當(dāng)量夾緊力就是使工件處于水平位置時(shí)的最小驅(qū)動(dòng)力。(1)當(dāng)量夾緊力的計(jì)算當(dāng)卡爪平衡時(shí)，夾緊力與驅(qū)動(dòng)力的平衡條件是：遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第21頁(yè)EMa=0,N·b-P·C=0,式中：α——鉗口與水平面的夾角；=2.49×103(N)遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第22頁(yè)為：(3)手爪夾緊力的計(jì)算手指對(duì)工件的夾緊力可按下列計(jì)算：N≥K·K?·K?·G=1.5×2×5×5×9.8綜上所述，油缸產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力滿足驅(qū)動(dòng)的要求。遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第23頁(yè)3手腕部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1確定油缸的工作壓力P=P+E△P3.2確定經(jīng)油缸的流量漏量來(lái)確定。qm=k·qm=1.2×20=24(L/min)遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第24頁(yè)當(dāng)擺動(dòng)式液壓缸的兩油口相繼通以壓力油時(shí)，葉片即帶動(dòng)擺動(dòng)軸作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)考慮到機(jī)械效率時(shí)，葉片缸的擺動(dòng)軸輸出扭矩T為：=82.65(N·m)遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第25頁(yè)根據(jù)能量守恒原理，結(jié)合上式得出角速度O為：/s)/s)遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第26頁(yè)4手臂部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算手臂一般有三個(gè)運(yùn)動(dòng)——伸縮、旋轉(zhuǎn)和升降。實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、升降運(yùn)動(dòng)是由橫臂和立柱去完成。手臂的基本作用是將手爪移動(dòng)到所需位置和承受手爪抓取工件的最大重量，以及手臂的自身的重量等。(1)動(dòng)作元件，如油缸、氣缸、齒條、齒輪等是驅(qū)動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng)的部件。(2)導(dǎo)向裝置，是保證手臂的正確放心及承受由于工件的重量所產(chǎn)生的彎曲和扭(3)手臂，起著連接和承受外力的作用。手臂上的零部件如油缸、導(dǎo)向桿、控制此外，根據(jù)機(jī)械手動(dòng)作和工作的要求，如管路、冷卻裝置、行程定位裝置和和動(dòng)作精度都直接影響機(jī)械手的工作性能。(1)手臂應(yīng)承載能力大、剛性好、自重輕。手臂的剛性直接影響到手臂抓取工件時(shí)動(dòng)作的平穩(wěn)性、運(yùn)動(dòng)的速度和定位精度。如果剛性差則會(huì)引起手臂在垂直平面內(nèi)的彎曲變形和水平面內(nèi)的側(cè)向扭轉(zhuǎn)變形，手臂就要產(chǎn)生振動(dòng)，或動(dòng)作時(shí)工件卡死無(wú)法工作。為此，手臂一般都采用剛性較好的導(dǎo)向桿來(lái)加大手臂的剛度，各支承、連接件的剛性也要有一定的要求，以保證能承受所需要的驅(qū)動(dòng)力。(2)手臂的運(yùn)動(dòng)速度要適當(dāng)，慣性要小。機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度一般是根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)節(jié)拍要求來(lái)決定，但不宜盲目地追手臂的自重輕，其啟動(dòng)和停止的平穩(wěn)性就好。(3)手臂動(dòng)作要靈活手臂的結(jié)構(gòu)要緊湊小巧，才能使手臂運(yùn)動(dòng)輕快、靈活。如在運(yùn)動(dòng)臂上加裝滾遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第27頁(yè)支承中心的偏重力矩。偏重力矩對(duì)手臂運(yùn)動(dòng)很不利。偏重力矩過(guò)大，會(huì)引起手臂的振動(dòng)，在升級(jí)時(shí)還會(huì)發(fā)生一種沉頭現(xiàn)象，也會(huì)影響運(yùn)動(dòng)的靈活性，嚴(yán)重時(shí)手臂與立柱會(huì)卡死。所以在設(shè)計(jì)手臂時(shí)要盡量使手臂重心通過(guò)回轉(zhuǎn)中心，或離回轉(zhuǎn)中心要盡量的近，以減少偏重力矩。對(duì)于雙臂同時(shí)操作的機(jī)械手，則應(yīng)使兩臂的布置盡量對(duì)稱于中心，以達(dá)到平衡。(4)位置精度要高機(jī)械手要獲得較高的位置精度，除采用先進(jìn)的控制方法外，在結(jié)構(gòu)上還要注意如下幾個(gè)問(wèn)題：機(jī)械手的剛度、偏重力矩、慣性力及緩沖效果都直接影響手臂的位置精度；加設(shè)定位裝置和行程檢測(cè)機(jī)構(gòu)。合理選擇機(jī)械手的坐標(biāo)形式。直角坐標(biāo)式機(jī)械手的位置精度較高，其結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)都比較簡(jiǎn)單、誤差也??；回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的誤差，是放大式的尺寸誤差，當(dāng)轉(zhuǎn)角位置一定時(shí)，手臂伸出越長(zhǎng)，誤差越(5)通用性強(qiáng)，能適應(yīng)多種作業(yè)；工藝性好，便于維修調(diào)整。手臂的伸縮和升降運(yùn)動(dòng)采用直線油缸驅(qū)動(dòng)。手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角小于360度的情況下，采用擺動(dòng)油缸。手臂的俯仰運(yùn)動(dòng)，常用直線油缸帶動(dòng)鉸鏈杠桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。(1)手臂直線運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)手臂作直線運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，基本上是由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向裝置所組成。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般用油缸、油馬達(dá)加齒輪、齒條來(lái)實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)。機(jī)械手中實(shí)現(xiàn)手臂往復(fù)運(yùn)動(dòng)用的的雙作用雙活塞桿油缸。因?yàn)樾谐瘫容^大，因此將油缸做得很長(zhǎng)，體積很大，則加工上有困難。而伸縮式雙活塞桿油缸既能滿足行程要求，油缸體積又小，其缺點(diǎn)是一次行程有兩種速度。在結(jié)構(gòu)上可以是油缸體固定、活塞剛運(yùn)動(dòng)；也可以是活塞桿固定，而缸體運(yùn)動(dòng)。(2)手臂的擺動(dòng)機(jī)構(gòu)手臂的擺動(dòng)機(jī)構(gòu)采用葉片式擺動(dòng)缸，葉片式擺動(dòng)缸的回轉(zhuǎn)角小于360度，缸的結(jié)構(gòu)定片可以與缸體固聯(lián)，有時(shí)也可以相反。只要選取適當(dāng)?shù)臏p速機(jī)構(gòu)，便可得到需要的手臂擺動(dòng)速度。(3)手臂的俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由于手臂懸伸后加持工件，其偏重力矩較大，故必須采用強(qiáng)有力的俯仰驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。往復(fù)直線油缸可繞其支承銷軸擺動(dòng)。當(dāng)油缸活塞桿作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)鉸鏈帶動(dòng)支架上下擺動(dòng)，而手臂安裝在支架上。4.4.1確定油缸工作壓力P=P+E△P遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第28頁(yè)P(yáng)=CP=1.1×10=11(MPa)P——油缸的最大工作壓力(MPa)k——泄漏系數(shù)取k=1.2;qmx——系統(tǒng)同時(shí)動(dòng)作時(shí)，油缸以最大速度運(yùn)行所需要的總流量。4.4.2驅(qū)動(dòng)力的設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)手臂運(yùn)動(dòng)的不同，驅(qū)動(dòng)力可以分為兩種情況來(lái)計(jì)算。(1)手臂水平伸縮時(shí)驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算其中摩擦力應(yīng)包括手臂與伸縮導(dǎo)軌間的摩擦阻力、活塞與密封裝置處的摩擦阻力。而活塞與密封裝置處的摩擦阻力相對(duì)于導(dǎo)軌間的摩擦阻力可忽略不計(jì)，則F=m·g·f=105×9.8×0.02=20.58(N)遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第29頁(yè)M=M+M摩遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第30頁(yè)kg·m·s2);由于所夾持的工件為圓柱體，所以零件對(duì)回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小為：零件作為其重心位置的質(zhì)點(diǎn)對(duì)手臂回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量則可按下式計(jì)算：4.4.3偏重力矩的設(shè)計(jì)計(jì)算偏重力矩就是手部懸伸部分的全部零件重量(作用在各自的重心上)對(duì)手臂回轉(zhuǎn)中心的靜力距M。。最大偏重力矩產(chǎn)生于手臂伸縮缸全部伸出，并夾持額定重量的零件時(shí)，各零件的重量可按其結(jié)構(gòu)形狀、材料比重進(jìn)行粗略計(jì)算。重心位置，由于零件多數(shù)均采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)，故重心應(yīng)位于其幾何截面的形心上，計(jì)算時(shí)可把手臂的偏重部分分解成幾個(gè)單元，先分別計(jì)算，然后匯總。首先計(jì)算立柱支承的全部零件的重量G總：遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第31頁(yè)遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第32頁(yè)M。=G·p如果求出的偏重力矩過(guò)大，可重新布置各部件在手臂上的位置，也可加平衡塊來(lái)改善受力情況。但這樣又會(huì)增大手臂重量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。因此要多方考慮。遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第33頁(yè)5.機(jī)身的設(shè)計(jì)與計(jì)算5.1機(jī)身升降液壓轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算P=P+E△PP=CP=1.1×15=16.5(MPa)遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第34頁(yè)當(dāng)無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)，活塞的運(yùn)動(dòng)