機(jī)械手的總體設(shè)計方案

機(jī)械手的總體設(shè)計方案本課題是鑄石生產(chǎn)線的技術(shù)改造。本設(shè)計主要任務(wù)是完成機(jī)械夾持機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方面設(shè)計。在本章中對機(jī)械手的坐標(biāo)形式、自由度、驅(qū)動機(jī)構(gòu)等進(jìn)行了確定。因此，在機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)是本次設(shè)計的主要任務(wù)。1.1機(jī)械手基本形式的選擇常見的工業(yè)機(jī)械手根據(jù)手臂的動作形態(tài),按坐標(biāo)形式大致可以分為以下4種:(1)直角坐標(biāo)型機(jī)械手;(2)圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手;(3)球坐標(biāo)(極坐標(biāo))型機(jī)械手;(4)多關(guān)節(jié)型機(jī)機(jī)械手。其中圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡單緊湊,定位精度較高,占地面積小，因此本設(shè)計采用圓柱坐標(biāo)型。1.2機(jī)械手的主要部件及運動在圓柱坐在圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手的基本方案選定后，根據(jù)設(shè)計任務(wù)，為了滿足設(shè)計要求，本設(shè)計關(guān)于機(jī)械手具有5個自由度既：手抓張合；手部回轉(zhuǎn)；手臂回轉(zhuǎn)；手臂伸縮，5個主要運動。本設(shè)計機(jī)械手主要由4個大部件和5個液壓缸組成：（1）手部，采用一個直線液壓缸，通過機(jī)構(gòu)運動實現(xiàn)手抓的張合。（2）腕部，采用一個回轉(zhuǎn)液壓缸實現(xiàn)手部回轉(zhuǎn)（3）臂部，采用直線缸來實現(xiàn)手臂平動。（4）機(jī)身，采用一個回轉(zhuǎn)缸來實現(xiàn)手臂回轉(zhuǎn)。1.3驅(qū)動機(jī)構(gòu)的選擇機(jī)器人常用的驅(qū)動方式有液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動和電機(jī)驅(qū)動三種類型。這三種方法各有所長，各種驅(qū)動方式的特點見表1.1：表1.1三種驅(qū)動方式的特點對照內(nèi)容驅(qū)動方式液壓驅(qū)動氣動驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動輸出功率很大，壓力范圍為50～140Pa大，壓力范圍為48～60Pa，最大可達(dá)Pa較大控制性能利用液體的不可壓縮性，控制精度較高，輸出功率大，可無級調(diào)速，反應(yīng)靈敏，可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制氣體壓縮性大，精度低，阻尼效果差，低速不易控制，難以實現(xiàn)高速、高精度的連續(xù)軌跡控制控制精度高，功率較大，能精確定位，反應(yīng)靈敏，可實現(xiàn)高速、高精度的連續(xù)軌跡控制，伺服特性好，控制系統(tǒng)復(fù)雜響應(yīng)速度很高較高很高結(jié)構(gòu)性能及體積結(jié)構(gòu)適當(dāng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可標(biāo)準(zhǔn)化、模擬化，易實現(xiàn)直接驅(qū)動。功率/質(zhì)量比大，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，密封問題較大結(jié)構(gòu)適當(dāng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可標(biāo)準(zhǔn)化、模擬化，易實現(xiàn)直接驅(qū)動。功率/質(zhì)量比大，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，密封問題較小伺服電動機(jī)易于標(biāo)準(zhǔn)化，結(jié)構(gòu)性能好，噪聲低，電動機(jī)一般需配置減速裝置，除DD電動機(jī)外，難以直接驅(qū)動，結(jié)構(gòu)緊湊，無密封問題安全性防爆性能較好，用液壓油作傳動介質(zhì)，在一定條件下有火災(zāi)危險防爆性能好，高于1000kPa(10個大氣壓)時應(yīng)注意設(shè)備的抗壓性設(shè)備自身無爆炸和火災(zāi)危險，直流有刷電動機(jī)換向時有火花，對環(huán)境的防爆性能較差對環(huán)境的影響液壓系統(tǒng)易漏油，對環(huán)境有污染排氣時有噪聲無在工業(yè)機(jī)器人中應(yīng)用范圍適用于重載、低速驅(qū)動，電液伺服系統(tǒng)適用于噴涂機(jī)器人、點焊機(jī)器人和托運機(jī)器人適用于中小負(fù)載驅(qū)動、精度要求較低的有限點位程序控制機(jī)器人，如沖壓機(jī)器人本體的氣動平衡及裝配機(jī)器人氣動夾具適用于中小負(fù)載、要求具有較高的位置控制精度和軌跡控制精度、速度較高的機(jī)器人，如AC伺服噴涂機(jī)器人、點焊機(jī)器人、弧焊機(jī)器人、裝配機(jī)器人等成本液壓元件成本較高成本低成本高維修及使用方便，但油液對環(huán)境溫度有一定要求方便較復(fù)雜機(jī)器人驅(qū)動系統(tǒng)各有其優(yōu)缺點，通常對機(jī)器人的驅(qū)動系統(tǒng)的要求有：（1）驅(qū)動系統(tǒng)的質(zhì)量盡可能要輕，單位質(zhì)量的輸出功率要高，效率也要高；（2）反應(yīng)速度要快，即要求力矩質(zhì)量比和力矩轉(zhuǎn)動慣量比要大，能夠進(jìn)行頻繁地起、制動，正、反轉(zhuǎn)切換；（3）驅(qū)動盡可能靈活，位移偏差和速度偏差要??；（4）安全可靠；（5）操作和維護(hù)方便；（6）對環(huán)境無污染，噪聲要??；（7）經(jīng)濟(jì)上合理，尤其要盡量減少占地面積?；谏鲜鲵?qū)動系統(tǒng)的特點和機(jī)器人驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計要求，本次設(shè)計驅(qū)動方案選擇液壓驅(qū)動。1.4機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表一、用途：鑄石脫模、模具復(fù)位二、設(shè)計技術(shù)參數(shù):1、抓重:20Kg(夾持式手部)2、自由度數(shù):4個自由度3、坐標(biāo)型式:圓柱坐標(biāo)4、最大工作半徑:1500mm5、手臂最大中心高:950mm6、手腕運動參數(shù)回轉(zhuǎn)范圍:1.5