機械手的總體設計方案

機械手的總體設計方案本課題是鑄石生產線的技術改造。本設計主要任務是完成機械夾持機構的結構方面設計。在本章中對機械手的坐標形式、自由度、驅動機構等進行了確定。因此，在機械手的執(zhí)行機構、驅動機構是本次設計的主要任務。1.1機械手基本形式的選擇常見的工業(yè)機械手根據(jù)手臂的動作形態(tài),按坐標形式大致可以分為以下4種:(1)直角坐標型機械手;(2)圓柱坐標型機械手;(3)球坐標(極坐標)型機械手;(4)多關節(jié)型機機械手。其中圓柱坐標型機械手結構簡單緊湊,定位精度較高,占地面積小，因此本設計采用圓柱坐標型。1.2機械手的主要部件及運動在圓柱坐在圓柱坐標式機械手的基本方案選定后，根據(jù)設計任務，為了滿足設計要求，本設計關于機械手具有5個自由度既：手抓張合；手部回轉；手臂回轉；手臂伸縮，5個主要運動。本設計機械手主要由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，通過機構運動實現(xiàn)手抓的張合。（2）腕部，采用一個回轉液壓缸實現(xiàn)手部回轉（3）臂部，采用直線缸來實現(xiàn)手臂平動。（4）機身，采用一個回轉缸來實現(xiàn)手臂回轉。1.3驅動機構的選擇機器人常用的驅動方式有液壓驅動、氣壓驅動和電機驅動三種類型。這三種方法各有所長，各種驅動方式的特點見表1.1：表1.1三種驅動方式的特點對照內容驅動方式液壓驅動氣動驅動電機驅動輸出功率很大，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，可無級調速，反應靈敏，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)復雜響應速度很高較高很高結構性能及體積結構適當，執(zhí)行機構可標準化、模擬化，易實現(xiàn)直接驅動。功率/質量比大，體積小，結構緊湊，密封問題較大結構適當，執(zhí)行機構可標準化、模擬化，易實現(xiàn)直接驅動。功率/質量比大，體積小，結構緊湊，密封問題較小伺服電動機易于標準化，結構性能好，噪聲低，電動機一般需配置減速裝置，除DD電動機外，難以直接驅動，結構緊湊，無密封問題安全性防爆性能較好，用液壓油作傳動介質，在一定條件下有火災危險防爆性能好，高于1000kPa(10個大氣壓)時應注意設備的抗壓性設備自身無爆炸和火災危險，直流有刷電動機換向時有火花，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)機器人中應用范圍適用于重載、低速驅動，電液伺服系統(tǒng)適用于噴涂機器人、點焊機器人和托運機器人適用于中小負載驅動、精度要求較低的有限點位程序控制機器人，如沖壓機器人本體的氣動平衡及裝配機器人氣動夾具適用于中小負載、要求具有較高的位置控制精度和軌跡控制精度、速度較高的機器人，如AC伺服噴涂機器人、點焊機器人、弧焊機器人、裝配機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雜機器人驅動系統(tǒng)各有其優(yōu)缺點，通常對機器人的驅動系統(tǒng)的要求有：（1）驅動系統(tǒng)的質量盡可能要輕，單位質量的輸出功率要高，效率也要高；（2）反應速度要快，即要求力矩質量比和力矩轉動慣量比要大，能夠進行頻繁地起、制動，正、反轉切換；（3）驅動盡可能靈活，位移偏差和速度偏差要小；（4）安全可靠；（5）操作和維護方便；（6）對環(huán)境無污染，噪聲要?。唬?）經(jīng)濟上合理，尤其要盡量減少占地面積?；谏鲜鲵寗酉到y(tǒng)的特點和機器人驅動系統(tǒng)的設計要求，本次設計驅動方案選擇液壓驅動。1.4機械手的技術參數(shù)列表一、用途：鑄石脫模、模具復位二、設計技術參數(shù):1、抓重:20Kg(夾持式手部)2、自由度數(shù):4個自由度3、坐標型式:圓柱坐標4、最大工作半徑:1500mm5、手臂最大中心高:950mm6、手腕運動參數(shù)回轉范圍:1.5