运送铝活塞铸造毛坯机械手设计说明书.doc

运送铝活塞铸造毛坯机械手设计-1-目录中文摘要1Abstract1第1章绪论21.1工业机器人简介21.2工业机器人的发展2第2章工业机器人的总体设计32.1工业机器人的组成及各部分关系概述32.2工业机器人的设计分析32.2.1设计要求32.2.2总体方案拟定32.2.3工业机器人主要技术性能参数4第3章工业机器人的机械系统设计53.1工业机器人的运动系统分析53.1.1机器人的运动概述53.1.2机器人的运动过程分析63.2工业机器人的执行机构设计73.2.1末端执行机构设计73.2.1.1设计时要注意的问题：73.2.1.2总体结构设计73.2.1.3液压油缸的选择和夹紧力的校验83.2.1.4弹性爪的强度校验103.2.2手臂机构的设计103.2.2.1手臂的设计要求103.2.2.2伸缩液压油缸的选择113.2.2.3活塞杆的强度校核113.2.3腰部和基座设计133.2.3.1结构设计133.2.3.2步进电机的选取133.2.3.3轴承的选取163.2.3.4齿轮的选取17第4章工业机器人的计算机控制系统概述184.1工业机器人控制系统的特点及对控制功能的基本要求184.2计算机控制系统的设计方案184.3硬件电路的组成19运送铝活塞铸造毛坯机械手设计-2-4.4电路接口说明19第5章工业机器人运行时应采取的安全措施215.1安全要求215.2实施方法21总结22鸣谢23参考文献24中文摘要在工业上，自动控制系统有着广泛的应用，如工业自动化机床控制，计算机系统，机器人等。而工业机器人是相对较新的电子设备，它正开始改变现代化工业面貌。实际的机器人由带有腕(或称为手臂)的主机身和机身端部的工具(通常是某些类型的夹持器)组成,同时也包括一个辅助动力系统。本文是对整个设计工作较全面的介绍和总结。关键词：手臂；夹持器；工业机器人AbstractIndustrially,automaticcontrolsystemsarefoundinnumerousapplications,suchasautomationmachinetoolcontrol,computersystemsandrobotics.Industrialrobotsarerelativelynewelectromechanicaldevicesthatarebeginningtochangetheappearanceofmodernindustry.Aphysicalrobotisnormallycomposedofamainframe(orarm)withawristandsometooling(usuallysometypeofgripper)attheendoftheframe.Anauxiliarypowersystemmayalsobeincludewiththerobot.Thispaperismorecomprehensiveintroductionandsumming-upfortheforthewholedesignwork.Keywords：arm；gripper；Industrialrobot运送铝活塞铸造毛坯机械手设计-3-运送铝活塞铸造毛坯机械手设计第一章绪论1.1工业机器人简介机器人工程是近二十多年来迅速发展起来的综合学科。它集中了机械工程、电子工程、计算机工程、自动控制工程以及人工智能等多种学科的最新研究成果，是当代科学技术发展最活跃的领域之一，也是我国科技界跟踪国际高科技发展的重要方面。工业机器人的研究、制造和应用水平，是一个国家科技水平和经济实力的象征，正受到许多国家的广泛重视。目前，工业机器人的定义，世界各国尚未统一，分类也不尽相同。最近联合国国际标准化组织采纳了美国机器人协会给工业机器人下的定义：工业机器人是一种可重复编程的多功能操作装置，可以通过改变动作程序，来完成各种工作，主要用于搬运材料，传递工件。参考国外的定义，结合我国的习惯用语，对工业机器人作如下定义：工业机器人是一种机体独立，动作自由度较多，程序可灵活变更，能任意定位，自动化程度高的自动操作机械。主要用于加工自动线和柔性制造系统中传递和装卸工件或夹具。工业机器人以刚性高的手臂为主体，与人相比，可以有更快的运动速度，可以搬运更重的东西，而且定位精度相当高，它可以根据外部来的信号，自动进行各种操作。工业机器人是在计算机控制下可编程的自动机器。采用工业机器人是提高产品质量与劳动生产率，实现生产过程自动化，改善劳动条件，减轻劳动强度的一种有效手段。机器人的诞生和发展虽只有30多年的历史，但它已应用到国民经济，民事技术等众多的领域，具有广阔的应用和发展前景，显示出强大的生命力。根据所处的环境和作业需求，工业机器人具有至少一项或多项拟人功能，如抓取功能或移动功能，或两者兼有之，另外还可能程度不等的具有某些环境感知功能（如视觉，力觉，触觉等）。以及语音功能及至逻辑思维，判断决策功能等。从而使其能在要求的环境中代替人进行作业。在工业机器人的诸多功能中，抓取和移动是最主要的功能。这两项功能实现的技术基础是精巧的机械结构设计和良好的伺服控制驱动。本次设计就是在这一思维下展开的。根据设计内容和需求确定圆柱坐标型工业机器人，利用锥齿轮传动实现机器人的旋转，利用液压缸实现其移动以及对零件的抓取。在步进电机的控制下，机器达到精确的回转运动。1.2工业机器人的发展工业机器人的发展，由简单到复杂，由初级到高级逐步完善，它的发展过程可分为三代：第一代工业机器人就是目前工业中大量使用的示教再现型工业机器人，它主要由手部、臂部、驱动系统和控制系统组成。它的控制方式比较简单，应用在线编程，即通过示教存贮信息，工作时读出这些信息，向执行机构发出指令，执行机构按指令再现示教的操作。第二代机器人是带感觉的机器人。它具有寻力觉、触觉、视觉等进行反馈的能力。其控制方式较第一代工业机器人要复杂得多，这种机器人从1980年开始进入了实用阶段，不久即将普及应用。第三代工业机器人即智能机器人。这种机器人除了具有触觉、视觉等功能外，还能够根据人给出的指令认识自身和周围的环境，识别对象的有无及其状态，再根据这一识别自动选择程序进行操作，完成规定的任务。并且能跟踪工作对象的变化，具有适应工作环境的功能。这种机器人运送铝活塞铸造毛坯机械手设计-4-还处于研制阶段，尚未大量投入工业应用。第2章工业机器人的总体设计2.1工业机器人的组成及各部分关系概述它主要由机械系统(执行系统、驱动系统)、控制检测系统及智能系统组成。A、执行系统：执行系统是工业机器人完成抓取工件，实现各种运动所必需的机械部件，它包括手部、腕部、机身等。（1）手部：机器人为了进行作业而配置的操作机构，又称手爪或抓取机构，它直接抓取工件或夹具。（2）腕部：又称手腕，是连接手部和臂部的部件，其作用是调整或改变手部的工作方位。（3）臂部：联接机座和手部的部分，是支承腕部的部件，作用是承受工件的管理管理荷重，改变手部的空间位置，满足机器人的作业空间，将各种载荷传递到机座。（4）机身：机器人的基础部分，起支撑作用，是支撑手臂的部件，其作用是带动臂部自转、升降或俯仰运动。B、驱动系统：为执行系统各部件提供动力，并驱动其动力的装置。常用的有机械传动、液压传动、气压传动和电传动。C、控制系统：通过对驱动系统的控制，使执行系统按照规定的要求进行工作，当发生错误或故障时发出报警信号。D、检测系统：作用是通过各种检测装置、传感装置检测执行机构的运动情况，根据需要反馈给控制系统，与设定进行比较，以保证运动符合要求。2.2工业机器人的设计分析2.2.1设计要求通过设计机械手，培养综合运用所学过的基本理论、基本知识和基本方法分析能力和解决问题的能力。有关数据：设计一机械手、将铝活塞铸造毛坯从模具中取出，并运送到离模具2米远处的铝活塞毛坯箱里。(铝活塞的基本尺寸等技术要求参见顾崇衍编机械制造工艺学P91P100。)零件尺寸：外孔101.6，高106。零件材料：铝。2.2.2总体方案拟定在工业机器人的诸多功能中，抓取和移动是最主要的功能。这两项功能