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近距离自动移动式机械手臂设计——气压驱动式

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关键词：: x0119 近距离自动移动式机械手臂设计气压驱动

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机械手是能够模仿人手动作，并按设定程序、轨迹和要求代替人手抓（吸）取、搬运工件或工具或进行操作的自动化装置，它能部分的代替人的手工劳动。较高级型式的机械手，还能模拟人的手臂动作，完成较复杂的作业。在机械制造业中，机械手已被广泛应用，从而大大地改善了工人的劳动条件，显著的提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。在我国，工业机械手近年来有较快的发展，投入了大量的人力物力加以研究和应用，并且很好的效果。本课题主要研究的问题是“近距离自动移动式机械手臂设计——气压驱动式”。设计包括两大方面，其中之一是自动行走部分，另一部分为手臂的运转。采用同一驱动能源——气泵。行走部分可以采用气压马达带动两轮转动。气压泵固定在某处，用一根软管将泵与马达相连，马达安装在行走装置中。运动手臂的直线运动用气缸来实现，旋转运动用气压马达来实现。行走的时候手臂不动，手臂运动的时候，行走部分停止运动。

关键词机械手气压驱动自动移动气泵

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title THE DESIGN OF MECHANIC ARM MOVING AUTOMATICLY IN CLOSE

RANGE---THE DRIVE OF ATMOSPHERIC PRESSURE

Abstract

Manipulator is to be able to imitate manpower movement, and according to set program, locus and requirement substitute manpower to grab (inhale), take things or tool or the automation installation that operated， it can be partial to replace the handwork labor of person. The manipulator of higher level type can still imitate the arm movement of person，completes more complex work. In mechanical manufacturing industry, manipulator has been applied extensively，so improved the labor condition of worker greatly, raising labor productivity notably, quickly realize the step of industrial production mechanization and automation. In our country, industrial manipulator has more rapid development in recent years, have put in plenty of manpower material resources to study and apply，and get very good effect. The problem of this program major research is “the design of manipulator arm moving automatically in close range -- the drive of atmospheric pressure ”. Design includes two big aspects, one is pushcart move part,the other is the operation of arm. They both With same drive energy -- air pump. Walk part can drive two wheels to turn with the motor of atmospheric pressure. The pump of atmospheric pressure fixed in certain place, use a flexible tube linked the pump and motor, motor installation in walk part. The movement of arm in straight line realizes with cylinder, revolving movement realizes with the motor of atmospheric pressure. Walking arm do not move, when the arm moving, walk part stop sport.

Keywords Manipulator The drive of atmospheric pressure Automatic movable Air pump

1引言（或绪论）………………………………………………………………… 1

1.1 机械手及其组成 ……………………………………………………………… 1

1.2机械手的分类………………………………………………………………… 2

1.3应用机械手的意义………………………………………………………………… 3

1.4机械手的发展概况………………………………………………………………… 3

2机械手的设计…………………………………………………………… 5

2.1机械手设计的总体方案……………………………………………………………5

2.2机器人的规格参数…………………………………………………………………6

2.3气动部件设计的简要分析………………………………………………………… 7

3机械手的计算………………………………………………………… 17

3.1设计手臂结构应注意的问题………………………………………………………17

3.2小车的设计及计算………………………………………………………… 23

4机械手臂的工作原理………………………………………………………… 21

4.1气动原理图………………………………………………………… 25

4.2电磁铁动作程序表………………………………………………………… 27

4.3机械手的缓冲和定位………………………………………………………… 28

结论 ………………………………………………………………………………… 29

致谢 ………………………………………………………………………………30

参考文献……………………………………………………………………………31

附录A 装配图 ………………………………………………………… 28

附录B 零件图 ………………………………………………………… 28

QQ截图20150530115149.jpg

零件图A3.jpg

装配图A3.jpg

内容简介：: 南京理工大学毕业设计(论文)开题报告学生姓名：唐晓静学号：0101140104专业：机械设计制造及其自动化设计(论文)题目：近距离自动移动式机械手臂设计气压驱动式指导教师:吕夏 2005年 3 月 31日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”。毕业设计（论文）开题报告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文献综述随着我国工业生产的飞跃发展，自动化程度的迅速提高，实现工件的装卸、转向、输送或操持焊枪、喷枪、扳手等工具进行加工、装配等作业的自动化，已愈来愈引起人们的重视。机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率；可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产；尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等组成。（一）执行机构包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。1、手部即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手部。2、手腕是联接手部和手臂的部件，其调整或改变工件方位的作用。3、手臂支承手腕和手部的部件，用以改变工件的空间位置。4、立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回转运动和升降（或俯仰）运动均与立柱有密切的联系。5、行走机构机械手为了完成远距离的操作和扩大使用范围，可以增设滚轮行走机构。滚轮式行走机构可分为有轨的或是无轨的两种。6、机座它是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于基座上，故起支承和联接的作用。（二）驱动系统机械手的驱动系统是驱动执行机构运动的传动装置。常用的有液压传动、气压传动、电力传动和机械传动等四种形式。1、液压传动是以油液的压力来驱动执行机构运动。其主要特点是：抓重可达几百公斤以上、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏。但对密封装置要求严格，不然有的泄漏对机械手的工作性能有很大的影响，且不宜在高温、低温下工作。2、气压传动是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动。其主要特点是介质来源极方便、气动动作迅速、结构简单、成本低。但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性差，而且气源压力较低，适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。3、机械传动即由机械传动机构（如凸轮、连杆、齿轮和齿条、间歇机构等）驱动。其动力是由工作机械传递的。它的主要特点是运动准确可靠、动作频率高，但结构较大，动作程序不可变。它常被用于为工作主机的上、下料。4、电力传动即由特殊结构的感应电动机、直线电机或功率步进电机直接驱动执行机构运动，因为不需要中间的转换机构，故机械结构简单。其中直线电机机械手的运动速度快和行程长，维护和使用方便。此类机械手目前还不多，但有发展前途。（三）控制系统有电气控制和射流控制两种，一般常见的为电气控制。它是机械手的重要组成部分，它支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们给与机械手的指令信息（如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间），同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。（四）位置检测装置控制机械手执行机构的运动位置，并随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的进度达到设定位置。这里介绍我将要做的近距离自动移动式机械手臂设计气压驱动。一、气源系统压缩空气是保证气动系统正常工作的动力源，空气压缩机是将动力机供给的机械能转换成气体压力能的一种能量转换装置。二、气动执行机构气动执行机构由气缸和气动马达。气缸是利用压缩空气的压力能转换为机械能的一种能量转换装置。它可以输出力，驱动工作部分作直线往复运动或往复摆动。气缸可分为：单向作用式气缸和双作用式气缸。气动马达是把压缩空气的压力能转变为机械能的能量转换装置，其作用同于液压传动的油马达。它输出力矩，驱动机构作回转运动。三、空气控制阀1、压力控制阀分为：调压阀、安全阀和顺序阀等。2、流量控制阀是用来调节和控制压缩空气的流量、流速以改变执行机构的工作速度。流量控制阀主要有节流阀、单向截流阀和排气节流阀等。3、方向控制阀是用来控制气流的方向、气路的通断，从而使执行机构的动作发生变化的气动原件。方向控制阀在整个气动元件中数量占有相当大的比例，并在气动系统中起着神经中枢的作用。四、气动基本回路1、方向控制回路主要有：单作用气缸中间停止回路，双作用气缸换向回路，双作用气缸的活塞可在任意位置停止的回路，延时控制回路。2、速度控制回路主要有：单作用气缸的速度控制回路，双作用气缸单向速度控制回路，双作用气缸双向速度控制回路，双作用气缸速回运动控制回路，双缸同步动作的速度控制回路，缓冲回路。五、其他部分行走机构有：车轮式行走机构，履带式行走机构，步行式行走机构。六、机械手的发展趋势：机械手目前多数应用于机床、模锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业，它可按事先制订的程序完成操作，但普通不具备传感反馈能力，不能应付外界的变化。如发生某些偏离时，将引起零件甚至机械手本身的损坏。为此，机械手发展趋势是大力研制具有某种智能的机械手，设它拥有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化作相应的变更，如位置发生稍些偏差时即能更正，并自行检测。重点是研究视觉功能，将机械手和柔性制造系统和柔性制造单元相结合，从而根本改变目前的机械制造系统的人工操作状态。主要参考文献：1 曹承志.电机、拖动与控制学.第3版. 北京：机械工业出版社.20002 王庭树.机器人运动学及动力学.第2版. 西安：西安电子科技大学出版社， 1990.123 孟繁华.机器人应用技术.第1版. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1989.64 马香峰.机器人机构学.第1版.北京：机械工业出版社.1991.95 赵锡芳.机器人动力学.第1版.上海：上海交通大学出版社，1992.126 高松海.遥控机器人.第1版.北京：原子能出版社，19817 孙耀明.微型机算计在机器人技术中的作用.第1版.北京：科学技术文献出版社，19878 路甬祥.液压气动技术手册.第2版.北京：机械工业出版社.20029 陈奎生.液压传动与气压传动.第1版.武汉：武汉理工大学出版社，2001.810 何存兴.张铁华.液压传动与气压传动.第3版.武汉：华中理工大学出版社，199811 宋学义.袖珍液压气动手册.第1版.重庆：重庆大学出版社，199712 机械工业部.中小型电机产品样本.第1版.北京：机械工业出版社，199513 李发海.王岩.电机与拖动基础.第1版.北京：清华大学出版社，199414诸静.机器人与控制技术.第1版.浙江：浙江大学出版社，199115 熊有伦.丁汉.刘恩沧.机器人学.第1版. 机械工业出版社，199316 吴广玉.姜复兴.机器人工程导论.第1版.哈尔滨工业大学出版社，1988 毕业设计（论文）开题报告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：在机械制造业中，机械手已被广泛应用，从而大大地改善了工人劳动条件，显著的提高劳动生产率加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。本课题主要研究的问题是“近距离自动移动式机械手臂设计气压驱动式”。设计包括两大方面，其中之一是自动行走部分，另一部分为手臂的运转。采用同一驱动能源气泵。行走部分可以采用气压马达带动两轮转动。气压泵固定在某处，用一软管将泵与马达相连，马达安装在行走装置中。运动手臂的直线运动用气缸来实现，旋转运动用气压马达来实现。分析手臂的受力，考虑到整个装置的平衡。行走的时候手臂不动，手臂运动的时候，行走部分停止运动。行走部分我采用滚轮式，用轮子在地面上滚动的方式完成行走运动时比较稳定的，应为轮子总是离不开地面的。运动手臂采用三个自由度，分别为上升下降，前后和转动。毕业设计（论文）开题报告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：该生对机器人的类型及应用领域已比较清楚，说明该生已阅读了

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