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自动输送线上下料五自由度圆柱坐标码垛机械手的设计【优秀机械手全套课程毕业设计含SW三维建模及10张CAD图纸】

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关键词：: 码垛机器人机械手机械手设计毕业设计三维建模自动输送线上下料五自由度圆柱坐标码垛机械手的设计

资源描述：

码垛机器人的结构设计

码垛机机械手的设计

自动输送线的上下料五自由度圆柱坐标码垛机械手的设计

码垛机器人机械手的设计

上下料五自由度圆柱坐标码垛机械手的设计

五自由度圆柱坐标码垛机械手设计

自动输送线上下料五自由度圆柱坐标码垛机械手的设计【优秀机械手全套课程毕业设计含SW三维建模及10张CAD图纸】

【带任务书】【26页@正文12500字】【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】

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任务书

现将毕业设计（论文）任务书下发给你，内容如下：

一、毕业设计（论文）题目：

码垛机器人的结构设计

二、进程安排：

起止日期主要内容

第1周~第2周调研、开题：收集资料；构思设计方案；撰写开题报告；

第3周~第5周总体设计：研究码垛机器人的结构，构思设计方案；

第6周~第14周详细设计：完成驱动、传感器件的选型；完成机器人结构设计，绘制装配图；设计重要的零部件；

第15周~第16周撰写论文：撰写、修改设计报告（论文）；参加答辩

三、主要参考文献：

1．孙桓，陈作模编．机械原理（第6版）．北京：高等教育出版社，2006

2．濮良贵，等主编．机械设计（第7版）．北京：高等教育出版社，2007

3．[美]Gordon McComb，Myke Predko著，庞明，王晓宇，等译．机器人设计与实现．北京：科学出版社，2008.1

4．[美]Gordon McComb 著，原魁，房立新，等译．机器人本体制作指南．北京：机械工业出版社，2006.3

5．张黎骅，吕小荣主编．机械工程专业毕业设计指导书．北京：北京大学出版社，2011.6

摘要

机器人码垛机非常适合用于柔性包装流水线，大大缩短了包装周期时间。具有极高的精度，再加上卓越的传送带跟踪性能，不论是固定位置操作，还是运动中操作，其拾放精度均为一流。体积小、速度快，配有全套辅助设备（从集成式空气与信号系统至抓料器）。可配套使用包装软件，机械方面集成简单，编程更是十分方便。从效率上说，码垛机器人不仅能承担高负重，而且速度和质量远远高于人工。

关键词：机器人，码垛

Abstract

The robot palletizer is very suitable for the flexible packaging production line, greatly shorten the cycle time of packaging. With high precision, and excellent tracking performance of conveyor belt, whether fixed position operation, or movement in the operation, the pick and place precision are first-class. Small size, fast speed, equipped with a full set of auxiliary equipment (from the integrated air and signal system to catch feeder). Supporting the use of packaging machinery integration software, simple programming, it is very convenient. From the efficiency, palletizing robot can not only bear the high load, and the speed and quality is much higher than that of artificial.

Key Words:palletizer

第一章前言

1.1机械手概述1

1.2机械手的组成和分类2

1.2.1机械手的组成3

1.2.2机械手的分类．4

第二章机械手的设计方案

2.1机械手的坐标型式与自由度5

2.2机械手的手部结构方案设计6

2.3机械手的手腕结构方案设计7

2.4机械手的手臂结构方案设计8

2.5机械手的驱动方案设计9

2.6机械手的控制方案设计10

2.7机械手的主要参数11

2.8机械手的技术参数列表11

第三章手部结构设计

3.1夹持式手部结构12

3.1.1手指的形状和分类13

3.1.2设计时考虑的几个问题14

3.1.3动力设计15

第四章手腕结构设计

4.1手腕的自由度16

4.2手腕的驱动力矩的计算16

4.2.1手腕转动时所需的驱动力矩17

4.2.2回转气缸的驱动力矩计算18

第五章手臂伸缩，升降，回转气缸的设计与校核

5.1手臂伸缩部分尺寸设计与校核19

5.1.1尺寸设计20

5.1.2尺寸校核21

5 .1 .3导向装置22

5 .1 .4平衡装置23

5.2手臂升降部分尺寸设计与校核23

5.2.1尺寸设计23

5.2.2尺寸校核23

5.3手臂回转部分尺寸设计与校核23

5.3.1尺寸设计24

5.3.2尺寸校核25

第六章机械手的PLC控制设计25

6.1可编程序控制器的选择及工作过程25

6.1.1可编程序控制器的选择25

6.1.2可编程序控制器的工作过程25

6.2可编程序控制器的使用步骤25

第七章结论26

致谢26

参考文献27

摘要

在设计手臂时考虑到工作要求并不高，承重也不大，所以在设计中优先考虑用同步电机驱动，其中底盘第一轴电机选择动力较大的马达，第二轴选择力度适中的马达第三轴选择了力度比前2个较小的马达，底盘考虑用压铸模做，因为底盘一定要重才行，否则很可能会整个机器侧翻，手臂选用钣金做，一个是考虑钣金加工简单，成本低，可塑性强，在轴的位置选择用轴承来固定旋转，固定轴承的部件用车床加工。至于手指用CNC铣出来。

在设计时第一轴底盘旋转中才用3个齿轮传动减速，原打算2个可是空间不允许，所以才用4:1:1的降速，第一个和第二个配合达到4:1减速作用，第二个第三个配合起到一个一比一转速目的是为了加大空间。然后第三个齿轮上开几个螺丝孔，用来固定转盘。第二轴的旋转轴固定在底盘转盘上，选择了一对小轴承做轴心，传动上使用了第一齿轮直接固定在电机上来带到第二个固定在手臂上的齿轮,达到3:1的降速。第三轴手肘部分采用跟第二轴同样原理，只是在齿轮设计上采用的是3:2的减速配合。

参考文献

1.孙桓等主编.机械原理(第六版) .高等教育出版社，2001

2.马香峰主编.工业机器人的操作机设计. 冶金工业出版社 ,1996

3.宗光华张慧慧译.机器人设计与控制. 科学出版社， 2004

4. 郑笑级工业机器人技术及应用[M]. 北京：煤炭工业出版社，2004

5.Y.Fujimoto and A.kawamura.Autonomous Control and 3D Dynamic Simulation walking Robot Incuding Environmental Force Interaction. IEEE Robbtics and Automnation Magzuine,1998,5(2):33～42

6.刘庆国，刘力编著．计算机绘图．高等教育出版社， 2003

7.濮良贵主编，机械设计（第八版）. 高等教育出版社， 2006

8.马香峰等编著，工业机械手的操作机设计. 冶金工业出版， 1995

9.日本机器人学会编，机器人技术手册. 科学出版社， 1996

10.付京逊、C·S·G李编，机器人学. 中国科学技术出版社， 1989

11.张建民主编，工业机器人. 北京理工大学出版社， 1987

12.[俄]IO·M索尔编，工业机器人图册. 机械工业出版社， 1991

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内容简介：: 四川大学锦江学院毕业论文（设计）工业机器人手部三指抓取的结构设计机械设计及其自动化学生指导教师【摘要】 :随着工业的大规模的发展，越来越多工业机器人操作手应用于各个场所并逐渐受到各国开发者关注和重视。而最后执行者作为机器人于环境互相作用的机械指已经被提到了新的高度，文中简要介绍机械抓取机构的概念，机械抓取机构的组成与分类国内外的发展状况及发展前景。调研现有工业机器抓取机构工作原理和结构设计提出工业机器人三指抓取机构的结构原理，然后将任务要求和对象物体的几何物理特性以及环境信息综合起来考虑，经过分析建立于东学的模型，仿真各个手指在抓取时的运动姿态，同时完成分析在静平衡状态下手指和外界环境之间的作用力。并将抓取的姿态推理出来，同时寻找抓取物体特征平面，确定出所需要抓取的平面，再在抓取的平面上进一步规划出三个抓取点，并最终完成抓取结构设计。【关键词】工业机器人三指抓取机构结构设计 nts四川大学锦江学院毕业论文（设计） Industrial robot manipulators three fingers grab the institutional structure design 【 Abstract】 With the large-scale industrial development, more and more industrial robot manipulators used in various places, and gradually by the concern and attention of the Inter-developer. Mechanical means as robots interact with the environment the final implementation, has been referred to a new level. The paper briefly introduces the mechanical grab the concept of the composition and classification of mechanical grab institutions, the industrial robot refers to crawl the principle of the structure. And comprehensive task requirements and object geometrical physical characteristics, and environmental information into consideration to establish the kinematics of the model through the analysis, simulation of individual fingers crawl athletic stance, and finger to complete the analysis in the static equilibrium state and the external environment between the forces. Attitude reasoning and crawl out and grab objects by looking for characteristic plane, identified the need to capture the plane 3 crawl further planning, and then grab the plane, and the final completion of the crawl structure design. 【 Key words 】 Industrial robots Three fingers grab the institutional Structure design nts四川大学锦江学院毕业论文（设计）目录绪论 . 1.前言 1.1 机械手概述 . 1.2 机械手的组成和分类 . 1.2.1 机械手的组成 1.2.2 机械手的分类 2.机械手的设计方案 2.1 机械手的坐标型式与自由度 2.2 机械手的手部结构方案设计 2.3 机械手的手臂结构方案设计 2.4 机械手的手臂结构方案设计 2.5 机械手的驱动方案设计 2.6 机械手的控制方案设计 2.7 机械手的主要参数 2.8 机械手的技术参数列表 3.手部结构设计 3.1 夹持式手部结构 3.1.1 手指的形状和分类 3.1.2 设计时考虑的几个问题 3.1.3 动力设计 4.手臂伸缩的尺寸设计与校核 4.1 手臂伸缩结构的尺寸设计与校核 4.1.1 手臂尺寸 4.2 尺寸校核 4.3 尺寸校核 5.结论致谢参考文献专业相关的资料绪论 nts四川大学锦江学院毕业论文（设计） 1.前言 1.1 机械手概述：机械手是可以模仿人手和臂的某些动作和功能的，常常用在按固定顺序抓取、搬运物件或操作难度大的工具的自动操作装置。工业机械手是最早出现的工业使用中的也是最早出现的现代机器人，可代帮助我们做的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，而且能在有害环境下，操作避免人去操作降低危险，所以广泛应用于机械制造冶金，工业操作，电子轻工与原子能等部门。现今的生活上 ,在科技日新月益的进展之之下 ,工业机械人手与有人类的手主要区别就在于灵活度和耐力度。也就是机械手的最大优势能可以重复的做同一动作，在机械正常工作下永远也不会觉得累！机械手的使用也将会越来越广泛 ,机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备，机械手的工作的准确性和环境中完成作业的能力。工业机械手成了机器人的一个重要分支。按驱动方式来划分，机械手可分为气动式、液压式、机械式与电动式。特点就是可以通过软件编程来完成各种所需的作业，构造和性能上兼有人和工业机械手机器各自的优点 . 1.2 机械手的组成和分类 1.2.1.机械手的组成机械手主要由驱动系统、执行机构与控制系统以及位置检测装置等所组成。主要结构如图所以框图 2-1 所示。图 1-1 机械手组成方框图 :1-1 执行机构：包括手臂、手部、手臂和立柱等主要部件。 1 手部 : nts四川大学锦江学院毕业论文（设计）三指可更换设计，其中包括了手指，手指拉杆 34 手指固定套 33 拉杆转接件 31，运动原理是拉杆转接件与拉杆和电机分别固定，通过丝杆电机带动拉杆水平运动来到达三只手指的张合左右。图 1-2 对物体接触的部分不同形状的物体接触的报道，夹型吸附式的手分开这个项目，夹型结构可以用手把手的类型的手指和手和力量的传动机构构成手指对象物直接接触的部件，旋转和平移动型一般能用手指的活动而形成的旋转手指的构造简单，容易制作的，所以广泛适用的翻译很少使用，其理由是复杂，不过，翻译型圆形部分工作夹具直径的变化，其轴方向的位置，所以不影响工作夹具径范围颇适合的手指的构造把握物体的出现而被逮捕的部分，概略或重量和大小的孔和对象一般形成的 v 形状和表面的平面：手指夹紧支持和内部示手指，双鳍加型和双重手指手指型等为目的的任务完毕为了夹具夹紧力发生通过传动机构力传动机构的种类比一般用来：滑动杠杆，连接杆，杆式，伞齿轮齿条型等等 2 手肘 : 图 1-3 手肘的作用是连接手部和手臂的模块，并用来调整被抓取物件的角度即姿势的作用。 3 手臂 : 图 1-4 机械手支持的重要部分的物体手臂，手，手臂是最重要的之一，是物体把持的手指的驱动，把东西从一个地方搬到另一个地方 ”，通常缸，汽缸的手臂的可动部驱动，连接杆支架齿轮，螺丝机构、凸轮机构和油压等驱动源，空气或电动马达臂的运动的多样性，实现调整。 nts四川大学锦江学院毕业论文（设计） 4 立柱 : 立柱是支承手臂的部件之一，立柱是机械手臂的一部分，手臂回转运动和上下或左右运动均与立柱有密切的联系。机械手的立柱因工作需要，有时也可作横向移动，即称为可移式立柱。 5 机座 : 机座是机械手的底部基础局部，工业机械手区执行机构的各部件域控制模块均装置于机座上故起支撑和连接的作用。二驱动系统控制系统是驱动工业机械手执行机构运动的动力装置调节装置和辅助装置组成。常用的驱动系统有气压传动、液压传动与机械传动。控制系统是支配着工业机械手按规定的工作要求运动的系统。目前工业机械手的控制系统一般由顺序电气定位和控制系统或机械挡块定位系统组成。控制系统有电气控制与射流控制两种，支配着机械手按指定的顺序运动，并记忆人们给予机械手的指令信息如运动轨迹、动作顺序、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命令，必要时可对机械手的动作进行监控，当动作有发生故障与错误时即发出报警信号。 1.2.2.机械手的分类工业机械手的种类很多，关于分类的问题，目前在国内尚无统一的分类规范，此暂按使用范围、驱动方式和控制系统等进行分类。一、按用途分机械手可分为专用机械手和通用机械手两种 : 1、专用机械手附属于主机的具有固定顺序而且无独立控制系统的机械装置。专用机械手具有工作对象单一、动作少、结构简单、和造价低等特点使用可靠，适用于大批量的自动化生产的自动换刀机械手，自动线的上、如自动机床、下料机械手和加工中心。 2、通用机械手一种具有独立控制的顺序可变的动作灵活多样的机械手。驱动系统和控制系统是独立的通用机械手的工作范围大、通用性强、定位精度高，适用于不时变换生产品种的中小批量自动化的生产。通用机械手按其控制定位的方式不同可分为伺服型与简易型两种 : 二、按驱动方式分 1 液压传动机械手以液压压力去驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是 :抓重可达几百公斤以上、动作灵敏、结构紧凑、传动平稳。但对密封装置要求严格，不然油的泄漏对机械手的工作性能有很大的影响，、且低温下工作与高温不宜工作。若机械手采用电液伺服驱动系统，就能实现连续轨迹控制，使工业机械手的通用性扩大，但是电液伺服阀的制造要求精度高，油液过滤要求严格。 2 气压传动机械手以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是 : 输出力小，介质李源极为方便，结构简单气动动作迅速，但是由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，气压压力较低，抓重一般在 30 公斤以nts四川大学锦江学院毕业论文（设计）下，同样抓重条件下它相比液压机械手的结构大，所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。 3 机械传动机械手即由机械传动机构如连杆、凸轮、齿条齿轮和、间歇机构等驱动的机械手。一种附属于工作主机的专用机械手，其动力是由工作机械传送的主要特点是运动准确可靠，用于工作主要用在的上、下料。动作频率大，但结构较大，动作顺序一般不可变。 4 电力传动机械手即有特殊结构的感应电动机、功率步进电机或者直线电机或直接驱动执行机构运动的械手，因为不需要中间的转换机构，故机械结构简单。其中的直线电机机械手的运动速度快与行程长，维护和使用方便。此类机械手目前还不多，但有发展前途。三、按控制方式分 1.点位控制运动为空间点到点之间的移动，只能控制运动过程中几个点，不能控制其运动轨迹。如果要控制的点数多，就要肯定增加电气控制系统的复杂性。目前使用的专用和通用工业机械手均属于此类。 2.连续轨迹控制机械手运动轨迹为空间的任意连续曲线，他的特点是设定点可以无限的整个移动过程处于控制之下，可以实现平稳和准确的运动，并且使用范围广，但电气控制系统复杂。这类工业机械手一般采用小型计算机进行控制。 2. 机械手的设计方案对电动机械手的基本要求可以快速、准确地拾 -放和搬运物件，这就要求它具快速反应、有高精度、需要一定的承载能力、灵活的自由度与足够的工作空间及在任意位置都能自动定位等特性。设计电动工业机械手的原则是 :充分分析作业对象工件作业技术要求，拟定最合理的作业工艺和工序，而且满足功能要求和环境条件 ;明确工件的结构形状和材料特性，定位精度要求，抓取或者搬运时的尺寸，受力特性、和质量参数等，从而进一步确定对机械手结构及运行控制的要求 ;尽量选用定型的规范组件，简化设计制造过程，兼顾通用性和专用性，并能实现柔性转换和编程控制 .本次设计的机械手是电机工业机械手，是适合于成批或中、小批生产的可以改变动作顺序的自动搬运或操作设备，劳动强度大和操作单调。 2.1 机械手的坐标型式与自由度按工业机械手手臂的不同运动形式和组合情况，其坐标型式可分为圆柱坐标式、直角坐标式、关节式与球坐标式。由于本机械手在上下料时手臂具有升降、收缩及回转运动，所以，采用圆柱座标型式。相应的机械手具有三个自由度，为了弥补升降运动行程较小的不足之处，增加手臂摆动机构，从而增加一个手臂上下摆动的自由度。 nts四川大学锦江学院毕业论文（设计）机械手的运动示意图图 2-1 2.2 机械手的手部结构方案设计为了使机械手的通用性更强，把工业机械手的手部结构设计成可更换结构，当工件变成棒料时，就可以换成夹持式手部使用 ; 图 2-2 2.3.机械手的手臂结构方案设计我们考虑到机械手的通用性，同时由于被抓取工件是水平放置的关系，因此手臂必需设有回转运动才可满足工作的要求。因此，手臂我们设计成回转结构，实现手臂回转运动的机构为回转的功能。 nts四川大学锦江学院毕业论文（设计）图 2-3 2.4.机械手的手臂结构方案设计依照抓取工件的要求，本工业机械手的手臂要有三个自由度，即左右回转手臂的伸缩和降或俯仰运动。手臂的回转和升降运动是通过模拟人的手臂通过 3个轴的旋转来实现的图 2-4 2.5.机械手的驱动方案设计由于电动传动系统的反应灵敏，动作迅速和泄漏较小阻力损失，简单，装置和维修简单利廉因此本机械手采用电动传动方式来传动。 2.6.机械手的控制方案设计我们考虑到机械手的通用性，同时使用点位控制，所以我采用可编程序控制器 PLC 对机械手进行控制。当机械手的动作流程改变时，只需改变 PLC 顺序即可实现，非常方便快捷。 2.7.机械手的主要参数 nts四川大学锦江学院毕业论文（设计） 1.工业机械手的最大抓重是其规格的主参数，由于是我们用电动方式驱动，因此考虑抓取的物体不应该太重，我们查阅相关机械手的设计参数，结合工业生产的实际情况，所以本设计设计抓取的工件质量为 6 公斤。 2.基本参数运动速度是机械手主要的基本参数。操作节拍对机械手速度提出了要求，设计速度过低限制了使用范围。而影响机械手动作快慢的主要因素是手臂伸缩及回转的速度。机械手动作停止过程的加、时有启动、减速度存在用速度一行程曲线来说明速度特性较为全面，因为平均速度与行程有关，故用平均速度表示速度的快慢关系更为符合速度特性。除了运动速度之外，手臂设计的基本参数还要考虑伸缩行程和工作半径。大部分机械手设计成相当于人工坐着或站着且略有走动操作的空间。太大的伸缩行程和工作半径，肯定会带来偏重力矩增大而刚性降低。这种情况下宜采用自动传送装置为好。根据统计和比较，该机械手手臂的伸缩最大工作半径约为 1900 定位精度也是基本参数之一。该机械手的定位精度为 2MM。 2.8. 机械手的技术参数列表一、用途 : 用于自动输送线的上下料。二、设计技术参数 : 1、抓重 : kg5 2、自由度数 :5个自由度 3、坐标型式 :圆柱坐标 4、最大工作半径 :1800mm 5、手臂最大中心高 :1800mm 6、手臂运动参数 : 伸缩行程 900mm 伸缩速度 90 /s 升降行程 900mm 回转范围 0到 150 回转速度 s/90 7、手肘运动参数 : 回转范围 0到 270 回转速度 s/120 8、底盘运动参数：回转范围 0到 270 回转速度 90 /s 9、定位方式 :行程开关或可调机械挡块等 10、定位精度 : mm1 11、驱动方式 :电动传动 12、控制方式 : nts四川大学锦江学院毕业论文（设计）图 2-5 3. 手部结构设计为了使机械手的通用性更强，我们把机械手的手部结构设计成了可以更换结构，当工件是棒料时，我就使用夹持式手部 :如果有实际需要，我们还可以换成气压吸盘式结构， 3.1 机器人手部结构夹持式手部结构由手指或手爪和传力机构所组成。其传力结构形式比较多，如滑槽杠杆式、齿轮齿条式、弹簧杠杆式与斜楔杠杆式等图 3-1 3.1.1 手部概述 1.手部是末端操作器：可以具有手指，也可以不具有手指；可以有手爪，也可以是专用工具。 2. 手部操作图例 nts四川大学锦江学院毕业论文（设计） 3. 手部组成：机身 .手部 .手臂（含手腕）、。手部对整个机器人完成任务的好坏起着关键的作用，它直接关系着夹持工件时的定位精度、夹持力的大小等。 4. 手部的设计要求： 4.1 具有足够的夹持力。 4.2 保证适当的夹持精度：手指应能顺应被夹持工件的形状，应对被夹持工件形成所要求的约束。 4.3 考虑手部自身的大小、形状、机构和运动自由度：主要是根据作业对象的大小、形状、位置、姿态、重量、硬度和表面质量等来综合考虑。 4.4.智能化手部还应配有相应的传感器：由于感知手爪和物体之间的接触状态、物体表面状况和夹持力的大小等，以便根据实际工况进行调整等。 5.手指的分类夹持式是一种最常见的方式，其中常用的有多指式与两指式、和双手双指式 :按手指夹持工件的部位又可分为内卡式与内涨式和外夹式两种方式 :按模仿人手手指的动作，手指可分为一是回转型，二是回转型和移动型或称直进型其中以二回转型为基本型式。当二回转型手指的两个回转支点的距离缩小到无穷小时，就变成了一回转型手指 ;同理，当点回转型手指的手指长度变成无穷长时，就成为移动型。回转型手指开闭角较小，制造容易，应用广泛结构简单，。移动型应用较少，其结构比较复杂庞大，当移动型手指夹持直径变化的零件时不影响其轴心的位置，能适应不同直径的工件。如下图为会转型： nts四川大学锦江学院毕业论文（设计）如下图为平动型：如图为平移型图例 6.经典结构 6.1机械式手爪结构：气动驱动手爪：气缸驱动活塞平移齿条移动扇形齿轮摆动连杆机构摆动手爪平动如下图喂气动手爪图例：其它四种机械式手爪机构： nts四川大学锦江学院毕业论文（设计） 7.手部应用实例 7.1 平行指手爪机构：工作原理：回转动力源 1 和 6 驱动构件 2 和 5 顺时针或逆时针旋转，通过平行四边形机构带动手指 3 和 4 作平动，夹紧或释放工件。 nts四川大学锦江学院毕业论文（设计） 7.2 设有检测开关的手爪装置：工作原理：手爪装有限位开关 5 和 7。在指爪 4 沿垂直方向接近工件 6 的过程中，限位开关检测手爪与工件的相对位置。当工件接触限位开关时发信号，汽缸通过连杆3 驱动指爪夹紧工件。 3.1.2 设计时考虑的几个问题一 .具有足够的握力即夹紧力我确定手指的握力时，考虑工件重量外，我们还应考虑在传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，确保证工件不致发生松动和脱落。二 .手指间应具有一定的开闭角两手指张开与闭合的两个极限位置所夹的角度我们称为手指的开闭角。手指的开闭角应保证工件能顺利进入与脱开，若夹持不同直径的工件，我们要按最大直径的工件考虑。对于移动型手指只有开闭幅度的要求。三 .保证工件准确定位我们为使手指和被夹持工件保持准确的位置，所以必需根据被抓取工件的形状，选择相应对应手指形状。例如圆柱形工件采用带 “V 形面的手指，以便自动定心。四 .具有足够的强度和刚度手指除受到被夹持工件的反作用力外，还受到机械手在运动过程中所产生的惯性力和振动的影响，所以要求有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形，当应尽量使结构简单紧凑，自身重轻，并使手部的中心在手臂的回转轴线上，确保使手臂的扭转力矩最小为佳。五 .考虑被抓取对象的要求 nts四川大学锦江学院毕业论文（设计）根据机械手的工作需要，通过对比采用的机械手的手部结构是一支点三指回转型，由于工件多为圆柱形，故手指形状设计成凹型，其结构如附图所示。 3.1.3 动力设计 1.手部驱动力计算本课题电机机械手的手部结构如图 3-2 所示图 3-2 其工件重量 G=5公斤， V形手指的角度 1202 ， mmRmmb 241 2 0 ,摩擦系数为 10.0f (1)根据手部结构的传动示意图，其驱动力为 : Rbp 2N (2)根据手指夹持工件的方位，可得握力计算公式 : )(5.0 tgN )(25)42560(55.0 Ntg 所以Rbp 2N )(23N (3)实际驱动力 : 21KKpp 实际nts四川大学锦江学院毕业论文（设计）因为传力机构为齿轮齿条传动，故取 94.0 ，并取 5.11 K 。若被抓取工件的最大加速度取 ga 3 时，则 : 412 gaK 所以 )(15094.0 45.123 Np 实际所以夹持工件时所需夹紧电机驱动力要达到为 N150 。 4.1手臂伸缩结构的尺寸设计与校核 4.1.1 手臂尺寸手臂伸缩为 900mms所用电机为 90TDY060-3A:最大功率为 70W 同步转速为 60R/min 最大转矩为 3600mN.m 自重 3.2kg 转轴转动范围为 270，设计思路在 0到 270的 2 边各安装一个行程开关，或者红外传感器。 4.2.2 尺寸校核长度设计为 l =900mm, 电机功率： P=1.732UIcos 电机转矩： T=9549P/n ；电机功率转矩 =9550*输出功率 /输出转速转矩 =9550*输出功率 /输出转速 P = T*n/9550 公式推导电机功率，转矩，转速的关系功率 =力 *速度 P=F*V-公式 1 转矩 (T)=扭力 (F)*作用半径 (R) 推出 F=T/R -公式 2 1测定手腕质量为 10kg,则重力 mgG )(1001010N 1，设计加速度 )/(5 sma ，则惯性力 maG 1 )(50510N nts四川大学锦江学院毕业论文（设计）总受力1GGG q 0GGq 所以设计尺寸符合实际使用要求。 4.3.2 尺寸校核 1我们测定参和手臂转动的部件的质量 kgm 1201 ,分析部件的质量分布情况，质量密度等效分布在一个半径 mmr 200 的圆盘上，那么转动惯量： 221rmJ 2 10.01202 6.0 （ 2.mkg ） tJM .惯).(1085.0906.0mN 考虑轴承，油封之间的摩擦力，设定摩擦系数 2.0k , 惯摩 MkM .）（ mN.4.5 1082.0 总驱动力矩摩惯驱 MMM ）（ mN .4.113 4.5108 MM驱设计尺寸满足使用要求。致谢 nts四川大学锦江学院毕业论文（设计）通过对这次设计，让我对工业机器人有了感性的认识，同时也对国内外的工业机器人的发展有所了解了。根据国内外机器人与

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