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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：: 1 分类号密级宁毕业设计 (论文 ) 码垛机器人设计所在学院机械与电气工程学院专业机械设计制造及其自动化班级 11 机自 x 班姓名学号指导老师 2015 年 3 月 31 日 nts II 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。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 nts 3 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 nts 4 目录第一章前言 1.1机械手概述 .1 1.2机械手组成和分类 .2 1.2.1机械手组成 3 1.2.2机械手分类 4 第二章机械手设计方案 2.1机械手坐标型式与自由度 5 2.2机械手手部结构方案设计 6 2.3机械手手腕结构方案设计 7 2.4机械手手臂结构方案设计 8 2.5机械手驱动方案设计 9 2.6机械手控制方案设计 10 2.7机械手主要参数 11 2.8机械手技术参数列表 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手腕自由度 16 4.2手腕驱动力矩的计算 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 PLC 控制设计 25 nts 5 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 专业相关的资料 27 nts 6 摘要设计的手臂考虑到工作要求不高，负荷量也少，所以在设计中最优先的同步电机驱动轴电动机选择第二，那个底盘动力大马达，第二轴力的最初的选择的马达选择的第 3轴力比前两个比较小马达，压铸底盘，想模底盘一定沉重，否则可能会翻车，整个机器臂板金，一是考虑的钣金加工简单，成本低，可塑性强，轴的位置固定旋转，选择用轴承固定轴承的部件用车床加工。关于用手指数控铣床。设计时第 1轴底盘旋转才 3个齿轮减速，两个但是空间和想不允许， 4 : 1：降速，最初和第 2共计 4 : 1减速作用，第二第三的配合从 1对 1转空间为目的的。然后第三个齿轮一些螺丝洞，固定电话。第二轴旋转轴固定底盘转盘上，选择了，小轴承为轴，驱动被使用了的最初的齿轮固定电机直接上升第二的手臂固定齿轮，达到 3：降速。第三部分和第二轴肘轴和同样的原理只有齿轮设计上，采用的是 3 : 2的减速配合。极限方案 1：正是距离极限开关，即极限位置触发马达电源开关后。极限方案 2：终于传感器控制，本设计中比较适合的是光耦传感器，即红外线发射信号，物体的运动到极限位置发射极接收机的信号传感器接收后传控制器、电动机的停止转动。极限方案三：采用的是硬性限制和挡板冲突限制，机器臂运动距离手其构造限制，手臂的运动服结构位置前，其自动停止，必须让。简单方便考虑本设计直接那个方案。第一章前言 1.1 机械手概述：机械手和手腕能模仿的几个动作机能，有一定的程序，搬运抓取物件和操作工具的自动操纵装置。机械手最早工业机器人，最早是现代机器人，它可以代替人的繁重的劳动生产机械化，自动化，有害环境下的操作是保护人身安全，广泛的机械制造、冶金、电力的孩子，轻工和原子力等部门。现在的生活，科学技术日新月益的进展，机器人和人的手臂的最大的不同是温柔与坚强。也就是说机械手的最大优点重复同样的动作机器的正常情况下永远也不累！机械手臂也越来越广泛应用，机械手这几十年的发展的一种高科技自动生产设备，工作环境的精度和工作能力。工业机械手机器人的重要转折。根据种类的不同，驱动方式可分为液压式，气动式，电动式，机械式。特征是通过编程结束了各种各样的预期的作业，结构和功能兼备的人和机械的各自的长处手机器。 1.2 机械手组成和分类 1.2.1.机械手组成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所组成。各系统相互之间的关系如方框图 2-1所示。 nts 7 机械手组成方框图 :1-1 (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：即物件的接触的零件。物件的形状不同而接触，可分为支持式和吸附式手本课题采用支持式手部构造。支持式手部（手手指或指甲）和传力机关构成。手指和直接接触部件的物件，是常用的手指的运动形式旋转型和移动型。回转型手指结构简单，制造容易，所以广泛应用。平移型应用少，其原因是结构复杂，但移动型手指支持圆形零部件的时候，工作直径变化其轴的位置，为了不影响，适当的支持直径变化距离大的工作。手指的构造来抓住物件的表面形状，被逮捕的部位（外形和内孔）和物件的重量和尺寸。常用的手指形状的平面， V方面和曲面的：手指有外夹式和内支持式；指数和双式，多指式和双手双和式等。然后传力机构，手指发生夹紧力夹物件的任务。传力机构型式较多时常用的：射门杠杆式，连杆杠杆式，斜面杠杆式、齿条和 amp；小齿轮式、螺丝螺母弹簧式和重力式等。 2，手腕：连接部是手和手腕零件可以使用调整抓住物件的方位（即姿势） 3，手臂：支承臂被抓的物件，手和手腕重要部件。手臂的作用是手指抓取物件预定要求搬运到指定的位置。工业机械手手腕是通常的驱动手臂运动的零件（例如缸，汽缸，齿轮齿条机构，链接机构，螺旋的机构和凸轮机构等）和驱动源（例如液压，气压和电机等）合起，手腕动作，实现。 4，柱：柱子支承臂零件，柱子也手臂的一部分，手臂的旋转运动和升降（或间距）运动柱有着密切的关系。机械手立 I的工作需要，有时也横移动，也就是被称为移动式柱。 5，行车装置：本工业机械手完成的应该是远程操作，或使用距离扩大，机械基础不安走盘式机关装运车轮铁轨等装置，行驶实现工业机械手机械运动。盘式布路面和无轨的 2种。驱动滚轮运动又增设机械传动装置。 6，皮带驱动：（二）驱动系统常用的驱动系统液压传动，空气传动，机械传动。控制系统是支配着工业机nts 8 械手规定要求的运动的系统。现在工业机器人的控制系统程序控制系统和电定位（或机械块定位）系统构成。控制系统，电气控制和流体控制两种，它的支配着机械手规定的程序运动，（ 2）的控制系统现在工业机器人的控制系统程序控制系统和电定位（或机械块定位）系统构成。 1.2.2 .机械手分类（ 1）用途分机械手可分为专用机械手与手的 2种类通用机械： 1，专用机械手那是附属实体，一定的程序独立控制系统的机械装置。 2，通用机械手它是一种独立控制系统的程序的动作，变数，灵活多样的机械手。性能的距离内，其变量的行动程序，不同的场合使用调整，驱动系统和控制系统是一个独立的。（二）驱动方式分 1，液压传动手液压驱动的执行机关的压力的运动的机械手。其主要特点是：几百公里以上重，传动平稳，结构紧凑，动作机敏。 2，气压传动手压缩空气的压力驱动的执行机关的运动的机械手。 3，机械传动手即机械传动机构（例如，凸轮，连杆、齿轮机架或间歇机构等）驱动的机械手。它是一种附属的专用机械手工的主机，机床，其动力传输的。它的主要特点是正确的信赖的工作中使用的运动，主机上，材料。工作频率很大，但结构较大，行动程序不可变。 4，电力传动手即特殊结构的感应电动机，线性马达和电力步进电机直接驱动的执行机关从手中的运动机械，中间的转换器，所以不必，机械的构造简单。其中的线性马达机器人的运动速度快和距离长，维护和方便。这个机器的手还不多，但是有发展前途。 (三 )按控制方式分 1，时候控制它的运动空间点时间之间的移动，只控制运动过程中一些位置控制不了时，其运动轨迹。若欲望控制的点，必然的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。 2，连续轨迹控制其运动轨迹空间的任意连续曲线，其特点是设定时无限的移动，整个过程控制下，可以实现平稳和正确的运动，并且使用距离广，电气控制系统的复杂。这一种工业机械手一般小型计算机控制。 nts 9 第二章机械手设计方案机械手基本要求是快速、准确地拾 -搬运和公寓，在这种情况下，它们的高精度，快速反应，有一定的承载能力、足够的工作空间和灵活的自由度及任何位置也自动定位等特性。电器机械设计手的原则是：充分分析作业对象（工作）的工作的技术要求筹划最合理的作业工程和技术，并满足系统功能的要求和环境条件构造的形状和材料的特性，定位精度要求，自由泳，搬运时的力量接受，尺寸和质量特性参数等，并且被确定，机械手构造及运行控制的要求。尽量使用定型的标准模块，简化的设计，制造过程，兼顾通用性和专用性实现的柔性转换程序控制。此次的设计的机械手通用气压准备机械手，是一种适合批及中，少量生产的，不改变能行动程序自动运送和操作设备，劳动强度和操作单调 2.1机械手坐标型式与自由度手手臂的不同的机械运动形式的组合的情况，那个坐标型式可分为直角坐标式圆柱座标式，球坐标式和关节式。这个机器的手，训练的时候手臂升降，收缩和旋转运动采用，因此，圆柱座标型式。相应的机械手 3个的自由度，为了弥补升降运动距离小规模的缺点，手臂增加增加挥杆机构的胳膊的摆动的自由度 2.2 .机械手部结构方案设计为了获得机械通用性强，机械手部结构设计，可以变更构造，工作是棒时使用支持式手， 2.3 .机械手手腕结构方案设计手考虑机械通用性，又抓住工作水平放置，所以我们必须手臂旋转运动工作要求的。所以，手腕转动结构设计，实现手腕旋转运动机构旋转。 2.4 .机械手腕结构方案设计自由泳要求工作，本机器手腕是 3个的自由度，即手臂的伸缩，左右的旋转和降（或间距）运动。手臂的旋转和升降运动通过人的手臂模拟 3轴旋转的通过实现的。 2.5 .机械手驱动方案设计电力驱动系统的动作而迅速，敏感反应，抵抗的损失和泄漏小，简单，简单的安装与维护成本低，所以手电力驱动方式机械。 2.6 .机械手控制方案设计机械通用性考虑着你的手，同时使用时位控制采用，所以可编程控制器（ PLC）机械控制。机械手的动作流动变化的时候， PLC程序只改变实现，非常方便。 2.7 .机械手的主要参数一手抓机器最大重是其规格的主要参数，气压驱动方式，所以思考抓取物体太重了，调查相关机器手参数，结合的工业生产的实际情况，本设计工作的质量爬泳 5公里基本参数运动速度机械手主要基本参数。操作手的节奏机械设计速度速度要求，限制其使用距离低。然后影响机械手动作速度的主要原因是手臂的伸缩和旋转速度。手机械的动作时启动，停止过程的加减速存在，速度距离曲线nts 10 说明速度特性比较全面的，所以平均速度和日程，已故的平均速度显示速度的速度更适合速度特性。除了运动速度以外，手臂设计的基本参数也伸缩日程和工作半径。大部分的机械手设计成相当于人工坐或站着一点点操作的空间里走。大的伸缩日程和工作半径，必然偏重增大刚性力矩。在这种情况下宜自动传输装置好。统计相比，这个机器的手腕伸缩最大工作半径约 1800。定位精度也基本参数的一个。这台机械手定位精度。 2.8. 机械手技术参数列表一、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 : 伸缩距离 900mm 伸缩速度 90 /s 升降距离 900mm 回转距离 0到 150 回转速度 s/90 7、手肘运动参数 : 回转距离 0到 270 回转速度 s/120 8、底盘运动参数：回转距离 0到 270 回转速度 90 /s 9、定位方式 :距离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 11 机械手臂效果图 2-6 第三章手部结构设计 3.1夹持式手部结构支持式是最常见的一种，其中常用的 2，式，多指式和双手双和式：手指支持工作的部位可分为内卡带（或内膨胀式）和外别针式的 2种：模仿人手上，手指的活动手指可分为一支点回转型，二支点回转型和移动型（或是直线型），其中两支点回转型基本型式。 3.1.1手指的形状和分类支持式是最常见的一种，其中常用的 2，式，多指式和双手双和式：手指支持工作的部位可分为内卡带（或内膨胀式）和外别针式的 2种：模仿人手上，手指的活动手指可分为一支点回转型，二支点回转型和移动型（或是直线型），其中两支点回转型基本型式。 3.1.2设计时考虑的几个问题（一）具有脚够的握力（即夹紧力）在确定手指握力，除考虑重量外，还考虑传送过程中产生性力和振动，保证工件不产生松动。（二）手指间应具有一定的开闭角应按最大直径的工件考虑。对于移动型手指只有开闭幅度度的要求。（三）保证工件准确定位 nts 12 翻译圆柱形工件采用带“ V”形方面的手指，以航班自动定心。（四）根据桌子桌子机械手工作需求，通过比较，我们采用的桌子桌子机械手手部结构是一次转型支点两指，由于工件多为圆柱形状，已故的手指形状设计成 V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手部结构如图 3-2所示，蜗轮蜗杆参数受力分析其工件重量 G=5公斤， nts 13 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 )(245 N (3)实际驱动力 : 21KKpp 实际I,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 )(156394.0 45.1245 Np 实际所以夹持工件时所需夹紧气缸的驱动力为 N1563 。第四章手腕结构设计 4.1 手腕自由度手臂手和手腕连接部件，其作用的调整和工作的方向改变的，因此它是独立的自由度的机械手适应复杂的动作求。手臂的自由度的选择和机械手通用性，加工技术要求放下工作方位和定位精度等很多因素有关。这个机器的手抓住工作水平，同时考虑放在通用性，所以转动手臂设置 x轴旋转运动工作要求的现在实现手臂旋转运动机构，应用最多的是旋转油（气）缸，因此我们使用旋转气缸。它的结构紧凑，旋转角度，并且严格的贴纸。 4. 2手腕驱动力矩的计算 4.2.1手腕转动时所需的驱动力矩 nts 14 手臂的旋转，上下左右摆动的同时旋转运动，手腕旋转驱动传动扭矩必须克服时的手腕启动时产生的惯性力矩，手腕上的旋转轴与支持加的摩擦阻力力矩，动片内径，定片帽等密封装置摩擦阻力和旋转力矩件中心旋转轴重叠的偏重力矩 .图 4 1显示的是手腕应力的示意图。图 4-1手碗回转时受力状态手腕转动时所需的驱动力矩可按下式计算 : 封摩偏惯驱 MMMMM 式中 : 驱M- 驱动手腕转动的驱动力矩 ( cmN ); 惯M- 惯性力矩 ( cmN ); 偏M- 参与转动的零部件的重量 (包括工件、手部、手腕回转电机 )对转动轴线所产生的偏重力矩 ( cmN )., ; 封M- 手腕回转与定片端盖等处密封装置的摩擦阻力矩 ( cmN ); 下面以图 4-1所示的手腕受力情况，分析各阻力矩的计算 : 1、手腕加速运动时所产生的惯性力矩 M悦 nts 15 若手腕起动过程按等加速运动，手腕转动时的角速度为，起动过程所用的时间为 t ，则 : ).(1 cmNtJJM ）（惯式中 :J - 参与手腕转动的部件对转动轴线的转动惯量 ).( 2scmN ; 1J - 工件对手腕转动轴线的转动惯量 ).( 2scmN 。若工件中心与转动轴线不重合，其转动惯量 1J 为 : gGJJ c 11 21e 式中 : cJ- 工件对过重心轴线的转动惯量 ).( 2scmN : 1G - 工件的重量 (N); 1e - 工件的重心到转动轴线的偏心距 (cm), - 手腕转动时的角速度 (弧度 /s); t - 起动过程所需的时间 (s); 起动过程所转过的角度 (弧度 )。 2、手腕转动件和工件的偏重对转动轴线所产生的偏重力矩 M偏偏M 11eG + 33eG ( cmN ) 式中 : 3G- 手腕转动件的重量 (N); 3e- 手腕转动件的重心到转动轴线的偏心距 (cm) 当工件的重心与手腕转动轴线重合时，则 11eG 0 . 3、手腕转动轴在轴颈处的摩擦阻力矩封M封M )(2 12 dRdRf BA ( cmN ) 式中 : 1d ， 2d - 转动轴的轴颈直径 (cm); f - 摩擦系数，对于滚动轴承 01.0f ，对于滑动轴承 1.0f ; nts 16 AR , BR - 处的支承反力 (N)，可按手腕转动轴的受力分析求解，根据 0 ）（ FM A ,得 : 33lGlRB lGlG 122 BR l lGlGlG 332211 同理，根据 BM (F) 0 ,得 : l llGllGllGR A )()()( 332211 式中 : 2G - 的重量 (N) 321 , llll, 如图 4-1所示的长度尺寸 (cm). 第五章手臂伸缩的尺寸设计与校核 5.1手臂伸缩结构的尺寸设计与校核 5.1.1 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 转轴转动距离为 270，设计思路在 0到 270的 2 边各安装一个距离开关，或者红外传感器。 5.2.2 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 nts 17 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 总受力1GGGq 0GGq 所以设计尺寸符合实际使用要求。 5.3.2 尺寸校核 1测定参与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 , nts 18 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。第五章机械手 PLC控制设计 6. 1可编程序控制器的选择及工作过程 6.1.1 可编程序控制器的选择考虑到机械手通用性，同时使用点位控制，因此我们采用可编程序控制器(PLC)对机械手进行控制 .当机械手动作流程改变时，只需改变 PLC程序即可实现，非常方便快捷。 6.1.2 可编程序控制器的工作过程可编程控制器实施，通过各种各样的用户程序控制完成任务。因此采用了循环扫描的工作方式。具体的工作过程 4个阶段，可分为。第一阶段是初始化处理。可编程控制器的输入端子直接与主机 CPU相连，输入输出状态的询问，输入输出模式寄存器来说。输入输出模式寄存器别名 I / 0状态表。这个表的专业保管输入输出状态信息的记忆领域。那个保存输入状态信息的内存和输入状态寄存器；保管输出状态信息的内存和输出模式寄存器。开机 CPU，首先 I / 0状态表复位，自我诊断。工作确认其硬件正常后，进入下一个阶段。第二阶段，输入信号处理阶段。输入信号处理阶段， CPU对输入状态扫描，各自的输入端子获得的状态信息送到 I / 0状态表保管。同样的扫描周期，各自的输入时的状态 I / 0状态表来维持，各自的输入端子不接受信号的变化的影响所造成的混乱，因此不能运算结果，这个周期用户程序的正确执行。第三阶段程序处理阶段。 nts 19 输入状态信息全部的 I / 0状态表后， CPU工作第三阶段进入。在这一阶段，可编程控制器用户程序顺次扫描，各 I / 0状态和关系运算处理指令进行最后的结果写入的 I / 0状态表状态输出寄存器。第四阶段是输出处理阶段。段 CPU对用户程序是扫描处理完成，运算结果写入的 I / 0状态表状态寄存器。这个时候的输入信号输出模式寄存器中取出，送到输出闩锁电路，驱动功率继电器线圈的罪，控制设备的各种各样的相应的动作。然后， CPU执行下面循环的扫描周期。 6.2 机械手可编程序控制器控制方案 nts 20 第七章结论 1，本次设计的电通用机械手，对专用机械手，通用机械手自由次可变，控制程序可以调节，所以更广泛适用面。 2，电力驱动采用，快，敏感，能实现过负荷保护，容易自动控制。作业环境适应性好，环境的变化的影响是不传动和控制性能。同时成本低廉。 3，电力驱动系统通过工作原理图的参数化描绘，大大地描画速度，节省了大量的时间和为了避免不必要的重复劳动，同时做到了图纸统一。 4，机械手 PLC控制，采用信赖性高，灵活改变程序等的长处也进行时间控制的距离都控制和混合动力控制， PLC程序设定。根据机械手动作顺序程序修改，机械手通用性强。总结毕业设计也接近尾声了，也意味我在大学的生活就要划上一个句号。回过头来看看自己做设计的过程，也有很多体会。助推器的助推方案不断推倒，不断重建。也让我对专业技能有了更深的了解。首先，诚挚感谢我的指导老师。每当我有不懂的问题的时候，老师总是耐心为我解答，而且解答地很详细，让我对下一步的工作有了清晰的认识。在我没有头绪的时候，老师总是适时地提出自己的建议，循循善诱，给我思考的空间，锻炼了我的专业思维。老师总是抽出自己的时间来督促我论文的进度，这是很无私的。在此，向老师表示崇高的谢意！感谢四年来同学、老师的陪伴，感谢他们为我提出的有益的和宝贵的建议，有了他们的支持和鼓励，才让我度过了四年充实的大学生活。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 nts 21 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 13.Huang Z.Wang J Identification of principal screw of 3-DOF parallel manipulators by quadric degeneration 2001 14.Herve J M The lie group of rigid body displacements,a fundamental tool for mechanism design 1999 15.Cai G Q.Hu M.Guo C Development and study of a new kind of 3-DOF tripod 1999(1) 16.Hunt K H Structural kinematics of in-parallel actuated robot-arm

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