机械手学习研究报告

精品文档 1欢迎下载 机械手的学习研究报告机械手的学习研究报告 学校 学校 广东技术师范学院天河学院 院系 院系 机电工程学院 班级 班级 12 材料成型班 姓名 姓名 邓什永 学号 学号 2012020543109 20152015 年年 1111 月月 1515 日日 精品文档 2欢迎下载 机械手的学习研究报告机械手的学习研究报告 机械手的研发背景机械手的研发背景 随着自动化水平的发展 国内外出现了很多工业机器人 这些 机器人广泛应用于工业 农业 军事 探险勘测等各个领域 在工 业方面 机器人用于汽车工业 制造业 建筑业 重型工业还有轻 工业 在农业方面 机器人用于蔬菜的收获 除草 喷药 而在军 事方面 机器人用于排雷 拆弹 还有无人侦查等 在探险勘测 机器人用于人类无法进行作业的各种环境进行探测 机器人的起步始于上世纪的 60 年代 而国内机器人的起步比国 外晚了十几年 起步于上世纪的 70 年代 机器人的研发一开始主要 应用在工业上 国外比较成功的研发实例主要集中在欧洲和日本 比如德国的库卡机器人 瑞典的 ABB 还有日本的法兰克 安川 三 菱等 近年来 机器人的发展迅猛 出现了多轴联动仿人形机器人 另外国外的柔性生产系统发展也较为迅速 可以把原料自动加工成 成品 自动化集成程度非常高 经过几十年的研发 国内的机器人 发展也略有见效 较为知名的有沈阳新松机器人 哈尔滨工业大学 海尔机器人 在自动化机床方面有华中数控和广州数控 为响应国家号召 加强我国机器人方面的研发 展现我校的研发 能力 于是在去年的下半年 我校投入大量资金 对电饭锅冲压夹 持机械手进行研究 经过一年多的努力 终于取得了很大的突破 该四轴联动机械手基本上可以应用在生产线上投入生产 精品文档 3欢迎下载 工作原理分析工作原理分析 机械手实体照片如下 机械手的系统工作原理框图如下图所示 机械手的系统工作原理框图 控制系统控制系统 PLCPLC 驱动系统驱动系统 电气驱动 电气驱动 执行机构执行机构 位置检测装置位置检测装置 工作手爪工作手爪 传动机构传动机构 机械手臂机械手臂 机体座机体座 精品文档 4欢迎下载 机械手的工作原理 机械手工作时 PLC 控制系统发出相应信 号 信号传输至各个驱动器 伺服电机和气压系统 后 驱动器根 据信号作出相应的动作 比如这个电机已某个速度转动几圈 另一 个电机转动某一角度 而吸盘形成多少 Mpa 的负压等 驱动器作出 动作后 机械手就会按照给定的轨迹到达某一特定的位置进行指示 的工作 在整个过程中 检测装置 传感器又会把机械手的运动 情况反馈给控制系统 控制系统把反馈的信息与发出的指令数据进 行比较 要是动作错误或发生故障 系统会马上发出警报信号 要 是当前的位置与设定位置有误差 系统就会发出调整指令 使机器 运动到指定位置 机械手的组成部件机械手的组成部件 机械手的组成主要分为机械组件和电子电控元件 1 机械组件 机械手的主要机械组件有工作手爪 传动机构 机械手臂和机 体座等 1 工作手爪 机械手的工作手爪有多种形式 而我们生产车间主要有两种 一种是卡爪式 另一种是吸附式 精品文档 5欢迎下载 卡爪式工作手爪是通过气动活塞的运动实现手爪的夹持运动 吸附式工作手爪是通过真空发生器使手爪上的吸盘形成足够负压 从而把工件吸附起来 由于我们生产车间机械手的工作对象是板料 机械手的主要工作手爪形式是吸附式 吸附式工作手爪旁需安放一 个扫油装置 该装置能为冲压板料表面涂油 以增强卡爪吸盘的真 空吸附能力 2 传动机构 整个机械手中的传动构件主要有同步带轮 滚珠丝杆 导轨滑 台和谐波减速器 精品文档 6欢迎下载 同步带轮具有以下特点 1 传动准确 工作时无滑动 具有 恒定的传动比 2 传动平稳 具有缓冲 减振能力 噪声低 3 传动效率高 节能 4 速比范围大 具有较大的功率传递 范围 5 维护保养方便 不需要润滑 维护费低 6 预紧力 小 所受载荷小 该机械手的手臂末端和机体下方两处应用了同步 带轮 确保机械手在工作时具有较高的运动精度 滚珠丝杠主要应用在机械手的升降传动上 滚珠丝杆安装在机 体座上 一端连接带轮 从动部分连接滑台 在机械手升降时 滚 珠丝杆的转动转变为滑台的上下运动 同样滚珠丝杆的高精度传动 精品文档 7欢迎下载 微进给 没侧隙 高刚度 高进给保证了机械手升降的精度和响应 速度 机械手臂的左右摆动主要是靠谐波减速器的运动来实现的 该 谐波减速器的主动部位固定在机体座的上方 跟一个伺服电机相连 从动部分固定在机械手臂上 伺服电机通过减速器带动手臂转动 谐波减速器由波发生器 刚轮 柔轮三部分组成 工作时 波发生 器使柔轮发生弹性变形而呈现椭圆形 使柔轮外齿与刚轮内齿部分 啮合 部分脱开 从而实现柔轮相对刚轮沿波发生器相反方向缓慢 旋转 机械手的机体座的作用主要是固定机械手 使之处在一个确定 的位置 它具有较大的刚度 防止机械手在工作时发生变形 2 电控组成 机械手的电控组成有开关 滤波器 电路保护装置 驱动部分 控制系统 检测装置和卸荷系统等 开关是机械手的主要组成部分 它的功能是接通和断开机械手 的电源 从而控制机械手的状态 开关旁边是电源指示灯 指示灯 亮时表明机械手的电路是接通的 精品文档 8欢迎下载 滤波器是为了让流进电路的电流波形稳定在一个区域 以免电 流不稳定而损坏电路中的电子元件 电路保护装置是防止电路发生过载时引起电路中其他电子元件 损坏 这里的电路保护装置是不可恢复式熔断器 当电路出现过载 是 熔断器被破坏 使电路的流断开 驱动部分是机械手的动力来源 因为该机械手是四轴联动的机 器 所以这里有四个伺服电机 分别为机械手的升降 摇摆 伸缩 手爪转动提供动力 下图是伺服电机的控制器 精品文档 9欢迎下载 控制系统就是运动芯卡 它是机械手的核心组成部分 相当于 电脑中的 CPU 成本占了机械手总成本的四分之一 它在机械手中 的作用是控制机械手的整个运动过程 在机械手工作的时候 运动 芯卡发出相关指令驱动伺服电机作出相应的运动 检测装置把机械 手的运动情况反馈到运动芯卡 芯卡把反馈的数据与设定的指令进 行比较 如若机械手的运动状况与指令存在差距 芯卡会发出相应 的指令进行调节 机械手运动指令的生成是通过手动示教实现的 在机械手装配完成后 通过示教过程 机械手的运动轨迹被记录在 在芯卡上 并自动动生成程序保存在芯卡上 以下是运动芯卡的实 物图 精品文档 10欢迎下载 检测装置是保证机械手运动精度的重要组成 整个机械手总共 使用了 13 个传感器 分别 3 个用来检测机械手的升降运动情况 3 个用来检测机械手的摆动情况 4 个检测机械手的伸缩运动情况 剩下 3 个安装在工作手爪上检测手爪的工作情况 这些检测装置实 时把机械手的运动情况反馈给控