0013-多用途气动机械手结构设计（四自由度气动机械手设计）
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共38页)
编号：780734
类型：共享资源
大小：1.39MB
格式：RAR
上传时间：2016-09-18
上传人：hon****an
认证信息
个人认证
丁**（实名认证）
江苏
IP属地：江苏
20
积分
- 关 键 词：
-
自由度
气动
机械手
设计
- 资源描述：
-
多用途气动机械手结构设计
摘要 本文简要介绍了工业机器人的概念，机械手硬件和软件的组成，即PLC控制的气动机械手的系统工作原理，机械手各个部件的整体尺寸设计，气动技术的特点，PLC控制的特点。本文对机械手进行总体方案设计，确定了机械手的坐标形式和自由度，确定了机械手的技术参数。同时，设计了机械手的夹持式手部结构，设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩。设计了机械手的手臂结构。设计出了机械手的气动系统，绘制了机械手气压系统工作原理图，大大提高了绘图效率和图纸质量。利用可编程序控制器对机械手进行控制，选取了合适的PLC型号，根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案，画出了机械手的工作时序图，并绘制了可编程序控制器的控制程序。
关键词： 工业机器人 机械手 气动 可编程序控制器（PLC）
- 内容简介：
-
外文翻译资料 - 1 - 旋转泵 旋转泵应用于不同的设计中，在流体动力系统中极其常用。今天最常用的旋转泵是外齿轮泵、内齿轮泵、摆线转子泵、滑动叶片泵和螺旋泵。每种类型的泵都有优点，适合于特定场合的应用。 直齿齿轮泵，这种泵有两个啮合的齿轮在密封壳体内转动。第一个齿轮即主动轮的回转引起第二个齿轮即从动轮的回转。驱动轴通常连接到泵上面的齿轮上。 当泵首次启动时，齿轮的旋转迫使空气离开壳体进入排油管。这种泵内空气运动使泵吸入口处形成了真空，于是外部油箱的液体在大气压的作用下，由泵的入口进入，聚集在上下齿轮和泵壳体之间，齿轮连续的旋转使液体 流出泵的出口。 直齿齿轮泵的压力的升高是由挤压啮合齿轮和腔体内的液体产生的。当齿轮脱开啮合时，腔内形成真空，使更多的液体被吸入泵内。直齿齿轮泵是定排量的元件，当轴转速不变时，输出流量恒定。只有一种方法即改变输入轴的转速，能调节这种直齿齿轮泵的排量。现代应用在流体动力系统的齿轮泵的压力可达3000 图示为直齿齿轮泵的典型特性曲线。这些曲线表明了泵在不同速度下的流量和输入功率。当速度给定时，流量曲线接近于一条水平的直线。泵的流量随出口压力的升高而稍有降低，这是由于泵的出油口到吸油口的齿轮径向泄漏所增加而造成的。渗漏有时定义为泄漏，泵出口压力的增加也会使泄漏增加。表征泵的出口压力和流量之间关系曲线常叫做水头流量曲线或泵的 线；泵的输入功率和泵流量关系曲线叫做功率流量特性曲线或 线。 直齿齿轮泵的输入功率随输入速度和出口压力的增加而增加。随着齿轮泵速度的增加，流量（加仑 /分）也增加。于是在出口压力为 120速为 200入功率是 5 马力。在转速为 600，输入功率是 13 马力。纵坐标压力是 120坐标是 200 600，在 线上可以读出相应的流量分别为 40 95 图示是直齿齿轮泵在粘度不变时的情况。随着流体粘度的增加（即流体变稠，不易流动），齿轮泵的流量降低。粘稠的流体在油泵高速运转时，因为这种流体在油泵中不能迅速进入泵体完全充满真空区，所以油流量受到限制。图示为在流体动力系统中流体粘度的增大对旋转泵工作情况的影响。当流体的粘度值为外文翻译资料 - 2 - 100口压力为 80，泵流量为 220流体的粘度值为 500，泵流量减少到 150功率特性曲线可知，泵输入功率也会增加。 可以用齿轮或其他内部元件每转一圈输出多少加仑来表示泵的流量。 如果封闭定量泵的出口，则出口压力将会增加，直至驱动马达停止或泵内其他部分或排油管破裂。由于存在着破裂的危险，几乎所有的流体动力系统都安装压力溢流阀。这种溢流阀可安装在泵内，也可安装在排油管路。 滑动式叶片泵 这些泵有大量的叶片，叶片能在转子的槽内自由的滑进滑出。当驱动转子时，离心力，弹簧或压力油使叶片伸出槽子，顶在泵壳体的内腔或凸轮环上。随着转子的旋转，叶片之间的流体经过吸油口时，完成吸油。流体顺着泵壳体到达排出口。在排出口，流体被排出，进入排油管。 图示的滑动式叶片泵中的叶片安装在椭圆形的腔内。当转子开始 旋转时，离心力使叶片伸出槽子。同时叶片又受到其底部腔内压力油的作用力，压力油来源于槽子端部的配流盘。吸油口通过 A 和 相通，他们位于直径的相对位置。同样两排油口位于类似的位置。油口这样配置，使叶片转子保持压力平衡，从而使轴承不受重载影响。当转子逆时针旋转时，从吸油管出来的流体进入 A 和 集在叶片之间，沿周向流动后，通过 B 和 排出。这样设计的泵压力可达 2500泵必须分级才能达到这么大的压力，而现在用一级泵即可达到。在转子上应用均流均压阀可以达到高压。转速通常限制在 2500是因为考 虑到离心力和凸轮环表面叶片之间的磨损。图示为泵在转速为 120000 每个槽内安装两个叶片可以控制其作用于壳体内部和凸轮环上的力。双叶片会产生更紧的密封，能减少从排油口到吸油口之间的泄漏这种入口和出口相对应的设计也能维持液压平衡。这些都是定量泵。 不改变转速就不能改变叶片泵的流量，除非油泵采用特殊设计。图示为滑动式变量叶片泵。它不用双吸油和排油口。转子在压力腔内转动，转子形成的偏心量是可调的。随着偏心的程度或偏心率的变化，流体的流量也随着变化。图示为转子在旋转 180 范围内 ，产生一真空度以便于油液进入，同时压油区也在 180范围内旋转。吸油区和压油区的起始段梢有重叠。 外文翻译资料 - 3 - 图示，在最小的工作压力下可以得到最大的流量。随着压力的升高，流量按预设的规律减少。当流量减到最小值，压力增大到最大值。泵只需要提供补充回路中元件滑动配合间隙中泄漏流体。 这种变量泵的设计可以保护管路，溢流阀不是必须的。其他回路中，为阻止局部压力超过正常压力水平，可以用安全阀或溢流阀来控制。 为了自动控制流量，采用可变弹簧负载调节器。安装这种调节器，泵的出口压力作用于活塞或定子内表面，压缩的弹簧产生位移。如果泵的 出口压力高于调节器弹簧的设定值时，弹簧被压缩。这使压力环（定子）移动，减少相对于定子的偏心量，于是，泵的流量减少，得到所需的压力。这种油泵设计的出口压力在100 2500间。 图示为变量泵补偿器的特性，标出输入功率值，可以准确计算所需的输入功率。变量泵可以预先设定不同压力值的变化规律。高低压泵控制既能提供有效的卸荷回路，也能为先导控制回路提供足够压力。 图示阴影区域为变量泵在背压 100力下的闭式回路。油液以 100荷阀或溢流阀排出，可以维持正常的控制回路压力，这些是消耗的功率。两 级压力控制回路包括：先导液压控制和电磁控制。图示负号表示电磁铁不带电，先导控制油回油箱。于是泵排出的控制油的力小于调节器弹簧力，所以得到最小压力。图示正号为电磁铁带电，控制油的力大于调节器弹簧力。与简单的溢流阀原理一样，小球和弹簧决定控制力的大小。这样预先设定最大工作压力。 另一种两级压力控制系统是利用所谓的差动卸荷调节器。它应用于高低压或双泵回路中。调节器通过压力传感器自动卸荷大流量泵以达到最小的空载压力设定值。空载压力指的是由于变量泵控制机构工作所形成的特定压力。泵的实际空载流量等于系统的泄漏量与控制流 量之和。当泵空载时，即使液压系统在提供加紧或保压作用，也不会需要较大的功率。 调节器是液压操纵的，差动活塞带有双压力控制，当外部控制压力作用于控制卸荷口时，差动活塞允许完全卸荷。 空载压力的最小设定值由调节器主弹簧 A 控制。最大压力由溢流阀调节点 节器的操作压力由大容积泵提供，从小孔 C 进入。 为了说明如何使用这种装置，假设回路需要 1000最大压力，由一个5提供。在压力达到 500，需要大流量（ 40继续上升到 1000量减少。由流量为 40带有卸荷调节器 的泵组成的双泵系统可满足要求。 外文翻译资料 - 4 - 我们可以把 40泵从 500荷压力调整至 200小设定压力（或另一需求值），这样 5可以使回路达到 1000更高压力。 图中为双泵系统控制压力源。由一个 40泵提供调节器腔内压力，就可以达到最大设定压力。弹簧设定力加上调节器的腔内压力共同决定了 40二个控制源是特殊的回路，它能达到 1000制油通过小孔 D 进入调节器作用于卸荷活塞 E。活塞 E 面积比安全阀中提动阀 F 的有效面积大 15。因此卸荷差动力大约为 15 。调节器将在 500荷，会在 5005或 425起作用。这里所谓的卸荷，指的是 40泵无输出量。 随着回路中压力从 0 到 500增加，调节器腔内的压力也随着增加，直到溢流阀的设定值时，溢流阀打开，流体流出油箱。 调节器腔内的压力降是最大的叠加值，允许油泵达到卸荷状态。同时，当系统压力继续增加超过 700，导致活塞 E 最底部的压力比顶部的压力大。活塞使提升阀 F 完全打开，溢流提升阀全部开启导致调节器腔内压力进一步下降至零。流体通过小孔 C 进入调节器腔，经过溢流提升阀直接回油 箱，不增加调节器腔内的压力。 40泵卸荷压力可以减小至更低的设定值。调整卸荷调节器，40泵达到卸荷。随着压力到 1000路的流量减至 5 10005也达到卸荷设定，于是流量仅仅维持系统压力。在 500， 40要 600系统压力把 40泵卸荷到最小压力 20000先导控制油通过孔 D 进入并作用于差动活塞 E。在 500，泵流量减少到零。 100附加压力需要完全打开提升阀，使调节器腔内的压力减小至零 。当回路压力减小时，两个泵以同样的方式来工作。 外文资料翻译 - 1 - 旋转泵 in in it a 旋转泵应用于不同的设计中，在流体动力系统中极其常用。今天最常用的旋转泵是外齿轮泵、内齿轮泵、摆线转子泵、滑动叶片泵和螺旋泵。每种类型的泵都有优点，适合于特定场合的应用。 in a of or to is to of 直齿齿轮泵，这种泵有两个啮合的齿轮在密封壳体内转动。第一个齿轮即主动轮的回转引起第二个齿轮即从动轮的回转。驱动轴通常连接到泵上面的齿轮上。 is of of a on is of of of 当泵首次启动时，齿轮的旋转迫使空气离开壳体进入排油管。这种泵内空气运动使泵吸入口处形成了真空，于是外部油箱的液体在大气压的作用下，由泵的入口进入，聚集在上下齿轮和泵壳体之间，齿轮连续的旋转使液体流出泵的出口。 in a is by on ad it is .a is in ad to be a is a is at a of by a of in be is by in up to 000外文资料翻译 - 2 - 直齿齿轮泵的压力的升高是由挤压啮合齿轮和腔体内的液体产生的。当齿轮脱开啮合时，腔内形成真空，使更多的液体被吸入泵内。直齿齿轮泵是定排量的元件，当轴转速不变时，输出流量恒定。只有一种方法即改变输入轴的转速，能调节这种直齿齿轮泵的排量。现代应用在流体动力系统的齿轮泵的压力可达3000 of a a at At is a in in is by to of in is is Q is Q 图示为直齿齿轮泵的典型特性曲线。这些曲线表明了泵在不同速度下的流量和输入功率。当速度给定时，流量曲线接近于一条水平的直线。泵的流量随出口压力的升高而稍有降低，这是由于泵的出油口到吸油口的齿轮径向泄漏所增加而造成的。渗漏有时定义为泄漏，泵出口压力的增加也会使泄漏增加。表征泵的出口压力和流量之间关系曲线常叫做水头流量曲线或泵的 线 ；泵的输入功率和泵流量关系曲线叫做功率流量特性曲线或 线。 to a as of a is in at a 20hp 003hp at 0 5on 20it 0000Q 直齿齿轮泵的输入功率随输入速度和出口压力的增 加而增加。随着齿轮泵速度的增加，流量（加仑 /分）也增加。于是在出口压力为 120速为 200入功率是 5 马力。在转速为 600，输入功率是 13 马力。纵坐标压力是 120坐标是 200 600，在 线上可以读出相应的流量分别为 40 95 外文资料翻译 - 3 - is on a of as of ,to ,of a t it lf on of in 0pp a 200000 to as by 图示是直齿齿轮泵在粘度不变时的情况。随着流体粘度的增加（即流体变稠，不易流动），齿轮泵的流量降低。粘稠的流体在油泵高速运转时，因为这种流体在油泵中不能迅速进入泵体完全充满真空区，所以油流量受到限制。图示为在流体动力系统中流体粘度的增大对旋转泵工作情况的影响。当流体的粘度值为100口压力为 80，泵流量为 220流体的粘度值为 500，泵流量减少到 150功率特性曲线可知，泵输入功率也会 增加。 lf is in of or if of a is to or of or of a be as of or it be in 可以用齿轮或其他内部元件每转一圈输出多少加仑来表示泵的流量。如果封闭定量泵的出口，则出口压力将会增加，直至驱动马达停止或泵内其他部分或排油管破裂。由于存在着破裂的危险，几乎所有的流体动力系统都安装压力溢流阀。这种溢流阀可安装在泵内，也可安装在排油管路。 动式叶片泵 a of to or of in is by or to in of or a as 外文资料翻译 - 4 - in is is is of 这些泵有大量的叶片，叶片能在转子的槽内自由的滑进滑出。当驱动转子时，离心力，弹簧或压力油使叶片伸出槽子，顶在泵壳体的内腔或凸轮环上。随着转子的旋转，叶片之间的流体经过吸油口时，完成吸油。流体顺着泵壳体到达排出口。在排出口，流体被排出，进入排油管。 In in an of by is a at of is I, of in of I is is I. of up 500 to in to as in to of is to 500of at of 图示的滑动式叶片泵中的叶片安装在椭圆形的腔内。当转子开始旋转时，离心力使叶片伸出槽子。同时叶片又受到其底部腔内压力油的作用力，压力油来源于槽子端部的配流盘。吸油口通过 A 和 相通，他们位于直径的相对位置。同样两排油口位于类似的位置。油口这样配置，使叶片转子保持压力平衡，从而使轴承不受重载影响。当转子逆时针旋转时，从吸油管出来的流体进入 A 和 集在叶片之间，沿周向流动后，通过 B 和 排出。这样设计的泵压力可达 2500泵必须分级才能达到这么大的压力，而现在用一级泵即可达到。在转子上应用均流均 压阀可以达到高压。转速通常限制在 2500是因为考虑到离心力和凸轮环表面叶片之间的磨损。图示为泵在转速为 120000 外文资料翻译 - 5 - be in to of or a to of in in as 每个槽内安装两个叶片可以控制其作用于壳体内部和凸轮环上的力。双叶片会产生更紧的密封，能减少从排 油口到吸油口之间的泄漏这种入口和出口相对应的设计也能维持液压平衡。这些都是定量泵。 or of a in be of a is a It in be so it is to of or is a of is a so 80 of 80 of is a of of of 不改变转速就不能改变叶片泵的流量，除非油泵采用特殊设计。图示为滑动式变量叶片泵。它不用双吸油和排油口。转子在压力腔内转动，转子形成的偏心量是可调的。随着偏心的程度或偏心率的变化，流体的流量也随着变化。图示为转子在旋转 180 范围内，产生一真空度以便于油液进入，同时压油区也在 180范围内旋转。吸油区和压油区的起始段梢有重叠。 is at As in a As to a to to in 图示，在最小的工作压力下可以得到最大的流量。随着压力的升高，流量按预设的规律减少。当流量减到最小值，压力增大到最大值。泵只需要提供补充回路中元件滑动配合间隙中泄漏流体。 A is a of 文资料翻译 - 6 - to of a or to 这种变量泵的设计可以保护管路，溢流阀不是必须的。其他回路中，为阻止局部压力超过正常压力水平，可以用安全阀或溢流阀来控制。 of an is is so on a or of is by if by is is to a is to is at of 00 500为了自动控制流量，采用可变弹簧负载调节器。安装这种调节器，泵的出口压力作用于活塞或定子内表面，压缩的弹簧产生位移。如果泵的出口压力高于调节器弹簧的设定值时，弹簧被压缩。这使压力环（定子）移动，减少相对于定子的偏心量，于是，泵的流量减少，得到所需的压力。这种油泵设计的出口压力在100 2500间。 of a in so be of in a an of a 图示为变量泵补偿器的特性，标出输入功率值，可以准确计算所需的输入功率。变量泵可以预先设定不同压力值的变化规律。高低压泵控制既能提供有效的卸荷回路，也能为先导控制回路提供足够压力。 of of a a 00a is of 00an or to a of 文资料翻译 - 7 - so of is by as a 图示阴影区域为变量泵在背压 100力下的闭式回路。油液以 100以维持正常的控制回路压力，这些是消耗的功率。两级压力控制回路包括：先导液压控制和电磁控制。图示负号表示电磁铁不带电，先导控制油回油箱。于是泵排出的控制油的力小于调节器弹簧力，所以得到最小压力。图示正号为电磁铁带电，控制油的力大于调节器弹簧力。与简单的溢流阀原理一样，小球和弹簧决定控制 力的大小。这样预先设定最大工作压力。 of is a It is in a or to a to a as of at to in No at be a or is in 另一种两级压力控制系统是利用所谓的差动卸荷调节器。它应用于高低压或双泵回路中。 调节器通过压力传感器自动卸荷大流量泵以达到最小的空载压力设定值。空载压力指的是由于变量泵控制机构工作所形成的特定压力。泵的实际空载流量等于系统的泄漏量与控制流量之和。当泵空载时，即使液压系统在提供加紧或保压作用，也不会需要较大的功率。 is a a is to 调节器是液压操纵的，差动活塞带有双压力控制，当外部控制压力作用于控制卸荷口时，差动活塞允许完全卸荷。 is by 文资料翻译 - 8 - . is by . is by . 空载压力的最小设定值由调节器主弹簧 A 控制。最大压力由溢流阀调节点 节器的操作压力由大容积泵提供，从小孔 C 进入。 To us a 000be by a 5It a 40at up 00it 000at A an on 000to a 00or , up or 为了说明如何使用这种装置，假设回路需要 1000最大压力，由一个 5压力达到 500，需要大流量（ 40继续上升到 1000量减少。由流量为 40带有卸荷调节器的泵组成的双泵系统可满足要求。我们可以把 40泵从 500 荷压力调整至 200小设定压力（或另一需求值），这样 5可以使回路达到 1000更高压力。 in of 0so be of of 0is go 000 on . of 5 of . 00be 50025By we of 0图中为双泵系统控制压力源。由一个 40泵提供调节器腔内压力，就可以达到最大设定压力。弹簧设定力加上调节器的腔内压力共同决定了 40二个控制源是特殊的回路，它能达到 1000制油通过小孔 D 进入调节器作用于卸荷活塞 E。活塞 E 面积比安全阀中提动阀 F 的有效面积大 15。因此卸荷差动力大约为 15。调节器将在 500荷，会在 5005或 425起作用。这里所谓的卸荷，指的是 40泵无输出量。 外文资料翻译 - 9 - As in 00is at to 随着回路中压力从 0 到 500增加，调节器腔内的压力也随着增加，直到溢流阀的设定值时，溢流阀打开，流体流出油 箱。 in is a to to 00in a on of on , in a to of of . is to in of 0to at to 0to to as 000is at 00It a 00to 0to 0000 on . is to 0000is to to to in a 调节器腔内的压力降是最大的叠加值，允许油泵达到卸荷状态。同时，当系统压力继续增加超过 700，导致活塞 E 最底部的压力比顶部的压力大。活塞使提升阀 F 完全打开，溢流提升阀全部开启导致调节器腔内压力进一步下降至零。流体通过小孔 C 进入调节器腔，经过溢流提升阀直接回油箱， 不增加调节器腔内的压力。 40泵卸荷压力可以减小至更低的设定值。调整卸荷调节器，40泵达到卸荷。随着压力到 1000路的流量减至 5 10005也达到卸荷设定，于是流量仅仅维持系统压力。在 500， 40要 600系统压力把 40泵卸荷到最小压力 20000先导控制油通过孔 D 进入并作用于差动活塞 E。在 500，泵流量外文资料翻译 - 10 - 减少到零。 100附加压力需要完全打开提升阀，使调节器腔内的压力减小至零。当 回路压力减小时，两个泵以同样的方式来工作。 外文资料翻译 - 1 - in in it a in a of or to is to of is of of a on is of of of in a is by on ad it is .a is in ad to be a is a is at a of by a of in be is by in up to 000of a a at At is a in in is by to of in is is Q is Q to a 文资料翻译 - 2 - as of a is in at a 20hp 003hp at 0 5on 20it 0000Q is on a of as of ,to ,of a t it lf on of in 0pp a 200000 to as by lf is in of or if of a is to or of or of a be as of or it be in a of to or of in is by or to in of or a as in is is is of In in an of by is a 外文资料翻译 - 3 - at of is I, of in of I is is I. of up 500 to in to as in to of is to 500of at of be in to of or a to of in in as or of a in be of a is a It in be so it is to of or is a of is a so 80 of 80 of is a of of of is at As in a As to a to to in A is a of 文资料翻译 - 4 - to of a or to of an is is so on a or of is by if by is is to a is to is at of 00 500of a in so be of in a an of a of of a a 00a is of 00an or to a of so of is by as a of is a It is in a or to a to a as of 文资料翻译 - 5 - at to in No at be a or is in is a a is to is by . is by . is by . To us a 000be by a 5It a 40at up 00it 000at A an on 000to a 00or , up or in of 0so be of of 0is go 000 on . of 5 of . 00be 50025By we of 0As in 00is at to in is a to to 00文资料翻译 - 6 - in a on of on , in a to of of . is to in of 0to at to 0to to as 000is at 00It a 00to 0to 0000 on . is to 0000is to to to in a 毕业设计（论文）开题报告 题 目 多用途气 动机械手 的 结构 设计 专 业 班 级 学 号 姓 名 导 师 论 文 题 目 ： 一、课题简介 摘 要：（约 150 字） 本文简要介绍了工业机器人的概念，机械手硬件和软件的组成，即 制的气动机械手的系统工作原理，机械手各个部件的整体尺寸设计，气动技术的特点， 制的特点。本文对机械手进行总体方案设计，确定了机械手的坐标形式和自由度，确定了机械手的技术参数。同时，设计了机械手的夹持式手部结构，设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩。设计了机械手的手臂结构。设计出了机械手的气动系 统，绘制了机械手气压系统工作原理图，大大提高了绘图效率和图纸质量。利用可编程序控制器对机械手进行控制，选取了合适的 据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案，画出了机械手的工作时序图，并绘制了可编程序控制器的控制程序。 关键词：（ 3） 工业机器人 机械手 气动 可编程序控制器（ 二、选题背景及其意义 （课题所属研究领域、国内外研究概况及发展趋势、课题的理论意义和应用价值等） 国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势 : (1)工业机器人性能不断提高 (高速度、高精度、高可 靠性、便于操作和维修 )，而单机价格不断下降，平均单机价格从 91 年的 美元降至 97 年的 65 万美元。 (2)机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化 :由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机 ;国外已有模块化装配机器人产品问市。 (3)工业机器人控制系统向基于 于标准化、网络化 ;器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构 :大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。 (4)机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速 度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制 ;多传感器融合配置技术在产 品化系统中已有成熟应用。 (5)虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。 (6)当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用化阶 段。美国发射到火星上的“索杰纳”机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。 进入 21 世纪，随着我国人口老龄化的提前到来，近来在东南沿海还出现在大量的缺工现象，迫切要求我们提高劳动生产率，降低工人的劳动强度，提高我国工业自动化水平势在必行，本设计的目的就是设计一个气动搬运机械手，应用于工业自动化生产线， 把工业产品从一条生产线搬运到另外一条生产线，实现自动化生产，减轻产业工人大量的重复性劳动，同时又可以提高劳动生产率。 三、实施方案 本课题将要完成的主要任务如下 : (1)机械手为通用机械手，因此相对于专用机械手 来说，它的适用面相对较广。 (2)选取机械手的座标型式和自由度。 (3)设计出机械手的各执行机构，包括 :手部、手腕、手臂等部件的设计。为了使通用性更强，手部设计成可更换结构，不仅可以应用于夹持式手指来抓取棒料工件，在工业需要的时候还可以用气流负压式吸盘来吸取板料工件。 (4)气压传动系统的设计 本课题将设计出机械手的气压传动系统，包括气动元器件的选取，气动回路的设计，并绘出气动原理图。 (5)机械手的控制系统的设计 本机械手拟采用可编程序控制器 (机械手进行控制，本课题将要选取 据机械手 的工作流程编制出 画出梯形图。 四、工作特色及其难点，拟采取的解决措施 机械手的工作原理：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。在 序控制的条件下，采用气压传动方式，来实现执行机构的相应部位发生规定要求的，有顺序，有运动轨迹，有一定速度和时间的动作。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。位置检测装置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精度达到设定位置 . (一 )执行机构 包括手部、手腕、手臂和立柱 等部件 。 (二 )驱动系统 驱动系统是驱动工业机械手执行机构运动的。它由动力装置、 调节装置和辅助装置组成。此用的驱动系统是气压传动 。 (三 )控制系统 控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统。目前工业机械手的控制系统一般由程序控制系统和电气定位 (或机械挡块定位 )系统组成。该机械手采用的是 支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们给予机械手的指 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精度达到设定位置 . 五、预期成果 对气动机械手的基本要求是能快速、准确地拾 就要求它们具有高精度、快速反应、一定的承载能力、足够的工作空间和灵活的自 由度及在任意位置都能自动定位等特性。设计气动机械手的原则是 :充分分析作业对象 (工件 )的作业技术要求，拟定最合理的作业工序和工艺，并满足系统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、搬运时的受力特性、尺寸和质量参数等，从而进一步确定对机械手结构及运行控制的要求 ;尽量选用定型的标准组件，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 图 2示），是一种适合于成批或中、小批生产的、可以改变动作程序的自动搬运或操作设备，动作 强度大和操作单调频繁的生产场合。它可用于操作环境恶劣的场合。 六 . 论文工作量及预期进度 1) 2008/ / 2008/ / ： 收集资料，确定设计系统总体方案，翻译有关外 文资料及阅读技术文献，撰写开题报告 2) 2008/ / 2008/ / ： 开题报告答辩准备 3) 2008/ / 2008/ / ： 开题报告答辩 4) 2008/ / 2008/ / ： 七 、文献综述 摘 要 机械手的 应用情况，是一个国家工业自动化水 平的重要标志。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平，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。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理 、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的应 用。 关键词： 机械手 工业自动化水平 一引 言 机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备， 机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。 工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前 景。 机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。 二 机械手概述 随着工业自动化的发展 , 出现了数控加工中心 ,它在减轻工人的 劳动强度的同时 , 大大提高了劳动生产率。但数控加工中常见的上下料工序 , 通常仍采用人工操作或传统继电器控制的半自动化装置。前者费时费工、效率低 ; 后者因设计复杂 , 需较多继电器 ,接线繁杂 , 易受车体振动干扰 ,而存在可靠性差、故障多、维修困难等问题。可编程序控制器 制的上下料机械手控制系统动作简便、线路设计合理、具有较强的抗干扰能力 , 保证了系统运行的可靠性 ,降低了维修率 , 提高了工作效率 机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。 机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。 机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不 断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。 气压传动机械手是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 :介质李源极为方便，输出力小，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，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且气源压力较低，抓重一般在 30公斤以下，在同样抓重条件下它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。 气动技术有以下优点 : (1)介质提取和处理方便。气压传动工作压力较低，工作介质提取容易，而后排入大气，处理方便，一般不需设置回收管道 和容器 :介质清洁，管道不易堵存在介质变质及补充的问题 . (2)阻力损失和泄漏较小，在压缩空气的输送过程中，阻力损失较小 (一般不卜浇塞仅为油路的千分之一 )，空气便于集中供应和远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样，造成压力明显降低和严重污染。 (3)动作迅速，反应灵敏。气动系统一般只需要 动系统也能实现过载保护，便于自动控制。 (4)能源可储存。压缩空气可存贮在储气罐中，因此，发生突然断电等情况时，机器及其工艺流程不致突然中断。 (5)工作环境适应性好。在易燃、易 爆、多尘埃、强磁、强辐射、振动等恶劣环境中，气压传动与控制系统比机械、电器及液压系统优越，而且不会因温度变化影响传动及控制性能。 (6)成本低廉。由于气动系统工作压力较低，因此降低了气动元、辅件的材质和加工精度要求，制造容易，成本较低。传统观点认为 :由于气体具有可压缩性，因此，在气动伺服系统中要实现高精度定位比较困难 (尤其在高速情况下，似乎更难想象 )。此外气源工作压力较低，抓举力较小。虽然气动技术作为机器人中的驱动功能已有部分被工业界所接受，而且对于不太复杂的机械手，用气动元件组成的控制系统己被接受，但由于 气动机器人这一体系己经取得的一系列重要进展过去介绍得不够，因此在工业自动化领域里，对气动机械手、气动机器人的实用性和前景存在不少疑虑。 三 机械手 控制系统的选择 从满足机械手自动控制系统的安全性、扩展性、和可靠性、稳定性方面考虑，目前常见的机械自动控制系统，主要有单片机控制、 制、工业控制计算机集中控制以及继电器控制等类型。 随着集成芯片技术的不断提高，特别是高档 8 位、 16 位单片机的普及，单片机轧管系统由单片计算机及其外围芯片构成机械手自动控制系统系统。其特点是单片机本身小巧、功耗低，实时控制功 能强，但是其软、硬件的开发必须借助于开发工具，系统调试困难，不具有自开发能力。 工业控制计算机机械手分拣系统有较强的软、硬件支持。利用通用计算机的软、硬件资源来支持机械手自动控制系统系统进行工作，具有自开发能力，有较强的可视能力和数据处理能力，更适合于计算机集中控制系统应用。 继电器控制装置是采用硬逻辑的方式，一个继电器线圈的通断将会同时影响该继电器的所有常开常闭触点动作，同触点在控制线路的位置无关。虽然继电器控制不需要很强的软、硬件支持。价格相对便宜，但是性能不稳定精度不高，不具备自动控制功能。 一种新型的具有极高可靠性的
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号