【番茄采摘机械手的总体方案设计案例2600字】

5 5 5 5 6 6 7 7 9 1.1设计要求对于番茄采摘机械手他主要从事的是农业生产过程中对于番茄等农作物的自动采摘和收集。所以对于它的要求我们基本上可以概括为几方面，首先机械手的结构要尽可能的紧凑一些，结构不能太笨重，另外机械手的自由度必须要多，因为他从事作动作是比较复杂的，机械手必须要足够的灵活。再有就是机械手他的动作快速轻便，同1.2机械手的类型确定机械手的类型实际上非常的多，甚至可以说是五花八门，这么哪种类型能满足番茄采摘机械手的要求，我们进行一一的分析。搬运机械手它的结构基本如果使用这种类型的机械手的话，它是不能满足我们的要求的，因为它并不符要求结构小巧紧凑的特点4。还有一种类型的机械手是坐标式的机械手，这种机械手跟龙门式机械手比较像，但是它的结构比龙门式机械手要小很多，它的自由度比较低，一般是三自由度，这就让机械手的整体动作是显得十分的僵硬，并不能够灵活的完成多自由度的排除了龙门式机械手和坐标式机械手，剩下来的就是六自由度机械手，这种机械手的结构能够兼顾二者，因为它本身体积比龙门式要小，其二它有6个自由度可以让末端执行器完成非常复杂的动作。所以本设计的机械手就采用6自由度的机械手形式作为番茄采摘机械1.3机械手的结构组成本设计的机械手它的结构组成主要有几大部分组成，主要包括机械手的底座、机械手大臂的结构，小臂结构，还有末端执行器等组成。1.3.1机械手的底座机械手的底座部分，机械手它的底座担负的作用就是让机械手实现回转，番茄采摘机械手在回转时速度不能太快，而电机直接输出的转速太高，因此必须要有减速装置，由于机械手它底座空间有限，减速装置的体积也不能做的太大，所以就必须要用到体积比较小而传动比较大的减速机构。满足要求的有行星轮减速器和涡轮涡杆减速器等。不过行星轮减速器输入输出皆为同轴，而且行星轮减速器轴向距离比较大，而机械手底座的高度有限所以很难容纳下，驱动底座的电机只能侧面安装在底座上，这并不符合行星轮减速输入输出要同轴这一要求，因此选用行星轮减速器是不合适的。剩下来只有蜗轮蜗杆减速器，蜗轮蜗杆减速器听名字就感觉很慢，因为一提到蜗字，大家就会联想到蜗牛，蜗牛的爬行速度非常慢，这也非常直观的形容了蜗轮蜗杆传动。他们的单级传动比非常大，而且体积可以做的比较小。同样的传动比，要用齿轮减速器来达到的话，可能需要好多级的齿轮减速才能达到，而且体积会非常的大。但蜗轮蜗杆减速它突出的优点恰恰也给他带来了突出的缺点，这也印证了一句话，凡事都是有舍就有得，有好就有坏。他的大传动比小体积带给他发热大、磨损严重的缺点[5。为了解决这一问题，人们可谓动足了脑筋，在制造蜗轮的材料上做足了文章。因为传动时蜗轮的磨损大，所以就用耐磨的锡青铜来制造蜗轮，但青铜的价格比钢铁贵多了，所以只有蜗轮的轮毂部分用青铜制造，这样做一方面节约了宝贵的青铜，第二方面当蜗轮磨损时，只需要把轮毂拆卸下来更换即可，不需要将整个蜗轮都重新制造。所以本设计机器人的底座就通过电机驱动涡轮涡杆减速器带动其底部实现回转。1.3.2机械手的大臂结构机械手的大臂它是起到支撑机械手小臂和末端执行器的作用，同时它还起到带动小臂实现俯仰这么一个重要的工作，大臂要实现俯仰其实原理也比较简单，它是通过电机带动拉杆，拉杆拉动小臂绕轴进行旋转动，这样就能够实现小臂的俯仰动作了。1.3.3小臂的结构小臂它是直接与末端执行器相连的，它的末端是夹持装置，它的另一端与大臂相连接，小臂由于直接和末端执行器相连接，而末端执行器又是直接进行动作的部件，所以它的重8要性不言而喻。小臂主要驱动手腕部分的旋转以及手腕部分的俯仰等动作。而要实现这样一个动作就必须要用到机械传统系统，常用的传统系统无非是齿轮、皮带和链条。而小臂的结构都是非常紧凑的，而皮带、链条他们能够适应比较长的中心距之间的传动，但是结构太不紧凑了，无法安装到小臂内进行传动作业，所以我们就采用了齿轮进行传动。对于机械机构里面齿轮出现的概率非常的高，所以齿轮已经成了机械最直接的代名词，我们常看到的一些影视作品当中，尤其是在一些古装的影视作品中，为了表现出古代机关的精巧以及机械的复杂，一般都会把很多齿轮把它叠加在一起。在现实当中的机械传动不敢说都有齿轮，但可以说九成以上都要依靠齿轮。从齿轮出现的概率我们就不难想象齿轮在机械传动中的位置。齿轮之所以这么受欢迎，其主要的原因在于齿轮传动特点就是传动力矩大，使用寿命长，维护也简单6]。而且齿轮传动它还有好多变形，比如说有不完全齿轮传动，以及其他一些异形齿轮传动，这些变形以后的齿轮传动可以实现比单一圆周旋转更为丰富多样的运动。为了让手腕部分旋转的速度可调，本设计采用多个电机驱动不同传动比的齿轮副实现转速的调节。其实实现转速调节还有一个很典型的办法，就是通过一个电机驱动变速齿轮传动系统通过滑移齿轮改变镍和齿轮的传动比，从而实现转速的调节。这个方法是比较传统的，最典型的应用就是车床的床头箱，这个方法看似节约了电机数量，其实它增加了传动系统的复杂程度，让传动系统变的不紧凑，而且也增加了设计难度。而机械手要求传动系统机构紧凑，而且要求结构要尽可能的简单一些，同时方便实现自动控制。因此采用多个电机独立驱动不同的齿轮副实现变速，更加符合本设计机械手的设计要求。因此本设计采用三个独立的电机驱动三个不同传动比的齿轮副实现手腕转速的调节，如下图2-2所示。高速齿轮副低速齿轮副91.3.4手腕部分机械手手腕部分本身要旋转，他不光要有圆柱齿轮传动，还需要有锥齿轮传动，通过锥齿轮传动带动手腕部分进行旋转。1.3.5末端执行器由于本设计机械手它主要是应用在农业生产行业的，所以它的末端执行器担负的作用一般是农产品的采摘，所以它的第一要务就是要能够对农产品进行夹紧和松开，因此它的末端执