機(jī)械手總體方案設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第2章 機(jī)械手的總體方案設(shè)計(jì)2.1 機(jī)械手基本形式的選擇常見的工業(yè)機(jī)械手根據(jù)手臂的動(dòng)作形態(tài),按坐標(biāo)形式大致可以分為以下4種: (1)直角坐標(biāo)型機(jī)械手;(2)圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手; ( 3)球坐標(biāo)(極坐標(biāo))型機(jī)械手; (4)多關(guān)節(jié)型機(jī)機(jī)械手。其中圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,定位精度較高,占地面積小，因此本設(shè)計(jì)采用圓柱坐標(biāo)。圖2.1 是機(jī)械手搬運(yùn)物品示意圖。圖中機(jī)械手的任務(wù)是將傳送帶B上的物品搬運(yùn)到傳送帶A。圖2.1 機(jī)械手基本形式示意2.2、方案設(shè)計(jì)（1）、 黑箱結(jié)構(gòu)如圖2.1所示 圖2.2 設(shè)計(jì)方案（2）、 機(jī)械手動(dòng)作分析及運(yùn)動(dòng)分析如圖2.3所示，工件首先被機(jī)械手夾持，

2、然后再隨之一起運(yùn)動(dòng)。其周期運(yùn)動(dòng)可以表現(xiàn)為（按動(dòng)作順序）：大臂下降夾緊工件手腕上翻大臂上升大臂回轉(zhuǎn)手臂延伸放松工件手臂收回手腕下翻大臂回轉(zhuǎn)大臂下降。 圖2.3 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)圖（3）、 功能原理如圖2.3所示 圖2.4 機(jī)械手功能原理圖（4）、 方案設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)如果機(jī)械手采用機(jī)械傳動(dòng)，則自由度少，難于實(shí)現(xiàn)特別復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。而對(duì)于組合機(jī)床自動(dòng)上下料的機(jī)械手，其工件的運(yùn)動(dòng)需要多個(gè)自由度才能完成，故不宜采用機(jī)械傳動(dòng)方案。如果機(jī)械手采取氣壓傳動(dòng)，由于氣控信號(hào)比光、電信號(hào)慢得多, 且由于空氣的可壓縮性，工作時(shí)容易產(chǎn)生抖動(dòng)和爬行，造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度和定位精度不可靠，效率也較低。電氣傳動(dòng)必須有減速裝置和將電機(jī)回轉(zhuǎn)

3、運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)的裝置，結(jié)構(gòu)龐大，速度不易控制。氣液聯(lián)合控制和電液聯(lián)合控制則使系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)上很復(fù)雜。綜上所述，我們選擇液壓傳動(dòng)方式。控制系統(tǒng)本機(jī)械手是專用自動(dòng)機(jī)械手，選擇智能控制方式中的PLC程序控制方式，這樣可以使機(jī)械手的結(jié)構(gòu)更加緊湊和完美。執(zhí)行系統(tǒng)分析本機(jī)械手的執(zhí)行系統(tǒng)是手部機(jī)構(gòu)。手部機(jī)構(gòu)形式多樣，但綜合其總體構(gòu)型，可分為：氣吸式、電磁式和鉗爪式3種。根據(jù)本組合機(jī)床加工工件的特征（導(dǎo)衛(wèi)輪、精密鑄鋼件），選擇鉗爪式手部結(jié)構(gòu)。常見的工業(yè)機(jī)械手根據(jù)手臂的動(dòng)作形態(tài),按坐標(biāo)形式大致可以分為以下4種: (1)直角坐標(biāo)型機(jī)械手;(2)圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手; ( 3)球坐標(biāo)(極坐標(biāo))型機(jī)械手; (4)多關(guān)節(jié)型機(jī)

4、機(jī)械手。其中圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,定位精度較高,占地面積小，且根據(jù)本機(jī)械手坐標(biāo)形式分析分析本機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)形式及其組合情況，采用圓柱坐標(biāo)形式。因此方案確定機(jī)械手采用液壓傳動(dòng)方式，PLC控制，鉗爪式手部結(jié)構(gòu)，圓柱坐標(biāo)形式。2.3、機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)分析機(jī)械手的動(dòng)作循環(huán)（工件平放）： 大臂下降300mm夾緊工件手腕回轉(zhuǎn)90°大臂上升300mm大臂回轉(zhuǎn)90°手臂延伸500mm放松工件手臂收縮500mm手腕反轉(zhuǎn)90°大臂回轉(zhuǎn)90°大臂下降300mm。本機(jī)械手的工作頻率是5次/min，即12s/ 次，也就是說，要在10s時(shí)間內(nèi)完成上述工作循環(huán)圖中的一次循環(huán)。若采

5、用分步運(yùn)動(dòng)的話，那么上述平均每一個(gè)動(dòng)作必須在1.25s 內(nèi)完成，這樣必定增加動(dòng)作的難度和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。因此，我們?cè)谡麄€(gè)運(yùn)動(dòng)過程中都將采用協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，這樣可緩減每個(gè)動(dòng)作的緊迫性。圖2.5 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)流程圖如圖2.5所示，從t=0s時(shí)開始，機(jī)械手大臂下降，用時(shí)2s，大臂下降速度：150 mm/s；t=2s時(shí)，機(jī)械手做夾緊工件運(yùn)動(dòng)；在t=2.5s時(shí)開始的還有手腕回轉(zhuǎn)90°，用時(shí)1.5s；與此同時(shí)大臂開始以150 mm/s做上升運(yùn)動(dòng)，用時(shí)2s。在t=4.5s時(shí)，大臂開始做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)90°，用時(shí)1.5s；在t=6s時(shí)，手臂開始做向外延伸500mm的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)速度為250mm/s，用時(shí)2s；在t=8s時(shí)，機(jī)械手手指開始做放松工件運(yùn)動(dòng)，用時(shí)0.5s；在t=8.5s時(shí)，手腕開始做下翻90°的運(yùn)動(dòng)，用時(shí)1.5s；與此同時(shí)手臂開始收縮，收縮距離500mm，平均速度250mm/s，用時(shí)2s；在t=10.5s時(shí)，手臂做90°回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，用時(shí)1.5s。上訴運(yùn)動(dòng)為一個(gè)整周期運(yùn)動(dòng)，完成上述運(yùn)動(dòng)共用時(shí)12s。運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖見圖2.6所示。 圖2.6 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2.4、本章