記憶人們給予機械手的指令信息如動作順序運動軌跡運動速度及時間,同時按其控制系統的信息對執行機構發出指令,必要時可對機械手的動作進行監視,當動作有錯誤或發生故障時即發出報警信號。三控制系統控制系統是支配著工業機械手按規定的要求運動的系統。目前工業機械手的控制系統般由程序控制系統和電氣定位或機械擋塊定位系統組成??刂葡到y有電氣控制和射流控制兩種,它支配著機械手按規定的程序運動,并記憶人們給予機械手的指令信息如動作順序運動軌跡運動速度及時間,同時按其控制系統的信息對執行機構發出指令,必要時可對機械手的動作進行監視,當動作有錯誤或發生故障時即發出報警信號。四位置檢測裝置控制機械手執行機構的運動位置,并隨時將執行機構的實際位置反饋給控制系統,并與設定的位置進行比較,然后通過控制系統進行調整,從而使執行機構以定的精度達到設定位置.機械手的分類工業機械手的種類很多,關于分類的問題,目前在國內尚無統的分類標準,在此暫按使用范圍驅動方式和控制系統等進行分類。按用途分機械手可分為專用機械手和通用機械手兩種專用機械手它是附屬于主機的具有固定程序而無獨立控制系統的機械裝置。專用機械手具有動作少工作對象單結構簡單使用可靠和造價低等特點,適用于大批量的自動化生產的自動換刀機械手,如自動機床自動線的上下料機械手和叻口工中心”通用機械手它是種具有獨立控制系統的程序可變的動作靈活多樣的機械手。格性能范圍內,其動作程序是可變的,通過調整可在不同場合使用,驅動系統和控制系統是獨立的。通用機械手的工作范圍大定位精度高通用性強,適用于不斷變換生產品種的中小批量自動化的生產。通用機械手按其控制定位的方式不同可分為簡易型和伺服型兩種簡易型以“開關”式控制定位,只能是點位控制可以是點位的,也可以實現連續軌控制同時還可分為伺服型和般型的機械手,伺服型具有伺服系統定位控制系統,般的伺服型通用機械手屬于數控類型。二按驅動方式分液壓傳動機械手是以液壓的壓力來驅動執行機構運動的機械手。其主要特點是抓重可達幾百公斤以上傳動平穩結構緊湊動作靈敏。但對密封裝置要求嚴格,不然油的泄漏對機械手的工作性能有很大的影響,且不宜在高溫低溫下工作。氣動,機械手,回轉,結構設計,畢業設計,全套,圖紙第章概述.氣動機械手概述氣動機械手由操作機機械本體控制器伺服驅動系統和檢測傳感裝置構成,是種仿人操作,自動控制可重復編程能在三維空間完成各種作業的機電體化自動化設備。特別適合于多品種變批量的柔性生產。它對穩定提高產品質量,提高生產效率,改善勞動條件和產品的快速更新換代起著十分重要的作用。機器人技術是綜合了計算機控制論機構學信息和傳感技術人工智能仿生學等多學科而形成的高新技術,是當代研究十分活躍,應用日益廣泛的領域。機器人應用情況,是個國家工業自動化水平的重要標志。機器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動,而是綜合了人的特長和機器特長的種擬人的電子機械裝置,既有人對環境狀態的快速反應和分析判斷能力,又有機器可長時間持續工作精確度高抗惡劣環境的能力,從種意義上說它也是機器的進化過程產物,它是工業以及非產業界的重要生產和服務性設各,也是先進制造技術領域不可缺少的自動化設備.機械手是模仿著人手的部分動作,按給定程序軌跡和要求實現自動抓取搬運或操作的自動機械裝置。在工業生產中應用的機械手被稱為“工業機械手”。生產中應用機械手可以提高生產的自動化水平和勞動生產率可以減輕勞動強度保證產品質量實現安全生產尤其在高溫高壓低溫低壓粉塵易爆有毒氣體和放射性等惡劣的環境中,它代替人進行正常的工作,意義更為重大。因此,在機械加工沖壓鑄鍛焊接熱處理電鍍噴漆裝配以及輕工業交通運輸業等方面得到越來越廣泛的引用.機械手的結構形式開始比較簡單,專用性較強,僅為臺機床的上下料裝置,是附屬于該機床的專用機械手。隨著工業技術的發展,制成了能夠獨立的按程序控制實現重復操作,適用范圍比較廣的“程序控制通用機械手”,簡稱通用機械手。由于通用機械手能很快的改變工作程序,適應性較強,所以它在不斷變換生產品種的中小批量生產中獲得廣泛的引用。.機械手的組成和分類機械手的組成機械手主要由執行機構驅動系統控制系統以及位置檢測裝置等所組成。各系統相互之間的關系如方框圖所示。圖機械手組成方框圖執行機構包括手部手腕手臂和立柱等部件,有的還增設行走機構。手部即與物件接觸的部件。由于與物件接觸的形導向桿目前常采用的裝置有單導向桿,雙導向桿,四導向桿等,在本設計中才用單導向桿來增加手臂的剛性和導向性。平衡裝置在本設計中,為了使手臂的兩端能夠盡量接近重力矩平衡狀態,減少手抓側重力矩對性能的影響,故在手臂伸縮氣缸側加裝平衡裝置,裝置內加放砝碼,砝碼塊的質量根據抓取物體的重量和氣缸的運行參數視具體情況加以調節,務求使兩端盡量接近平衡。.手臂回轉氣缸的尺寸設計與校核尺寸設計氣缸長度設計為,氣缸內徑為,半徑,軸徑半徑,氣缸運行角速度,加速度時間.,壓強,則力矩尺寸校核.測定參與手臂轉動的部件的質量,分析部件的質量分布情況,質量密度等效分布在個半徑的圓盤上,那么轉動慣量考慮軸承,油封之間的摩擦力,設定摩擦系數,總驅動力矩設計尺寸滿足使用要求。第四章氣動系統設計.氣壓傳動系統工作原理圖圖為該機械手的氣壓傳動系統工作原理圖。它的氣源是由空氣壓縮機排氣壓力大于通過快換接頭進入儲氣罐,經分水過濾器調壓閥油霧器,進入各并聯氣路上的電磁閥,以控制氣缸和手部動作。圖機械手氣壓傳動原理圖各執行機構調速。凡是能采用排氣口節流方式的,都在電磁閥的排氣口安裝節流阻尼螺釘進行調速,這種方法的特點是結構簡單,效果尚好。如手臂伸縮氣缸在接近氣缸處安裝兩個快速排氣閥,可以加快啟動速度,也可調節全程上的速度。升降氣缸采用進氣節流的單向節流閥以調節手臂上升速度。由于手臂可自重下降,其速度調節仍采用在電磁閥排氣口安裝節流阻尼螺釘來完成。氣液傳送器氣缸側的排氣節流,可用來調整回轉液壓緩沖器的背壓大小。為簡化氣路,減少電磁閥的數量,各工作氣缸的緩沖均采用液壓緩沖器。這樣可以省去電磁閥和切換調節閥或行程節流閥的氣路阻尼元件。電磁閥的通徑,是根據各工作氣缸的尺寸行程速度計算出所需壓縮空氣流量,與所選用電磁閥在壓力狀態下的公稱使用流量相適應來確定的。第五章機械手的控制設計考慮到機械手的通用性,同時使用點位控制,因此我們采用可編程序控制器對機械手進行控制.當機械手的動作流程改變時,只需改變程統遙控機器人智能裝配機器人機器人化機械等的開發應用方面則剛剛起步,與國外先進水平差距較大,需要在原有成績的基礎上,有重點地系統攻關,才能形成系統配套可供實用的技術和產品,以期在“十五”后期立于世界先進行列之中。.課題的提出及主要任務課題的提出進入世紀,隨著我國人口老齡化的提前到來,近來在東南沿海還出現在大量的缺工現象,迫切要求我們提高勞動生產率,降低工人的勞動強度,提高我國工業自動化水平勢在必行,將機械手,應用于工業自動化生產線,把工業產品從條生產線搬運到另外條生產線,實現自動化生產,減輕產業工人大量的重復性勞動,同時又可以提高勞動生產率?!,F在的機械手大多采用液壓傳動,液壓傳動存在以下幾個缺點液壓傳動在工作過程中常有較多的能量損失摩擦損失泄露損失等液壓傳動易泄漏,不僅污染工作場地,限制其應用范圍,可能引起失火事故,而且影響執行部分的運動平穩性及正確性。工作時受溫度變化影響較大。油溫變化時,液體粘度變化,引起運動特性變化。因液壓脈動和液體中混入空氣,易產生噪聲。為了減少泄漏,液壓元件的制造工藝水平要求較高,故價格較高且使用維護需要較高技術水平。鑒于以上這些缺陷,本機械手擬采用氣壓傳動,氣動技術有以下優點介質提取和處理方便。氣壓傳動工作壓力較低,工作介質提取容易,而后排入大氣,處理方便,般不需設置回收管道和容器介質清潔,管道不易堵存在介質變質及補充的問題.阻力損失和泄漏較小,在壓縮空氣的輸送過程中,阻力損失較小般不卜澆塞僅為油路的千分之,空氣便于集中供應和遠距離輸送。外泄漏不會像液壓傳動那樣,造成壓力明顯降低和嚴重污染。動作迅速,反應靈敏。氣動系統般只需要即可建立起所需的壓力和速度。氣動系統也能實現過載保護,便于自動控制。能源可儲存。壓縮空氣可存貯在儲氣罐中,因此,發生突然斷電等情況時,機器及其工藝流程不致突然中斷。工作環境適應性好。在易燃易爆多塵埃強磁強輻射振動等惡劣環境中,氣壓傳動與控制系統比機械電器及液壓系統優越,而且不會因溫度變化影響傳動及控制性能。若機械手采用電液伺服驅動系統,可實現連續軌跡控制,使機械手的通用性擴大,但是電液伺服閥的制造精度高,油液過濾要求嚴格,成本高。氣壓傳動機械手是以壓縮空氣的壓力來驅動執行機構運動的機械手。其主要特點是介質李源極為方便,輸出力小,氣動動作迅速,結構簡單,成本低。但是,由于空氣具有可壓縮的特性,工作速度的穩定性較差,沖擊大,而且氣源壓力較低,抓重般在公斤以下,在同樣抓重條件下它比液壓機械手的結構大,所以適用于高速輕載高溫和粉塵大的環境中進行工作。機械傳動機械手即由機械傳動機構如凸輪連桿齒輪和齒條間歇機構等驅動的機械手。它是種附屬于工作主機的專用機械手,其動力是由工作機械傳遞的。它的主要特點是運動準確可靠,用于工作主機的上下料。動作頻率大,但結構較大,動作程序不可變。電力傳動機械手即有特殊結構的感應電動機直線電機或功率步進電機直接驅動執行機構運動的械手,因為不需要中間的轉換機構,故機械結構簡單。其中直線電機機械手的運動速度快和行程長,維護和使用方便。此類機械手目前還不多,但有發展前途。三按控制方式分點位控制它的運動為空間點到點之間的移動,只能控制運動過程中幾個點的位置,不能控制其運動軌跡。若欲控制的點數多,則必然增加電氣控制系統的復雜性。目前使用的專用和通用工業機械手均屬于此類。連續軌跡控制它的運動軌跡為空間的任意連續曲線,其特點是設定點為無限的,整個移動過程處于控制之下,可以實現平穩和準確的運動,并且使用范圍廣,但電氣控制系統復雜。這類工業機械手般采用小型計算機進行控制。.國內外發展狀況國外機器人領域發展近幾年有如下幾個趨勢工業機器人性能不斷提高高速度高精度高可靠性便于操作和維修,而單機價格不斷下降,平均單機價格從年的.萬美元降至年的萬美元。機械結構向模塊化可重構化發展。例如關節模塊中的伺服電機減速機檢測系統三位體化由關節模塊連桿模塊用形式不同,可分為夾持式和吸附式手在本課題中我們采用夾持式手部結構。夾持式手部由手指或手爪和傳力機構所構成。手指是與物件直接接觸的構件,常用的手指運動形式有回轉型和平移型?;剞D型手指結構簡單,制造容易,故應用較廣泛。平移型應用較少,其原因是結構比較復雜,但平移型手指夾持圓形零件時,工件直徑變化不影響其軸心的位置,因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。手指結構取決于被抓取物件的表面形狀被抓部位是外廓或是內孔和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的形面的和曲面的手指有外夾式和內撐式指數有雙指式多指式和雙手雙指式等。而傳力機構則通過手指產生夾緊力來完成夾放物件的任務。傳力機構型式較多時常用的有滑槽杠桿式連桿杠桿式斜面杠桿式齒輪齒條式絲杠螺母彈簧式和重力式等。手腕是連接手部和手臂的部件,并可用來調整被抓取物件的方位即姿勢手臂手臂是支承被抓物件手部手腕的重要部件。手臂的作用是帶動手指去抓取物件,并按預定要求將其搬運到指定的位置.工業機械手的手臂通常由驅動手臂運動的部件如油缸氣缸齒輪齒條機構連桿機構螺旋機構和凸輪機構等與驅動源如液壓氣壓或電機等相配合,以實現手臂的各種運動。立柱立柱是支承手臂
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程序流程圖A2.dwg
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伸縮臂零件圖(1)A1.dwg
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伸縮臂裝配圖(2)A1.dwg
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試驗臺PLC接線圖A2.dwg
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總裝配圖A0.dwg