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徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)
摘要
科學(xué)發(fā)展觀為我國工程技術(shù)的發(fā)展開辟了廣闊道路，而機械手作為一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，這就對我們的教育培訓(xùn)部門提出了新的要求。因此，為了適應(yīng)社會發(fā)展的形勢，在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上設(shè)計一臺教學(xué)型機械手有著深遠的科教意義。
本課題設(shè)計的教學(xué)型搬運機械手，主要包括機械手的總體方案設(shè)計、機械手的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計以及驅(qū)動、控制系統(tǒng)設(shè)計等，實現(xiàn)了機械手手部的四自由度運動：手臂的升降、伸縮和手腕、手臂的回轉(zhuǎn)。設(shè)計中分析了教學(xué)型機械手的功能要求和現(xiàn)實意義，通過氣壓缸來實現(xiàn)手臂的升降和伸縮，采用回轉(zhuǎn)氣壓缸來實現(xiàn)手腕和手臂的回轉(zhuǎn)。設(shè)計的機械手結(jié)構(gòu)簡單、便于操作，在單片機的控制下完成預(yù)期的動作，能給學(xué)生以直觀的印象，達到教學(xué)演示的目的。
關(guān)鍵詞 機械手；教學(xué)型；四自由度；單片機
Abstract
Scientific concept of development of engineering technology has opened up a broad road, while the robot as a high-tech automated production equipment, has been widely used in various fields of national economy, which the education and training sector of our proposed new requirements. Therefore, in order to adapt to the situation of social development, based on existing technology to design a teaching type robot science has far-reaching significance.
The subject of design for teaching handling robots, mainly consists of robot's overall design, robot mechanical structure design, as well as drive, control system design, implementation of the manipulator hands of four degrees of freedom: the arm movements, stretching and wrist, arm, rotary. The design of the teaching function of mechanical hand requirements and practical significance, achieved by pneumatic cylinders push the arm movements and stretching,rotary pneumatic cylinders used to achieve arm and wrist rotation.Manipulator design simple, easy to operate, under the control of the MCU to complete the desired action, giving the students a visual impression, to achieve the purpose of teaching demonstration.
Keywords Manipulator Teaching type Four Degrees of Freedom SCM
目 錄
1 緒論 1
1.1 機械手概述 1
1.2 機械手的組成和分類 1
1.2.1 機械手的組成 1
1.2.2 機械手的分類 4
1.3 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 5
1.4課題研究的主要內(nèi)容 6
1.5教學(xué)用機械手的功能要求及現(xiàn)實意義 6
1.5.1 教學(xué)用機械手的功能要求 6
1.5.2 教學(xué)用機械手的現(xiàn)實意義 7
2 機械手的設(shè)計方案 8
2.1 機械手的座標(biāo)型式與自由度 8
2.1.1 機械手的坐標(biāo)型式 8
2.1.2 機械手的自由度 9
2.2 機械手的手部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 9
2.3 機械手的主要參數(shù) 11
2.4 機械手的技術(shù)參數(shù)列表 11
3 機械手機械系統(tǒng)設(shè)計 13
3.1 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計 13
3.1.1 設(shè)計時考慮的幾個問題 13
3.1.2手爪夾持裝置的機構(gòu)選型 13
3.1.3 手部夾緊氣缸的設(shè)計 15
3.2手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計 19
3.2.1 手腕的自由度 19
3.2.2 手腕的驅(qū)動力矩的計算 19
3.3手臂結(jié)構(gòu)設(shè)計 23
3.3.1手臂伸縮與手腕回轉(zhuǎn)部分 23
3.3.2手臂升降和回轉(zhuǎn)部分 26
3.3.3手臂升降氣缸的設(shè)計 26
3.3.4手臂回轉(zhuǎn)缸體的設(shè)計 29
4機械手氣壓系統(tǒng)的設(shè)計 31
4.1氣壓傳動系統(tǒng)工作原理圖 31
4.2氣動元件介紹 31
5 機械手控制系統(tǒng)設(shè)計 35
5.1 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分類 35
5.2 控制方式 35
5.3機械手的控制 36
6 結(jié)論 38
7致謝 39
參考文獻 40
0
1 緒論
1.1 機械手概述
機器人由操作機(機械本體)、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作，自動控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機電一體化自動化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。
機器人技術(shù)是綜合了計算機、控制論、機構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機器人應(yīng)用情況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標(biāo)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一種擬人的電子機械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機器的進化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)各，也是先進制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動化設(shè)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(xiàn)自動抓取、搬運或操作的自動機械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機械手被稱為“工業(yè)機械手”。生產(chǎn)中應(yīng)用機械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平和勞動生產(chǎn)率:可以減輕勞動強度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)安全生產(chǎn)；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(huán)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(yè)、交通運輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的引用。
機械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單，專用性較強，僅為某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(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨立的按程序控制實現(xiàn)重復(fù)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(yīng)性較強，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。