---宋停云與您共享------宋停云與您共享---簡易小型直角坐標機械手機械手機械手的定義機械手的作用機械手的分類及特點---宋停云與您共享------宋停云與您共享---按用途分機械手可分為專用機械手和通用機械手兩種:（1）專用機械手它是附屬于主機的、具有固定程序而無把握系統的機械裝置。專用機械手具有動作少、工作對象單一、結構簡潔、使用牢靠和（2）通用機械手種:簡易型以“開一關”式把握定位，只能是點位把握，伺服型可以按驅動方式分（1）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---宋停云與您共享------宋停云與您共享---（2）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:介質李源極為便利，輸出力小，氣動動作快速，結構簡潔，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，抓重一般在30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、高溫存粉塵大的環境中進行工作。（3）機械傳動機械手)驅（4）電力傳動機械手機械手的自由度---宋停云與您共享------宋停云與您共享---三個方向的往復運動和繞軸的三個的回轉運動。，而手指的夾放動作不能轉變工件的位置和方位，故它不計為自由度數，其他運動均計為自由度數。手指可作開合（即夾緊和放松）運動；手腕可作回轉、上下和左右搖擺等運動；手臂可做前后伸縮、升降（或上下搖擺即仰俯）和回轉運動；立柱橫向移動。也有的機械手整機具有行走機構。，在大多數狀況下是少于六個自由度2-43-6個自由度。也越廣，但是相應地帶來了技術難度大，把握系統和機械結構簡潔，成本高和修理困難。自由度數少，通用性差，但技術上簡潔達到，結構簡潔，使用和修理均便利。坐標形式直角坐標式---宋停云與您共享------宋停云與您共享---上海工程技術高校畢業設計 簡易小型直角坐標機械手設計其手臂的運動系有由三個直線運動所組成。它的特點是結構簡潔，定位精度高，適用于主機位置成行排列的場合。但是由于占地面積大而工作范圍小以及機敏性差，限制了它的使用范圍。---宋停云與您共享------宋停云與您共享---圓柱坐標式

圖1.1直角坐標式---宋停云與您共享------宋停云與您共享---其手臂的運動系由兩個直線運動和一個回轉運動所組成（沿X軸伸縮，沿Z軸的升降，和繞Z軸的回轉，占地面積小而活動范圍大，結構較簡潔，并能達到較高的定位精度，因此應用較廣泛。但沿Z軸方向運動的最低位置受到限制，故不能抓取地面上的物件。5---宋停云與您共享------宋停云與您共享---上海工程技術高校畢業設計 簡易小型直角坐標機械手設計---宋停云與您共享------宋停云與您共享---球坐標式

圖1.2圓柱坐標式---宋停云與您共享------宋停云與您共享---其手臂的運動系由一個直線運動和兩個轉動所組成（X軸的伸縮，繞Y軸的仰俯和繞Z軸的回轉，這種手臂仰俯去抓取地面6---宋停云與您共享------宋停云與您共享---上海工程技術高校畢業設計 簡易小型直角坐標機械手設計---宋停云與您共享------宋停云與您共享---關節式

1.3球坐標式---宋停云與您共享------宋停云與您共享---7---宋停云與您共享------宋停云與您共享---上海工程技術高校畢業設計 簡易小型直角坐標機械手設計---宋停云與您共享------宋停云與您共享---驅動方式

1.4關節坐標式---宋停云與您共享------宋停云與您共享---手腕的驅動有液壓馬達、驅動電動機、溝通伺服電動機、齒輪傳動等。8---宋停云與您共享------宋停云與您共享---上海工程技術高校畢業設計 簡易小型直角坐標機械手設計手部的驅動有活塞桿驅動液壓缸、氣壓缸，手指驅動電磁鐵，真空吸附式手部的真空泵，真空發生器等。液壓與氣壓型的驅動裝置的形式一般有雙向作用與單相作用活塞桿式兩種。(a)雙向作用缸 (b)單作用缸常開式 單作用缸常閉式圖1.5驅動裝置把握方式有分散式挨次把握器、用繼電器組成的步進式挨次把握器、機械手的設計手臂的設計手臂的執行方式（1）滾珠絲杠9---宋停云與您共享------宋停云與您共享---上海工程技術高校畢業設計 簡易小型直角坐標機械手設計2-3圈以后，返回鋼套管。滾珠絲杠的傳動效率可以達到90%，所以只需要用微小的驅動力，并接受較小的驅動連接件，就能(2) 同步帶傳動同步帶傳動是綜合了一般帶傳動和鏈傳動優點的一種新型傳動。（3）齒輪齒條傳動臂部設計要求工業機器人的臂部由大臂、小臂（或多臂）所組成，一般具有2-3個自由度，即伸縮、回轉、仰俯或升降。臂部總質量較大，受力一般較簡潔。在運動時，直接承受腕部、手部和工件的靜、動載荷，尤其高速運動時將產生較大的慣性力（力矩，引起沖擊，影響定位10---宋停云與您共享------宋停云與您共享---上海工程技術高校畢業設計 簡易小型直角坐標機械手設計精確?????性。作用是支撐手部和腕部，轉變手部空間位置，部分零件的重量直接影響著臂部結構的剛度和強度。依據運動形式，抓取自由度，運動精度要滿足下列要求。1手臂應具有足夠的承載力氣和剛度2 導向性好3 重量和轉動慣量要小4 運動要平穩、定位精度要高。手腕的設計手腕的執行方式工業機器人的腕部是連接手部與臂部的部件，起支撐手部的作用。機器人一般具有6 個自由度才能使手部達到目標位置和期望姿勢為使手部能處于空間任何方向要求手腕能實現對空間3個坐標軸的轉動，既具有回轉、仰俯、偏轉。（1）單自由度手腕有回轉、仰俯、偏轉、平移四種執行方式。（一）雙自由度手腕執行（三）三自由度手腕執行---宋停云與您共享------宋停云與您共享---2.3 手部的設計

圖六手腕執行方式---宋停云與您共享------宋停云與您共享---圖2.2.1 手腕的自由度(2) 兩、三自由度手腕兩自由度手腕和三自由度手腕主要是用單自由度手腕的這四種11---宋停云與您共享------宋停云與您共享---執行方式進行排列與組合得到的。形式多種多樣。手指的執行方式手部的種類：a 內撐式b 外夾式c 平移外夾式d 勾托式e 彈簧式f 氣吸式g 磁吸式手掌的執行方式幾種典型的手部結構（1）回轉型滑槽杠桿式手部結構（2）筒夾內漲式手部結構（3）移動型齒輪齒條式手部結構（4）移動型的雙連桿式手部結構手臂設計的基本方案執行方式的確定滾珠絲杠副確定傳動形式滾珠絲杠有螺母固定、絲杠轉動并移動，絲桿轉動、螺母移動，螺母轉動、絲杠移動，絲杠固定、螺母轉動并移動這四種方式。---宋停云與您共享------宋停云與您共享---本設計主要考慮用絲桿轉動、螺母移動。單軸驅動器單軸驅動器的種類主要涉及絲杠的導程，直徑，和最大有效行程。TYPE表3.1導程(mm)單軸驅動器的基本參數絲杠直徑(mm)最大有效行程(mm)LX201/56136LX262/58217LX305/1010529LX4510/2015497每一種類中有三種形式 標準型蓋板型無支架型LX系列的四大特征1滑塊上設有定位孔，提高了組裝性能（僅限蓋板型）2接受精密磨削的滾珠絲杠，施加預壓實現靜音和高精度。4底座上設有2個定位孔，提高了重復定位性能。LX系列依據潤滑分為標準潤滑脂低塵潤滑脂帶潤滑裝置MX（標準潤滑脂）依據精密度分為高精緊命名方式是 TYPE導程精潤滑方式如LX2602PG單軸驅動器的構成零件 底座（滑軌）滑塊 馬達支架 支撐側軸承座 擋塊精密滾珠絲（磨削均有材質表面處理硬度的要求規格表主要描述滑塊數馬達附件有效行程安裝孔尺寸---宋停云與您共享------宋停云與您共享---有效行程對相同底座總長的不同潤滑方式的單軸驅動器是不同的。安裝孔尺寸有A、P、B。˙有效行程L=A+P*(等分數-1)+B........................(3.1)TAFN型的每一型都有自己不同的法蘭規格，每一型可型的每一型都有自己不同的法蘭2F型沒有附件。其中前兩型有表面處理與附件安裝螺絲的標準要求。LX系列的不同類型對有相同底座步進電機的開環和閉環把握步進電機的特點主要特點是能實現精確定位、精確位移，且無積累誤差。這是由于步進電機運動受輸入脈沖把握，其位移量是斷續的，總的位移量嚴---宋停云與您共享------宋停云與您共享---上海工程技術高校畢業設計 簡易小型直角坐標機械手設計格等于輸入的指令脈沖數或其平均轉速嚴格正比于數量輸入指令脈沖的頻率。開環把握開環把握系統，由把握器、脈沖支配器、驅動電路及步進電機四部分組成。4.1步進電機的開環把握把握器主要分單片機把握，微機把握，單片機與微機聯合把握。微機把握主要分串行把握與并行把握。15---宋停云與您共享------宋停云與您共享---上海工程技術高校畢業設計 簡易小型直角坐標機械手設計閉環把握接受閉環把握的目的圖4.2步進電機的閉環把握閉環把握的原理與優點閉環把握的分類PLC來把握。16---宋停云與您共享------宋停云與您共享---有核步法、延遲時間法、帶位置傳感器的閉環把握系統等。PLC把握的特點為適應工業環境使用，與一般把握裝置相比較，PLC機有以下特點：牢靠性高，抗干擾力氣強。工業生產對把握設備的牢靠性要求：①平均故障間隔時間長②故障修復時間（平均修復時間）。1偶發性故障。由于外界惡劣環境如電磁干擾、超高溫、超低溫、過電壓、欠電壓、振2PLC在惡PLC在惡硬件措施：系統設計有完善的通道疼惜和信號調理電路。屏蔽——對電源變壓器、CPU、編程器等主要部件，接受導電、導磁良好的材料進行屏蔽，以防外界干擾。②濾波——對供電系統及輸入線路接受多種形式的濾波，如LC或π③電源調整與疼惜——對微處理器這個核心部件所需的+5V---宋停云與您共享------宋停云與您共享---電源，接受多級濾波，并用集成電壓調整器進行調整，以適應溝通電網的波動和過電壓、欠電壓的影響。I/O電路之間，接受光電隔離措施，I/OCPUI/O口之間亦彼此隔離。⑤接受模塊式結構——這種結構有助于在故障狀況下短時修復。一旦查出某一模塊毀滅故障，能快速更換，使系統恢復正常工作；同時也有助于加快查找故障緣由。軟件措施：有極強的自檢及疼惜功能。①故障檢測——軟件定期地檢測外界環境，如掉電、欠電壓、鋰電池電壓過低及強干擾信號等。以便準時進行處理。PLC內部的信息。一旦故障條件消逝，就可恢復正常，連續原來的程序在檢測到故障條件時，馬上把現狀態存入存儲器，③設置警戒時鐘WDT（看門狗）——假如程序每循環執行時間超過了WDT規定的時間，預示了程序進入死循環，馬上報警。---宋停云與您共享------宋停云與您共享---通用性強，把握程序可變，使用便利。PLC品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的把握PLC除應用于單機把握外，在工廠自動化中也被大量接受。PLC不僅有規律運算、計時、計數、編程簡潔，簡潔把握。PLC仍接受繼電把握形式的“梯形圖編程方式”。PLC的用戶手冊或短期培訓，電氣技術人員和技術工很快就能學會用梯形圖編制把握程序。同時還供應了功能圖、語句表等編程語言。PLC在執行梯形圖程序時，用解釋程序將它翻譯成匯編語言然后執行（PLC內部增加了解釋程序）。與直接執行匯編語言編寫的---宋停云與您共享------宋停云與您共享---削減了把握系統的設計及施工的工作量。由于PLC接受了軟件來取代繼電器把握系統中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數器等器件，把握柜的設計安裝接線工作量大的用戶程序可以在試驗室模擬調試，更削減了PLC的低故障率及很強的監視功能，模塊化等等，使修理也極為便利。體積小、重量輕、功耗低、維護便利。PLC是將微電子技術應用于工業設備的產品，其結構緊湊，堅固PLC的強抗干擾力氣，易305×110×110mm，重量2.3kg25VA；而且具有很好的抗振、適應環境溫、濕度FXPLCF1系47%,36%，在系統的配置上既固定又機敏，24～128點。手部握力的計算手指握緊工件時所需要的力稱為握力（夾緊力）。握力的大小N表示。鉗爪式手部握力的計算，必需依據手指和工件的外形、手指夾---宋停云與您共享------宋停云與您共享---上海工程技術高校畢業設計 簡易小型直角坐標機械手設計持工件時的不同的方位進行分析。圖5.1手指的握力式中N代表手指與手掌的關節到被抓取物件的重心的距離，?代表手指的張開角21---宋停云與您共享------宋停云與您共享---上海工程技術高校畢業設計 簡易小型直角坐標機械手設計圖5.2 手指的握力當工件重量、手指指形、工件的外形和加持的方位確定后，即可借助上表查出握力計算方法，可求出驅動力的大小。為了考慮工件在傳送過程中產生的慣性力、振動以及傳力機構效率的影響，其實際的驅動力P應依據下式計算：實P>=P*K1*K2/η..................................(5.1)實η------手部的機械效率，一般取（0.85-0.95）K1-----平安系數，一般取（1.2-2）K2-----工作狀況系數，主要考慮慣性力的影響，K2可按下式計算；K2=1+a/g.......................................(5.2)為重力加速度。22---宋停云與您共享------宋停云與您共享---上海工程技術高校畢業設計 簡易小型直角坐標機械手設計手部驅動力的計算圖6.1手部的驅動力P*h=N*b..............................................(6.1)h=a/cosα.............................................(6.2)P=2b*cosα*N/a........................................(6.3)a----為工件被夾緊時手指的滑槽方向與兩回轉支點連線的夾角。初步方案的確定初步打算X,Y,Z軸都用LX301010mm,10mmT3060系列。23---宋停云與您共享------宋停云與您共享---上海工程技術高校畢業設計 簡易小型直角坐標機械手設計考參文獻[1]李允文.工業機械手設計[M].北京:機械工業出版社,1996.[2]張健民.工業機器人[M].北京:北京理工高校出版社,1988.[3]施海鋒,吳江柳.機械自動化系統設計指導書[M].北京：清華高校出版社，2008.[4]鄭洪生.氣壓傳動及把握[M].北京:機械工業出版社,2002.[5]周伯英.工業機器人設計[M].北京:機械工業出版社,1995.[6]周開勤.機械設計手冊(第五版)[M].北京：高等教育出版社,2001.[7]華大年.機械原理(其次版)[M].北京：高等教育出版社,1994.[8PLC[M].北京：北京航空航天高校出版社,2003.[9]許福玲,陳曉明.液壓與氣壓傳動[M].北京：機械工業出版社,2010.[10]紀名剛.機械設計[M].北京：機械工業出版社,2006.[11]湯以范.機電傳動把握[M].北京：清華高校出版社,2010.[12]胡學林.可編程把握器教程(基礎篇)[M].北京：高等教育出版社,2008.[13[M].重慶：重慶1993.[14PLCM1997.[15]collacottRA.MechanicalFaultDesignosisandcondtionMonitoring〔J〕.London：ChapmanandHall,1997.機械手一般包括圓柱坐標式、球坐標式、直角坐標式、多關節式。直角坐標式機械手，占用空間大，工作范圍小，慣性大，一般不多用，只有在自由度較少時才考慮用。圓柱坐標式機械手，占用空間小，工作范圍大，慣性大，結構機械手一般包括圓柱坐標式、球坐標式、直角坐標式、多關節式。直角坐標式機械手，占用空間大，工作范圍小，慣性大，一般不多用，只有在自由度較少時才考慮用。圓柱坐標式機械手，占用空間小，工作范圍大，慣性大，結構簡潔。多關節式機械手，占用空間小，工作范圍大，慣性小，能抓取底面物體，但多關節式結構簡潔，所以也不多用。球坐標式機械手，占用空間小，工作范圍大，慣性小，所需動力小，能抓取底面物體。由以上敘述可以看出圓柱坐標式和球坐標式比較適合，但由于圓柱坐標式比球坐標式在結構方面簡潔一些，所以最終打算選擇圓柱坐標式機械手。直角坐標機械手的空間運動是用三個相互垂直的直線運動來實現的。由于直線運動易于實現全閉環的位置把握，因此，其運動位置精度高，但此種類型機械手的運動空間相對較小，如要達到較大運動空間，---宋停云與您共享------宋停云與您共享---上海工程技術高校畢業設計 簡易小型直角坐標機械手設計---宋停云與您共享------宋停云與您共享---搬運機械手PLC把握系統設計摘 要本機械手的機械結構主要包括由兩個電磁閥把握的液壓鋼來實現機械手的上升PLC把握器PLC搬運機械手，可編程把握器（PLC），液壓，電磁閥前 言………………….1第一章機械手的概況搬運機械手的應用簡況… 2機械手的應用意義… 3機械手的進展概況… 3前 言機械手：mechanicalhand，也被稱為自動手，autohand（或工具）的部件，依據被抓持物件的外形、尺寸、重量、材料和作業要求而有多種結構形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構，使手部完成各種轉動（搖擺）、移動或復合運動來實現規定的動作，轉變被抓持物件的位置和姿勢。運動機構的升降、伸縮、旋轉等運動方式，稱為機械手的自由度。為了抓取空---宋停云與您共享------宋停云與您共享---62～3機械手的種類，按驅動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械手；按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種；按運動軌跡把握方式可分為點位把握和連續軌跡把握機械手等。機械手首先是從開頭研制的。1958第一章機械手概況搬運機械手的應用簡況在現代工業中，生產過程的機械化、自動化已成為突出的主題。在機械工業中，但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運、裝配等作業，有待于進一步實現75％是小批量生產；金505％。從這里可看出，裝卸、搬運等工序機械化的迫切性，工業國內外機械工業、鐵路部門中機搬運械手主要應用于以下幾方面：1.熱加工方面的應用2.冷加工方面的應用---宋停云與您共享------宋停云與您共享---3.拆修裝方面機械手的應用意義在機械工業中，機械手的應用意義可以概括如下：1.可以提高生產過程的自動化程度23.可以削減人力，便于有節奏地生產1.3.3機械手的進展概況---宋停云與您共享------宋停云與您共享---4050～6060～7080-90年月，裝配機械手處于鼎盛時期，尤其是。9090總之，目前機械手的主要經受分為三代：FMS(FlexibleManufacturingFMC(FlexibleManufacturing機械手的進展趨勢目前國內工業機械于主要用于機床加工、鑄鍛、熱處理等方面，數量、品種、性能方面都不能滿足工業生產進展的需要。將機械手各運動構件，如伸縮、搖擺、升降、橫移、俯仰等機構，以及適于不同---宋停云與您共享------宋停云與您共享---作，擴大了應用的范圍。同時要提高精