搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)械部分設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真【說(shuō)明書(shū)+CAD+PROE+仿真】
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12 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)械部分設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 學(xué)生姓名 白祖貴 學(xué) 號(hào) 8011208221 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 12-2 指導(dǎo)教師 劉媛媛 日 期 2012.06 塔里木大學(xué)教務(wù)處制 前 言 用于再現(xiàn)人手的的功能的技術(shù)裝置稱為機(jī)械手。機(jī)械手是模仿著人手的部分動(dòng)作，按 給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的 機(jī)械手被稱為工業(yè)機(jī)械手。 工業(yè)機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系 統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，這種新技術(shù)發(fā)展很快，逐漸成為一門(mén)新興的學(xué)科機(jī)械手工 程。機(jī)械手涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電器液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技 術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門(mén)跨學(xué)科綜合技術(shù)。 工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手也是工業(yè)機(jī) 器人的一個(gè)重要分支。他的特點(diǎn)是可以通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)，在構(gòu)造和性能上 兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和環(huán)境中 完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展空間。 機(jī)械手的發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)識(shí)：其一、它能部分的代替人工 操作；其二、它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位置來(lái)完成工件的傳送 和裝卸；其三、它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配，從而大大的改善了工人的勞動(dòng)條件， 顯著的提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。因而，受到很多國(guó) 家的重視，投入大量的人力物力來(lái)研究和應(yīng)用。尤其是在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶 有放射性和污染的場(chǎng)合，應(yīng)用的更為廣泛。在我國(guó)近幾年也有較快的發(fā)展，并且取得一定 的效果，受到機(jī)械工業(yè)的重視。 機(jī)械手是一種能自動(dòng)控制并可從新編程以變動(dòng)的多功能機(jī)器，他有多個(gè)自由度，可以 搬運(yùn)物體以完成在不同環(huán)境中的工作。 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開(kāi)始比較簡(jiǎn)單，專用性較強(qiáng)。 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠 獨(dú)立的按程序控制實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”，簡(jiǎn)稱通用 機(jī)械手。由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，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。 目 錄 1.緒論 .1 1.1 工業(yè)機(jī)器人簡(jiǎn)介 .1 1.2 機(jī)械手的組成和分類 .1 1.2.1 機(jī)械手的組成 .1 1.2.2 機(jī)械手的分類 .1 1.3 世界機(jī)器人的發(fā)展 .1 1.4 我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展 .2 1.5 我要設(shè)計(jì)的機(jī)械手 .2 2.機(jī)械手的機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)過(guò)程 .2 2.1 機(jī)械手的結(jié)構(gòu) .2 2.2 機(jī)械手的動(dòng)作過(guò)程 .2 2.3 機(jī)械手的坐標(biāo)形式及自由度 .3 3.手部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) .4 3.1 概述 .4 3.1 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的幾個(gè)問(wèn)題 .4 3.3 驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 .4 3.4 銷軸的選擇與校核 .5 4.氣缸的設(shè)計(jì) .5 4.1 氣缸的直徑 .5 4.2 汽缸壁厚的設(shè)計(jì) .7 5.齒輪的設(shè)計(jì) .7 5.1 概述 .7 5.2 齒面接觸疲勞強(qiáng)度的計(jì)算 .8 5.2.1 初步計(jì)算 .8 5.2.2 校核計(jì)算 .8 5.2.3 確定主要傳動(dòng)尺寸 .10 6.滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì) .10 6.1 滾珠絲杠的特點(diǎn) .10 6.2 滾珠絲杠型號(hào)的選擇 .11 6.3 滾珠絲杠的支撐和支撐方式 .11 6.4 滾珠絲杠剛度驗(yàn)算 .11 6.5 穩(wěn)定性驗(yàn)算 .12 6.3 滾珠絲杠的溫度變形計(jì)算 .12 7.電動(dòng)機(jī)的選擇 .13 7.1 帶動(dòng)臂部升降和左右移動(dòng)的電機(jī) .13 7.2 帶動(dòng)機(jī)身回轉(zhuǎn)的電機(jī) .13 7.2 帶動(dòng)手部回轉(zhuǎn)的電機(jī) .13 致 謝 .14 參考文獻(xiàn) .15 搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)械部分設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真1緒論1.1工業(yè)機(jī)器人簡(jiǎn)介幾千年前人類就渴望制造一種像人一樣的機(jī)器，以便將人類從繁重的勞動(dòng)中解脫出來(lái)。如古希臘神話阿魯哥探險(xiǎn)船中的青銅巨人泰洛斯（Taloas)，猶太傳說(shuō)中的泥土巨人等等，這些美麗的神話時(shí)刻激勵(lì)著人們一定要把美麗的神話變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，早在兩千年前就開(kāi)始出現(xiàn)了自動(dòng)木人和一些簡(jiǎn)單的機(jī)械偶人。到了近代 ，機(jī)器人一詞的出現(xiàn)和世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人問(wèn)世之后，不同功能的機(jī)器人也相繼出現(xiàn)并且活躍在不同的領(lǐng)域，從天上到地下，從工業(yè)拓廣到 農(nóng)業(yè)、林、牧、漁，甚至進(jìn)入尋常百姓家。機(jī)器人的種類之多，應(yīng)用之廣，影響之深，是我們始料未及的。工業(yè)機(jī)器人1由操作機(jī)（機(jī)械本體）、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作、自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)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(duì)穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。 機(jī)器人并不是在簡(jiǎn)單意義上代替人工的勞動(dòng)，而是綜合了人的特長(zhǎng)和機(jī)器特長(zhǎng)的一種擬人的電子機(jī)械裝置，既有人對(duì)環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器可長(zhǎng)時(shí)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(shuō)它也是機(jī)器的進(jìn)化過(guò)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)備，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備。1.2機(jī)械手的組成和分類1.2.1機(jī)械手的組成機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來(lái)抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱為機(jī)械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個(gè)自由度。自由度是機(jī)械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械手有23個(gè)自由度。1.2.2機(jī)械手的分類機(jī)械手的種類，按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。機(jī)械手一般分為三類：第一類是不需要人工操作的通用機(jī)械手。它是一種獨(dú)立的不附屬于某一主機(jī)的裝置。它可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，以完成各項(xiàng)規(guī)定的操作。它的特點(diǎn)是具備普通機(jī)械的性能之外，還具備通用機(jī)械、記憶智能的三元機(jī)械。第二類是需要人工才做的，稱為操作機(jī)。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過(guò)操作機(jī)來(lái)完成特定的作業(yè)，后來(lái)發(fā)展到用無(wú)線電訊號(hào)操作機(jī)來(lái)進(jìn)行探測(cè)月球等。工業(yè)中采用的鍛造操作機(jī)也屬于這一范疇。第三類是用專用機(jī)械手，主要附屬于自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)線上，用以解決機(jī)床上下料和工件送。這種機(jī)械手在國(guó)外稱為“Mechanical Hand”，它是為主機(jī)服務(wù)的，由主機(jī)驅(qū)動(dòng)；除少數(shù)以外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。在國(guó)外，目前主要是搞第一類通用機(jī)械手，國(guó)外稱為機(jī)器人1.3世界機(jī)器人的發(fā)展國(guó)外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個(gè)趨勢(shì)：（1）工業(yè)機(jī)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(jī)價(jià)格不斷下降，平均單機(jī)價(jià)格從91年的103萬(wàn)美元降至97年的65萬(wàn)美元。（2）機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化；由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)；國(guó)外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問(wèn)市。（3）工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開(kāi)放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制柜日見(jiàn)小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu)；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。（4）機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺(jué)、力覺(jué)等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺(jué)、聲覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)等多傳感器的融合技術(shù)來(lái)進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制；多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。（5）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過(guò)程控制，如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺(jué)來(lái)操縱機(jī)器人。（6）當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。美國(guó)發(fā)射到火星上的“索杰納”機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實(shí)例。(7)機(jī)器人化機(jī)械開(kāi)始興起。從94年美國(guó)開(kāi)發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來(lái)，這種新型裝置已成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)之一，紛紛探索開(kāi)拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域。1.4我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展有人認(rèn)為，應(yīng)用機(jī)器人只是為了節(jié)省勞動(dòng)力，而我國(guó)勞動(dòng)力資源豐富，發(fā)展機(jī)器人不一定符合我國(guó)國(guó)情。這是一種誤解。在我國(guó)，社會(huì)主義制度的優(yōu)越性決定了機(jī)器人能夠充分發(fā)揮其長(zhǎng)處。它不僅能為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來(lái)高度的生產(chǎn)力和巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且將為我國(guó)的宇宙開(kāi)發(fā)、海洋開(kāi)發(fā)、核能利用等新興領(lǐng)域的發(fā)展做出卓越的貢獻(xiàn)。我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人從80年代“七五”科技攻關(guān)開(kāi)始起步，在國(guó)家的支持下，通過(guò)“七五”、“八五”科技攻關(guān)，目前已基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開(kāi)發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人；其中有130多臺(tái)套噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近30條自動(dòng)噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人已應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來(lái)看，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離，如：可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品；機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國(guó)外比有差距；在應(yīng)用規(guī)模上，我國(guó)已安裝的國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約200臺(tái)，約占全球已安裝臺(tái)數(shù)的萬(wàn)分之四。以上原因主要是沒(méi)有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國(guó)的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，“一客戶，一次重新設(shè)計(jì)”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長(zhǎng)、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、?；O(shè)計(jì)，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。我國(guó)的智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在“863”計(jì)劃的支持下，也取得了不少成果。其中最為突出的是水下機(jī)器人，6000米水下無(wú)纜機(jī)器人的成果居世界領(lǐng)先水平，還開(kāi)發(fā)出直接遙控機(jī)器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、管道機(jī)器人等機(jī)種；在機(jī)器人視覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)、聲覺(jué)等基礎(chǔ)技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用上開(kāi)展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機(jī)器人、智能裝配機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)械等的開(kāi)發(fā)應(yīng)用方面則剛剛起步，與國(guó)外先進(jìn)水平差距較大，需要在原有成績(jī)的基礎(chǔ)上，有重點(diǎn)地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實(shí)用的技術(shù)和產(chǎn)品，以期在“十五”后期立于世界先進(jìn)行列之中。1.5我要設(shè)計(jì)的機(jī)械手本課題涉及的機(jī)械手屬于仿生靈巧手，可完成一個(gè)繞豎軸的旋轉(zhuǎn)、一個(gè)橫軸方向的移動(dòng)、一個(gè)豎軸方向的移動(dòng)、一個(gè)手爪的抓取和放開(kāi)動(dòng)作。其相關(guān)參數(shù)如下：旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。旋轉(zhuǎn)角度范圍為270；豎軸移動(dòng)。豎軸移動(dòng)范圍0-750mm；橫軸移動(dòng)。橫軸移動(dòng)范圍0-750mm；末端執(zhí)行結(jié)構(gòu)。氣動(dòng)的手爪，能實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的夾緊和放松，能抓起2kg的重物。2機(jī)械手的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作過(guò)程2.1機(jī)械手的結(jié)構(gòu)機(jī)械手結(jié)構(gòu)如下圖2.1所示，有氣控機(jī)械手(1)、XY軸絲杠組(2)、轉(zhuǎn)盤(pán)機(jī)構(gòu)(3)、旋轉(zhuǎn)基座(4)等組成。其運(yùn)動(dòng)控制方式為：三自由度機(jī)械手為圓柱坐標(biāo)型。圖1為機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖，(1)氣控機(jī)械手(有光電傳感器確定起始0點(diǎn))；(2) 機(jī)械手手臂的左右運(yùn)動(dòng)（左右方向）由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠組件完成，上下運(yùn)動(dòng)(垂直方向)由升降步進(jìn)電機(jī)控制；(3) 逆時(shí)針和順時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可由回旋360的轉(zhuǎn)盤(pán)機(jī)構(gòu)能帶動(dòng)機(jī)械手及絲杠組自由旋轉(zhuǎn)(其電氣拖動(dòng)部分由直流電動(dòng)機(jī)、光電編碼器、接近開(kāi)關(guān)等組成)；(4)旋轉(zhuǎn)基座主要支撐以上3部分；(5) 機(jī)械手的夾緊裝置采用關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，氣控機(jī)械手的張合由氣壓控制壓驅(qū)動(dòng)，并由電磁閥控制(充氣時(shí)機(jī)械手抓緊，放氣時(shí)機(jī)械手松開(kāi))。機(jī)械手可以根據(jù)設(shè)定程序的動(dòng)作將工件從A處搬運(yùn)到B處。SQ1，SQ2，SQ5，SQ6為水平和垂直方向上的限位開(kāi)關(guān)，SQ3，SQ4為原點(diǎn)位置和終點(diǎn)位置的光接近開(kāi)關(guān)。如圖2.2所示。2.2機(jī)械手的動(dòng)作過(guò)程其工作過(guò)程為：當(dāng)貨物到達(dá)時(shí)，機(jī)械手系統(tǒng)開(kāi)始動(dòng)作步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)縱軸上升，另一個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫軸開(kāi)始向前走；轉(zhuǎn)盤(pán)直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使機(jī)械手整體運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)到貨物接收處；步進(jìn)電機(jī)再次驅(qū)動(dòng)縱軸下降，到達(dá)指定位置后氣閥放氣，機(jī)械手松開(kāi)貨物；系統(tǒng)回位準(zhǔn)備下一次動(dòng)作。圖2.1 機(jī)械手結(jié)構(gòu)2.3機(jī)械手的座標(biāo)型式與自由度常見(jiàn)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)型。下圖是機(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A上的物品搬運(yùn)到傳送帶B。在圓柱坐在圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手的基本方案選定后，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，為了滿足設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)關(guān)于機(jī)械手具有3個(gè)自由度既：手臂伸縮；手臂回轉(zhuǎn)；手臂升降3個(gè)主要運(yùn)動(dòng)。圖2.2 機(jī)械手動(dòng)作過(guò)程3手部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.1概述手部是機(jī)械手直接用于抓取和握緊工件或夾持專用工具進(jìn)行操作的部件，它具有模仿人手的功能，并安裝于機(jī)械手手臂的前端。機(jī)械手結(jié)構(gòu)型式不象人手，它的手指形狀也不象人的手指、，它沒(méi)有手掌，只有自身的運(yùn)動(dòng)將物體包住，因此，手部結(jié)構(gòu)及型式根據(jù)它的使用場(chǎng)合和被夾持工件的形狀，尺寸，重量，材質(zhì)以及被抓取部位等的不同而設(shè)計(jì)各種類型的手部結(jié)構(gòu)，它一般可分為鉗爪式，氣吸式，電磁式和其他型式。鉗爪式手部結(jié)構(gòu)由手指和傳力機(jī)構(gòu)組成。其傳力機(jī)構(gòu)形式比較多，如滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜楔杠桿式、齒輪齒條式、彈簧杠桿式等，這里采用連桿推槽式。如圖3.13.2設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的幾個(gè)問(wèn)題應(yīng)具有足夠的握力（即夾緊力）在確定手指的握力時(shí)，除考慮工件重量外，還應(yīng)考慮在傳送或操作過(guò)程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)，以保證工件不致產(chǎn)生松動(dòng)或脫落。手指間應(yīng)有一定的開(kāi)閉角兩個(gè)手指張開(kāi)與閉合的兩個(gè)極限位置所夾的角度稱為手指的開(kāi)閉角。手指的開(kāi)閉角保證工件能順利進(jìn)入或脫開(kāi)。若夾持不同直徑的工件，應(yīng)按最大直徑的工件考慮。應(yīng)保證工件的準(zhǔn)確定位為使手指和被夾持工件保持準(zhǔn)確的相對(duì)位置，必須根據(jù)被抓取工件的形狀，選擇相應(yīng)的手指形狀。例如圓柱形工件采用帶V形面的手指，以便自動(dòng)定心。應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度手指除受到被夾持工件的反作用力外，還受到機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)的影響，要求具有足夠的強(qiáng)度和剛度以防止折斷或彎曲變形，但應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，自重輕。應(yīng)考慮被抓取對(duì)象的要求應(yīng)根據(jù)抓取工件的形狀、抓取部位和抓取數(shù)量的不同，來(lái)設(shè)計(jì)和確定手指的形狀。圖3.1 機(jī)械手手抓結(jié)構(gòu) 3.3驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算其工件重量G=2kg，V形手指的角度，,摩擦系數(shù)為 (1)根據(jù)手部結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)示意圖，其驅(qū)動(dòng)力為: (3-1)(2)根據(jù)手指夾持工件的方位，可得握力計(jì)算公式: (3-2)所以 (3)實(shí)際驅(qū)動(dòng)力: 式中 手部的機(jī)械效率，一般取0.850.95； K1安全系數(shù)，一般取1.22 K2工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響，K2可近似按下式估計(jì)，K2=1+a/g，其中a為被抓取工件運(yùn)動(dòng)時(shí)的最大加速度，g為重力加速度。取，并取。若被抓取工件的最大加速度取時(shí)，則:所以 所以?shī)A持工件時(shí)所需夾緊氣缸的驅(qū)動(dòng)力為1563N。3.4銷軸的選擇與校核銷軸的材料為45鋼，許用切應(yīng)力=80MPa，許用擠壓應(yīng)力=120MPa，選取銷軸的型號(hào)為GB/T 882 870銷軸的抗剪強(qiáng)度公式： (3-3) 銷軸的抗壓強(qiáng)度公式： (3-4) 抗剪強(qiáng)度=10.7MPa抗壓強(qiáng)度=1.3MPa ，因此銷軸合適。4氣缸的設(shè)計(jì)4.1氣缸的直徑本氣缸屬于單向作用氣缸。根據(jù)力平衡原理，單向作用氣缸活塞桿上的輸出推力必須克服彈簧的反作用力和活塞桿工作時(shí)的總阻力，其公式為: (4-1)式中: - 活塞桿上的推力，N - 彈簧反作用力，N- 氣缸工作時(shí)的總阻力，N- 氣缸工作壓力，Pa彈簧反作用按下式計(jì)算: (4-2) (4-3)Gf = (4-4) 式中:- 彈簧剛度，N/m- 彈簧預(yù)壓縮量，m- 活塞行程，m- 彈簧鋼絲直徑，m- 彈簧平均直徑，.- 彈簧有效圈數(shù).- 彈簧材料剪切模量，一般取在設(shè)計(jì)中，必須考慮負(fù)載率的影響，則:由以上分析得單向作用氣缸的直徑:代入有關(guān)數(shù)據(jù)，可得 所以:查有關(guān)手冊(cè)圓整，得由,可得活塞桿直徑:圓整后，取活塞桿直徑校核，按公式有:其中，則:滿足實(shí)際設(shè)計(jì)要求。4.2缸筒壁厚的設(shè)計(jì)缸筒直接承受壓縮空氣壓力，必須有一定厚度。一般氣缸缸筒壁厚與內(nèi)徑之比小于或等于1/10，其壁厚可按薄壁筒公式計(jì)算: (4-5)式中:6- 缸筒壁厚，mm- 氣缸內(nèi)徑，mm- 實(shí)驗(yàn)壓力，取, Pa材料為:ZL3,=3MPa代入己知數(shù)據(jù)，則壁厚為:取，則缸筒外徑為:5齒輪的設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要的傳動(dòng)之一，形式很多，應(yīng)用廣泛，傳遞的功率可達(dá)近十萬(wàn)千瓦，圓周速度可達(dá)200m/s，直徑能做到10m以上，單級(jí)傳動(dòng)比可達(dá)8或更大，因此在機(jī)器中應(yīng)用廣泛。和其他機(jī)械傳動(dòng)相比，齒輪傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：工作可靠，使用壽命長(zhǎng)；瞬時(shí)傳動(dòng)比為常數(shù)；傳動(dòng)效率高；結(jié)構(gòu)緊湊；功率和速度適用范圍廣等。主要缺點(diǎn)是：齒輪制造需要專用機(jī)床和設(shè)備，成本較高；精度較低時(shí)，振動(dòng)和噪聲較大；不適用于軸間距離較大的傳動(dòng)等。齒輪傳動(dòng)應(yīng)滿足兩項(xiàng)基本要求：1）傳動(dòng)平穩(wěn)要求瞬時(shí)傳動(dòng)比不變，盡量減小沖擊、噪聲和振動(dòng)；2）承載能力高要求在尺寸小、重量輕的前提下，齒輪的強(qiáng)度高、耐磨性號(hào)，在預(yù)定的使用期限內(nèi)不出現(xiàn)斷齒等失效現(xiàn)象。在齒輪設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和科研中，有關(guān)齒廓曲線、齒輪強(qiáng)度、制造精度、加工方法以及熱處理工藝等，基本上都是圍繞這兩個(gè)基本要求進(jìn)行的。4.1齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算主要有選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)等。1）齒輪類型 由于齒輪傳動(dòng)是為帶動(dòng)機(jī)械手的轉(zhuǎn)動(dòng)，傳遞的扭矩不太大，故可采用直齒圓柱齒輪傳遞動(dòng)力。2）精度選擇 齒輪精度等級(jí)的選擇是根據(jù)傳動(dòng)的用途、使用條件、傳動(dòng)功率、圓周速度等決定的。機(jī)械手的轉(zhuǎn)動(dòng)速度不高，故選用7級(jí)精度（GB10095-88）。3）材料選擇 齒輪材料的選擇應(yīng)具備下列條件：1）齒面具有足夠的強(qiáng)度，以獲得較高的抗點(diǎn)蝕抗磨粒磨損抗膠合和抗塑性流動(dòng)的能力；2)在變載荷下有足夠的彎曲疲勞強(qiáng)度；3）具有良好的加工和熱處理工藝性；4）價(jià)格較低。最常用的材料是鋼，鋼的品種很多，且可通過(guò)各種熱處理方式獲得適合工作要求的綜合性能。4）傳動(dòng)尺寸無(wú)嚴(yán)格限制，批量較小，故小齒輪材料用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度為260HB，大齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為240HB。5）齒數(shù)選擇 選小齒輪齒數(shù)z1 =20，大齒輪齒數(shù)z2 =iz1 =520=100。5.2齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算5.2.1初步計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 =20kg.cm=1960齒寬系數(shù) 查表可得 =1.0齒寬b 和小齒輪分度直徑的比值稱為齒寬系數(shù)（）為便于裝配和調(diào)整，根據(jù)和求出齒寬b后在將小齒輪寬度加大5mm10mm，但計(jì)算時(shí)按大齒輪寬度計(jì)算。接觸疲勞極限 由圖可得Hlim1=710Mpa，Hlim2=580MPa初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力 值由表可得，取=90初步計(jì)算小齒輪直徑 (5-1) 取=20mm初步齒寬120=20mm 5.2.2校核計(jì)算圓周速度 (5-2) 精度等級(jí) 由表12.6，選8級(jí)精度齒數(shù)z和模數(shù)m 初取齒數(shù)=20z2 =iz1 =520=100則選取z1 =20，z2 =100使用系數(shù) 由表10-2查得使用系數(shù)KA=1.5；動(dòng)載系數(shù) 根據(jù)=0.489m/s，8級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)KV=1.2；齒間載荷分配系數(shù) 由此得=齒向載荷分配系數(shù) 由表12.11 載荷系數(shù)K (5-3) 彈性系數(shù)由表12.12，鋼的彈性系數(shù)=189.8節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 由圖12.16，取=2.5接觸最小安全系數(shù) 由表12.14，取=1.05總工作時(shí)間 預(yù)期使用年限十年，每年300個(gè)工作日，單班制，在使用年限內(nèi)，工作時(shí)間占20%。故總工作時(shí)間為=10=4800h應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （5-4）接觸壽命系數(shù) 由圖12.18，=1.22=1.35許用接觸應(yīng)力 （5-5） 驗(yàn)算 計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為適合，齒輪尺寸無(wú)需調(diào)整，否則，尺寸調(diào)整后還應(yīng)再進(jìn)行驗(yàn)算。5.2.3確定主要傳動(dòng)尺寸分度圓直徑d模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，齒輪齒數(shù)確定，且與初選齒數(shù)相同，無(wú)需進(jìn)行調(diào)整，故分度圓直徑不會(huì)改變，即 中心距 齒寬 取=25mm ， =20mm6滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)6.1滾珠絲杠特點(diǎn)滾珠絲桿是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成執(zhí)行性的直線運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，如下圖所示，由螺母、絲杠、滾珠、回珠器、密封環(huán)等組成。滾珠絲杠的摩擦系數(shù)小，傳動(dòng)效率高。在數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)中，經(jīng)常用于代替滑動(dòng)絲杠，以提高傳動(dòng)精度。在設(shè)計(jì)滾珠絲杠時(shí)，首先要確定其名義直徑、螺距及滾珠直徑等。確定滾珠絲杠的上述參數(shù)時(shí)，目前采用的方法是，在防止疲勞點(diǎn)蝕的基礎(chǔ)上，即滾珠絲杠在工作過(guò)程中受軸向負(fù)載時(shí)，在滾珠和滾道型面間使產(chǎn)生接觸應(yīng)力。在這種交變接觸應(yīng)力的作用下，經(jīng)過(guò)一定的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)后，就要使?jié)L珠或滾道型面產(chǎn)生疲勞剝傷，而使?jié)L珠副喪失其工作性能，這是滾球絲杠副的主要破壞形式。在設(shè)計(jì)滾珠絲杠副時(shí)，必須保證在一定的軸向負(fù)載作用下，這種名義直徑D和螺距t的滾珠絲杠在回轉(zhuǎn)一百萬(wàn)轉(zhuǎn)后，在他的滾道上由于受滾珠的壓力而不致有點(diǎn)蝕現(xiàn)象，這個(gè)負(fù)載的最大值稱為這種滾珠絲杠能承受的最大動(dòng)負(fù)載。滾珠絲杠計(jì)算的內(nèi)容包括型號(hào)選擇，穩(wěn)定性校核，極限速度校核，精度計(jì)算，剛度與變形計(jì)算等。絲杠螺母副的特點(diǎn)：1）用較小的扭矩轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠（或螺母），可使螺母（或絲杠）獲得較大的軸向牽引力。2）可達(dá)到很大的降速比，使降速機(jī)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，傳動(dòng)鏈的以縮短。3）能達(dá)到較高的傳動(dòng)精。用于進(jìn)給機(jī)構(gòu)時(shí),還可兼作測(cè)量元件，通過(guò)刻度盤(pán)讀出直線位移的尺寸，最小數(shù)值可達(dá)0.0001mm。4）傳動(dòng)效率高，摩擦損失小。滾珠絲杠的傳動(dòng)效率=0.920.96,而一般的常規(guī)（滑動(dòng)）絲杠螺母副的=0.200.40。所以滾珠絲杠的傳動(dòng)效率比常規(guī)絲杠的傳動(dòng)效率提高了34倍。因此功率消耗只相當(dāng)于常規(guī)絲杠螺母副的1/31/4。5）給予適當(dāng)?shù)念A(yù)緊，可消除絲杠和螺母螺紋間隙，這樣反向時(shí)就可以沒(méi)有空程死區(qū)，反向定位精度高。與常規(guī)絲杠螺母副比較有較高的軸向精度。6）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)爬行現(xiàn)象，傳動(dòng)精度高。滾珠絲杠基本上是滾動(dòng)摩擦，摩擦阻力小，摩擦阻力的大小幾乎和運(yùn)動(dòng)速度完全無(wú)關(guān)，這樣就可以保證運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。由于滾珠絲杠基本上是滾動(dòng)摩擦，與常規(guī)絲杠螺母副比較不宜出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，故傳動(dòng)精度高。7）有可逆性，由于滾珠絲杠副摩擦系數(shù)小，可以從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，也可以由直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。絲杠和螺母都可以作為主動(dòng)件，也可以作為從動(dòng)件。8）制造工藝復(fù)雜，滾珠絲杠和螺母等元件的加工精度要求較高，光潔度要求也高，故制造成本高。例如絲杠和螺母上的螺旋槽滾道，一般都要求磨削成型表面的。9）不能自鎖，特別是垂直絲杠，由于自重慣性力的關(guān)系，下降時(shí)當(dāng)傳動(dòng)切斷后，不能立刻停止運(yùn)動(dòng)，故常需要添加制動(dòng)裝置。在設(shè)計(jì)滾珠絲杠時(shí)，首先要確定其名義直徑、螺距及滾珠直徑等。確定滾珠絲杠的上述參數(shù)時(shí)，目前采用的方法是，在防止疲勞點(diǎn)蝕的基礎(chǔ)上，即滾性絲杠在工作過(guò)程中受軸向負(fù)載時(shí)，在滾珠和滾道型面間使產(chǎn)生接觸應(yīng)力。在這種交變接觸應(yīng)力的作用下，經(jīng)過(guò)一定的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)后，就要使?jié)L珠或滾道型面產(chǎn)生疲勞剝傷，而使?jié)L珠副喪失其工作性能，這是滾球絲杠副的主要破壞形式。在設(shè)計(jì)滾珠絲杠副時(shí)，必須保證在一定的軸向負(fù)載作用下，這種名義直徑D和螺距t的滾珠絲杠在回轉(zhuǎn)一百萬(wàn)轉(zhuǎn)后，在他的滾道上由于受滾珠的壓力而不致有點(diǎn)蝕現(xiàn)象，這個(gè)負(fù)載的最大值稱為這種滾珠絲杠能承受的最大動(dòng)負(fù)載。6.2滾珠絲杠型號(hào)的選擇根據(jù)使用要求和結(jié)構(gòu)要求，選定滾珠絲杠的型號(hào)為WCM1604-2.5，這是一種微型外循環(huán)插管式、導(dǎo)珠管埋入式的滾珠絲杠副，精度等級(jí)選3級(jí)，其主要參數(shù)有：公稱直徑， 導(dǎo)程=4mm， 鋼球直徑=2.381mm， 絲杠外經(jīng)d=15.7mm, 螺紋底徑=13mm， 循環(huán)圈數(shù)2.51， 額定動(dòng)載荷=4763N， 額定靜載荷=10011N， 接觸剛度R=221N/。6.3滾珠絲杠的支承和支承方式滾珠絲杠的支承和支承方式將影響絲杠副的剛度，因此，對(duì)運(yùn)動(dòng)精度要求高時(shí)應(yīng)審慎地加以選擇。絲杠一端安裝兩個(gè)深溝球軸承或角接觸軸承或圓錐滾子軸承的稱為固定支承；安裝一個(gè)深溝球軸承或角接觸軸承或圓錐軸承的稱鉸支承；螺母相當(dāng)于固定支承。滾珠絲桿的支撐方式有三種，一是一端固定，另一端自由方式；通常用于段絲杠和豎直絲杠。二是一端固定，一端簡(jiǎn)支承方式，常用于較長(zhǎng)的臥式安裝絲杠。三是兩端固定，用于長(zhǎng)絲杠或高轉(zhuǎn)速，要求高拉壓剛度的場(chǎng)合。這種支承方式可以通過(guò)擰緊螺母來(lái)調(diào)整絲杠的預(yù)拉伸量。本文橫向絲杠采用第三種方式，即兩端固定的支承方式。因其所承受的軸向載荷不是很大，故可采用深溝球軸承的支撐方式。豎向的絲杠可采用一端固定，一端自由的方式。6.4滾珠絲杠剛度驗(yàn)算滾珠絲杠是一種精密的傳動(dòng)元件，它在工作負(fù)載P的作用下，將伸長(zhǎng)或縮短，在扭矩M的作用下，將向一方或另一方扭轉(zhuǎn)，這樣，滾珠絲杠的螺距就要產(chǎn)生變化，從而影響其傳動(dòng)精度和定位精度，因此，滾珠絲杠應(yīng)驗(yàn)算其滿載時(shí)的變形量。滾珠絲杠受工作負(fù)載（軸向力）P的作用而引起一個(gè)螺距t的變化量,可按下式計(jì)算： (cm) (6-1) 其中：P工作負(fù)載；t滾珠絲杠螺距；E彈性模量，對(duì)鋼而言（E=）；F滾珠絲杠的橫截面積（按內(nèi)徑而定）； 滾珠絲杠受扭矩M作用而引起一個(gè)螺距t的變化量，可以按下式計(jì)算： (cm) (6-2) 其中摩擦角，即在扭矩M的作用下，滾珠絲杠每一螺距長(zhǎng)度兩截面上的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角； 其中，M扭矩（）, (6-3) 式中 傳動(dòng)效率，4級(jí)及4級(jí)以上精度取0.9，以下取0.85G扭轉(zhuǎn)彈性；對(duì)鋼而言，G=滾珠絲杠截面積的極慣性矩（其中滾珠絲杠的內(nèi)徑，cm） =16.6= = cm（可忽略不計(jì)）已知滾珠絲杠的長(zhǎng)度為40cm,則整個(gè)工作長(zhǎng)度上的螺距變形總誤差：=40/0.4=4.1cm/m查表得對(duì)E級(jí)絲杠，允許誤差=15um/m，故該滾珠絲杠滿足要求。6.5穩(wěn)定性驗(yàn)算機(jī)械手搬運(yùn)系統(tǒng)上的滾珠絲杠是一種受軸向力的壓桿，如果軸向力過(guò)大，可使絲杠失去穩(wěn)定性而產(chǎn)生翹曲。機(jī)械手搬運(yùn)系統(tǒng)上的進(jìn)給絲杠一般均為長(zhǎng)柱。長(zhǎng)柱壓桿失穩(wěn)時(shí)的臨界負(fù)載，可用材料力學(xué)中的歐拉公式計(jì)算（N） (6-4) E絲杠材料的彈性模量，對(duì)鋼而言E=；J截面慣性矩，對(duì)實(shí)心圓桿而言，；l絲杠的工作長(zhǎng)度，l=40cm；u絲杠的軸端系數(shù)，由支撐條件決定，本設(shè)計(jì)是兩端向心軸承，u=1N 臨界負(fù)載與工作負(fù)載P之比成為穩(wěn)定性安全系數(shù)。如果穩(wěn)定性安全系數(shù)大于許用穩(wěn)定性安全系數(shù)，則該壓桿安全不致失穩(wěn)。=4故此滾珠絲杠不致失穩(wěn)。6.6滾珠絲桿的溫度變形計(jì)算當(dāng)溫度變化大時(shí)，需計(jì)算絲杠全長(zhǎng)的熱變形量 、基本導(dǎo)程修正量 Ph和熱變形力 (6-5) 式中材料線膨脹系數(shù)，鋼在 20100時(shí)，=12 ；l兩軸承間絲杠的距離，（mm）；t溫升（）；Ph基本導(dǎo)程（mm）；E彈性模量，??；A絲杠小徑斷面積，絲杠螺紋底徑（mm）。7電動(dòng)機(jī)的選擇機(jī)械手使用了四個(gè)電機(jī)，其一是帶動(dòng)手臂的升降和左右移動(dòng)運(yùn)動(dòng)；其二是帶動(dòng)機(jī)身的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其三是帶動(dòng)手部的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)7.1帶動(dòng)臂部升降和左右移動(dòng)的電機(jī)初選移動(dòng)速度 V=100mm/s P=6KW所以n=（100/6）60=1000轉(zhuǎn)/分選擇Y90S-4型電機(jī)，屬于籠型異步電動(dòng)機(jī)。采用B級(jí)絕緣，外殼防護(hù)等級(jí)為IP44，冷卻方式為I（014）即全封閉自扇冷卻，額定電壓為380V，額定功率為50HZ。如表7-1 Y90S-4電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)所示：表7-1 Y90S-4電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定功率KW滿載時(shí)堵轉(zhuǎn)電流堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩電流A轉(zhuǎn)速r/min效率%功率因素額定電流額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y90S-41.12.71400790.786.52.22.27.2帶動(dòng)機(jī)身回轉(zhuǎn)的電機(jī) 小齒輪傳動(dòng)的功率和轉(zhuǎn)矩都較小，因此可由直流電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，選擇直流電機(jī)的型號(hào)為37RG240，具體參數(shù)如下所示：電壓： DC12V額定轉(zhuǎn)速： 20r/min輸出扭矩： 20kg.cm 1Nm=10.2kgcm重量： 0.2kg7.3帶動(dòng)手部回轉(zhuǎn)的電機(jī)選擇Y90L-6型籠型異步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)采用B級(jí)絕緣。外殼防護(hù)等級(jí)為IP44，冷卻方式為I（014）即全封閉自扇冷卻，額定電壓為380V，額定功率為50HZ。如表7-2 Y90S-6電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)所示：表7-2 Y90L-6電動(dòng)機(jī)技術(shù)型號(hào)額定功率KW滿載時(shí)堵轉(zhuǎn)電流堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩電流A轉(zhuǎn)速r/min效率%功率因素額定電流額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y90S-41.13.291073.50.726.02.02.0致 謝本文是在導(dǎo)師劉媛媛老師的指導(dǎo)下完成的，首先對(duì)老師能在百忙之中抽出時(shí)間給我們指導(dǎo)表示衷心的感謝！也感謝老師對(duì)我的關(guān)心與支持。畢業(yè)設(shè)計(jì)這段時(shí)間，劉老師在學(xué)習(xí)和生活上都給了我極大的幫助，并幫我解決了很多學(xué)習(xí)和工作上的困難。沒(méi)有劉老師的幫助，我不可能順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。劉老師嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度，廣博的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)給我留下了深刻的印象，在此，我向劉老師表示崇高的敬意和衷心的感謝，并向所有關(guān)心我、指導(dǎo)我的老師們表示感謝。并在此一并感謝大學(xué)期間所有教育過(guò)我的老師，是你們的知識(shí)培養(yǎng)了我，豐富了我。同時(shí)也要感謝我所有的同學(xué)，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成也離不開(kāi)你們無(wú)私的幫助。同樣感謝與我一起做畢業(yè)設(shè)計(jì)的各位同學(xué)給我的關(guān)心和幫助！在這段時(shí)間內(nèi)，他們也讓我學(xué)到了不少東西。感謝所有關(guān)心和幫助過(guò)我的人們！參考文獻(xiàn)1 蔡自興.機(jī)器人學(xué)M.北京：清華大學(xué)出版社，2000:154155.2 姜繼海,宋錦春,高常識(shí).液壓與氣壓傳動(dòng)M.高等教育出版社，2002:5254.3 鄭洪生.氣壓傳動(dòng)M.機(jī)械工業(yè)出版社，2004:108110.4 袁子榮.液氣壓傳動(dòng)與控制M.重慶大學(xué)出版社，2002:122124.5 葛宜遠(yuǎn).流體傳動(dòng)及控制技術(shù)的新成就J.液壓與氣動(dòng)，1998, 16(2):13.6 路甬祥.氣動(dòng)技術(shù)的發(fā)展方向J.液壓與氣動(dòng)，1991, 5(2):23.7 許炳輝.氣動(dòng)技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)J.液壓與氣動(dòng)，1994, 5(1):3941.8 齊進(jìn)凱，陳冰冰.基于Pro/Engineer的氣動(dòng)機(jī)械手參數(shù)化設(shè)計(jì)J.機(jī)械設(shè)計(jì)，2000, 22(2):257258.9 徐炳輝.氣動(dòng)手冊(cè)M.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2005:2628.16MCB 工業(yè)的機(jī)械手論文巴雷特機(jī)械手爪可編程式可彎曲部分的搬運(yùn)和組裝摘要本文詳細(xì)介紹了巴雷特機(jī)械手爪BH8 250型的設(shè)計(jì)和運(yùn)行，一個(gè)智能的，靈活的八軸夾具, 一個(gè)可以隨時(shí)進(jìn)行自我完善,改變或者中斷各種危險(xiǎn)行為的工具。機(jī)械手爪帶來(lái)巨大的價(jià)值-工廠自動(dòng)化,因?yàn)樗?降低所需機(jī)器人工作單元的數(shù)量和尺寸 (平均每項(xiàng)90,000美元不包括高成本的占地面積),從而提高了工廠的生產(chǎn)能力,通過(guò)一個(gè)可編程平臺(tái)控制整合了各種各樣的機(jī)械手抓;漸漸的改進(jìn)和推出新產(chǎn)品介紹，通過(guò)工廠里的軟件進(jìn)行國(guó)際聯(lián)網(wǎng)。介紹本文介紹了一種新的方法來(lái)進(jìn)行材料處理，零件分類和構(gòu)件組裝，我們稱它為“抓”，即一個(gè)單一的嵌入式智能可重構(gòu)機(jī)械手爪，取代了獨(dú)特的，固定形狀的夾子和整個(gè)換刀庫(kù)。指導(dǎo)的目的是為了感謝巴雷特機(jī)械手爪的設(shè)計(jì)，今天我們必須探討什么是錯(cuò)誤的機(jī)器人技術(shù)，機(jī)器人在未來(lái)的巨大潛力，以及以前遺留下來(lái)的行不通的手爪的解決方案。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的優(yōu)秀解決方案，可編程的靈活性，需要沿著整個(gè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)史，從它的誕生，到現(xiàn)在。機(jī)器人手臂能夠從基礎(chǔ)的編程升級(jí)到靈活性的鈑金，讓機(jī)器人的外殼越來(lái)越薄。但即使要讓這些機(jī)器人的外殼變薄，也必須嵌入智能軟件Excel，以確保每個(gè)機(jī)器人能正常運(yùn)轉(zhuǎn)和適應(yīng)新的復(fù)雜的功能。就像在串行鏈中最薄弱環(huán)節(jié)，不靈活的爪子限制了整個(gè)工作單元機(jī)器人的生產(chǎn)力。機(jī)械爪子已經(jīng)進(jìn)行了獨(dú)特的設(shè)計(jì)，但是固定顎板的形狀還沒(méi)有確定。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，一般難以預(yù)計(jì)硬盤(pán)成本和進(jìn)度的范圍。一般來(lái)說(shuō)，機(jī)器人的每個(gè)形狀、方向和接近角的預(yù)期的變化，需要其他自定義，但是爪子固定的位置，存放爪子的地方和更換爪子的器械，是不容許擅自改變和增加的。相比之下，巴雷特的專利機(jī)械手爪如圖1所示，機(jī)械結(jié)構(gòu)，自動(dòng)重新配置和高度可編程性，不到一秒鐘匹配，地工作單元不停頓的數(shù)據(jù)交換量，交換手爪的幾乎任意形狀的變換功能。對(duì)于需要處理的可變等多種有效載荷的方向，提出了高度靈活性的任務(wù)，一個(gè)能讓機(jī)械手爪更安全，更快捷的安裝，以及比定做加工夾具更低的成本和大容量的存儲(chǔ)機(jī)架。不間斷運(yùn)行時(shí)，工作單元只有一個(gè)或兩個(gè)備用機(jī)械手爪可以作為應(yīng)急備份，而一個(gè)或兩個(gè)備用的手抓，是要求每個(gè)手爪都能變化 - 可能每個(gè)工作單元需要幾十人。而且，悲劇的是如果兩個(gè)手爪都系統(tǒng)備份，如果失敗，因?yàn)樗鼤?huì)存儲(chǔ)前幾天的可以識(shí)別的數(shù)據(jù)，很多自定義形狀，裝運(yùn)和自身裝配，所以會(huì)影響后面的操作。與此相反，由于機(jī)械手爪是數(shù)據(jù)相同，他們總是可以通過(guò)特定的軟件及時(shí)提供無(wú)限量的數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)夾具今天的機(jī)器人，裝配零件的處理大部分是通過(guò)夾具。如果表面的條件允許，真空吸力和電磁鐵也可以應(yīng)用，例如：處理汽車擋風(fēng)玻璃和車身。作為部分尺寸開(kāi)始超過(guò)100gms，顎板的自定義形狀，以確保安全運(yùn)行。由于處理和裝配耐用的主體，這些工具沒(méi)有什么變化，因?yàn)闄C(jī)器人是從三十年以前才開(kāi)始的。夾具，可以看做簡(jiǎn)單的類似鉗子的動(dòng)作，有兩個(gè)或三個(gè)非鉸鏈?zhǔn)种?，被稱為“鉗口”，保持平行或者進(jìn)行打開(kāi)或者觀關(guān)上的運(yùn)動(dòng)，如2所示。良好的組織目錄可從制造商那里得到客戶所匹配（除了自定義形成的素具）的各種組成手爪所需要的部分任務(wù)和部分參數(shù)。大型液壓夾鉗的有效載荷的尺寸范圍從微克至100+公斤。驅(qū)動(dòng)是典型的氣動(dòng)或液動(dòng),用簡(jiǎn)單的開(kāi)/關(guān)閥控制切換全開(kāi)或全閉狀態(tài)。鉗口通常移動(dòng)1cm就可以全開(kāi)至全關(guān)。這兩只手，兩個(gè)或三個(gè)手指，被稱為“鉗口”。對(duì)鉗口部分的制造目標(biāo)是可移動(dòng)的機(jī)械軟鋼或鋁，被稱為“軟鉗口”。在特殊的情況下，工具專家設(shè)計(jì)師決定要對(duì)矩形軟鉗口件進(jìn)行自定義加工。一旦加工形狀完成，軟鉗口夾持器就要連接到各自的機(jī)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試。這一過(guò)程可以采取任何數(shù)量的迭代和調(diào)整，直到系統(tǒng)正常工作。模具設(shè)計(jì)者需要時(shí)間來(lái)重復(fù)整個(gè)過(guò)程中每一個(gè)新的形態(tài)。隨著消費(fèi)者需求產(chǎn)品選擇的多元化，更加頻繁的產(chǎn)品介紹，對(duì)可調(diào)節(jié)自動(dòng)化的需求前所未有地強(qiáng)烈。然而，并沒(méi)有使機(jī)械手爪更全面，在過(guò)去幾年中機(jī)器人產(chǎn)業(yè)一直遵循的工具自動(dòng)來(lái)交換數(shù)控磨刀具技術(shù)的例子。但是，應(yīng)用換模型串行工具連接機(jī)器人證明是昂貴的和無(wú)效的。不同于使用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范外的銑床工具進(jìn)行成品切割，機(jī)器人工具設(shè)計(jì)者必須定制每一套機(jī)械爪的形狀 ， 一個(gè)耗時(shí)多、昂貴且難以確定范圍的任務(wù)。雖然機(jī)械手爪只便宜了500美元，但是每個(gè)工人努力制造機(jī)械手爪會(huì)耗資數(shù)倍。通過(guò)上面的例子，如果你要增加12個(gè)爪子的換刀架和刀具庫(kù)，那么花費(fèi)就不止10,000美元，而是劇增到20,000美元至60,000元。更嚴(yán)重的是，在定制過(guò)程中準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)成本將是未知數(shù)。因此，客戶必須提交一份包括初裝費(fèi)、所需時(shí)間和材料的成本在內(nèi)的采購(gòu)訂單，這是是交易的基礎(chǔ)。雖然在美國(guó)售價(jià)30,000美元，智能機(jī)械手爪并不便宜。然而，人們可以“定制”在某一天運(yùn)行一個(gè)小時(shí)軟件來(lái)驗(yàn)證的系統(tǒng)的性能。如果系統(tǒng)的性能不能達(dá)到目標(biāo)要求，那么那一天的勞動(dòng)是白費(fèi)的。如果系統(tǒng)成功，那么按照原訂單將沒(méi)有任何隱藏的費(fèi)用。除了成本、轉(zhuǎn)換機(jī)制的物理重量，在末端串行連接的機(jī)械臂外，限制了有效載荷和整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。該轉(zhuǎn)換長(zhǎng)度增加了額外的有效載荷中心，運(yùn)動(dòng)的靈活性，動(dòng)態(tài)響應(yīng)和關(guān)鍵的安全距離。巴雷特機(jī)械手爪的說(shuō)明靈活性和耐久性的簡(jiǎn)潔介紹巴雷特機(jī)械手爪在靈活性的基礎(chǔ)上，按圖3中確定的八種聯(lián)合軸連接。只有四個(gè)直流伺服電動(dòng)機(jī)，如圖4所示，需要控制所有八個(gè)關(guān)節(jié)，由智能機(jī)械耦合增強(qiáng)。由此產(chǎn)生的機(jī)械手爪是自身總共只有一點(diǎn)一八公斤重，只有8mm直徑的連接電纜提供直流電源，建立雙向串行通訊連接到機(jī)器人的主要工作單元控制器中。該機(jī)械手爪的通訊電子，五微處理器，傳感器，信號(hào)處理電路，電子換相，電流放大器，和伺服電機(jī)都整齊的安裝在機(jī)械手的體內(nèi)。巴雷特機(jī)械手爪的手掌有三個(gè)手指關(guān)節(jié)，如圖5所示，通過(guò)聯(lián)系手掌及每個(gè)手指，協(xié)調(diào)他們的動(dòng)作，能讓他們?cè)谀繕?biāo)范圍內(nèi)，牢牢的抓住物體。每個(gè)巴雷特機(jī)械手爪的三根手指都是由三個(gè)獨(dú)立伺服電機(jī)控制，如圖6所示。除了F1手指和F2手指的伸展動(dòng)作, 都是由伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，F(xiàn)1、F2、F3 三個(gè)手指的內(nèi)外部的機(jī)械結(jié)構(gòu)都是用一樣的鉸鏈連接的。三個(gè)手爪的每個(gè)馬達(dá)都必須驅(qū)動(dòng)兩個(gè)關(guān)節(jié)軸。通過(guò)專用通道來(lái)控制扭矩，扭矩控制器如圖7所示，這些關(guān)節(jié)的作用是能讓爪子在抓東西時(shí)更安全。如圖8所示，當(dāng)手爪第一次接觸物體時(shí)，需要傳遞簡(jiǎn)單的扭矩，確定他們的接合處，關(guān)閉電機(jī)電流，并等待手抓內(nèi)部的微處理器發(fā)出進(jìn)一步的指示命令。但是，當(dāng)扭矩控制器如圖9所示時(shí)，為使安全和控制，扭矩控制機(jī)制第一次接觸物體時(shí)，用事先設(shè)置好的扭矩的上限值，再次確定物體螺紋的聯(lián)系，并當(dāng)手爪第二次接觸時(shí)，在一毫秒之內(nèi)更改第一次接觸時(shí)的所有扭矩信息。接觸順序快速確定，沒(méi)有高速攝像機(jī)的幫助下你將無(wú)法想象其中的過(guò)程。當(dāng)機(jī)械手爪放開(kāi)被抓對(duì)象時(shí)，它會(huì)讓扭矩控制器對(duì)每個(gè)手爪的扭矩的上限值進(jìn)行設(shè)定，而可控扭矩可以讓機(jī)械的停止的爪子再一次打開(kāi)。當(dāng)扭矩達(dá)到最高，那就是它的上限。這樣的話，機(jī)械手爪就有一個(gè)可抓起物體重量的準(zhǔn)確范圍。與傳統(tǒng)的機(jī)械手爪不同，這種手抓里的連接，容許每個(gè)手指的兩個(gè)一致的獨(dú)立接觸點(diǎn)來(lái)穩(wěn)固的抓住物體的表面。不管位置，速度，加速度，還是扭矩，都可以通過(guò)所有17,500種型號(hào)的編碼器進(jìn)行控制處理。當(dāng)速度和加速度設(shè)置為最大時(shí)，每個(gè)手指可以在不到一秒鐘的時(shí)間內(nèi)向任何一個(gè)的方向上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。通過(guò)測(cè)量，每個(gè)手指都能夠迅速的產(chǎn)生2公斤的力。一旦確定穩(wěn)定的抓住物體時(shí)，則鏈接將自動(dòng)鎖定，并關(guān)掉電機(jī)，這樣可以節(jié)省電源，直到需要重新調(diào)整或者放開(kāi)物體時(shí)，電機(jī)會(huì)自動(dòng)打開(kāi)。雖然手抓的張開(kāi)與收縮是擬人化，但如圖10所示，清楚的顯示了機(jī)器的非擬人化。機(jī)器伸展的動(dòng)作非常近似于靈長(zhǎng)類動(dòng)物的手指（拇指）的動(dòng)作，但是又不能替代，巴雷特機(jī)械手爪還有一種類似的手爪，整個(gè)手爪可以旋轉(zhuǎn)180度，手指中心對(duì)稱且平行于連接軸，是一種可以抓住各種夾具形狀的多功能手爪。在1/2秒內(nèi)可控制的機(jī)器在 3000位置中任意伸展。不同的是機(jī)械鎖定了手爪伸縮的運(yùn)動(dòng)，使伸縮運(yùn)動(dòng)變回了可驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，允許其控制手爪的位置，速度，加速度和扭矩。通過(guò)允許手爪的伸縮運(yùn)動(dòng)，使手指緊密的感應(yīng)物體，機(jī)械手爪的主要目的是找到一個(gè)接觸面積最大的同時(shí)耗能又是最小的地方。電子和機(jī)械的優(yōu)化可編程機(jī)器人智能靈巧的控制是成功的關(guān)鍵，不論是控制機(jī)械手臂，自動(dòng)引導(dǎo)工具，還是機(jī)械手爪。雖然智能機(jī)器人驅(qū)動(dòng)電機(jī)控的制通常是與處理器相關(guān)聯(lián)，很多生物系統(tǒng)，包括人類的手，一定程度上是通過(guò)大腦控制來(lái)處理一些反饋上來(lái)的獨(dú)立信號(hào)。實(shí)際上，巴雷特機(jī)械手爪通過(guò)結(jié)合現(xiàn)實(shí)世界中生物的靈活動(dòng)作，制作了一個(gè)機(jī)械程度相當(dāng)高的智能可編程微處理器，來(lái)處理反饋的信號(hào)。通過(guò)嚴(yán)格的數(shù)學(xué)定義，要求關(guān)節(jié)軸通過(guò)智能電機(jī)的控制，使每一個(gè)獨(dú)立關(guān)節(jié)都能非常靈活。如果想讓機(jī)器人變得靈活，至少需要N個(gè)獨(dú)立的伺服電機(jī)，有時(shí)會(huì)多達(dá)N+1個(gè)或者2N個(gè)，每個(gè)關(guān)節(jié)軸都需要驅(qū)動(dòng)器控制。能讓機(jī)器人靈活的最重要的組成是伺服電機(jī)，可惜的是，這個(gè)家伙非常大，非常復(fù)雜，同時(shí)也是非常昂貴的。所以，理想中的想法可能是美好的，但放到現(xiàn)實(shí)中確實(shí)一個(gè)不切實(shí)際的設(shè)計(jì)。根據(jù)定義，靈活的既不是你的手，也不是巴雷特機(jī)械手爪。當(dāng)然，其本身的良好定義是多功能的。其次，如果嚴(yán)格的定義巴雷特機(jī)械手爪的靈活性，它需要八至16個(gè)馬達(dá)，使過(guò)于笨重的，復(fù)雜的，和不牢固的機(jī)械手變得靈活起來(lái)，但實(shí)際應(yīng)用起來(lái)卻并非如此。但是，通過(guò)利用四個(gè)智能的聯(lián)合耦合機(jī)制，僅需要4個(gè)伺服電機(jī)基本上就可以讓巴雷特機(jī)械手爪變得靈活起來(lái)。在某些情況下反射控制甚至比刻意控制要好?；趯?duì)自身有兩個(gè)例子可以說(shuō)明這一點(diǎn)。假設(shè)你的手不小心摸了非常燙的表面，它本能的會(huì)立刻回縮，通過(guò)條件反射來(lái)彌補(bǔ)主觀控制。如果沒(méi)有這種反射行為，你的手將邊燃燒邊等待疼痛的感覺(jué)通過(guò)神經(jīng)纖維緩慢的從你的手傳送到到你的大腦，然后你的大腦通過(guò)相同的神經(jīng)纖維緩慢的指揮你的手臂，手腕，手指的肌肉收縮。至于第二個(gè)例子，試著動(dòng)食指的某一個(gè)關(guān)節(jié)而不出動(dòng)其他關(guān)節(jié)。如果你還是正常人的話，你將不能完成，因?yàn)槟愕氖值年P(guān)節(jié)是聯(lián)系在一起的。你的肌肉和肌腱為了精簡(jiǎn)而失去了某些靈活的功能。巴雷特機(jī)械手爪承諾，微處理器和機(jī)械智能集成的功能設(shè)計(jì)將滿足智能靈活的要求。電子控制在巴雷特機(jī)械手爪中，包含了中央監(jiān)控微處理器，協(xié)調(diào)四個(gè)專門(mén)的運(yùn)動(dòng)控制微處理器通過(guò)RS232線進(jìn)行對(duì)I / O的控制。在圖4所示部分控制電路是在70針底板上建立并運(yùn)行的。每個(gè)控制微處理器都是傳感器電子進(jìn)行相關(guān)的運(yùn)動(dòng)，電機(jī)換向電子和電機(jī)功率，手指或擴(kuò)散的動(dòng)作電流放大器的電子產(chǎn)品。微處理器通過(guò)I/O命令監(jiān)視高速通過(guò)的信息，通過(guò)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的RS232串行通信連接到PC的工作單元 或 控制器進(jìn)行通訊。機(jī)器人的兼容性允許使用任何RS232控制器，只有8毫米直徑的電纜同時(shí)對(duì)所有電力和通信進(jìn)行限制。通過(guò)使用公開(kāi)出版的機(jī)械手爪通訊語(yǔ)言（GLS）優(yōu)化了通信速度、帶寬和所需要的時(shí)間，并處理了機(jī)械手爪遇到特殊情況所出現(xiàn)的延遲問(wèn)題。重要的是要認(rèn)識(shí)到，機(jī)械手爪一般在工作周期中是最活躍的，而其執(zhí)行手臂運(yùn)動(dòng)，手臂在一個(gè)估計(jì)的軌跡兩端活動(dòng)時(shí)所用時(shí)間是最短的。當(dāng)然機(jī)械臂在整個(gè)周期需要高控制帶寬，機(jī)械手抓就有足夠的時(shí)間接受安裝信息，因?yàn)樗咏哪繕?biāo)比較大。然后，用精確定時(shí)的控制器發(fā)布一個(gè)“觸發(fā)器”命令，如ASCII字符“C”，在幾個(gè)毫秒內(nèi)開(kāi)始執(zhí)行。機(jī)械手爪的控制語(yǔ)言(GCL)該機(jī)械手爪可以傳達(dá)和接受任何機(jī)器人的工作控制器命令，個(gè)人電腦，蘋(píng)果機(jī)，UNIX box，甚至是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的ASCII RS232 - C的掌上電腦進(jìn)行串行通信 他們都有共同的通信協(xié)議。雖然強(qiáng)大，相比USB或火線的標(biāo)準(zhǔn)， RS232有一個(gè)慢速帶寬的說(shuō)法，但其的簡(jiǎn)單導(dǎo)致了數(shù)據(jù)有一個(gè)短時(shí)間的小延遲。通過(guò)簡(jiǎn)化GCL，我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了只需要以毫秒為單位就可以執(zhí)行和反饋一個(gè)命令（從控制器傳輸?shù)綑C(jī)械手爪，然后再傳回控制器）。通過(guò)最初的努力，建立了一個(gè)高度優(yōu)化的機(jī)械手爪語(yǔ)言，這樣的標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)協(xié)議意味著GCL的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)兼容協(xié)議的未來(lái)是美好的。該機(jī)械手抓有兩種控制模式：監(jiān)管模式和即時(shí)模式。監(jiān)督是通過(guò)正常的模式來(lái)控制機(jī)械手爪。它是通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的指揮體系，為了實(shí)現(xiàn)最佳的性能。監(jiān)管模式具有以下幾種語(yǔ)法結(jié)構(gòu)：對(duì)象（前綴） - 動(dòng)作（命令） - 主體（參數(shù)） - 限定（數(shù)值）.前綴是指通過(guò)1-4臺(tái)電機(jī)的ASCII數(shù)值1，2，3，4來(lái)分別對(duì)應(yīng)F1,F2,F3,F4四個(gè)手指。任何前綴號(hào)碼，可用于任何命令。如果前綴被省略，那么機(jī)械手爪的命令適用于所有可用的軸。舉一個(gè)例子，在ASCII字符“c”表示命令，驅(qū)動(dòng)相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)，以默認(rèn)（或用戶定義）的速度和加速度開(kāi)始運(yùn)行，直到運(yùn)行夠默認(rèn)（或用戶定義）的時(shí)間后停止，并鎖定這個(gè)時(shí)候機(jī)械手抓的位置1C代表關(guān)閉F1號(hào)手指。2C代表關(guān)閉F2號(hào)手指12C代表關(guān)閉F12號(hào)手指。C相當(dāng)于1234C并關(guān)閉所有手指。我們也有專門(mén)的命令“S”（取自于單詞“spread”）作為 “4”的快捷方式，“G” （取自于“grasp”）作為“123”的快捷方式，所以：GC是相當(dāng)于123C SC是相當(dāng)于4C。有類似的命令啟動(dòng)手指，移動(dòng)任何組合的四個(gè)軸的位置，打開(kāi)默認(rèn)或用戶定義的數(shù)據(jù)，讀取和設(shè)置用戶自定義的參數(shù)，并讀?。蛇x）相應(yīng)的三個(gè)手指。BH8-250型號(hào)的最新版本有21和28兩種命令設(shè)置參數(shù)，可以靈活的進(jìn)行各種設(shè)置。在即時(shí)模式下，如過(guò)先進(jìn)的即時(shí)遙操作控制，并且經(jīng)常通過(guò)巴雷特的用戶友好的GUI訪問(wèn)運(yùn)行Windows95/98/NT電腦。在即時(shí)模式下，用戶指定一個(gè)已有的數(shù)據(jù)包括模式和結(jié)構(gòu)。巴雷特的個(gè)人電腦軟件為用戶提供了20個(gè)連續(xù)的模式，使用戶可以通過(guò)定量細(xì)化數(shù)據(jù)包里的信息內(nèi)容。GUI可以快速的形成一個(gè)機(jī)械手抓的圖案，其中包括了速度和位置的控制。GUI也有新型“生成C + +代碼”按鈕，使一個(gè)沒(méi)有任何C或C + +編程知識(shí)人都可以成功的保存和讀取。但是，如果熟悉C + +編程，也可以根據(jù)需要自行編輯代碼。一旦即時(shí)模式啟動(dòng)，數(shù)據(jù)將全部處于ASCII字符的控制，直到發(fā)出停止即時(shí)模式或監(jiān)管模式才能返回。則該系統(tǒng)已被證明有效，并將客戶的各種應(yīng)用進(jìn)行了強(qiáng)化。結(jié)論雖然巴雷特機(jī)械手爪BH8 - 250只在1999年推出商用，已在30個(gè)企業(yè)投入使用，在全球各地每個(gè)的價(jià)格統(tǒng)一30,000美元。購(gòu)買(mǎi)機(jī)械手爪最集中的產(chǎn)業(yè)是日本汽車行業(yè)的制造商和供應(yīng)商，包括本田，雅馬哈摩托車， NGK（催化改裝陶瓷基板）。在這個(gè)時(shí)候，這些廠家才剛剛開(kāi)始探索這種多功能設(shè)備的功能，而諸如Fanuc Robotics公司，美國(guó)和日本空間計(jì)劃的客戶，已成為回頭客。
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