碼垛機器人

碼垛機器人,碼垛,機器人 機械與電氣工程學院 本科生畢業(yè)設計(論文)撰寫規(guī)范 為了規(guī)范畢業(yè)設計（論文）管理，提高畢業(yè)設計（論文）質量，根據(jù)《關于進一步規(guī)范佛山科學技術學院本科生畢業(yè)設計（論文）撰寫工作的通知》（教實踐[2009]5號），針對機械與電氣工程學院的具體情況，特制定本規(guī)定，本規(guī)定適用于機械與電氣工程學院下屬的各專業(yè)。 一、畢業(yè)設計（論文）應包括的內容：封面、中文摘要及關鍵詞、英文摘要及關鍵詞、目錄、正文、參考文獻、致謝、封底。另外還可根據(jù)需要增加附錄等內容。畢業(yè)設計（論文）字數(shù)一般要求在8千～1萬字左右。 二、具體格式要求 （一）封面、封底：封面由教務處統(tǒng)一格式（見附件1），封底用空白A4紙。 （二）題目：字數(shù)一般不超過20字，必要時可加副標題。封面中題目用小二號黑體加粗，居中，副標題用三號黑體加粗，并在副標題前加長劃線，居中。 （三）摘要及關鍵詞 中文摘要：字數(shù)一般要求在200～300字左右，摘要題頭用小四號黑體，摘要兩字之間空2個空格，居中，然后隔行用五號宋體書寫摘要的內容。（見附件2） 關 鍵 詞：關鍵詞題頭用五號黑體，左側頂格，后加冒號，然后在同一行用五號宋體書寫關鍵詞，多個關鍵詞之間用分號隔開。 英文摘要：英文摘要上方應有英文題目，采用西文字體Times New Roman小四號加粗，題目中每一個實詞的第一個字母要大寫，如：Meliorating of Nutritive Soil Modifier on Acid Soil，居中；英文題目下面是作者的英文姓名，采用西文字體Times New Roman小四號，姓的字母全部大寫，名的第一個字母要大寫并用“-”連接，如：CHEN Xiao-hua，居中；英文摘要題頭Abstract用Times New Roman小四號加粗，居中，然后隔行用五號Times New Roman字體書寫英文摘要的內容。（見附件3） 英文關鍵詞：題頭Key words用Times New Roman五號加粗，左側頂格，后加冒號，然后在同一行用五號Times New Roman字體書寫英文關鍵詞，多個關鍵詞之間用分號隔開。 （四）目 錄：目錄題頭用小四號黑體，目錄兩字之間空2個空格，居中，目錄內容用五號宋體，左右對齊，中間隔以小圓點。（見附件4） （五）正 文： 畢業(yè)設計（論文）的正文應包括以下內容： (1) 選題背景：說明本設計課題的來源、目的、意義、應解決的主要問題及應達到的技術要求；簡述本課題在國內外發(fā)展概況及存在的問題，本設計的指導思想。 (2) 方案論證：說明設計原理并進行方案選擇，闡明為什么要選擇這個設計方案（包括各種方案的分析、比較）以及所采用方案的特點。 (3) 過程(調查、研究、設計或實驗)論述：指作者對自己的研究工作的詳細表述。要求論理正確、論據(jù)確鑿、邏輯性強、層次分明、表達確切。 (4) 結果分析：對研究過程中所獲得的主要的數(shù)據(jù)、現(xiàn)象進行定性或定量分析，得出結論和推論。 (5) 結論及存在的問題：對整個研究工作進行歸納和綜合，闡述本課題研究中尚存在的問題及進一步開展研究的見解和建議。 正文原則上包括上述五方面的內容，應根據(jù)實際情況劃分章節(jié)，確定各章節(jié)標題。 正文中的一級題序及標題用小四號黑體、二級及以下題序及標題用五號黑體、正文中其他中文字體以及圖序圖題、表序表題等均用五號宋體，英文字體用五號Times New Roman字體。 （六）參考文獻：另起一頁，題頭用小四號黑體，居中，然后隔行用五號宋體書寫文獻內容，左對齊。 （七）頁面排版：頁邊距：上為2.8厘米、下為2.8厘米、左為2.5厘米、右為2.5厘米；行間距為1.25倍；字符間距為標準間距。裝訂線：0.5厘米，裝訂線位置：左。 （八）頁碼編排：封面、封底不編排頁碼；中英文摘要、目錄等前置部分的頁碼用羅馬數(shù)字單獨編排；正文及以后的頁碼用阿拉伯數(shù)字編排。頁碼應位于頁面底端居中。 （九）打印要求：全部用A4紙由學生自行打印。 （十）裝訂要求：畢業(yè)設計（論文）正本和附屬材料分別左側裝訂成兩本，并將畢業(yè)設計（論文）正本和附屬材料裝入同一個資料袋里保存。各專業(yè)可參考下列要求進行裝訂。 1．畢業(yè)設計（論文）正本：包括的內容及裝訂順序是:①封面；②中文摘要及關鍵詞；③英文摘要及關鍵詞；④目錄；⑤正文；⑥參考文獻；⑦致謝；（⑧附錄）；⑨封底。 2．附屬材料：包括的內容及裝訂順序是：①封面；②任務書；③開題報告；④指導過程記錄表；⑤答辯記錄表；⑥畢業(yè)設計（論文）評分表；⑦畢業(yè)設計（論文）評議表等。 附：范本 附件1：封面 Foshan University 本科生畢業(yè)設計（論文） 一號黑體加粗居中 說明：正式封面，畢業(yè)設計使用 本科生畢業(yè)設計 字樣封面 畢業(yè)論文使用 本科生畢業(yè)論文 字樣封面 (正式使用時將上述說明刪除) （題目） 小二號黑體加粗居中 (副標題換行用三號黑體加粗居中) 學 院： 專 業(yè)： 學 號： 學生姓名： 指導教師： （職稱） 小三號宋體加粗，橫線上居中 二〇 年 月  附件2：中文摘要 一個空行 摘 要黑體小四，中間空兩格，居中 **************************************************** ********************************************************** ********************************************************** ********************************************************** ********************************************************** ********************************************************** ………… ****************************************************** ********************************************************** ********************************。采用宋體五號字，1.25倍行距 空兩行 關鍵詞：關鍵詞題頭用黑體五號字加粗，頂格，后加冒號 ****; ***********; ********關鍵詞用宋體五號字，各關鍵詞之間用分號分隔 * I  附件3：英文摘要 空一行 This is a ExampleTimes New Roman小四號加粗，居中，題目中的每一個實詞的首寫字母大寫，其余小寫，介詞、連接詞全部小寫 (英文題目) CHEN Xiao-huaTimes New Roman小四號，居中。姓的字母全部大寫，名的第一個字母要大寫，并用“-”連接 （英文姓名） AbstractTimes New Roman小四號加粗，居中 ****************************************************** *********************************************************** *********************************************************** *********************************************************** *********************************************************** *********************************************************** ………… ******************************************************* *********************************************************** ********************************.英文采用Times New Roman五號字體，1.25倍行距 空兩行 Key words題頭Key Words 用Times New Roman五號字體，加粗，左頂格，后加冒號 ：****; ***********; *********關鍵詞用Times New Roman五號字體，各關鍵詞之間用分號分隔 II  附件4：目錄 目 錄黑體小四號字，居中，中間空兩格 1．**************………………………………………………1 2．*******************……………………………………… 2 2．1 ******************* …………………………………3 2．1．1 *******……………………………………………5 2．1．2 *********…………………………………………7 ………… 2．2 **********************………………………………9 2．2．1****** ……………………………………………10 ………… 3．*******************………………………………………15 ………… 結論及尚存在的問題 …………………………………………34 參考文獻 ………………………………………………………35 致謝 ……………………………………………………………38 附錄 ……………………………………………………………39目錄內容用宋體五號字，左右對齊，下級標題比上級標題縮進2個字符，標題與頁碼之間以小圓點隔開。1.25倍行距 III  附件5：正文 *****************（題目）黑體小三號居中 姓名： 學號： 班級： 宋體五號字，居中 ****************************************************** ********************************************************** ********************************************************** *******************。正文部分中文采用宋體五號字，英文采用Times New Roman五號字，段落首行縮進兩個漢字，1.25倍行距 1．*********，一級標題用小四號字、黑體、頂格，1.25倍行距 ****************************************************** ********************************************************** 1．1 ****************二級及以下標題用五號字、黑體， 1.25倍行距 ……………… 1．1．1 ********************* ……………… （2-1）公式排版樣例，居中， 編號采用兩級編號，(章號-公式編號)，中間連接線用半角 1正文部分頁碼居中  附件6：圖表標注 圖2-2 基本蟻群算法的流程圖插圖要求必須有圖名及編號，編號采用兩級編號：(章號-圖編號)，中間連接線用半角，圖名居中，圖名及圖中字符中文字體用宋體五號，英文采用Times New Roman五號字。 Vc 2/3Vcc 1/3Vcc 0 0 Vo Vcc t1 t2 T t t （a）多諧振蕩器 (b)工作波形 圖2-3 555多諧振蕩器 表3-1異端電壓供電：（V=5V,R2=2K）表要求必須有表名及編號，編號采用兩級編號：(章號-表編號)，中間連接線用半角，表名及表中中文字體用宋體五號，英文采用Times New Roman五號字。 電壓 V+ V- Vout 4.8 2.5 2.2 3.48 4.64 2.32 2.2 3.46 4.37 2.18 2.2 0.01  附件7：參考文獻 參考文獻參考文獻標題用小四號黑體，居中，本章另起一頁 [1] 孔鵬. Visual C++ 6.0完全自學手冊五號宋體，左對齊 [M]. 北京:機械工業(yè)出版社, 2007專著格式 . [2] 于興. 一種改進的遺傳算法及其在TSP求解中的應用[D]. 山東：山東大學, 2學位論文格式 006. [3] 單源最短路徑算[EB/OL]. http://www.zjtg.cn/itjs/suanfa/2_2.asp網(wǎng)站資源 . [4] 孫力,須文波. 量子搜索算法體系及其應用[J]. 計期刊格式 算機工程與應用,2006,14(2):55-57. 附件8：致謝 致 謝“致謝”標題用小四號黑體，居中，本章另起一頁 ************************************************************************ **************************************************************************** **************************************************************************** *********************************************************************五號宋體 。 附件9：附屬材料封面 Foshan University 本科生畢業(yè)設計（論文）附屬材料 一號黑體加粗居中 說明：正式封面，畢業(yè)設計附屬材料使用 本科生畢業(yè)設計附屬材料 字樣封面 畢業(yè)論文附屬材料使用 本科生畢業(yè)論文附屬材料 字樣封面 (正式使用時將上述說明刪除) 學 院： 專 業(yè)： 學 號： 學生姓名： 小三號宋體加粗，橫線上居中 二〇 年 月 本科生畢業(yè)設計（論文）任務書 機械設計制造及其自動化 專業(yè) 班級 學號 同學： 現(xiàn)將畢業(yè)設計（論文）任務書下發(fā)給你，內容如下： 一、畢業(yè)設計（論文）題目： 碼垛機器人的結構設計 二、進程安排： 起止日期 主要內容 第1周~第2周 調研、開題：收集資料；構思設計方案；撰寫開題報告； 第3周~第5周 總體設計：研究碼垛機器人的結構，構思設計方案； 第6周~第14周 詳細設計：完成驅動、傳感器件的選型；完成機器人結構設計，繪制裝配圖；設計重要的零部件； 第15周~第16周 撰寫論文：撰寫、修改設計報告（論文）；參加答辯 三、主要參考文獻： 1．孫 桓，陳作模編．機械原理（第6版）．北京：高等教育出版社，2006 2．濮良貴，等主編．機械設計（第7版）．北京：高等教育出版社，2007 3．[美]Gordon McComb，Myke Predko著，龐 明，王曉宇，等譯．機器人設計與實現(xiàn)．北京：科學出版社，2008.1 4．[美]Gordon McComb 著，原 魁，房立新，等譯．機器人本體制作指南．北京：機械工業(yè)出版社，2006.3 5．張黎驊，呂小榮 主編．機械工程專業(yè)畢業(yè)設計指導書．北京：北京大學出版社，2011.6 四、該任務書于2015 年 1月 5 日發(fā)出，請你根據(jù)該任務書的要求按時完成畢業(yè)設計（論文）任務。 五、該任務書一式兩份，一份發(fā)給學生，一份留學院存檔。 指導教師及職稱： 教授 20 年 月 日 系 主 任： 簽發(fā)于20 年 月 日 四川大學錦江學院畢業(yè)論文（設計） 工業(yè)機器人手部三指抓取的結構設計 機械設計及其自動化 學生 指導教師 【摘要】:隨著工業(yè)的大規(guī)模的發(fā)展，越來越多工業(yè)機器人操作手應用于各個場所并逐漸受到各國開發(fā)者關注和重視。而最后執(zhí)行者作為機器人于環(huán)境互相作用的機械指已經被提到了新的高度，文中簡要介紹機械抓取機構的概念，機械抓取機構的組成與分類國內外的發(fā)展狀況及發(fā)展前景。調研現(xiàn)有工業(yè)機器抓取機構工作原理和結構設計提出工業(yè)機器人三指抓取機構的結構原理，然后將任務要求和對象物體的幾何物理特性以及環(huán)境信息綜合起來考慮，經過分析建立于東學的模型，仿真各個手指在抓取時的運動姿態(tài)，同時完成分析在靜平衡狀態(tài)下手指和外界環(huán)境之間的作用力。并將抓取的姿態(tài)推理出來，同時尋找抓取物體特征平面，確定出所需要抓取的平面，再在抓取的平面上進一步規(guī)劃出三個抓取點，并最終完成抓取結構設計。 【關鍵詞】 工業(yè)機器人 三指抓取機構 結構設計 Industrial robot manipulators three fingers grab the institutional structure design 【Abstract】With the large-scale industrial development, more and more industrial robot manipulators used in various places, and gradually by the concern and attention of the Inter-developer. Mechanical means as robots interact with the environment the final implementation, has been referred to a new level. The paper briefly introduces the mechanical grab the concept of the composition and classification of mechanical grab institutions, the industrial robot refers to crawl the principle of the structure. And comprehensive task requirements and object geometrical physical characteristics, and environmental information into consideration to establish the kinematics of the model through the analysis, simulation of individual fingers crawl athletic stance, and finger to complete the analysis in the static equilibrium state and the external environment between the forces. Attitude reasoning and crawl out and grab objects by looking for characteristic plane, identified the need to capture the plane 3 crawl further planning, and then grab the plane, and the final completion of the crawl structure design. 【Key words】 Industrial robots Three fingers grab the institutional Structure design 目 錄 緒論......................................................... 1.前言???????????????? 1.1機械手概述............................................... 1.2機械手的組成和分類....................................... 1.2.1機械手的組成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1.2.2機械手的分類．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.機械手的設計方案 2.1機械手的坐標型式與自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.2機械手的手部結構方案設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.3機械手的手臂結構方案設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.4機械手的手臂結構方案設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.5機械手的驅動方案設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.6機械手的控制方案設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.7機械手的主要參數(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.8機械手的技術參數(shù)列表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3.手部結構設計 3.1夾持式手部結構．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3.1.1手指的形狀和分類．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3.1.2設計時考慮的幾個問題．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3.1.3動力設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4.手臂伸縮的尺寸設計與校核 4.1手臂伸縮結構的尺寸設計與校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4.1.1手臂尺寸．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4.2 尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4.3 尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 5.結論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 致謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 參考文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 專業(yè)相關的資料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 緒論 1.前言 1.1機械手概述： 機械手是可以模仿人手和臂的某些動作和功能的，常常用在按固定順序抓取、搬運物件或操作難度大的工具的自動操作裝置。工業(yè)機械手是最早出現(xiàn)的工業(yè)使用中的也是最早出現(xiàn)的現(xiàn)代機器人，可代幫助我們做的繁重勞動以實現(xiàn)生產的機械化和自動化，而且能在有害環(huán)境下，操作避免人去操作降低危險，所以廣泛應用于機械制造冶金，工業(yè)操作，電子輕工與原子能等部門。 現(xiàn)今的生活上,在科技日新月益的進展之之下,工業(yè)機械人手與有人類的手主要區(qū)別就在于靈活度和耐力度。也就是機械手的最大優(yōu)勢能可以重復的做同一動作，在機械正常工作下永遠也不會覺得累！機械手的使用也將會越來越廣泛,機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動生產設備，機械手的工作的準確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力。工業(yè)機械手成了機器人的一個重要分支。 按驅動方式來劃分，機械手可分為氣動式、液壓式、機械式與電動式。特點就是可以通過軟件編程來完成各種所需的作業(yè)，構造和性能上兼有人和工業(yè)機械手機器各自的優(yōu)點. 1.2機械手的組成和分類 1.2.1.機械手的組成 機械手主要由驅動系統(tǒng)、執(zhí)行機構與控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等所組成。主要結構如圖所以框圖2-1所示。 圖1-1 機械手組成方框圖:1-1 執(zhí)行機構： 包括手臂、手部、手臂和立柱等主要部件。 1手部: 三指可更換設計，其中包括了手指，手指拉桿34 手指固定套33 拉桿轉接件31，運動原理是拉桿轉接件與拉桿和電機分別固定，通過絲桿電機帶動拉桿水平運動來到達三只手指的張合左右。 圖1-2 對物體接觸的部分不同形狀的物體接觸的報道，夾型吸附式的手分開這個項目，夾型結構可以用手把手的類型的手指和手和力量的傳動機構構成手指對象物直接接觸的部件，旋轉和平移動型一般能用手指的活動而形成的旋轉手指的構造簡單，容易制作的，所以廣泛適用的翻譯很少使用，其理由是復雜，不過，翻譯型圓形部分工作夾具直徑的變化，其軸方向的位置，所以不影響工作夾具徑范圍頗適合的手指的構造把握物體的出現(xiàn)而被逮捕的部分，概略或重量和大小的孔和對象一般形成的v形狀和表面的平面：手指夾緊支持和內部示手指，雙鰭加型和雙重手指手指型等為目的的任務完畢為了夾具夾緊力發(fā)生通過傳動機構力傳動機構的種類比一般用來：滑動杠桿，連接桿，桿式，傘齒輪齒條型等等 2手肘: 圖1-3 手肘的作用是連接手部和手臂的模塊，并用來調整被抓取物件的角度即姿勢的作用。 3手臂: 圖1-4 機械手支持的重要部分的物體手臂，手，手臂是最重要的之一，是物體把持的手指的驅動，把東西從一個地方搬到另一個地方”，通常缸，汽缸的手臂的可動部驅動，連接桿支架齒輪，螺絲機構、凸輪機構和油壓等驅動源，空氣或電動馬達臂的運動的多樣性，實現(xiàn)調整。 4立柱: 立柱是支承手臂的部件之一，立柱是機械手臂的一部分，手臂回轉運動和上下或左右運動均與立柱有密切的聯(lián)系。機械手的立柱因工作需要，有時也可作橫向移動，即稱為可移式立柱。 5機座: 機座是機械手的底部基礎局部，工業(yè)機械手區(qū)執(zhí)行機構的各部件域控制模塊均裝置于機座上故起支撐和連接的作用。二驅動系統(tǒng)控制系統(tǒng)是驅動工業(yè)機械手執(zhí)行機構運動的動力裝置調節(jié)裝置和輔助裝置組成。常用的驅動系統(tǒng)有氣壓傳動、液壓傳動與機械傳動?？刂葡到y(tǒng)是支配著工業(yè)機械手按規(guī)定的工作要求運動的系統(tǒng)。目前工業(yè)機械手的控制系統(tǒng)一般由順序電氣定位和控制系統(tǒng)或機械擋塊定位系統(tǒng)組成。控制系統(tǒng)有電氣控制與射流控制兩種，支配著機械手按指定的順序運動，并記憶人們給予機械手的指令信息如運動軌跡、動作順序、運動速度及時間同時按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機構發(fā)出命令，必要時可對機械手的動作進行監(jiān)控，當動作有發(fā)生故障與錯誤時即發(fā)出報警信號。 1.2.2.機械手的分類 工業(yè)機械手的種類很多，關于分類的問題，目前在國內尚無統(tǒng)一的分類規(guī)范，此暫按使用范圍、驅動方式和控制系統(tǒng)等進行分類。 一、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 附屬于主機的具有固定順序而且無獨立控制系統(tǒng)的機械裝置。專用機械手具有工作對象單一、動作少、結構簡單、和造價低等特點使用可靠，適用于大批量的自動化生產的自動換刀機械手，自動線的上、如自動機床、下料機械手和加工中心。 2、通用機械手 一種具有獨立控制的順序可變的動作靈活多樣的機械手。驅動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是獨立的通用機械手的工作范圍大、通用性強、定位精度高，適用于不時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伺服型與簡易型兩種: 2、 按驅動方式分 1液壓傳動機械手 以液壓壓力去驅動執(zhí)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、動作靈敏、結構緊湊、傳動平穩(wěn)。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，、且低溫下工作與高溫不宜工作。若機械手采用電液伺服驅動系統(tǒng)，就能實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，使工業(yè)機械手的通用性擴大，但是電液伺服閥的制造要求精度高，油液過濾要求嚴格。 2氣壓傳動機械手 以壓縮空氣的壓力來驅動執(zhí)行機構運動的機械手。其主要特點是: 輸出力小，介質李源極為方便，結構簡單氣動動作迅速，，但是由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，氣壓壓力較低，抓重一般在30公斤以下，同樣抓重條件下它相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(huán)境中進行工作。 3機械傳動機械手 即由機械傳動機構如連桿、凸輪、齒條齒輪和、間歇機構等驅動的機械手。一種附屬于工作主機的專用機械手，其動力是由工作機械傳送的主要特點是運動準確可靠，用于工作主要用在的上、下料。動作頻率大，但結構較大，動作順序一般不可變。 4電力傳動機械手 即有特殊結構的感應電動機、功率步進電機或者直線電機或直接驅動執(zhí)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。其中的直線電機機械手的運動速度快與行程長，維護和使用方便。此類機械手目前還不多，但有發(fā)展前途。 三、按控制方式分 1.點位控制 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，不能控制其運動軌跡。如果要控制的點數(shù)多，就要肯定增加電氣控制系統(tǒng)的復雜性。目前使用的專用和通用工業(yè)機械手均屬于此類。 2.連續(xù)軌跡控制 機械手運動軌跡為空間的任意連續(xù)曲線，他的特點是設定點可以無限的整個移動過程處于控制之下，可以實現(xiàn)平穩(wěn)和準確的運動，并且使用范圍廣，但電氣控制系統(tǒng)復雜。這類工業(yè)機械手一般采用小型計算機進行控制。 2. 機械手的設計方案 對電動機械手的基本要求可以快速、準確地拾-放和搬運物件，這就要求它具快速反應、有高精度、需要一定的承載能力、靈活的自由度與足夠的工作空間及在任意位置都能自動定位等特性。 設計電動工業(yè)機械手的原則是:充分分析作業(yè)對象工件作業(yè)技術要求，擬定最合理的作業(yè)工藝和工序，而且滿足功能要求和環(huán)境條件;明確工件的結構形狀和材料特性，定位精度要求，抓取或者搬運時的尺寸，受力特性、和質量參數(shù)等，從而進一步確定對機械手結構及運行控制的要求;盡量選用定型的規(guī)范組件，簡化設計制造過程，兼顧通用性和專用性，并能實現(xiàn)柔性轉換和編程控制.本次設計的機械手是電機工業(yè)機械手，是適合于成批或中、小批生產的可以改變動作順序的自動搬運或操作設備，勞動強度大和操作單調。 2.1機械手的坐標型式與自由度 按工業(yè)機械手手臂的不同運動形式和組合情況，其坐標型式可分為圓柱坐標式、直角坐標式、關節(jié)式與球坐標式。由于本機械手在上下料時手臂具有升降、收縮及回轉運動，所以，采用圓柱座標型式。相應的機械手具有三個自由度，為了彌補升降運動行程較小的不足之處，增加手臂擺動機構，從而增加一個手臂上下擺動的自由度。 機械手的運動示意圖 圖2-1 2.2機械手的手部結構方案設計 為了使機械手的通用性更強，把工業(yè)機械手的手部結構設計成可更換結構，當工件變成棒料時，就可以換成夾持式手部使用; 圖2-2 2.3.機械手的手臂結構方案設計 我們考慮到機械手的通用性，同時由于被抓取工件是水平放置的關系，因此手臂必需設有回轉運動才可滿足工作的要求。因此，手臂我們設計成回轉結構，實現(xiàn)手臂回轉運動的機構為回轉的功能。 圖2-3 2.4.機械手的手臂結構方案設計 依照抓取工件的要求，本工業(yè)機械手的手臂要有三個自由度，即左右回轉手臂的伸縮和降或俯仰運動。手臂的回轉和升降運動是通過模擬人的手臂通過3個軸的旋轉來實現(xiàn)的 圖2-4 2.5.機械手的驅動方案設計 由于電動傳動系統(tǒng)的反應靈敏，動作迅速和泄漏較小阻力損失，簡單，裝置和維修簡單利廉因此本機械手采用電動傳動方式來傳動。 2.6.機械手的控制方案設計 我們考慮到機械手的通用性，同時使用點位控制，所以我采用可編程序控制器PLC對機械手進行控制。當機械手的動作流程改變時，只需改變PLC順序即可實現(xiàn)，非常方便快捷。 2.7.機械手的主要參數(shù) 1.工業(yè)機械手的最大抓重是其規(guī)格的主參數(shù)，由于是我們用電動方式驅動，因此考慮抓取的物體不應該太重，我們查閱相關機械手的設計參數(shù)，結合工業(yè)生產的實際情況，所以本設計設計抓取的工件質量為6公斤。 2.基本參數(shù)運動速度是機械手主要的基本參數(shù)。操作節(jié)拍對機械手速度提出了要求，設計速度過低限制了使用范圍。而影響機械手動作快慢的主要因素是手臂伸縮及回轉的速度。機械手動作停止過程的加、時有啟動、減速度存在用速度一行程曲線來說明速度特性較為全面，因為平均速度與行程有關，故用平均速度表示速度的快慢關系更為符合速度特性。除了運動速度之外，手臂設計的基本參數(shù)還要考慮伸縮行程和工作半徑。大部分機械手設計成相當于人工坐著或站著且略有走動操作的空間。太大的伸縮行程和工作半徑，肯定會帶來偏重力矩增大而剛性降低。這種情況下宜采用自動傳送裝置為好。根據(jù)統(tǒng)計和比較，該機械手手臂的伸縮最大工作半徑約為1900定位精度也是基本參數(shù)之一。該機械手的定位精度為2MM。 2.8. 機械手的技術參數(shù)列表 一、用途: 用于自動輸送線的上下料。 二、設計技術參數(shù): 1、抓重: 2、自由度數(shù):5個自由度 3、坐標型式:圓柱坐標 4、最大工作半徑:1800mm 5、手臂最大中心高:1800mm 6、手臂運動參數(shù): 伸縮行程900mm 伸縮速度90°/s 升降行程900mm 回轉范圍0到150° 回轉速度 7、手肘運動參數(shù): 回轉范圍 0到270° 回轉速度 8、底盤運動參數(shù)：回轉范圍 0到270° 回轉速度90°/s 9、定位方式:行程開關或可調機械擋塊等 10、定位精度: 11、驅動方式:電動傳動 12、控制方式: 圖2-5 3. 手部結構設計 為了使機械手的通用性更強，我們把機械手的手部結構設計成了可以更換結構，當工件是棒料時，我就使用夾持式手部:如果有實際需要，我們還可以換成氣壓吸盤式結構， 3.1機器人手部結構 夾持式手部結構由手指或手爪和傳力機構所組成。其傳力結構形式比較多，如滑槽杠桿式、齒輪齒條式、彈簧杠桿式與斜楔杠桿式等 圖3-1 3.1.1手部概述 1.手部是末端操作器：可以具有手指，也可以不具有手指；可以有手爪，也可以是專用工具。 2. 手部操作圖例 3. 手部組成：機身.手部.手臂（含手腕）、。手部對整個機器人完成任務的好壞起著關鍵的作用，它直接關系著夾持工件時的定位精度、夾持力的大小等。 4. 手部的設計要求： 4.1．具有足夠的夾持力。 4.2．保證適當?shù)膴A持精度：手指應能順應被夾持工件的形狀，應對被夾持工件形成所要求的約束。 4.3．考慮手部自身的大小、形狀、機構和運動自由度：主要是根據(jù)作業(yè)對象的大小、形狀、位置、姿態(tài)、重量、硬度和表面質量等來綜合考慮。 4.4.智能化手部還應配有相應的傳感器：由于感知手爪和物體之間的接觸狀態(tài)、物體表面狀況和夾持力的大小等，以便根據(jù)實際工況進行調整等。 5.手指的分類 夾持式是一種最常見的方式，其中常用的有多指式與兩指式、和雙手雙指式:按手指夾持工件的部位又可分為內卡式與內漲式和外夾式兩種方式:按模仿人手手指的動作，手指可分為一是回轉型，二是回轉型和移動型或稱直進型其中以二回轉型為基本型式。當二回轉型手指的兩個回轉支點的距離縮小到無窮小時，就變成了一回轉型手指;同理，當點回轉型手指的手指長度變成無窮長時，就成為移動型?；剞D型手指開閉角較小，制造容易，應用廣泛結構簡單，。 移動型應用較少，其結構比較復雜龐大，當移動型手指夾持直徑變化的零件時不影響其軸心的位置，能適應不同直徑的工件。 如下圖為會轉型： 如下圖為平動型： 如圖為平移型圖例 6.經典結構 6.1．機械式手爪結構： 氣動驅動手爪：氣缸驅動活塞平移→齒條移動→扇形齒輪擺動→連桿機構擺動→手爪平動 如下圖喂氣動手爪圖例： 其它四種機械式手爪機構： 7.手部應用實例 7.1平行指手爪機構： 工作原理： 回轉動力源1和6驅動構件2和5順時針或逆時針旋轉，通過平行四邊形機構帶動手指3和4作平動，夾緊或釋放工件。 7.2設有檢測開關的手爪裝置： 工作原理： 手爪裝有限位開關5和7。在指爪4沿垂直方向接近工件6的過程中，限位開關檢測手爪與工件的相對位置。當工件接觸限位開關時發(fā)信號，汽缸通過連桿3驅動指爪夾緊工件。 3.1.2設計時考慮的幾個問題 一.具有足夠的握力即夾緊力 我確定手指的握力時，考慮工件重量外，我們還應考慮在傳送或操作過程中所產生的慣性力和振動，確保證工件不致發(fā)生松動和脫落。 二.手指間應具有一定的開閉角 兩手指張開與閉合的兩個極限位置所夾的角度我們稱為手指的開閉角。手指的開閉角應保證工件能順利進入與脫開，若夾持不同直徑的工件，我們要按最大直徑的工件考慮。對于移動型手指只有開閉幅度的要求。 三.保證工件準確定位 我們?yōu)槭故种负捅粖A持工件保持準確的位置，所以必需根據(jù)被抓取工件的形狀，選擇相應對應手指形狀。例如圓柱形工件采用帶“V形面的手指，以便自動定心。 四.具有足夠的強度和剛度 手指除受到被夾持工件的反作用力外，還受到機械手在運動過程中所產生的慣性力和振動的影響，所以要求有足夠的強度和剛度以防折斷或彎曲變形，當應盡量使結構簡單緊湊，自身重輕，并使手部的中心在手臂的回轉軸線上，確保使手臂的扭轉力矩最小為佳。 五.考慮被抓取對象的要求 根據(jù)機械手的工作需要，通過對比采用的機械手的手部結構是一支點三指回轉型，由于工件多為圓柱形，故手指形狀設計成凹型，其結構如附圖所示。 3.1.3動力設計 1.手部驅動力計算 本課題電機機械手的手部結構如圖3-2所示????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 圖3-2 其工件重量G=5公斤， V形手指的角度，,摩擦系數(shù)為 (1)根據(jù)手部結構的傳動示意圖，其驅動力為: (2)根據(jù)手指夾持工件的方位，可得握力計算公式: 所以 (3)實際驅動力: 因為傳力機構為齒輪齒條傳動，故取，并取。若被抓取工件的最大加 速度取時，則: 所以 所以夾持工件時所需夾緊電機驅動力要達到為。 4.1手臂伸縮結構的尺寸設計與校核 4.1.1手臂尺寸 手臂伸縮為900mms所用電機為 90TDY060-3A:最大功率為70W 同步轉速為60R/min 最大轉矩為3600mN.m 自重3.2kg 轉軸轉動范圍為270°，設計思路在0°到270°的2邊各安裝一個行程開關，或者紅外傳感器。 4.2.2 尺寸校核 長度設計為=900mm, 電機功率：P=1.732×U×I×cosφ 電機轉矩：T=9549×P/n ； 電機功率 轉矩=9550*輸出功率/輸出轉速 轉矩=9550*輸出功率/輸出轉速 P = T*n/9550 公式推導 電機功率，轉矩，轉速的關系 功率=力*速度 P=F*V---公式1 轉矩(T)=扭力(F)*作用半徑(R) 推出F=T/R ---公式2 1．測定手腕質量為10kg,則重力 1， 設計加速度，則慣性力 總受力 所以設計尺寸符合實際使用要求。 4.3.2 尺寸校核 1．我們測定參和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一個半徑的圓盤上，那么轉動慣量： （） 考慮軸承，油封之間的摩擦力，設定摩擦系數(shù), 總驅動力矩 設計尺寸滿足使用要求。 致謝 通過對這次設計，讓我對工業(yè)機器人有了感性的認識，同時也對國內外的工業(yè)機器人的發(fā)展有所了解了。根據(jù)國內外機器人與機械手發(fā)展的經驗、現(xiàn)狀及近幾年的動態(tài)，也結合當前國內經濟發(fā)展的具體情況，機器人技術重點應在開展智能機器人、機器人化及其相當技術的開發(fā)及應用。經過努力，國已研制了許多示教再現(xiàn)型工業(yè)機器人以及焊接、噴涂裝配等機器人。而國外，工業(yè)機器人的發(fā)展更迅速，讓機器人化機械已經興起。 通過這次設計，讓我綜合運用機械設計的理論與實際知識，結合生產實際知識，培養(yǎng)分析和解決一般工程實際問題的能力，并使所學的知識得到深化和擴展，進一步鞏固、；通過設計，讓我掌握機械設計的一般規(guī)律，樹立了正確的設計思想，培養(yǎng)獨立分析和解決實際問題的能力；讓我學會從機器功能的要求動身，合理選擇傳動機構類型，制定設計方案，如何正確計算零件的工作能力，確定它形狀、尺寸、結構及材料，并考慮制造工藝、維護、使用、經濟與平安等問題，培養(yǎng)獨立設計能力。 當然在設計過程中，也碰到許多問題。老師的指導和一些同學的協(xié)助下，也盡自己的努力去克服困難，最后順利地完成了整個設計。由于本人缺乏經驗及水平有限，但是設計仍存在一些問題，如機器人的動力學分析以及缺少機器人的動作模擬仿真等等，希望老師給予指正。 參考文獻 1.孫桓 等主編.機械原理第六版.高等教育出版社，2001 2.馬香峰 主編.工業(yè)機器人的操作機設計.??冶金工業(yè)出版社,1996 3.宗光華 張慧慧譯.機器人設計與控制.?科學出版社?2004 4.鄭笑級 工業(yè)機器人技術及應用[M].??北京：煤炭工業(yè)出版社，2004 5.劉慶國，劉力??編著．計算機繪圖．高等教育出版社，2003? 6.濮良貴??主編，???機械設計（第八版）.?高等教育出版社，2006 7.馬香峰??等編著，工業(yè)機械手的操作機設計.冶金工業(yè)出版，1995 8.日本機器人學??會編，機器人技術手冊.???科學出版社，1996 9.付京遜、CSG李 編，機器人學.中國科學技術出版社，1989 10.張建民?????主編，??工業(yè)機器人.?北京理工大學出版社，1987 11.[俄]IOM索爾???編，工業(yè)機器人圖冊.?機械工業(yè)出版社，1991 12.RomdhanLDesignandanalysiofahybridserial-parallelmanipul19997[10]19.熊有倫.機器人學[M].北京:機械工業(yè)出版社,1993. 13.JohnJCraig著.機器人學導論原書第3版[M].贠超等譯北京:機械工業(yè)出版社,2006. 14.宋偉剛．機器人機械系統(tǒng)原理、理論方法和算法[M]．沈陽：東北大學出版社，2001．