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徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
摘要
科學(xué)發(fā)展觀為我國(guó)工程技術(shù)的發(fā)展開(kāi)辟了廣闊道路，而機(jī)械手作為一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，這就對(duì)我們的教育培訓(xùn)部門(mén)提出了新的要求。因此，為了適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的形勢(shì)，在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一臺(tái)教學(xué)型機(jī)械手有著深遠(yuǎn)的科教意義。
本課題設(shè)計(jì)的教學(xué)型搬運(yùn)機(jī)械手，主要包括機(jī)械手的總體方案設(shè)計(jì)、機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及驅(qū)動(dòng)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手手部的四自由度運(yùn)動(dòng)：手臂的升降、伸縮和手腕、手臂的回轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)中分析了教學(xué)型機(jī)械手的功能要求和現(xiàn)實(shí)意義，通過(guò)氣壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)手臂的升降和伸縮，采用回轉(zhuǎn)氣壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)手腕和手臂的回轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)的機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于操作，在單片機(jī)的控制下完成預(yù)期的動(dòng)作，能給學(xué)生以直觀的印象，達(dá)到教學(xué)演示的目的。
關(guān)鍵詞 機(jī)械手；教學(xué)型；四自由度；單片機(jī)
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(jī)械手概述 1
1.2 機(jī)械手的組成和分類(lèi) 1
1.2.1 機(jī)械手的組成 1
1.2.2 機(jī)械手的分類(lèi) 4
1.3 國(guó)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(jī)械手的功能要求及現(xiàn)實(shí)意義 6
1.5.1 教學(xué)用機(jī)械手的功能要求 6
1.5.2 教學(xué)用機(jī)械手的現(xiàn)實(shí)意義 7
2 機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案 8
2.1 機(jī)械手的座標(biāo)型式與自由度 8
2.1.1 機(jī)械手的坐標(biāo)型式 8
2.1.2 機(jī)械手的自由度 9
2.2 機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 9
2.3 機(jī)械手的主要參數(shù) 11
2.4 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表 11
3 機(jī)械手機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13
3.1 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13
3.1.1 設(shè)計(jì)時(shí)考慮的幾個(gè)問(wèn)題 13
3.1.2手爪夾持裝置的機(jī)構(gòu)選型 13
3.1.3 手部夾緊氣缸的設(shè)計(jì) 15
3.2手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19
3.2.1 手腕的自由度 19
3.2.2 手腕的驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 19
3.3手臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(jì) 26
3.3.4手臂回轉(zhuǎn)缸體的設(shè)計(jì) 29
4機(jī)械手氣壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 31
4.1氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖 31
4.2氣動(dòng)元件介紹 31
5 機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 35
5.1 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分類(lèi) 35
5.2 控制方式 35
5.3機(jī)械手的控制 36
6 結(jié)論 38
7致謝 39
參考文獻(xiàn) 40
0
1 緒論
1.1 機(jī)械手概述
機(jī)器人由操作機(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)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)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(jī)器人應(yīng)用情況，是一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志。
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)各，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。
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(chēng)為“工業(yè)機(jī)械手”。生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)械手可以提高生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率:可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)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(jìn)行正常的工作，意義更為重大。因此，在機(jī)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(yùn)輸業(yè)等方面得到越來(lái)越廣泛的引用。
機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開(kāi)始比較簡(jiǎn)單，專(zhuān)用性較強(qiáng)，僅為某臺(tái)機(jī)床的上下料裝置，是附屬于該機(jī)床的專(zhuān)用機(jī)械手。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(chēng)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。