搬运机器人设计

搬运机器人

设计

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搬运机器人能够模仿人手部的部分动作，按照设定的程序、轨迹和要求，代替人工在高温和危险的作业区进行单调持久的作业，实现一些人工不可能完成的工作，这不仅可以使人手避免出现可能的危险情况，保障生产安全，还能促进工作线的流水化，提高了工作效率，降低了劳动强度，改善了劳动环境，已经成为现代制造业中不可或缺的一种自动化装置。

本机器人用于生产线上工件的自动搬运，下图为机器人动作示意图，机械手按下述顺序周而复始地工作：

根据对机器人的工艺过程及控制要求分析，机械手的动作过程如图所示：

一、搬运机械手总体结构设计

（1）该机器人采用圆柱坐标型，具有三个自由度，即手臂的伸长、缩短，手臂的上升、下降和整体旋转。

（2）该机器人采用液压驱动，其具有体积小、质量轻、结构紧凑、传动平稳、操作简单、安全、经济、易于实现过载保护且液压元件能够自行润滑等一系列优点。

（3）在控制方式选择上，由于其功能只是在两个传送带之间搬移工件，运动简单，控制要求不高，因此采用点位控制方式。

（4）此搬运机器人是在两个工作台之间搬运工件，其动作比较简单，选用电位器进行定位。

（5）此机器人应用于自动生产线上，因此，它应该能够按照控制程序自动运行,即具有自动运行模式。

二、搬运机械手机械结构设计

1、机身设计

因为圆柱坐标式机器人把回转与升降两个自由度归属于机身，所以设计回转与升降机身，选用旋转液压缸与升降液压缸单独驱动的回转型机身，如图1所示，升降液压缸在上，旋转液压缸在下。

2、臂部设计

采用双导向杆的臂部伸缩结构。缸体直接固定在升降立柱上，活塞杆与两根导向杆连接一起组成伸缩臂，由于活塞杆与导向杆全部藏在缸体内，油管也从活塞杆内部通过，其特点是结构

紧凑，外观整洁。结构如图2所示。

3、手部腕部设计

因为工件的形状为圆柱形，所以带“V”型钳口的手爪，本次设计的搬运机器人手爪采用滑槽杠杆式结构，夹紧缸采用单作用弹簧复位式结构，杠杆端部固定安装着圆柱销，当拉杆向上拉时，圆柱销就在两个钳爪的滑槽中移动，带动钳爪绕两支点回转，夹紧工件；拉杆向下推时，使钳爪松开工件。结构如图3所示。

4、整体机械结构设计

搬运机器人整体结构如图4所示。

三、搬运机器人液压系统设计

包括夹紧液压缸液压回路设计、伸缩液压缸液压回路设计、升降液压缸液压回路设计、旋转（齿条）液压缸液压回路。液压传动具有较大的功率体积比，压力、流量均容易控制，可无级调速，反应灵敏，可实现连续轨迹控制，维修方便。

四、搬运机械手控制系统设计

采用PLC控制，包括操作面板设计、I/O点数确定及PLC选型、PLC外部接线图设计、PLC控制程序设计。通过分析控制要求，应该设计机械手复位程序、手动运行程序和自动运行程序。

搬运机械手在暂停或者等待指令时，液压系统的液压泵一般要处于卸荷状态，因此，还要设计控制液压泵卸荷与否的程序，对液压泵进行控制。