平面关节型机械手设计
关节型机器人机械臂结构设计
关节型机器人机械臂结构设计关节连接是机械臂结构设计的核心之一、通常使用球面接头或者转动关节进行连接,以实现机械臂关节的灵活运动。
球面接头由一个球型部件和一个杯形部件组成,通过球面接触面的滚动实现相对转动。
转动关节采用轴承来实现关节的转动功能。
关节连接的设计需要考虑机械臂的负载情况和运动自由度,以确保机械臂的运动灵活性和稳定性。
材料选择是机械臂结构设计的另一个重要方面。
机械臂的材料选择需要考虑机械强度、刚度和重量等因素。
一般来说,机械臂的结构部件采用铝合金或者钛合金等轻质材料,以减轻机械臂自身的重量,提高其运动速度和操作效率。
传动装置是机械臂结构设计中的关键部分。
传动装置通常采用电机和减速器来实现力矩的传递和控制。
电机的选择需要考虑机械臂的负载情况和运动速度等因素。
减速器的选择需要根据机械臂关节的转速和力矩需求来确定。
常见的传动装置有直线传动装置、伺服驱动装置和液压驱动装置等。
力传感器是机械臂结构设计中的关键装置之一、力传感器用于测量机械臂末端执行器受到的力和力矩,以实现机械臂的力控制。
力传感器的设计需要考虑其精度、稳定性和可靠性。
常见的力传感器有应变片式传感器、电容传感器和电磁感应传感器等。
动力源是机械臂结构设计中必不可少的部分。
机械臂通常使用电动机作为动力源,通过电池或者外部电源提供能量。
电动机的选择需要考虑机械臂的负载情况、运动速度和动力需求等因素。
另外,为了满足机械臂的长时间工作需求,还需要考虑机械臂的节能性和散热性。
综上所述,关节型机器人机械臂结构设计需要考虑关节连接、材料选择、传动装置、力传感器以及动力源等方面。
合理的结构设计可以提高机械臂的运动灵活性、稳定性和控制精度,从而满足不同应用领域的需求。
平面关节型机械手设计_毕业设计精品
平⾯关节型机械⼿设计_毕业设计精品平⾯关节型机械⼿设计⽬录第1章绪论 (1)第2章机械⼿总体⽅案设计 (2)2.1总体⽅案分析 (2)2.2总体结构分析 (3)第3章机械⼿总体结构设计 (6)3.1 机械⼿⼿部设计 (6)3.2 移动关节的设计 (9)3.3 ⼩臂的设计 (11)3.4 ⼤臂的设计 (16)3.5 机⾝的设计 (18)结束语 (21)参考⽂献 (22)平⾯关节型机械⼿设计第⼀章绪论随着我国⼯业⽣产的飞跃发展,⾃动化程度的迅速提⾼,实现⼯件的装卸、转向、输送或操持焊枪、喷枪、扳⼿等⼯具进⾏加⼯、装配等作业的⾃动化,已愈来愈引起⼈们的重视。
机械⼿是模仿着⼈⼿的部分动作,给定程序、轨迹和要求实现⾃动抓取、搬运或操作的⾃动机械装置。
在⼯业⽣产中应⽤的机械⼿被称为“⼯业机械⼿”。
⽣产中应⽤实现安全⽣产;尤其在⾼温、⾼压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒⽓体和放射性等恶劣环境中,它代替⼈进⾏正常的⼯作,意义更为重⼤。
因此,在机械加⼯、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻⼯业、交通运输业等⽅⾯得到越来越⼴泛的应⽤。
机械⼿的结构形式开始⽐较简单,专业性较强,仅为某台机床的上下料装置,是附属于该机床的专⽤机械⼿。
随着⼯业技术的发展,制成了能够独⽴的按程序控制实现重复操作,使⽤范围⽐较⼴的“程序控制通⽤机械⼿”,简称通⽤机械⼿。
由于通⽤机械⼿能很快地改变⼯作程序,适应性较强,所以它不断变换⽣产品种的中⼩批量⽣产中获得⼴泛的应⽤。
本次课程设计的平⾯关节型机械⼿是应⽤于上下料、搬运环类零件,从内孔夹持⼯件,代替⼈⼿的繁重劳动,减轻⼯⼈的劳动强度,改善劳动条件,提⾼劳动⽣产率。
本次课程设计是通过设计平⾯关节型机械⼿,培养综合运⽤所学知识,分析问题和解决问题的能⼒。
第⼆章平⾯关节型机械⼿总体⽅案设计平⾯关节型机器⼿⼜称SCARA型装配机器⼿,是Selective Compliance Assembly Robot Arm的缩写,意思是具有选择柔顺性的装配机器⼈⼿臂。
平面二关节机械人手设计
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高新 技 术
平面二关节机械人手设计
周佳云
(绍兴文理学院机电系
浙江绍兴
1 3 2000 )
机器人灵巧手的重要组成部分驱动系统, 它的驱动系统由驱动器和传动系统两部分组 摘 要: 本文主要描述了平面二关节机械人手设计, 成 。 灵巧手存在的缺点以及解决方法。 关键词:平面二关节 机械人手 设计 文章编号: 1672一 3791(2007)04(b )一 0003一 1 0 文献标识码: A 中图 分类号:TP24 1 在2 世纪初, 1 随着自 动化加工设备的不断 更新和发展, 工业机器人正在逐渐代替某些领 域的加工。工业机器人手或操作器已应用于 工业生产中, 并逐步代替繁重的手工操作. 这些任务的自动化主要受多功能手爪或操作 工具开发的阻碍。传统的工业机器人末端夹 持器灵活性差、缺少感知能力和精确的力控 制等缺点, 多指机器人手的研究受到很多学者 的关注。多指手从结构与功能 上 模仿人手, 以实现对多种物体的灵巧操作和精确的力控 制, 因此具有解决一些复杂作业问题的可能 性。其主要应用范围有: 作为智能机器人的 手、危险环境下的精密操作及空间机器人技 术等川 。人手的灵 巧特性, 现已成为机器人学 者进行机器人手设计及实现其灵活制的思考 源泉。为了使机器人的末端操作器能象人手 一样对不同形状和不同性质的物体具有抓、 握、夹、拿等功能, 可以把人手的动作划分抓 型、握型和央型川。为了提高机器人的智能 化水平和作业水平, 越来越多的机器人学者对 多手指灵巧手感兴趣, 机器人多指灵巧手抓取 和操作的研究已经成为当今科技领域中一个 重要的研究主题!21。本文介绍平面二关节机 械人手设计, 机器人灵巧手的重要组成部分驱 动系统, 它的驱动系统由驱动器和传动系统两 部分组成。灵巧手存在的缺点以及解决方法。 1 驱动器 驱动系统是机器人灵巧手的重要组成部 分, 对系统的性能和操作能力具有决定性的作 用。在一般情况下, 灵巧手的驱动系统由驱动 器和传动系统两部分组成。驱动器是驱动系 统的核心部件, 用以产生运动和力, 传动系统 将运动和力从驱动器传递到灵巧手手指的关 节。灵巧手用驱动器的技术指标主要包括输 出力矩、速度、 质量、 体积、 可靠性、 控制性 能和功耗等。到目前 为止, 指灵巧手绝大多 多 数采用了电驱动, 部分采用了电液驱动、气压 驱动和形状记忆合金等驱动方式。
关节型搬运机械手设计
工业机械手是集机械、 电子、 控制、 计算机、 传感 器、 人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造 业重要的自动化装备。自从 1962 年美国研制出世 界上第一台工业机械手以来 , 机械手技术及其产品 发展很快 , 已成为柔性制造系统( F M S) 、 自动化工厂
( FA) 、 计算机集成制造系统 ( CIMS) 的自动化工具。 连接手臂和末端执行器的部件, 其功能取决于自由 工业机械手作为现代制造业主要的自动化设备 , 已 度的多少, 自由度越多则其动作越灵活, 但随着自由 度的增多, 结构和控制也越复杂 , 在本次设计中 , 手 经广泛应用于汽车、 工程机械、 电子信息、 家电等各 腕应该具有两个自由度 , 即能实现手腕的回转和俯 个行业 , 进行焊接、 装配、 搬运、 加工等复杂作业。在 仰运动 ; 手臂结合了 P UM A 机械手结构并进行了改 日本、 欧美等国得到广泛的应用 , 我国的工业机械手 进, 臂部的结构形式需根据机械手的运动形式、 抓取 技术及其工程应用 的水平和国外 比还有一定的 距 重量、 运动自由度、 运动精度等因素来确定 , 为了实 离, 因此迫切需要解决产业化前期的关键技术, 对产 现伸缩运动的平稳和动作的精确, 采用了谐波减速 品进行全面规划 , 进行系列化、 通用化、 模块化设计 , 积极推进产业化进程 [ 1- 3] 。从近几年国外机械手推 出的产品来看, 机械手技术正在向智能化、 模块化和 系统化的方向发展, 其发展趋势主要为: 结构的模块 化和可重构化; 控制技术的开放化、 PC 化和网络化 ; 伺服驱动技术的数字化和分散化; 系统的网络化和 智能化等方面
第 8 卷第 6 期 2008 年 11 月
潍坊学院学报 Jo ur nal of Weifang U niv ersity
一种取件式平面多关节机械手的研究与计算
第1章绪论1.1 引言工业机器人的出现和高速发展是社会、经济发展的必然,是为提高社会的生产水平和人类的生活质量,让机器人替人们干那些人们不愿干、干不了、干不好的工作。
我国对于工业机器人的定义为:“一种自动化的机器,所不同的这种机器具备一些与人或者生物相似的智能能力,如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力,是一种具有高度灵活性的自动化机器”。
1920年捷克作家卡雷尔·查培克在其剧本《罗萨姆的万能机器人》中最早使用机器人一词,剧中机器人“Robot”这个词的本意是苦力,即剧作家笔下的一个具有人的外表,特征和功能的机器,是一种人造的劳力。
它是最早的工业机器人设想。
20世纪40年代中后期,机器人的研究与发明得到了更多人的关心与关注。
50年代以后,美国橡树岭国家实验室开始研究能搬运核原料的遥控操纵机械手,如图0.2所示,这是一种主从型控制系统,主机械手的运动。
系统中加入力反馈,可使操作者获知施加力的大小,主从机械手之间有防护墙隔开,操作者可通过观察窗或闭路电视对从机械手操作机进行有效的监视,主从机械手系统的出现为机器人的产生为近代机器人的设计与制造作了铺垫。
1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念,并申请了专利。
该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节,利用人手对机器人进行动作示教,机器人能实现动作的记录和再现。
这就是所谓的示教再现机器人。
现有的机器人差不多都采用这种控制方式。
1959年,美国发明家英格伯格与德沃尔制造出世界上第一台工业机器人Unimate以来,从此工业机器人在现代化社会工业生产的环节中的占比与日俱增。
同时伴随着新一轮工业革命及科技革命的到来,各国对于工业现代化都提出了更高的要求,德国提出了“工业4.0”美国提出了“先进制造业国家战略计划”,并采取多种措施“吸引制造业回流”,英国提出了“高价值制造业战略”,日本提出了“产业复兴计划”、法国提出了“新工业法国”等。
中国作为全球制造业中心,更要做好充分准备,提升中国制造业的国际竞争新优势,打造中国的工业现代化、做大做强中国制造,对此,我国提出了“中国制造2025”战略。
平面关节型机械臂设计说明书
平面关节型机械臂设计说明书一、机器人简图(见图1)图1 机器人简图已知参数:Ф1=150°,Ф2=45°,z=600mm,4=90°,=60°/s,=90°/s =300mm/s,=90°/s;加减速时间0.3s;手腕负荷:质量为2.5kg,直径为60mm的铁质圆柱体;驱动源型式:交流伺服电机。
二、机器人工作范围(见图2)图2 机器人工作范围三、运动简图(见图3)图3 机器人运动简图该平面关节型机器人有以下几种运动结构形式:腰座转动机构: 布置在基座上的腰座安装在角接触球轴承上,电动机M1的轴与谐波发生器的中心轮连接,谐波发生器的刚轮与腰座固定部分联结,而谐波发生器的柔轮则与腰座的输出部分联接,当电机M1转动时带动腰座实现回转运动。
手臂转动机构: 布置在腰座上的大臂安装在角接触球轴承上,电动机M2的轴与谐波发生器的中心轮连接,谐波发生器的刚轮与大臂固定部分联结,而谐波发生器的柔轮则与大臂的输出部分联接,当电机M2转动时带动大臂实现回转运动。
手臂举升机构: 包括手腕机构在内的机体沿固定在上、下支承板中的两个导向柱可以上下移动。
在上支承板上装有电机基座,电机通过联轴器与滚珠丝杠相连,滚珠丝杠副的螺母紧固在手臂伸缩组件的机体上。
这样一来,电机M3的转动就变为手臂的上下往复移动。
手腕的俯仰及回转机构: 在手腕机构的机体前后装有电机M4及M5。
M4通过谐波减速器减速后,通过一组直齿齿轮及一组锥齿轮,将电机M4的转动变为手腕的俯仰运动。
电机M5经过谐波减速后,通过两组直齿齿轮传动,将电机M5的转动变为手腕的回转运动。
四、负载分析与结构设计计算1、腕部(见图4)图4 腕部传动简图传递路线:(1)关节4:电机M4—谐波减速器1—轴1—圆柱直齿轮Z1/Z2—轴5—带动手腕的回转运动Ф4(2)关节5:电机M5—谐波减速器2—轴2—圆柱直齿轮Z3/Z4—轴4—带动手腕上下俯仰运动Ф5A、由手腕负载求腕部驱动力矩:已知:手腕负载为M1=2.5kg的铁质圆柱体,且H=D=60mm,已知铁的密度ρ=7300kg/m3则:解得:H=D=75.8mm而(N.m)其中系数的值0.83-0.91.求回转关节驱动力矩T4:设其回转轴D5=60mm,腕部质量m2与负载m1相同均为2.5kg,则:求得=0.18N.m其中f——静摩擦系数其中,——偏心距=0.12N.m其中——腕载对关节4回转轴转动惯量2.求俯仰关节驱动力矩T5:设其回转轴D4=20mm,腕部质量m3与负载m1相同均为2.5kg,则=0.15 N.m则B、初选电机其中:——关节电机的额定功率K——安全系数,K=1.2-2——负载最大角速度对回转关节4:对回转关节5:初选选取电机M4与M5相同,型号为:MSMA系列(小惯量),其主要参数为:r/min联接键的选择:根据电机轴径,选择:键315(GB1096-79)C、总传动比及各级传动比确定:对回转关节4:=200 (4.10)取对俯仰关节5:(4.11)取D、谐波减速器的选型:1号谐波减速器的型号为杯型谐波减速器:CS-25A-200 i=200 m=0.7kg 2号谐波减速器的型号为杯型谐波减速器:CS-25A-100 i=100 m=0.7kgE、齿轮的选择1.直齿圆柱齿轮Z1、Z2:主动齿轮Z2,转速n1=20r/min,传动比为1,齿轮传动功率100w,选Z1、Z2材料为45调质。
关节型机器人二指平动手爪的设计
关节型机器人二指平动手爪的设计本文将介绍一种关节型机器人二指平动手爪的设计。
该手爪采用了平动机构和转动机构的结合,具有较高的抓取精度和稳定性。
本文将从机械手爪的工作原理、手爪的设计思路、制作过程等方面对该手爪进行详细介绍。
一、机械手爪的工作原理机械手爪的设计目标是能够将物品抓取并放置到指定的位置。
因此,机械手爪的设计必须考虑以下三个方面:机械手爪的抓取力、抓取精度和抓取范围。
为了满足以上要求,该手爪采用了平动机构和转动机构的结合,手爪有两个抓取指头,每个指头可以独立的伸展和收缩。
在实际操作中,机器人先是根据被取物品的大小和形状调整机械手爪的指头长度和间距,然后通过电机驱动机械手的指头向物体方向移动。
将指头与物品接触后,驱动手爪指头收缩,并施加一定的压力将物品抓住。
然后通过电机控制机械手爪的转动,把物品移动到指定位置,释放手爪,完成抓取和放置过程。
二、设计思路1.机械臂的选型这里我们选用六轴关节式机器人,因为关节型机器人可以自由的旋转和移动,且具有高度的灵活性,可以适应不同场合和任务的需求。
本文设计的机械手爪采用世界上最流行的夹持器机械构建方案---平动指夹,因为平动指夹结构简单,稳定性好,夹取的物品不易滑动。
而且,其自身的构成元件也有一定的标准化,使得机械手爪的制作更为方便。
3.机械手爪的结构设计该机械手爪结构设计简单,主要组成结构为基座、两个手指和手指收缩机构等。
手指采用平动结构设计,中央采用弹簧压板的形式对两个指头进行约束和稳固,同时保证了精度和稳定性。
手指的长度可以根据抓取物品的大小和形状进行调整,手指移动的方向可以通过电机控制,实现精准抓取的目的。
三、制作过程1. 机械手爪的制作材料本文设计的机械手爪使用2根异形铝杆,1个电机驱动装置,两个指夹部件,两个壳体,两个弹簧压板,一些紧固螺栓,1个主板等。
这些材料都可以在市面上购买到。
市场上的电机驱动装置品种齐全,大家可以根据实际情况和要求进行挑选。
平面关节型机械手设计设计专业论Word
江苏城市职业学院毕业设计(论文)( 2011 届)设计(论文)题目平面关节型机械手设计办学点(系)张家港办学点(工程系)专业机械设计与制造班级11机械(普)学号110404350532学生姓名邵强指导教师杜微娜职称助教摘要 (3)一、概论 (4)1、机械手的工作原理及设计思想 (4)2、机械手应用及应用中容易出现的误区 (5)3、机械手的发展及发展前景 (6)二、机械手的总体设计 (7)三、手指设计 (9)1、设计时应注意的问题 (10)2、零件的计算 (10)3、手指夹紧力的计算 (11)四、移动关节的设计计算 (12)1、驱动方式的比较 (12)2、汽缸的设计 (13)五、小臂的设计 (14)1、结构的设计 (14)2、轴的设计计算 (15)3、轴承摩擦力矩的计算 (15)4、驱动的选择 (16)六、大臂的设计 (16)1、结构的设计 (17)2、轴的设计计算 (17)3、轴承摩擦力矩的计算 (18)4、伺服系统的选择 (18)七、机身的设计 (17)1、设计时应注意的问题 (17)2、设计的效果说明 (18)结论 (20)致谢 (21)参考文献 (22)平面关节型机械手设计[摘要] 平面关节型机械手采用两个回转关节和一个移动关节;两个回转关节控制前后左右运动,而移动关节则实现上下运动,其工作空间如工作空间图,它的纵截面为矩形的回转体,纵截面高为移动关节的行程长,两回转关节转角的大小决定回转体截面的大小、形状。
关键词: 机械手轴承汽缸[Abstract] Selective Compliance Assembly Robot Arm have two slew joints andone move joints , two slew joints control the moving of the front and back l eft and right . the move joints control the moving of up and down . the wor k room as work room drawing . the vertical section is a rectangle slew . the high of the vertical section is move joints’journey ,the move angle of the two slew joints decide the big and small and figure of the vertical section .Key words: manipulator axletree cylinder一、机械手概论工业机械手是一种模仿人手部分动作,按照预先设定的程序,轨迹或其他要求,实现抓取、搬运工件或操作工具的自动化装置。
平面关节式教学机器人设计
平面关节式教学机器人设计毕业设计中文摘要本次设计的课题为平面关节式教学机器人,通过对平面关节式教学机器人的开发设计,为我学院选修课《机械手与机器人》提供一个可以直观感受关节坐标式机器人的教学工具,该设计完成后经过进一步的试验设计可以实现该课程的实践教学,丰富该课程的教学手段、提高教学水平。
本文主要对平面关节式机器人的结构进行了优化设计,包括机器人的底座、轴、大臂、小臂等零件进行了更加细致的设计,减轻了各个零件的质量,使结构尺寸设计的更加合理,对零件的各个部分进行了更加细致的分析和设计,同时考虑了实际装配的一些问题,对零件进行了合理的工艺处理,对需要配合的地方给出了合理的配合,使结构更加符合教学机器人结构简单、价格便宜、操作方便等特点。
关键词机器人教学关节 SCARA毕业设计外文摘要目录1 引言 (1)1.1研究背景及现状 (1)1.2课题研究的意义 (2)1.3SCARA机器人本体结构 (2)2SCARA型机器人臂结构的设计 (4)2.1 电机的设计计算 (4)2.2轴的设计 (5)2.2.1轴的材料选择 (5)2.2.2估计轴的最小直径 (5)2.2.3 轴的结构设计 (5)2.2.4轴的校核 (8)2.3SCARA型机器人的底座机构关键零件的设计 (9)2.4 大臂的结构设计 (11)2.5小臂的结构设计 (12)2.6SCARA型机器人大臂与小臂连接处关节设计 (13)2.7电机托设计 (14)2.8SCARA型机器人手腕的设计 (16)2.8.1 滚珠丝杠花键轴的选择 (18)2.8.2 同步带的选择 (21)3平面关节式教学机器人的总体装配图 (23)4润滑 (24)结束语 (25)致谢 (26)参考文献 (27)附录一设备使用说明书 (28)附录二三维装配图 (29)附录三外购件明细表 (30)1 引言SCARA机器人很类似人的手臂的运动,它包含肩关节、肘关节和腕关节来实现水平和垂直运动,在平面内进行定位和定向,是一种固定式的工业机器人。
关节型工业机械手的结构设计毕业设计说明书[管理资料]
毕业论文题目关节型工业机械手的结构设计学院机械工程学院专业机械工程及自动化班级机自0917班学生学号20090421170指导教师二〇一三年六月三日摘要关于该关节型工业机械手的具体研究方法。
本次设计工作首先对实体安川机器人进行了细致的研究,了解了其内部的具体结构,安川机器人的结构可分为六个轴系,然后根据六个轴系对其内部结构进行分解,以便了解各个零件之间的配合,这样就对安川机器人有了大体的了解。
下面就进行尺寸的测量,尺寸的测量只需要测量一下大体的外观尺寸,而内部尺寸可根据零件的配合进行合理的设计。
然后,进行计算(包括电机功率的计算,轴的设计,齿轮的参数计算),接着可依据相关资料,选取恰当的电机。
最后,可根据实体与之前所掌握的知识对机械手的结构进行设计分析。
关键词:伺服电机、机械手抓、移动旋转。
ABSTRACTHere is about the research method of the industrial manipulator joints. The design work on the real first AnChuan robot has carried on the detailed research, understand the internal structure of concrete, AnChuan robot structure can be divided into six axis, and then according to the six axis of its internal structure decomposition, in order to understand the cooperation between the various parts of the, thus for AnChuan robot have roughly understanding. Below is the size of the measurement, the size of the measurement only need to measure the general appearance of the size, and the internal dimension can be reasonable according to the parts of the design. Then, computing (including motor power calculation, the design of the shaft, the gear parameter calculation), then can according to relevant data, select the appropriate machine. Finally, according to the entity and prior knowledge on the structure of the manipulator design analysis.Keywords:servo motor rotate, manipulator grabbing and moving.目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 前言 (1)机械手国内外发展现状 (1)多关节型工业机械手概述 (2)机械手组成与分类 (3) (3) (3)2机械手的设计方案 (4) (5)机械手设计方案 (5)方案特点 (6)电机的选型 (7)初步估算机械手的质量 (7) (8)计算电机功率 (10)锥齿轮设计 (10)齿轮精度、材料 (10)按齿面接触疲劳强度设计 (10)按齿根弯曲强度设计 (12)锥齿轮参数计算 (12)同步带轮的设计 (13)同步齿形带传动计算 (13)带轮几何尺寸的计算 (14)减速器的设计 (16)减速器减速比的计算 (16)减速器输出轴径的计算 (16)4 机械手各结构设计 (17)手爪结构的设计 (17)手爪的设计要求 (17)手爪的分类 (18)手部结构形式的确定 (18)手腕结构的设计 (18)手腕的设计要求 (18)手腕结构形式的确定 (19)手臂结构的设计 (19)手臂的设计要求 (19)手臂结构 (19)小臂结构形式的确定 (20)小臂后箱体的结构设计 (20)连接杆件的设计 (21)5 关键轴的校核 (21)腕部输入轴的结构 (21)轴的校核 (22)6 结论 (24)参考文献 (25)致谢 (26)1前言机械手国内外发展现状1962年,美国机械铸造公司试制成一台数控试教机械手。
关节型机械手设计
摘要机械手,顾名思义,机械原件做成的像人手一样的器械,可替代人手完成一些大量重复、复杂、危险的工作。
机器手是由机械与电子相互结合产生的产品。
使用机械手的目的有以下几点:劳动生产率得到提升,使加工过程更先进,更高效,减轻人们劳动负担,改善人们的劳动环境等等。
按照要求可以进行自动化技术装备。
机械手可以代替手工进行工作,降低劳动消耗程度,改进在工作中所需的物质设备条件,提升单位时间制作产品的数量。
经常在工业生产中出现的频繁工件无法用手工来解决的困难时,那么机械手就可以完美替代人手进行工业生产劳动;而且,机械手的工作环境相当广泛,可以在高低温、放射性等有毒污染环境下工作,占据相当大的优势,所以机械手在工厂运作中占据着不可替代的作用。
本次课程设计基于机械设计原理,在了解了四自由度关节型机械手的基本信息后,介绍了其使用范围,按照设计原理和步骤设计了一台有着四自由度的关节型机械手。
机械手的发明极大地改善了工人的工作环境,简化了工人的工作内容,提高整体的生产劳动效率,是人类生产活动中有利的帮手。
本论文运用了机械手工作原理和设计、四自由度设计等各方面的专业知识,在设计四自由度的关节型机械手的过程中,结合已有的知识解决过程中的难题,并进行深入探讨,如何在已有的基础上融入自己的创意和想法,使机械手设计得更为简洁,实用性更强。
关键词:关节型机械手,机械设计,四自由度ABSTRACTThe manipulator, as the name implies, is a human-like device made of mechanical originals, which can replace a lot of repetitive, complicated and dangerous work. The robot is a product produced by the combination of machinery and electronics. The purpose of using the robot is as follows: the labor productivity is improved, the processing process is more advanced, more efficient, the labor burden is reduced, the working environment is improved, and the like. Automated technical equipment is available upon request. The robot can replace the manual work, reduce the labor consumption, improve the physical and equipment conditions required in the work, and increase the number of products produced per unit time. When the frequent occurrence of frequent workpieces in industrial production cannot be solved by hand, it is the most effective way to use the robot at this time; moreover, the robot can work under high and low temperature, radioactive and other toxic pollution environments, occupying considerable advantages. Therefore, the robot plays an irreplaceable role in the operation of the factory.This course design is based on the mechanical design principle. After understanding the basic information of the four-degree-of-freedom articulated manipulator, the scope of its use is introduced. An articulated manipulator with four degrees of freedom is designed according to the design principles and steps. The invention of the robot greatly improved the working environment of the workers, simplified the work content of the workers, and improved the overall production labor efficiency, which is a favorable helper in human production activities. This thesis uses the professional knowledge of the working principle , and in-depth discussion, How to integrate your own ideas and ideas on the existing basis, so that the robot is designed to be more concise and practical.Key Words: Articulated manipulator;Mechanical Design;Four degrees of freedom目录1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 设计目的 (2)1.3 关节机械手研究概况 (2)1.3.1 国外研究现状 (2)1.3.2国内研究现状 (3)1.4 关节型机械手构成机件的作用 (4)2 总体方案设计 (5)2.1 机械手工程概述 (5)2.2 工业机械手总体设计方案论述 (6)2.3 机械手机械传动原理 (7)2.4 机械手总体方案设计 (8)3手部设计计算 (9)3.1对手部设计的要求 (9)3.2拉紧装置 (10)3.3机械运动范围(速度) (12)3.4手部右腔流量 (12)3.5手部工作压强 (12)4 移动关节的设计计算 (12)4.1驱动方式的比较 (12)4.2汽缸的设计 (13)5小臂的设计 (16)5.1 小臂结构的设计要求 (16)5.2 小臂结构的设计 (16)5.3小臂电机及减速器选型 (16)5.4小臂的计算 (17)5.5 轴的设计计算 (18)5.6 轴承的选择 (18)5.7 轴承的校核 (18)5.8 计算轴承摩擦力矩: (19)5.9步进电动机和齿轮选择 (20)6 大臂的设计计算 (20)6.1大臂部结构设计的基本要求 (20)6.2 大臂的结构设计 (22)6.3 大臂电机及减速器选型 (22)6.4大臂的计算 (23)6.5 轴的设计计算 (24)6.6轴承的选择 (24)6.7 轴承摩擦力矩的计算 (25)6.8步进电动机和齿轮的选择 (25)7. 机身的设计 (27)8 电机选型有关参数计算 (27)8.1 相关参数的计算 (28)8.2 电机型号的选择 (30)总结与展望 (31)致谢 (32)参考文献 (33)1 绪论1.1 引言上世纪八十年代以来,我国的社会、经济、科学技术都取得了突飞猛进的进展,在科学技术这一领域,机器人学也在不断地发展与进步。
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毕业设计〔论文〕-关节型机械手设计〔全套图纸〕 .doc摘要本文设计的关节型机械手采用圆柱坐标式,能完成上料、翻转等功能。
此机械手主要由手爪、手腕、手臂和机身等局部组成,具有手腕回转、手臂伸缩、手臂升降和手臂回转4个自由度,能够满足一般的工业要求。
该机械手由电位器定位,实行点位控制,控制系统采用PLC可编程控制,具有良好的通用性和灵活性。
该机械手为液压驱动,4个自由度和手爪的夹紧都由液压缸驱动,在油路的布置和规划中结合机械制造的根底,不断使油路符合制造的可行性,而且将油路布置成空间结构,使机械手的结构更加简洁和紧凑。
关键字:关节型机械手圆柱坐标液压缸可编程控制全套CAD图纸,加153893706AbstractIn this paper, the design of the joint-type robot using cylindrical coordinates of type, can be completed on the expected, inversion and other functions. Mainly by the manipulator hand, wrist, arm and body parts, etc., with rotating wrists, arms stretching, arm movements and arm rotation four degrees of freedom, able to meet the general requirements of the industry.The manipulator by the potentiometer position, the implementation of the control points, the control system using PLC programmable control, has a good generality and flexibility.The manipulator for the hydraulic-driven, four degrees of freedom and the clamping gripper driven by the hydraulic cylinder in the circuit layout and planning based on the combination of machinery manufacturing, and continuously so that the feasibility of manufacturing in line with the circuit, but also circuit layout into a spatial structure, so that the structure of manipulator more concise and compact.Keywords: joint-type robot cylindrical coordinates hydraulic cylinders PLC.目录摘要 (i)Abstract ……………………………………………………………………………i i1 绪论 (1)1.1 研究目的及意义 (1)1.2 本课题研究内容 (2)2 机械手的总体设计 (3)2.1 工业机械手的组成 (3)执行机构 (3)驱动机构 (4)控制系统 (4)2.2 关节型机械手的主要技术参数 (4)2.3 圆柱坐标式机械手运动简图 (5)3关节型机械械系统设计 (6)3.1 手部 (6)夹紧力的计算 (6)夹紧缸驱动力计算 (7)两支点回转型手指的夹持误差分析与计算 (8)夹紧缸的计算 (10)3.2 腕部 (11)腕部设计的根本要求 (11)腕部回转力矩的计算 (12)手腕回转缸的设计计算 (14)3.3 臂部 (15)手臂伸缩液压缸 (15)手臂回转液压缸 (23)4 机械手的液压驱动系统 (27)4.1 程序控制机械手的液压系统 (27)4.2 液压系统 (27)各液压缸的换压回路 (27)调速方案 (28)减速缓冲回路 (29)4.3 液压系统的合成 (29)5 机械手的可编程控制 (31)5.1 输入输出触点的分配 (31)行程开关的分配 (31)手动按钮的分配 (31)输入输出继电器的分配 (32)5.2 外部接线图 (32)5.3 控制面板设计 (33)5.4 状态控制图 (34)5.5 梯形图 (35)结论…………………………………………………………………………………37致谢…………………………………………………………………………………38 参考文献……………………………………………………………………………391 绪论机械手是近几十年开展起来的一种高科技自动化生产设备。
机械手结构的总体方案设计
摘要随着机器人在各个领域应用的日益广泛,许多场合要求机器人具有力控制的能力。
此次设计是针对回转壳体内自动粘贴胶片的任务,设计一个3—DOF平面关节型机械手(包括1个移动关节,2个转动关节和末端执行机构),配合壳体驱动系统来实现此任务。
在机械手工作过程中,通过伺服电机带动丝杠转动,从而来完成机械手水平方向的移动,旋转关节1通过链传动来完成平面内的旋转动作,旋转关节2直接在伺服电机的驱动下完成平面内的旋转动作,这样机械手可以伸入口径较小的回转壳体内完成粘贴胶片的任务。
本次设计工作首先对机械手进行了运动学分析(包括运动学方程的建立,运动学方程的正问题、逆问题及其解)。
设计内容包括机械手的移动关节、旋转关节的结构设计,传动部分的设计等。
其中,重点是对伺服进给系统的设计(包括工作台的设计,丝杠的设计,直线导轨、伺服电机和减速器的选取等)。
最后对系统中主要部件的刚度、强度等性能参数进行了计算与校核。
关键词:机械手;自由度;运动学分析;伺服电机;直角减速器AbstractWith the increasing application of robot in various industrial fields, it is requested that robot has the ability to control power. According to the contact task of rotary hull, a 3-DOF robot manipulator is designed in order to accomplish sticking of the colloid. The robot manipulator consists of a transfer joint and two revolute joints and robot end-effector. The robot manipulator could realize the contacting task combining with the driving system of rotary hull. The concrete processing comprising of driving screw transmission with the servo motor. In this way, robot manipulator could complete movement in horizontal direction, the revolute joint could be able to accomplish revolute motion of two dimension-space through a chain driving, the revolute joint of end-effector completes directly revolute motion with the servo motor.Firstly, this design has been carried on the kinematics’ analysis in order to the manipulator, which consists of including the establishment of kinematics equation, the positive solutions of the kinematics equation, the corresponding inverse solutions. Secondly, the transfer joint, revolute joint and the transmission part are designed. The important part is the design of servo feeding system, which consists of the design of the platform and the screw, the selection of linear guide way, servo motor and reducer, etc. Finally, the corresponding calculations are done considering the system's main guide line such as components stiffness, strength and other performance parameters.Keywords: Robot manipulator;Freedom;Kinematics analysis;Servo motor;Right-angle reducer目录1 引言 (1)1.1课题背景和意义 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.3工业机械手的用途 (3)2 机械手结构的总体方案设计 (4)2.1课题的主要内容 (4)2.2课题的研究方案 (4)2.3机械手结构的总体设计 (4)2.3.1 主要技术指标设计 (4)2.3.2 机械手的结构设计 (4)3 机械手运动学分析 (5)3.1机械手运动学方程的建立 (5)3.2运动学方程的正解 (6)3.3运动学方程的逆解 (7)4 传动装置的设计 (9)4.1伺服电机及减速器的选择 (9)4.1.1 机电领域中伺服电机的选择原则 (9)4.1.2 旋转关节驱动电机及减速器的选择 (9)4.2链轮的设计及链条的选择 (10)4.2.1 滚子链传动的设计 (10)4.2.2 链轮的设计 (12)4.2.3 滚子链的静强度计算 (13)4.2.4 链传动的张紧 (13)4.2.5 链传动的润滑 (14)5 轴的设计与验算 (15)5.1轴的结构设计 (15)5.1.1 选择轴的材料 (15)5.1.2 初步估计轴径 (16)5.2轴的校核 (16)6 轴上零件的选择与计算 (22)6.1键的选择与键联接强度校核 (22)6.1.1 大臂末端电机轴上键的选择与校核 (22)6.1.2 轴上矩形花键的选择与校核 (23)6.1.3 小臂电机轴上键的选择与校核 (23)6.2滚动轴承的验算 (23)6.2.1 确定轴承的承载能力 (24)6.2.2 计算当量动载荷 (24)6.2.3 校核轴承寿命 (25)7 伺服进给系统的设计与计算 (26)7.1滚珠丝杠的设计 (26)7.1.1 材料的选择 (26)7.1.2 耐磨性计算 (26)7.1.3 螺杆的强度计算 (27)7.1.4 螺杆的稳定性计算 (27)7.2丝杠副的选择计算 (28)7.2.1 螺母的疲劳寿命计算 (29)7.2.2 螺母螺纹牙的强度计算 (29)7.2.3 螺母凸缘的强度计算 (30)7.3丝杠驱动电机的选择 (31)7.4机械导轨的选择 (32)7.5联轴器的选择与计算 (33)7.5.1 选择联轴器的类型 (33)7.5.2 联轴器的主要参数 (33)7.5.3 联轴器的计算扭矩 (33)结论 (35)致谢 (36)参考文献 (37)附录A (38)附录B (44)1 引言1.1 课题背景和意义机器人技术,应该说是一个伴随着科学技术的进步而发展起来的一项综合性的成果。
机械手的结构设计及控制
机械手的结构设计及控制机械手是一种能像人手一样完成各种工作任务的装置。
它具有高精度、高速度和可编程性等特点,广泛应用于工业自动化领域。
机械手的结构设计和控制是实现其功能的关键。
一、机械手的结构设计1. 关节型机械手关节型机械手是由一系列的关节连接而成,每个关节都有自己的自由度。
它的结构类似于人的手臂,能够模拟人的运动,灵活度较高。
关节型机械手的结构设计注重关节的精确度和稳定性,同时需要考虑到机械手的负载能力和工作范围。
2. 直线型机械手直线型机械手由一组平行移动的臂组成,可以在一个平面内进行线性运动。
它的结构设计简单,适合进行一些简单的工作任务。
直线型机械手的关键是确保臂的平移精确度和平稳度,以及确保工作范围的有效覆盖。
3. 平行四边形机械手平行四边形机械手是一种特殊的机械手结构,它由四个平行运动的臂组成。
平行四边形机械手的结构设计需要确保四个臂的平移精确度和平稳度,以及实现机械手的高速度和高精度。
二、机械手的控制机械手的控制是指通过编程控制机械手完成各种工作任务。
机械手的控制系统一般包括硬件控制模块和软件控制模块。
1. 硬件控制模块硬件控制模块包括电机驱动器、传感器、编码器等设备。
电机驱动器用于控制机械手的运动,传感器用于获取机械手与物体的位置和姿态信息,编码器用于测量电机的位置和速度。
2. 软件控制模块软件控制模块是机械手控制系统的核心部分,负责编写控制程序并实时更新机械手的运动状态。
软件控制模块可以使用编程语言如C++、Python等来实现。
控制程序需要根据任务需求编写,包括运动规划、轨迹控制、碰撞检测等功能。
机械手控制的关键是实现精确的运动控制和优化的路径规划。
在控制程序中,需要考虑到机械手的动力学模型、碰撞检测算法以及运动规划算法等。
同时还需要考虑到外部环境的变化以及机械手与物体之间的互动。
三、机械手的应用机械手广泛应用于工业自动化领域,可以完成包括搬运、装配、焊接、喷涂、夹持等多种工作任务。
机器人手臂关节结构设计说明书
摘要机械手能模仿人手和臂的某些动作功能,用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。
机械手是最早出现的工业机器人,也是最早出现的现代机器人,它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化,能在有害环境下操作以保护人身安全,因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
是一门涉及计算机科学、机械学、电子学、自动控制、人工智能等多个方面的学科,它代表了机电一体化的最高成就。
现今,机械手已经运用到各个领域,特别是在装配作业方面。
在装配机械手中,平面关节型装配机械手(即SCARA型)是应用最广泛的一种装配机械手。
本课题提出设计一种服务机械手,用于电子元器件等的装配,在分析国内外SCARA产品基础上,经过不同方案的比较,在确定了最优方案后通过认真的计算,仔细的校核,使设计结构简单、运行可靠、经济合理,能满足教学实验等需要,对于更好地熟悉和掌握相关课程具有重要的意义。
本文设计的是一种小型服务装配机械手,主要对这种机械手进行结构方面的设计。
本文设计的SCARA机器人具有以下特点:通用性好、体积小、重量轻、外形美观、成本低,对其本体的可行方案进行了充分的研究后,设计成具有多个自由度的结构,由机身、大臂、小臂及手腕组成,谐波减速器、齿轮、丝杠螺母等组成了机械手简单可靠的传动方案。
该电机的多个关节均采用步进电机驱动,具有控制简单、成本低的特点。
关键词:工业机械手自由度机器人AbstractRobot is a kind of science related to many other ones such as computer science, mechanism, electronics, automation control and artificial intelligence. Now, robots are used in many fields, especially in the aspect of assembly task. It represents the up-most level of mechatronics. Among assembly, plane articulated assemblyrobot (SCARA manipulator) is used most widely.This topic puts forward designing a kind of assemble robot, used for an assemble electronics component, after analy domestic and international SCARA, the surface of sphere SCARA etc. Through compare with different project. After making sure superior project, though the careful calculation and check.Make design with simple structure,credibility circulate, reasonable cost, can satisfy the teaching experiment etc..The presented SCARA manipulator in this paper is a pint-sized assembly robot, where the structure of SCARA manipulator is designed. The presented SCARA manipulator in this paper has following characters: good universality, small volume, light weight, beautiful appearance and low cost, so the structure of robot is fully considered which has four freedoms and is consisted of comprises base, big arm, small arm and wrist. The simple reliable transmission scheme of SCARA manipulator is composed of harmonic deceleration and gear wheel and feed screw. The four joints are all driven by stepping motors, which has the characters of simple control and low cost.Keyword: Industrial robots Freedom Robot目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)第2章总体方案设计 (3)2.1 工业服务机器手的传动系统设计 (3)2.1.1机械手驱动系统的比较与选择 (3)2.1.2 传动机构的对比与分析 (5)2.2 机械手总体设计方案的比较确定 (6)第3章步进电机的选择及其校核计算 (11)3.1 主要技术参数确定 (11)3.2 各自由度步进电机的选择 (11)3.2.1第一自由度步进电机的选择 (12)3.2.2第二自由度步进电机的选择 (13)3.2.3第三自由度步进电机的选择 (13)3.2.4第四自由度步进电机的选择 (14)3.2.5第五自由度步进电机的选择 (14)3.3 第一自由度轴传动系统的计算与校核 (14)3.3.1第一自由度轴的等效转动惯量的计算 (14)3.3.2 步进电机1的校核 (15)3.4 第二自由度轴传动系统计算与校核 (15)3.4.1第二自由度等效转动惯量的计算 (15)3.4.2 步进电机2的校核 (16)3.5 第三自由度轴传动系统的计算与校核 (16)3.5.1第三自由度等效转动惯量的计算 (16)3.5.2 步进电机3的校核 (17)第4章系统整体的设计与校核 (18)4.1 同步齿形带传动设计 (18)4.1.1求出设计功率d P (18)4.1.2选择带的节距 (18)4.1.3确定带轮直径和带节线长 (18)4.1.4选择带长Lp (19)4.1.5近似计算中心距 (19)4.1.6进行标准带宽的选择 (20)4.2 各输出轴的设计 (21)4.2.1机身输出轴设计 (21)4.2.2 大臂输出轴设计 (21)4.2.3 大臂与小臂连接轴设计 (21)4.2.4 带轮轴设计 (21)4.2.5升降轴设计 (22)4.3 滚珠丝杠副校核 (23)4.3.1最大工作载荷计算 (23)4.3.2最大动负载C的计算与校核 (23)4.3.3传动效率计算 (23)4.3.4刚度计算 (24)4.3.5丝杠稳定性验算 (24)4.4机械手机身的设计 (25)4.5其他部分结构设计 (25)第5章控制系统设计 (27)5.1 机器人控制的特点 (27)5.2 机器人控制的分类 (28)5.2.1点位控制(PTP)机器人: (28)5.2.2连续轨迹控制(CP)机器人: (28)结论 (29)参考文献 (30)致谢................................................ 错误!未定义书签。
毕业设计(论文)关节型机械手设计【三维sw】【六自由度】
XX学院毕业设计说明书(论文)作者: 学号:学院(系):专业:题目: 关节机械手设计2014 年 4 月毕业设计说明书(论文)中文摘要机械手是一种典型的机电一体化产品,关节机械手是机械手研究领域的热点。
研究关节机械手需要结合机械、电子、信息论、人工智能、生物学以及计算机等诸多学科知识,同时其自身的发展也促进了这些学科的发展。
本文对一种使用在关节机械手的结构进行设计,并完成总装配图和零件图的绘制。
要求对机械手模型进行力学分析,估算各关节所需转矩和功率,完成电机和减速器的选型。
其次从电机和减速器的连接和固定出发,设计关节结构,并对机构中的重要连接件进行强度校核。
关键词:结构设计,机器臂,关节型机械手,结构分析毕业设计说明书(论文)外文摘要目录1 绪论 (1)1.1 引言 (4)1.2 关节机械手研究概况 (5)国外研究现状 (5)国内研究现状 (6)1.4 关节机械手的总体结构 (7)1.5 主要内容 (7)2 总体方案设计 (8)2.1 机械手工程概述 (8)2.2 工业机械手总体设计方案论述 (9)2.3 机械手机械传动原理 (10)2.4 机械手总体方案设计 (10)2.5 本章小结 (12)3 机械手大臂部结构 (13)3.1 大臂部结构设计的基本要求 (13)3.2 大臂部结构设计 (14)3.3 大臂电机及减速器选型 (14)3.4 减速器参数的计算 (15)3.5承载能力的计算 (19)柔轮齿面的接触强度的计算 (19)柔轮疲劳强度的计算 (19)4小臂结构设计 (24)4.1 腕部设计 (24)4.2 小臂部结构设计 (37)4.3 小臂电机及减速器选型 (37)传动结构形式的选择 (38)几何参数的计算 (38)4.4 凸轮波发生器及其薄壁轴承的计算 (39)柔轮齿面的接触强度的计算 (40)柔轮疲劳强度的计算 (41)4.5 轴结构尺寸设计 (42)4.6 轴的受力分析及计算 (42)4.7 轴承的寿命校核 (43)5机身设计 (45)5.1 步进电机选择 (45)5.2 齿轮设计与计算 (50)5.3 轴的设计与计算 (57)5.4 轴承的校核 (65)5.5 键的选择和校核 (68)5.6 机身结构的设计 (69)总结与展望 (70)致谢全套设计加197216396或401339828 (71)参考文献 (72)1 绪论1.1 引言机械手是一种典型的机电一体化产品,关节机械手是机械手研究领域的热点。
关节型工业机械手毕业设计说明书
关节型工业机械手毕业设计说明书-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN毕业论文题目关节型工业机械手的结构设计学院机械工程学院专业机械工程及自动化班级机自0917班学生廉开发学号 170指导教师苏东宁二〇一三年六月三日摘要关于该关节型工业机械手的具体研究方法。
本次设计工作首先对实体安川机器人进行了细致的研究,了解了其内部的具体结构,安川机器人的结构可分为六个轴系,然后根据六个轴系对其内部结构进行分解,以便了解各个零件之间的配合,这样就对安川机器人有了大体的了解。
下面就进行尺寸的测量,尺寸的测量只需要测量一下大体的外观尺寸,而内部尺寸可根据零件的配合进行合理的设计。
然后,进行计算(包括电机功率的计算,轴的设计,齿轮的参数计算),接着可依据相关资料,选取恰当的电机。
最后,可根据实体与之前所掌握的知识对机械手的结构进行设计分析。
关键词:伺服电机、机械手抓、移动旋转。
ABSTRACTHere is about the research method of the industrial manipulator joints. The design work on the real first AnChuan robot has carried on the detailed research, understand the internal structure of concrete, AnChuan robot structure can be divided into six axis, and then according to the six axis of its internal structure decomposition, in order to understand the cooperation between the various parts of the, thus for AnChuan robot have roughly understanding. Below is the size of the measurement, the size of the measurement only need to measure the general appearance of the size, and the internal dimension can be reasonable according to the parts of the design. Then, computing (including motor power calculation, the design of the shaft, the gear parameter calculation), then can according to relevant data, select the appropriate machine. Finally, according to the entity and prior knowledge on the structure of the manipulator design analysis.Keywords:servo motor rotate, manipulator grabbing and moving.目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 前言 (1)机械手国内外发展现状 (1)多关节型工业机械手概述 (2)机械手组成与分类 (3)机械手组成 (3)机械手分类 (4)2机械手的设计方案 (5)设计任务的提出 (5)机械手设计方案 (5)方案特点 (7)电机的选型 (7)初步估算机械手的质量 (8)计算各个轴的转速及转矩 (9)计算电机功率 (10)锥齿轮设计 (11)齿轮精度、材料 (11)按齿面接触疲劳强度设计 (11)按齿根弯曲强度设计 (12)锥齿轮参数计算 (12)同步带轮的设计 (13)同步齿形带传动计算 (13)带轮几何尺寸的计算 (15)减速器的设计 (16)减速器减速比的计算 (16)减速器输出轴径的计算 (16)4 机械手各结构设计 (18)手爪结构的设计 (18)手爪的设计要求 (18)手爪的分类 (18)手部结构形式的确定 (18)手腕结构的设计 (19)手腕的设计要求 (19)手腕结构形式的确定 (19)手臂结构的设计 (19)手臂的设计要求 (20)手臂结构 (20)小臂结构形式的确定 (20)小臂后箱体的结构设计 (21)连接杆件的设计 (21)5 关键轴的校核 (22)腕部输入轴的结构 (22)轴的校核 (22)6 结论 (25)参考文献 (26)致谢 (27)1前言机械手国内外发展现状1962年,美国机械铸造公司试制成一台数控试教机械手。
关节机械手的设计浅析王福玺,陈晓青(通讯作者)
关节机械手的设计浅析王福玺,陈晓青(通讯作者)发布时间:2023-05-23T03:29:18.990Z 来源:《中国教师》2023年5期作者:王福玺,陈晓青(通讯作者)[导读] 在关节型机械手的整体构造和工作的性能上都有人类和工业机器各自的优点,特别体现在人类的高灵活性和快速的适应能力。
关节机形械手臂拥有着在完成工作的准确和在各种不同环境中完成工作的能力山东协和学院山东省济南市 250107摘要在关节型机械手的整体构造和工作的性能上都有人类和工业机器各自的优点,特别体现在人类的高灵活性和快速的适应能力。
关节机形械手臂拥有着在完成工作的准确和在各种不同环境中完成工作的能力,在不同的行业各个领域中都有着特别广阔的发展前景。
关键字:关节机械手坐标系液压系统可编程控制现在一些特别的公司现在的作业环境温度高、声音大。
在他们在进行一些高重量的板材进行切割搬运时,需要大量的工作人员,但是同时收效甚微。
关节型机械手可以使人们摆脱危险和繁重的体力活动。
关节型机械手是一种强关联性,时变的,所以你需要确定一个精确的仿真数学模型。
通过使用模拟技术,控制运动和运动是相似的,该技术可以直观地监测控制区域,然后确定控制关节型机械手的活动性、研究的有效性和安全性以及控制的发展。
关节形机机械手经常被用工厂生产。
通常,没有独立的控制工具来进行自动机器或生产线上安装和传输任务,也没有独立的工具来更改机器中间的布局。
一些设备需要直接的人工控制,例如核心单元中用于控制关节型机械手,在装配式工厂中使用关节型机械手可以进一步扩大装配式设备的制造能力,改善发烧和疲劳等工作条件。
关节形机械手包括执行机构、驱动系统和控制系统三部分,其中,执行机构是机械手最关键的部分,它负责根据控制信号完成机器手的预设动作;驱动系统则提供能量和动力,推动机械手完成各种动作;控制系统则是机械手的大脑,负责给出控制指令,使机械手按照期望的路径和动作完成工作任务。
1.执行机构手是工业机械中手与工件直接接触的重要部位,通常采用过渡式或平移式执行机构,爪是两个以上的手指(也有更多的手指),根据需要可分为外抓和内抓两种。
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平面关节型机械手设计设计任务书一、通过设计平面关节型机械手,培养综合运用所学知识,分析问题和解决问题的能力。
有关资料:上下料搬运机械手,个自由度,平面关节型;需要搬运的工件:环类零件,内孔直径;高,厚,(只能从内孔夹持工件),材料钢,将工件从一条输送线搬运到与之平行的另一条输送线上,(两输送线距离为,高度差)。
要求:设计方案和计算正确,叙述清楚,图纸符合规范。
二、图纸:.机械手机构简图.工作空间投影图.机械手传动原理图.机械手装配图.零件图三、实习:.本校机械实验室组装各类机械手模型。
.学习工业机械人设计方面知识。
五、进度:月日到月日实习,拟订设计方案月日到月日机械手传动原理图月日到月日机械手装配图月日到月日零件图月日到月日写说明书引言平面关节型机械手是应用最广泛的机械手类型之一,既可以用于实际生产,又可以用于教学实验和科学研究。
用于实际生产,它能够满足装配作业内容改变频繁的要求;用于教学实验,它能够使人直观地了解机器人结构组成、动作原理等,所以开发设计和研究平面关节型机械手具有最广泛的实际意义和应用前景。
其中比较突出的是美国国家半导体公司生产的可编程全数字运动控制芯片,它具有位的位置、速度和加速度寄存器,内置算法,其参数可以修改;支持实时读取和设定速度、加速度以及位置等运动参数,内置的梯形图发生器能够自动生成速度曲线,平稳地加速、减速;支持增量式光电码盘的倍频输入;芯片的主频为和。
一机械手结构本文设计的平面关节型机械手的实物照片如图所示,其主要包括两个旋转关节(分别控制机械大臂和小臂旋转以及手抓张合)和一个移动关节(控制手腕伸缩),图为机械手简化模型。
各关节均采用直流电机作为驱动装置,在机械大臂和小臂的旋转关节上还装配有增量式光电编码器,提供半闭环控制所需的反馈信号。
直流电机的运动控制采用自行开发的基于和构成的多关节控制卡,并编制了能满足运动控制要求的软件,实现对机械手的速度、位置以及关节联动控制。
由于机械手个关节电机的控制系统基本类似,因此在下文中,笔者将以单个关节电机为例向读者介绍平面关节型机械手的控制系统设计过程。
图机械手实物照片注:—机身;—大臂电机;—光电编码器;—大臂;—小臂电机—同步带;—光电编码器;—小臂;—手腕升降电机;—手抓电机;—手抓。
图机械手简化模型二控制系统设计控制系统的工作原理基于芯片和单片机构成的单个关节直流电机伺服驱动系统如图所示。
图控制系统原理图运动芯片通过位数据线和根控制线与单片机的口相连。
单片机通过数据线向发送位置或速度命令、设定调节参数,并从中读取速度、加速度等数值。
输出的脉宽调制幅度信号和方向信号直接驱动,经过功率放大后驱动直流电机。
增量式光电编码器提供半闭环控制所需的反馈信号(、、),梯形图发生器计算出位置或速度模式下所需控制的运动轨迹。
为提供加速度、速度和目标位置量,在每个采样周期用这些值来计算出新的命令和位置给定值,将其作为指令值。
由增量式光电编码器检测电机的实际位置,其输出信号经过四倍频后进行解码,形成位置反馈值。
指令值与反馈值的差值作为数字校正环节的输入。
通过数字调节器计算,输出脉宽调制信号和方向信号用于控制功率芯片,进而驱动电机运动到指定的位置。
在进行位置控制的同时,还对速度进行控制。
在接受到主机送来的位置信号后,按梯形图生成加速、匀速、减速的速度曲线,曲线与坐标横轴所包围的面积就是指定的位置。
算法中的比例、积分和微分系数有时需要进行修改,因此将它们存储在单片机的中。
单片机和机通过无线发射和接收模块进行串行通信。
平面关节型机械手设计班级学号:姓名:指导教师[摘要]平面关节型机械手采用两个回转关节和一个移动关节;两个回转关节控制前后左右运动,而移动关节则实现上下运动,其工作空间如工作空间图,它的纵截面为矩形的回转体,纵截面高为移动关节的行程长,两回转关节转角的大小决定回转体截面的大小、形状。
关键词:机械手轴承汽缸[], . . . . ’.:第章机械手总体设计工业机械手是一种模仿人手部分动作,按照预先设定的程序,轨迹或其他要求,实现抓取、搬运工件或操作工具的自动化装置。
它在二十世纪五十年代就已用于生产,是在自动上下料机构的基础上发展起来的一种机械装置,开始主要用来实现自动上下料和搬运工件,完成单机自动化和生产线自动化,随着应用范围的不段扩大,现在用来夹持工具和完成一定的作业。
实践证明它可以代替人手的繁重劳动,减轻工人的劳动强度,改善劳动条件,提高劳动生产率。
平面关节型机器人又称型装配机器人,是的缩写,意思是具有选择柔顺性的装配机器人手臂。
在水平方向有柔顺性,在垂直方向有较大的刚性。
它结构简单,动作灵活,多用于装配作业中,特别适合小规格零件的插接装配,如在电子工业零件的插接、装配中应用广泛。
总体设计的任务:包括进行机械手的运动设计,确定主要工作参数,选择驱动系统和电控系统,整体结构设计,最后绘出方案草图。
主要技术参数见表表机械手类型平面关节型抓取重量自由度个(个回转个移动)大臂长,回转运动,回转角,步进电机驱动单片机控制小臂长,回转运动,回转角,步进电机驱动单片机控制移动关节气缸驱动行程开关控制手指气缸驱动行程开关控制结构特点如下图:图.工作空间图第章手指设计工业机械手的手部是用来抓持工件或工具的部件。
手部抓持工件的迅速、准确和牢靠程度都将直接影响到工业机械手的工作性能,它是工业机械手的关键部件之一设计时要注意的问题:()手指应有足够的夹紧力,为使手指牢靠的夹紧工件,除考虑夹持工件的重力外,还应考虑工件在传送过程中的动载荷。
()手指应有一定的开闭范围。
其大小不仅与工件的尺寸有关,而且应注意手部接近工件的运动路线及其方位的影响。
()应能保证工件在手指内准确定位。
() 结构尽量紧凑重量轻,以利于腕部和臂部的结构设计。
() 根据应用条件考虑通用性。
图.机构简图零件的计算)(0428.2210102826007800)(282600150)2535(14.3)(932222kg vg mg G vm mm hr R V =⨯⨯=====⨯-⨯=-=ρρπ其中取取() (环型零件图)手指抓紧力的计算:G fN ≥4为手指与工件的静摩擦系数,工件材料为号钢,手指为钢材,查《机械零件手册》 表所以 33.3815.04234≈⨯=≥f G N 取() 驱动力的计算 ηα14N tg P =(抓取零件图)α 为斜面倾角,o 15=α,η为传动机构的效率,这里为平摩擦传动, 查《机械零件手册》表 92.085.0-=η 这里取所以 44.5085.01401540=⨯⨯⨯=tg P 取() 活塞手抓重量的估算)(231078001502514.3221N g h r G ≈⨯⨯⨯⨯==ρπ为杆的半径,为长度,取汽缸的设计因为气压工作压力较低,对气动组件的材质和精度要求较液压底,无污染,动作迅速反映快,维护简单,使用安全。
而且此处作用力不大,所以选气压传动。
汽缸内型选择,由于行程短,选单作用活塞汽缸,借弹簧复位。
汽缸的计算气压缸内径的计算按《液压传动与气压传动》公式ηπP D F 42=为汽缸的内径(),为工作压力(),η为负载率,负载率与汽缸工作压力有关,取40.0=P ,查《液压传动与气压传动》表 65.030.0--=P 由于汽缸垂直安装,所以取。
)(16.24)(02416.0103.04.014.355446mm m P F D ==⨯⨯⨯⨯==∴ηπ 按《液压传动与气压传动》表圆整取.活塞杆直径的计算 一般3.02.0--=D d ,此选4.6322.02.0=⨯==∴D d按《液压传动与气压传动》表 圆整取汽缸壁厚δ的计算按《液压传动与气压传动》表查得4=δ弹簧力的的计算)(231N G F =>第章 移动关节的设计计算驱动方式的比较机械手的驱动系统有液压驱动,气压驱动,电机驱动,和机械传动四种。
一台机械手可以只用一种驱动,也可以用几种方式联合驱动,各种驱动的特点见表。
汽缸的设计因为气压工作压力较低,对气动组件的材质和精度要求较液压底,无污染,动作迅速反映快,维护简单,使用安全。
而且此处作用力不大,所以选气压传动。
汽缸类型选择:因为活塞行程较长,往复运动,所以选双作用单活塞汽缸,利用压缩空气使活塞向两个方向运动。
初选活塞杆直径,估算其重量)(85.410780055.0)2012.0(14.3)2(222N g h d G =⨯⨯⨯⨯==ρπ取515232321=++=++=G G G F取表比较内 容 驱动方式机械传动 电 机 驱 动 气压传动 液压传动异步电机,直流电机步进或伺服电机 输出力 矩 输出力矩较大 输出力可较大 输出力矩较小 气体压力小,输出力矩小,如需输出力矩较大,结构尺寸过大液体压力高,可以获得较大的输出力控制性 能 速度可高,速度和加速度均由机构控制,定位精度高,可与主机严格同步 控制性能较差,惯性大,步易精确定位 控制性能好,可精确定位,但控制系统复杂 可高速,气体压缩性大,阻力效果差,冲击较严重,精确定位较困难,低速步易控制油液压缩性小,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 体 积 当自由度多时,机构复杂,体积液较大 要有减速装置,体积较大体积较小 体积较大 在输出力相同的条件下体积小维修使 用 维修使用方便 维修使用方便 维修使用较复杂 维修简单,能在高温,粉尘等恶劣环境中使用,泄漏影响小维修方便,液体对温度变化敏感,油液泄漏易着火应用范 围 适用于自由度少的专用机械手,高速低速均能适用 适用于抓取重量大和速度低的专用机械手可用于程序复杂和运动轨迹要求严格的小型通用机械手中小型专用通用机械手都有 中小型专用通用机械手都有,特别时重型机械手多用 成 本 结构简单,成本低,一般工厂可以自己制造成本低成本较高结构简单,能源方便,成本低液压元件成本较高,油路也较复杂气压缸内径的计算按《液压传动与气压传动》公式ηπP d D F 4)(22-=为汽缸的内径(),为工作压力(),η为负载率,负载率与汽缸工作压力有关,取40.0=P ,查《液压传动与气压传动》表 65.030.0--=P 由于汽缸垂直安装,所以取。
一般3.02.0--=Dd ,此选)(54.30)(03054.01091.03.04.014.38041091.0466mm m P F D ==⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=∴ηπ按《液压传动与气压传动》表圆整取. 一般3.02.0--=Dd,此选12403.03.0=⨯==∴D d 汽缸壁厚δ的计算按《液压传动与气压传动》表查得4=δ 汽缸重量的计算)(7.2310780055.0)020.0024.0(14.3)(22223N g h r R G =⨯⨯⨯-=-=ρπ其中:为汽缸外径,为汽缸内径,为汽缸长度,取,ρ为汽缸材料密 度3G ,取第章小臂的设计臂部是机械手的主要执行部件,其作用是支撑手部和腕部,主要用来改变工件的位置。