圆柱坐标机械手结构设计

圆柱坐标式三自由度机械手

摘要

机器人不仅是一种自动化的机器。机器人是一种可重新编程的、多功能的、机械手,为实现各种任务设计成通过可改变的程序动作来移动材料、零部件、工具或是其他专用装置。

本设计设计的是一种圆柱坐标式机械手,该装置具有三个独立运动(两个直线运动、一个旋转运动)，也就是所说的三个自由度。该机构中立柱可相对于机座旋转180度，回转速度15r/min，可水平伸缩距离400mm，移动速度约0.2m/s，机械手可上下垂直运动，其垂直升降量1000mm，移动速度约0.15m/s，机械手最大夹持重量10kg，所夹持工件为圆柱形，直径范围：Ф30mm—Ф120mm。

本设计的旋转运动采用摆动液压马达（旋转液压缸）驱动，水平伸缩运动采用液压缸驱动，垂直升降运动仍采用液压缸驱动。

关键词：三自由度，圆柱坐标式，工业机器人，机械手

CYLINDRICAL COORDINATE ROBOT OF

THREE DEGREES OF FREEDOM

ABSTRACT

A robot is not simply another automated machine. A robot is a reprogrammable multifunctional manipulator designed to move material, parts, tool, or specialized devices through variable programmed motions for the performance of a variety of task.

This design is a cylindrical coordinate manipulator, the device has three separate campaigns (two straight-line movement, a rotating Movement), that is to say that the device has three degrees of freedom. The bodies of the column can be compared to frame 180-degree rotation, with the rotation speed 15 r / min. The manipulator may be stretching from the level of 400mm, with the moving speed about 0.2 m/ s. From the top to the bottom, the manipulator can do vertical movement and its vertical take-off and landing is 1000mm, with the moving speed about 0.15 m/ s. The largest weight that the device grip can lead to 10kg.The workpiece with the diameter from 30mm to 120mm that the device can grip is cylindrical.

According to the issue demands ,besides, careful thinking and ask the teacher, the rotating movements of the design opts rotating hydraulic motor (rotating cylinder) , the level of stretching movements are driven by hydraulic cylinders, vertical take-off and landing movements are still driven by hydraulic cylinders.

KEY WORDS：Three degrees of freedom, Cylindrical，Industrial robot, Manipulator

目录

前言 (1)

第1章概述 (2)

1.1 工业机械手的概述 (2)

1.1.1 机械手的组成 (2)

1.1.2 机械手的运动与分类 (3)

1.1.3 机械手的主要参数 (4)

1.1.4 机械手的结构 (4)

1.2 工业机械手的发展 (5)

1.3 工业机械手在我国的发展与应用 (6)

第2章总体设计方案 (8)

2.1 总体设计的思路 (8)

2.1.1 思路 (8)

2.2 总体方案的确定 (8)

2.2.1 方案 (8)

第3章机械手相关的设计与计算 (9)

3.1 手指的相关设计与计算 (9)

3.1.1 手指夹紧力的计算 (9)

3.1.2 手部液压缸的选取 (11)

3.1.3 水平伸缩缸尺寸计算 (13)

3.1.4 垂直升降液压缸主要参数的确定 (14)

3.2 升降手臂的设计 (16)

3.3 立柱与托盘的设计 (17)

3.4 液压马达的设计与计算 (19)

3.5 液压泵、电机的选择 (21)

3.6 机械手的控制 (22)

第4章相关的校核 (23)

4.1 手爪扇形齿轮与齿条强度校核 (23)

结论 (24)

谢辞 (25)

参考文献 (26)

前言

机器人技术的发展，可以说是科学技术发展共同的一个综合性的结果，同时，也是为社会经济发展产生了重大影响的一门科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战中各国加强了经济的投入，就加强了本国的经济的发展。另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果，也是人类自身发展的必然结果，人类的发展随着人们逐渐的这种社会发展的情况，人们越来越不断探讨自然过程中，在改造自然过程中，认识自然过程中,需求能够解放人的一种工具。那么这种工具就是代替人们去能够从事复杂和繁重的体力劳动，实现人们对不可达世界的认识和改造，这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。另一方面，人们有各种各样的好的想法，它也归功于电子技术，计算机技术以及制造技术等相关技术的发展而产生了提供了强大的技术保证。

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