圆柱坐标式机械手设计

洛阳理工学院毕业设计（论文）I圆柱坐标式机械手摘要本毕业设计设计了圆柱坐标式机械手，该机构可实现两个直线方向和一个旋转方向的运动。在控制器的作用下，它可以完成将工件从一条流水线拿到另一条流水线这一简单的动作。在设计过程中，机械手部选用了移动式齿轮齿条手部来实现对工件的夹取；两个直线运动均采用液压驱动，包括横梁液压缸水平方向的移动和升降液压缸垂直运动；旋转运动采用齿轮齿条的结构形式，通过对齿条的驱动实现立柱的回转运动。通过上述三种机构的运动可以精确定位工件位置，然后机械手进行夹取，最后可以根据要求进行工件的转移。该结构实现简单,且整体结构紧凑，可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。关键词：圆柱坐标，工业机器人，机械手洛阳理工学院毕业设计（论文）IICYLINDRICALCOORDINATEROBOTABSTRACTThisgraduationdesigndesignthecylindersitmarktypemachinehand,shouldorganizationcanrealizationtwostraightlinedirectionand1revolvedirectionofsport.Underthefunctionofthecontroller,itcanthecompletiongetholdofaworkpieceanotherflowingwaterlinethisactionthatissimplefromaflowingwaterline.Inthedesignprocess,themachinehandchosetousetomovethetypewheelgearChiahandtoclipworkpiecetotaketotherealization;Twostraightlinesportalladoptiontheliquidpresstodriveandincludeahorizontalbeamliquidtopressanurnofleveldirectionofmoveandascendanddescendtheliquidpressanurnperpendicularsport;RevolvesportadoptionwheelgearChithestructureformof,passtodriveChirealizationtosignturnroundofpillarsport.Passthreeabove-mentionedkindsoforganizationofsportcanprecisionfixedpositionworkpieceposition,thenthemachinehandcarryonclippingtotake,endcanaccordingtorequestcarryonatransferofworkpiece.Shouldstructurerealizationsimple,andwholestructuretightlypacked,canreplacehandofheavylabor,showZhaotoeaseaworkeroflaborstrength,improvementlaborcondition,exaltationlaborrateofproductionandautomationlevel.KEYWORDS:Cylindricalcoordinate,Industrialrobot,Manipulator洛阳理工学院毕业设计（论文）III目录前言................................................................................................1第1章总体设计方案.......................................................................61.1总体设计的思路....................................................................61.2总体方案的确定....................................................................61.3机械手的组成........................................................................71.4机械手的坐标形式................................................................81.5机械手的主要参数................................................................9第2章机械手相关的设计与计算.................................................112.1手指的相关设计与计算......................................................112.1.1手指夹紧力的计算....................................................112.1.2手部液压缸的选取....................................................132.1.3水平伸缩缸尺寸计算................................................152.1.4升降液压缸主要参数的确定.....................................162.2立柱与底座的设计..............................................................19第3章相关的校核.......................................................................203.1手爪扇形齿轮与齿条强度校核...........................................20结论..............................................................................................21谢辞................................................................................................22参考文献..........................................................................................23外文资料翻译..................................................................................24洛阳理工学院毕业设计（论文）1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。毕业设计是对大学三年所学的知识的总结和运用。它是基础知识和专业知识的统一，是理论和实践相结合，这加深了我们对所学知识的理解和灵活运用。通过查阅大量的资料，学到了很多在课堂上学不到的知识和掌握了一部分新的理念，为我们走向工作岗位奠定了一定的知识基础。同时，也是检验我们掌握所学知识的深度和力度本说明书是根据设计课题要求，有本人编写的简明工具文本，全书共一册内容互相衔接，配合设计图纸一起使用。本说明书内容包括绪论、机构简图、设计计算说明，配合设计图纸、机械手的使用方法和技术，为用户在使用过程中维护和改进本产品提供原始数据。1.机器人概述在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。专用机床是大批量生产自动化的有效办法；程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等洛阳理工学院毕业设计（论文）2作业，有待于进一步实现机械化。机器人的出现并得到应用，为这些作业的机械化奠定了良好的基础。“工业机器人”（IndustrialRobot）：多数是指程序可变（编）的独立的自动抓取、搬运工件、操作工具的装置（国内称作工业机器人或通用机器人）。机器人是一种具有人体上肢的部分功能，工作程序固定的自动化装置。机器人具有结构简单、成本低廉、维修容易的优势，但功能较少，适应性较差。目前我国常把具有上述特点的机器人称为专用机器人，而把工业机械人称为通用机器人。简而言之，机器人就是用机器代替人手，把工件由某个地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操纵工件进行加工。机器人一般分为三类。第一类是不需要人工操作的通用机器人，也即本文所研究的对象。它是一种独立的、不附属于某一主机的装置，可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定操作。它是除具备普通机械的物理性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。第二类是需要人工操作的，称为操作机（Manipulator）。它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机器人来进行探测月球等。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类是专业机器人，主要附属于自动机床或自动生产线上，用以解决机床上下料和工件传送。这种机器人在国外通常被称之为“MechanicalHand”，它是为主机服务的，由主机驱动。除少数外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。机器人按照结构形式的不同又可分为多种类型，其中关节型机器人以其结构紧凑，所占空间体积小，相对工作空间最大，甚至能绕过基座周围的一些障碍物等这样一些特点，成为机器人中使用最多的一种结构形式，世界一些著名机器人的本体部分都采用这种机构形式的机器人。要机器人像人一样拿取东西，最简单的基本条件是要有一套类似于指、腕、臂、关节等部分组成的抓取和移动机构——执行机构；像肌肉那样使手臂运动的驱动－传动系统；像大脑那样指挥手动作的控制系统。这些系统的性能就决定了机器人的性能。一般而言，机器人通常就是由执行机构、驱动－传动系统和控制系统这三部分组成，如图1所示。洛阳理工学院毕业设计（论文）3执行机构机器人控制系统驱动-传动系统手部腕部臂部腰部基座部（固定或移动）电、液或气驱动装置单关节伺服控制器关节协调及其它信息交换计算机图1机器人的一般组成机器人的机械系统主要由执行机构和驱动－传动系统组成。执行机构是机器人赖以完成工作任务的实体，通常由连杆和关节组成，由驱动－传动系统提供动力，按控制系统的要求完成工作任务。驱动－传动系统主要包括驱动机构和传动系统。驱动机构提供机器人各关节所需要的动力，传动系统则将驱动力转换为满足机器人各关节力矩和运动所要求