慧鱼模型工业机械手

慧鱼模型工业机械手
慧鱼模型工业机械手

摘要

慧鱼创意组合模型主要有组合包、培训模型、工业模型三大系列,涵盖了机械、电子、控制、气动、汽车技术、能源技术和机器人技术等领域和高新学科,利用工业标准的基本构件(机械元件/电气元件/气动元件),辅以传感器、控制器、执行器和软件的配合,运用设计构思和实验分析,可以实现任何技术过程的还原,更可以实现工业生产和大型机械设备操作的模拟,从而为实验教学、科研创新和生产流水线可行性论证提供了可能,世界知名的德国西门子、德国宝马、美国IBM等一大批著名公司都采用慧鱼模型来论证生产流水线。

Abstract

Fischer creative combination model mainly include the combination packages, training mode , industrial model three series, covers the mechanical, pneumatic, automotive, electronics, control technology, energy technology and robot technology, and high and new disciplines, using industrial standard of the basic building blocks (mechanical components/electrical components, pneumatic components), supplemented by sensor, controller, actuator and software, using design and experimental analysis, can implement any reduction of technology process, more can realize industrial production and the simulation of large mechanical equipment operation for feasibility experiment teaching, scientific research and innovation and production lines provides a possible, world famous Germany Siemens, Germany's BMW, the United States a large number of famous companies such as IBM model is used to demonstrate the production assembly line.

目录

摘要 ......................................................................................................................................................... I 1 绪论 (1)

1.1慧鱼创意模型实验介绍 (1)

1.2机械手的组成和分类 (4)

1.2.1 机械手的组成 (4)

1.2.2 机械手的分类 (7)

1.3机器人领域的未来发展趋势 (8)

1.4课题的提出及主要任务 (9)

1.4.1 课题的提出 (9)

1.4.2 课题的主要任务 (10)

2 机械手的设计方案 (11)

2.1工作原理 (11)

2.1主要机构构件的介绍 (12)

2.2.ROBOP RO的介绍 (14)

2.3如何编程 (15)

3组装过程 (23)

6 结论 (26)

致谢 (28)

1 绪论

1.1 慧鱼创意模型实验介绍

1964年,慧鱼创意教学组合模型(fischertechnik)诞生于德国,是由德国发明家Arthur Fischer 博士在 1964 年从其专利“六面拼接体”的基础上发明的。它是技术含量很高的工程技术类智趣拼装模型,是展示科学原理和技术过程的理想教具,也是体现世界最先进教育理念的学具,为创新教育和创新实验提供了最佳的载体。

慧鱼创意组合模型的主要部件采用优质尼龙塑胶制造,尺寸精确,不易磨损,可以保证反复拆装的同时不影响模型结合的精确度;构件的工业燕尾槽专利设计使六面都可拼接,独特的设计可实现随心所欲的组合和扩充。它由各种型号和规格的零件构成,类似于积木。零件的种类很多,几乎包括了机械课程和日常生活中的所有零件,如机械零件:连杆、凸轮、齿轮(普通齿轮、锥齿轮、斜齿轮、内啮合齿轮、外啮合齿轮等)、蜗轮、蜗杆、螺杆、铰链、带、链条、轴(直轴和曲轴)、联轴器、弹簧、减速器、齿轮箱、车轮等;电气零件:直流电机、灯泡、电磁气阀、行程开关、传感器(光敏、热敏、磁敏、触敏)、可调直流变压器、电脑接口板、PLC 接口板、红外线发射接收装置等;气动零件:储气罐、汽缸、活塞、气弯头、手动气阀、电磁气阀、气管等。

由这些零件的不同组合便可构造出各式各样的模型,这些模型主要可分为两大类:技术组和机器人组。技术组又包括传感器技术组、气动技术组、汽车技术组、太阳能技术组、万能组合包。机器人组又包括3D 机器人、计算机器人、实验机器人、工业机器人、移动机器人和气动机器人。

在慧鱼实验过程中,通过对各类模型的认识和组装,从而可以熟悉并掌握各类机械设备和自动化装置的常用结构和工作原理。在模型的组建中,学生将运用到机械加工、气动技术、电子电路和软件编程等知识,从而加深了对这些相关课程的理解。另外通过慧鱼模型的搭建和组装也培养了学生的实际动手的能力、解决实际问题的能力和创新设计的能力慧鱼机器人基本构件以及功能

机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术,是当代研究十分活跃,应用日益广泛的领域。机器人应用情况,是一个国家工业自动化水平的重要标志。

机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动,而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置,既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力,又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力,从某种意义上说它也是机器的进化过程产物,它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各,也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。

机械手是模仿着人手的部分动作,按给定程序、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”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率:可以减轻劳动强度、保证产品质量、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的环境中,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引用[1]。

经过二十世纪九十年代的迅猛发展,机器人的适应性更强了,被应用于多种行业。80年代以来,国际机器人以平均25%到30%的年增长率发展。这是由于工业自动健正向着“柔性生产”方向发展,以适应多品种、中小批量生产或混流生产的需要。其次,一是在企业生产成本中,社会福利的完善使得工资所占比重越来越大,二是由于生活水平的提高,人们对工作环境的要求越开越高,人们都只愿意在安全愉悦的环境中工作;三是机器人可以确保产品质量的一致性、均匀性和稳定性。

到了80年代末,各国把发展的目标调整到以多传感器为基础的计算机辅助遥控节省原材料和能源,从而大大增强了产品的国际竞争力。控加上局部自主功能,以此作为发展非结构环境下工作的机器人技术方向。一千多年年以来,全球的机械人人数量稳定的增在,保持一种持续的高昂的发展势头。到2000年,服役的机{宝勺有100万台机器人技术仍维持较好的发展势头,日新月异地跨入21世纪.

我国机器人技术大约起步于20世纪70年代,1975年日本川崎重工在北北展Unimatc - 2000型机器人,引发研制机器人的热潮。

总而言之,21世纪工业机器人的智能化程度将会更高。工业机器人给我们带来许许多多的便捷,同时对产品各方面性能的得到了很大的提高,同时生产率得到了质的飞跃,同时也降低了许多危险事故发生的概率,从长远角度来看,降低了生产成本。

像一些对人体可能造成重大伤害的领域如压铸车间还有核工业等,以及在一些特殊作业场合或则极限作业场合如深海探测,火山喷发探险以及空间探索等我们难以企及的,这些全部只能靠机器人来帮我们完成。还有在一些自动化产业方面以及搬运材料机器人,还有在成品在线检测以及喷绘喷涂方面。

总而言之,工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成,是一种仿人操作,自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。对于产品结构复杂,且生产批量比较大的,工业机器人将发挥它独一无二的能力。对产品的性能得到了质的提高,同时单位时间内加工合格产品的比率更高,最主要是人们的工作环境由于工业机器人的存在在本质上得到了提高。

机器人技术是尖端高新技术的结晶,反映了一个国家的综合能力,包括科研,军事,经济等等,他的普及率从侧面反应出一个国家的电子工业的兴衰以及综合国力的兴旺。

早期的时候由于技术等原因,由于他的专用性太强,只能进行某一类或则某一种的生产活动,随后随着科学技术发展水平的提高,机械手的通用性以及适应性得到了很大提高,也因此机械手的用途被更多人得到更对人认可,并且很多国家把它放在重点科研项目里面。

1.1.2 机器人的主要特点

机器人的主要特点体现在它的通用性和适应性等方面。

1.通用性

机器人的通用性是即它完成控制系统发出的指令时完成任务的实际能力;通用性也意味在结构上允许机器人以不同的方式执行任务。大多数一般机器人都具有不同程度的通用性,包括控制系统的灵活性以及机械手的机动性。有时候增加自由度在一定程度上能提高通用性,但同时必须考末端执行器的结构和能力,以及能否适应不同的作业工具等因素。

2.适应性

机器人的适应性是指具有对陌生复杂的环境具有自我调节能力,也就是在遇到突发事件时,机器人机械能够尽快解决。它需要机器人具有很高的智能化,同时具备各种感官以及思考判断分辨的能力,在生产生活当中,适应性是指所编好的程序模式和运动速度能够适应工件尺寸和位置以及工作场地的变化。

1.2 机械手的组成和分类

1.2.1 机械手的组成

传递装置,末端执行部件以及控制和驱动装置共同组成了机械手。他们的关系如图所示

图1.1机械手的组成方框图

(一)执行机构

包括传递装置,驱动装置,以及控制系统还有末端操作器。

1、手部

它是机械手的一个独立的执行部件。由于工业机器人的手部通常是专用的装置,一种手抓往往只能夹取一种量上相近的工件,只能执行一种作业任务。

即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同,可分为夹持式和吸附式手部。夹持式手部由手指(或手爪)和传力机构所构成。手指是与物件直接接触的构件,常用的手指运动形式有回转型和平移型。回转型手指结构简单,制造容易构件,故应用较广泛平移型应用较少,其原因是结构比较复杂,但平移型手指夹持圆形零件时,工件直径变化不影响其轴心的位置,因此适宜夹持直径变化范围大的工件。

手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位(是外廓或是内孔)和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、V形面的和曲面的:手指有外夹式和内撑式;指

数有双指式、多指式和双手双指式等。

而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。传力机构型式较常用的有:滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母多,式弹簧式和重力式等。

附式手部主要由吸盘等构成,它是靠吸附力(如吸盘内形成负压或产生电吸磁力)吸附物件,相应的吸附式手部有负压吸盘和电磁盘两类。

对于轻小片状零件、光滑薄板材料等,通常用负压吸盘吸料。造成负压的方式有气流负压式和真空泵式。

对于导磁性的环类和带孔的盘类零件,以及有网孔状的板料等,通常用电磁吸盘吸料。电磁吸盘的吸力由直流电磁铁和交流电磁铁产生。

用负压吸盘和电磁吸盘吸料,其吸盘的形状、数量、吸附力大小,根据被吸附的物件形状、尺寸和重量大小而定。

此外,根据特殊需要,手部还有勺式(如浇铸机械手的浇包部分)、托式(如冷齿轮机床上下料机械手的手部)等型式。

根据用途可分分为:手爪和工具。

1.手爪具有一定的通用性,主要用来抓住工件,握持工件和释放工件;

2.作为工具时,如喷绘枪和焊具。

按照机械原理可以分为:机械钳爪式和吸附式两大类。

同时,机械钳爪式可以分为:

(1).齿轮齿条移动式手爪,

(2).重力式钳爪,

(3).平行连杆式钳爪,

(4).拔杆杠杆式钳爪,

(5).自动调整时钳爪,

(6).特殊形式手指。

2、手腕

起到连接手部和手臂的作用,主要起支撑作用。

机器人一般要有要有6个自由度才能使末端操作器达到目标位置和处于期望

的状态。

3、手臂

臂部有大臂小臂或则多臂组成, 一般有2-3个自由度,即伸缩回转,俯仰或则升降。同时再设计臂部的时候要考虑到臂部要有足够的承载能力和刚度,刚度小,影响手臂工作时运动的稳定性更严重的导致变形,导致臂部的承受载荷大小都发生变化,运动速度和定位精度也不行;运动平稳性要好,精度要高,它是机械手的重要指标;重量和转动惯量要小,为了提高运动运动速度,尽量减小臂部的重量,同时还要注意偏重力矩,也就是让臂部的重心与立柱的重心尽量靠近;导向性要好,一面手臂在直线运动过程中发生相对运动。

手臂运动分类如下:

手臂在进行伸缩或升降移动时,为了使手臂在直线运动过程中不致发生相对运动,以保证手部运动方向的正确性。所以这就需要导向装置,同时在设计导向装置时要考虑到实际载荷的大小,手臂长度行程以及手臂安装方式的影响。

同时常用减小或则消除偏重力矩的方法有:尽可能减少臂部重量,还有就是尽量使臂部的重心和立柱的重心重合,再有就是配重的方法。

4、立柱

立柱是支承手臂的部件,立柱也可以是手臂的一部分,手臂的回转运动和升降(或俯仰)运动均与立柱有密切的联系。

5、机座

机械手的各执行机构部件和驱动系统都安装在机座上,主要起支撑和连接的作用。

(二)驱动机构

手臂运动

基本运动

复合运动 直线运动与回转运动的组合(即螺旋运动)

两直线运动的组合(即平面运动)

回转运动:如水平回转、左右摆动运动

直线运动:如伸缩、升降、横移运动

两回转运动的组合(即空间曲面运动)。

驱动机构用于把驱动原件的运动传递到机器人的各末端操作器,一般的常用的液压驱动,气压驱动和电气驱动。

(三)控制系统

控制系统也就给使机械手发出各种指令,让其能够再找要求完成各种任务的装置。目前工业机械手的控制系统多半由电气定位系统和程序控制系统构成。它使机械手按规定的程序运动,并同时机械手接受的指令信息被存储起来,同时按其控制系统的按照接收的信息对各末端操作器发出指令,还可对机械手的动作进行监视,当未按照预定轨迹工作或出现错误时就会发出报警。

(四)位置检测装置

位置检测装置由一个线铙电阻和一个滑动触电组成。当被检测量的位置发生变化时,滑动触电也随之移动,从而改变了接入点路电阻值的大小,从而改变电压,来更清楚的反应位置的变化。

1.2.2 机械手的分类

按驱动方式可以分为几类机械手

1、液压传动机械手:

其主要特点是:液压驱动的机械手能够获得更大的抓举力,然后他自身所占空间为小,可以获得更大的推力和转矩;同时用油作为介质,它具有自我润滑和防锈性能。但是油的粘度受温度影响,从而工作性能不稳定;采用电液伺服驱动系统,要求严格的滤油装置,成本高,但是他可以实现连续轨迹控制,并且使机械手的通用性扩大。

2、气压传动机械手:

与液压机械手相比同体积时功率较小,速度不易控制因此精度不是蛮高。其主要特点是:空气粘度校,更容易达到高速度;不必其他的动力设备,同时对环境没污染,安全性能高,多用在易燃易爆等危险场所。同时空气的气动软件工作压力相对低些,因此材料要求低些,自然成本也相对便宜;由于空气具有压缩性,所以启动机械手还具有过载保护功能。

3、机械传动机械手:

即动力由机械传动机构提供的机械手。其运动精度高,动作频率大,但其体积大,而且动作单一。主要用于上、下料。

4、电力传动机械手:

因为不需要其他的转换环节,所以这种机械手结构没有其他机械手那样的复杂,尽管这类机械手目前在市场还没得到推广,我相信以后有很大发展空间,今后会慢慢被人们认可和接受。

1.3 机器人领域的未来发展趋势

1.应用的广泛性和发展的迅速性

1)在工业领域得更广泛的应用,应用领域在不断大种类日趋增多。

2)像什么机器人舞蹈等,机器人不再是仅用于工业生产,他还人们的生活增添了乐趣。

3)它成了每个国家重点研究的高兴技术产业,目前有几百个国家不遗余力的在对其系统进行改性,让其产品更具竞争力。

2.技术纵向上的发展特征

1)目前它的系统在不断地改进和完善,是它更人性化了。

2)追求与人类环境的完美融人性,目标是“融人人生活,和人类一起协同工作,完成一些人类从事和无法从事的工,以更大的灵活性给人类社会创造更多的财富价。

2.机器人技术的应用前景

在以后的发展过程中,由于科学技术的发展,机器人将变得越来越智能化。

在经济发展的地区,他甚至成为了许多家庭不可或缺的一部分,它给人们带来的便捷不是三言两语就能说清楚的。。

随着计算机技术以及人工智能化等技术的飞快法阵,机械手的更方面参数性能有了显著性提高,例如他们的感官就是最典型的例子,科学家们开始考虑如何能够赋予他们更多的感觉,以及自我判断思考,使其更加的智能化。

目前,在日本和欧美等发达国家的一些企业和工厂中,工业机械手已经被广泛地用在代替工人完成各类简单和复杂的工作。这些工业机械手基本上是限定在特定的环境中完成单一的操作。对于一些在繁杂、危险、恶劣、极限或一般的环境下需要人手才能完成的复杂作业而言,例如捏、夹、推、拉、插、按、剪、切、敲、打等,普通的工业机械手则显得无能为力。由于和人手一样带有多个手指和手掌及分

布触觉机能的多指灵巧机械手具有极强的功能和很高的通用性,它完全可以代替或者帮助人类在各种场合下灵巧的完成各种复杂的作业。例如,机械制造,化工生产,核电维修,军事战备,医疗手术,抢先救灾,科学考察,家务劳动等。因此,个发达国家的工厂正迫切希望研制出高性能的通用型多指灵巧手来完车后上述作业。

3.机器人开始在军事中发挥越来越重要的作用

1)由于机器人越来智能化,更多感官效果,他开始被作为军工项目重点发展了,像扫雷机器人还是无人驾驶飞机等等其实都是用的智能人。

2)在不久的将来战争将不再靠血肉之躯了,而是集合各种尖端科技与一身的机器人了。

1.4 课题的提出及主要任务

1.4.1 课题的提出

进过时间的考验,现在人们越来越感觉到机器人对我们的生产生活的重要性了。单位时间内加工次品的率越来越低了,同时我们上班的时候可以更加轻松了,只需控制好操作面板,也就是机器人的控制系统。与此同时,生产出来的产品品质更加完美,这样可以显著节省成本开支。鉴于其起着很大的作用,因此它被列入很多国家的高新技术产业。同时,机器人是一门综合了机电子、电子计算机及仿生人工智能、等诸多专业的新兴学科,在许多领域得到了越来越广泛的重视,同时与机器人机械手等相关的课程被许多大学引入,并被作为重点学科,经过严格的考核,这样对推广机器人知识以及今后机器人产业化进程无疑会起到至关重要的作用器人为了满足高校的教学实验需求我们本着成本低功能全操作简单的原则自行研制了一套机器人实验教学装置。

下面介绍下液压传功机械手在长期的研究中普遍存在的下几个问题:

(1)由于液压传动存在许多能量损失(摩擦损失、泄露损失等):同时容易发生易泄漏事故,这样不仅会产生污染,限制了他的使用范围,更严重可能引起火灾,而端操作器的运动平稳性及正确性也会受到影响。

(2)环境温度对他的影响也很大。由于其黏度会由于温度的变化而发生变化,这样会影响他的运动性能。

(3)不安全性由于油和空气混合容易产生爆炸。

(4)为了避免泄露产生的一些列问题,如污染环境还有爆炸事故等,所以液压传动对其各部件的密封性能要求相当高,也就是对其各部件的加工工艺要求高,自然成本也高了。

通过对液压机械手缺点的分析与改进,我们可以发现气压机械手的一些特性满足条件,下面来介绍下气动机械手的几个优点:

(1)由于压缩空气的粘度小,所以他的反应更迅速,更容易达到高速。

(2)气压驱动时不需要额外的动力源,直接利用工厂的空气压缩机就可以,而且介质无污染,安全环保。同时气动驱动对环境要求低,这样他的适应性相对较强,可以在一些恶劣的环境中长时间工作。

(3)气动元件的工作压力较低,这样加工零件的工艺要求,也就相对较低,故可以节省成本。

(4)由于介质是气体的,其具有可可压缩性。

由于空气作为介质,人们普遍觉得启动的定位精度不是很准确,同时它的抓举力相对于液压较小。尽管气动技术作为机器人中的驱动功能已有部分被工业界所接受,并且相对简单的机械手,用气动元件组成的控制系统己被接受,但由于气动机器人这一体系己经取得的成果,没有做过多讲解,因此在工业自动化领域里,对气动机械手的实用性和前景存在不少疑虑[6]。

对于机械传动的机械手,其其运动精度高,而且传动有力,目前被大家广泛的认可。

1.4.2 课题的主要任务

本课题将要完成的主要任务如下:

(1)设计出一个通用性更强的机械手,使其有更好的适应性。

(2)选取机械手的座标型式和自由度。

(3)尤其手臂,手腕,手指等都要经过详细的计算过程。为了使和谐手的通用性更强,手部在设计的时候可以设计可更换的接头,这样的机械手的通用性会更强

2 机械手的设计方案

2.1工作原理

通过电机1带动蜗杆传动,然后然后蜗杆带动机械手的旋转运动,再由另一个电机2带动蜗杆转动让手臂做垂直运动,再由另一个电机3通过导杆控制钳爪的左右运动,再由另一个电机4控制钳爪的闭合。

典型的摇臂式自动取料机械手,其运动由X,Y两个相互垂直方向的直线运动与一个摆动运动组合而成摇臂式自动取料机械手一般为小型机械手。这种机械手的运动过程如下: (1)当执行下降取料命令后,机械手抓取装置沿Z轴方向垂直下降,抓取动作可以通过吸盘、气动手指和杠杆机构等完成; (2)抓取工件的机械手沿Z轴反方向运行到原点; (3)机械手绕Z轴旋转一定角度为下一次运动做准备, (4)机械手沿X轴方向将镀件运行到释放点上方,再通过Z轴的下降运动将镀件释放到指定地点; (5)机械手沿上述轨迹反方向运动到原点,开始下一个循环。根据控制要求,旋转运动和X轴方向的直线运动可以同时进行。

此次机械手的工作流程如图1

图1

同时这次机械手的工作原理图:

电机1带动蜗杆转动,进而带动齿轮转动,从而带动手臂的旋转。电机2带动齿轮转动,进而带动手臂的上下运动。

电机3带动钳爪的左右移动。

电机4控制钳爪的闭合。

2.1 主要机构构件的介绍

1.齿轮轴以及齿轮

如图所示慧鱼模型中常见的几种齿轮

2.蜗杆,涡轮

很多外啮合的齿轮在慧鱼模型中可以当着涡轮来使用。

3.六面拼接体

通过小方块和六面体相连接,同时在慧鱼模型中还有很多不规则的契型体,分别为7.5度,15度,30度,60度。

4.连杆和导轨

很多型号不同的金属杆在慧鱼模型中用作连杆和导轨

5.齿轮箱,万向节

万向节和塑料传动轴配合以传递扭矩。齿轮箱和电机相连用于减速。

2.2.ROBOPro的介绍

接口板测试

数字量输入 I1-I8

I1—I8 是接口板的数字量输入。这里可以接各种传感器。数字量输入只有两种状态0和1,或者Y和N。开关(迷你按键开关),光电传感器或者干簧管(磁性传感)可以作为数字量输入来连接。

你可以将一个迷你传感器(货号37783)接到接口板上,比如I1,来检查这些端口的功能(用开关上的触点1 和 3 )。一按下开关,I1的的显示接出现一个检查标志。如果你连了开关的另一种方式(触点1 和 2),当你按下开关的时候检查标志就消失了。

马达输出 M1—M4

M1 – M4是接口板的输出。这里可以连接所谓的执行器,可以是马达、电磁铁或者灯。这四路马达输出可以改变方向和8级调速。速度可以用滑块控制,旁边也有数字作为速度显示。如果你要测试输出,可以将一个马达接到输出端,比如M1 灯输出 O1—O8

每个马达输出也可以用作一对单个的输出。这些输出不仅可以用作灯的控制,也可以用作单向马达的控制(比如传送带马达)。如果你要测试其中一个输出,可以将一个灯接到输出,比如O1。可以将灯的另一个接到接口板的接地插孔 ( )。

模拟量输入 AX–AY

模拟量输入 AX 和 AY测量所连接传感器的阻抗。这里可以连接用来测温的 NTC 电阻,电位计,光敏电阻或者光敏晶体管。

模拟量输入 A1–A2

这两个可以测量0–10V电压输入。

距离传感器 D1–D2

只有特殊的距离传感器可以接到距离传感器输入端D1和D2。数字信号和模拟信号对D1和D2都有效。

扩展板 EM1–EM3

这里可以连接扩展接口板 (ROBO 接口板最多可以接三块货号为93294的I/O扩展板,但智能接口板最多只能接一块货号为16554的扩展板)。可以用点击窗口上部标签的方法在不同的扩展接口板之间切换。

2.3 如何编程

1.新程序的创建:

在软件的工具栏中我们可以找到NEW这个选项,点击它即可。如图所示

2程序的开始

程序流程都是由“开始”模块来开头,当一个程序由多个流程组成时,

那么每个流程都要从“开始模块开始。

3.程序的结束

用于程序的结束,但一个程序也可能无限循环。

4.数质量的判断

在模块上点击鼠标右键即弹出如图所示的属性窗口,在这个串口可以对模块进行定义。

通过数质量输入这个栏目选择要查询的接口板输入。

通过接口板或则扩展板这个栏目来选择当前程序是由接口板还是扩展板来控制。通过类型一栏来选择连接到输入端的传感器图示。微动开关是常用的数字量输入形式,但是也经常用光电传感器和干弹簧。

通过I/O分支交换栏来实现两端口位置的互换。

5.模拟量的判断

通过模拟量输入一栏来查询接口板的输入。所有模拟量都返回输入一个0-1023的值。

通过条件一栏可以选择一个比较算式,比如小于大于并输入比较值,比较值应该在0-1023之间。

6.延时

用延时模块可以使流程执行延时一个你所设定的持续时间可以延时1毫秒到500毫秒,延时越长,精度越低。

7.马达输出

用该模板可以改变接口板两端的输出M1到M4中的一个状态,接口板的输出可以是马达,灯泡或者电磁铁。

8.输入等待

等待直到接口板的输入变为特定状态,或其状态由某个特定方式改变。

通过等待一栏来选择信号的类型或者等待信号的状态。

通过类型一栏来选择连接到输入端的传感器图示,微动开关是最常用的数字量输入形式。但也经常用光电传感器和干弹簧。

9.脉冲计数器

许多慧鱼模型都用到了脉冲齿轮,这些齿轮没转一圈碰触传感器四次,使用这些脉冲齿轮可以使马达运行精确定义的函数。而不是一段定义的时间。

由脉冲计数器模板来等待一个用户自定义的脉冲数。

通过脉冲类型一栏所需要计数的脉冲类型。如选择0-1,模块一直等待输入的状态从打开变为闭合,跳变的次数可以在脉冲数量中定义。

“慧鱼模型”三自由度机械手

湖北理工学院毕业设计(论文) “慧鱼模型”三自由度机械手 设 计 小 册 学院:机电工程学院 班级:机械设计与制造 指导老师: 姓名:学号:201030120130 湖北理工学院毕业设计(论文) 一、概述 ............................................................ 1 1.1机电一体化技术 ................................................... 1 1.1.1机电一体化技术的定义和内容 (1) 1.1.2机电一体化系统组成 (1) 1.2. 慧鱼机器人 ..................................................... 2 1.2.1慧鱼创意教学组合模型简介 (2) 二、机器人的组成 .....................................................

2.1组成构件 ......................................................... 3 2.2慧鱼机器人分析 ................................................... 6 2.2.1机器人机构组成 (6) 2.2.2主要成分构成及功能 (7) 2.3. 机器人的工作空间形式 ............................................ 9 2.4机器人的机械运动形态和变换控制 .................................. 11 2.5机器人的位移、速度、方向的控制方法 (13) 湖北理工学院毕业设计(论文) 一、概述 1.1机电一体化技术 1.1.1机电一体化技术的定义和内容 机电一体化技术综合应用了机械技术、计算机与信息技术、系统技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术,接口技术及系统总体技术等群体技术,从系统的观点出发,根据系统功能目标和优化组织结构目标,以智能、动力、结构、运动和感知等组成要素为基础,对各组成要素及相互之间的信息处理、接口耦合、运动传递、物质运动、能量变换机理进行研究,使得整个系统有机结合与综合集成,并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下,形成物质和能量的有规则 运动,在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。 1.1.2机电一体化系统组成 1.机械本体机械本体包括机架、机械连接、机械传动等,它是机电一体化的基础,起着支撑系统中其他功能单元、传递运动和动力的作用。 2.检测传感部分检测传感部分包括各种传感器及其信号检测电路,其作用就是检测机电一体化系统工作过程中本身和外界环境有关参量的变化,并将信息传递给电子控制单元,电子控制单元根据检查到的信息向执行器发出相应的控制。 3.电子控制单元电子控制单元是机电一体化系统的核心,负责将来自各传感器的检测信号和外部输入命令进行集中、存储、计算、分析,根据信息处理结果,按照一定的程度和节奏发出相应的指令,控制整个系统有目的地进行。 4.执行器执行器的作用是根据电子控制单元的指令驱动机械部件的运动。执行器是运动部件,通常采用电力驱动、气压驱动和液压驱动等几种方式。 5.动力源动力源是机电一体化产品能量供应部分,是按照系统控制要求向机械系统提供能量和动力使系统正常运行。提供能量的方式包括电能、气能和液压

工业机械手设计说明书-参考模板

第一章引言 1.1 工业机械手概述 工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成,是一种仿人操作,自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量,提高生产效率,改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人应用情况,是一个国家工业自动化水平的重要标志。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平,可以减轻劳动强度、保证产品质量、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的环境中,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引用。机械手的结构形式开始比较简单,专用性较强,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,适用范围比较广的“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的改变工作程序,适应性较强,所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。 液压传动机械手是以压缩液体的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:介质李源极为方便,输出力小,液压动作迅速,结构简单,成本低。但是,由于空气具有可压缩的特性,工作速度的稳定性较差,冲击大,而且气源压力较低,抓重一般在30公斤以下,在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大,所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。 液压技术有以下优点: (1)体积小、重量轻,因此惯性力较小,当突然过载或停车时,不会发生大的冲击; (2)能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度,并可实现无极调速; (3)换向容易,在不改变电机旋转方向的情况下,可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换; (4)液压泵和液压马达之间用油管连接,在空间布置上彼此不受严格限制; (5)由于采用油液为工作介质,元件相对运动表面间能自行润滑,磨损小,使用寿命长;(6)操纵控制简便,自动化程度高; (7)容易实现过载保护。

程控通用机械手的结构设计

目录 中文摘要 I Abstract ....................................................................................................................... II 1 绪论 (1) 1.1前言 (1) 1.2 工业机械手的简史 (1) 1.3工业机械手在生产中的应用 (3) 1.3.1 建造旋转零件(转轴、盘类、环类)自动线 (3) 1.3.2 在实现单机自动化方面 (3) 1.3.3 铸、锻、焊热处理等热加工方面 (4) 1.4 机械手的组成 (4) 1.4.1 执行机构 (4) 1.4.2 驱动机构 (5) 1.4.3 控制系统分类 (5) 1.5工业机械手的发展趋势 (5) 1.6 本文主要研究内容 (6) 1.7 本章小结 (6) 2 机械手的总体设计方案 (7) 2.1 机械手基本形式的选择 (7) 2.2机械手的主要部件及运动 (7) 2.3驱动机构的选择 (8) 2.4 机械手的技术参数列表 (8) 2.5 本章小结 (8) 3 机械手手部的设计计算 (10) 3.1 手部设计基本要求 (10) 3.2 典型的手部结构 (10) 3.3机械手手抓的设计计算 (10) 3.3.1选择手抓的类型及夹紧装置 (10) 3.3.2 手抓的力学分析 (11) 3.3.3 夹紧力及驱动力的计算 (12) 3.4 机械手手抓夹持精度的分析计算 (13) 3.5 本章小结 (16) 4 臂部的结构及有关计算 (17) 4.1 概述 (17) 4.2 手部直线运动机构 (17)

基于CATIA的机械手建模及运动仿真

基于CATIA的机械手建模及运动仿真 米双年 (武汉理工大学汽车学院,车辆1005班,学号0121007250502)[摘要] 本文主要介绍了一些工程车上机械手的简单建模过程和其工作过 程中的运动仿真。首先,在CATIA中进行建模操作,将机械手分为6个简单的零件,分别进行三维建模操作。然后将所有的零件进行装配,成为机械手模型。最后在DMU模块中进行相关参数的设计,对机械手进行运动仿真。 关键词:机械手;三维建模;运动仿真 前言 日常生活中,我们总能看到各式各样的推土机,挖掘机等大型机械,加快了我们建设的步伐,这些都可以看成是机械手的功劳。机械手的发明大大减轻了人力劳动,替人我们做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。它能完成转动、抓取等功能,转动的功能使得机械手能够以不同的形态进行工作,提高了适应性,本设计中的主要运动关系也是转动。 建模过程主要是将各个零件画出来,并注意零件之间的配合关系,采用全局考虑的方法,运用简单的部件反映出机械手的基本原理即可,并学会简单的修饰。装配过程则是注意约束关系的定义,操作的一些小技巧,注意坐标轴的位置关系。运动仿真主要是模拟机械手的工作过程,通过设置转动时间、转动角度、转动顺序等参数,掌握运动仿真的基本操作和编程的简单语法结构。能够使机械手按照我们预定的轨迹进行运动。 1机械手 1.1机械手简介 它是一种模拟人手操作的自动机械。它可按固定程序抓取、搬运物件或操持工具完成某些特定操作。我们日常生活中看到的挖掘机,钻井机等工程机械都含有机械手,可以说,它给我们的生活带来了极大的便利。正是有了这些东西,城市的建设速度才越来越快。 1.2机械手构成 机械手主要由手部机构、运动机构和控制系统三大部分组成。手部的设计是根据其工作的内容而定的,包括形状大小等参数。运动机构主要是一些臂,通过转动来实现不同的工位,驱动方式有气压液压等。自由度的多少是衡量机械手灵活度的一个标准,自由度越多则机构越灵活。 1.3 机械手的特点 节约人工成本、减轻工人的工作劳动力。安全性高,人们可以坐在驾驶室中操作机器。提高效率,提升品质,适用范围广。目前很多领域都能看到机械手的影子。 2 三维设计及装配 2.1 机械手零件建模 本次设计中,我将机械手分为5个部分,分别是底座,竖直节臂,转动臂,连接块,以及两个夹紧指。 首先设计底座部分,底座是一个简单的圆锥台,可以用梯形绕其一竖直边进行360°的旋转而得到,此处注意设计好上圆台的大小,方便和竖直节臂进行连接。 接下来的任务是设计竖直的节臂和转动臂,这两个臂的形状大致上相同,只是由于要连接起来,所以在连

四自由度通用液压机械手设计概论

摘要 本次设计的多功能机械手为液压通用机械手,主要由手爪、手腕、手臂、机身、机座等组成,具备上料、翻转和转位等多种功能,并按自动线的统一生产节拍和生产纲领完成以上动作。本机械手机身采用机座式,自动线围绕机座布置,其坐标形式为圆柱坐标式,具有立柱旋转、手臂伸缩、腕部转动和腕部摆动等4个自由度;驱动方式为液压驱动,利用油缸、齿轮、齿条实现直线运动;利用油缸与齿轮、齿条或链条实现回转运动。液压驱动的优点是压力高、体积小,出力大,动作平缓,并能在中间位置停止。本次设计的机械手能对不同物体完成多种动作。 关键词:机械手;圆柱坐标;液压驱动

Abstract The design of multi-manipulator hydraulic manipulator general, mainly by the gripper, wrist, arm, body, base etc., with the material, flip, and a variety of functions such as translocation, in accordance with the unified autom ated production line beat and production program have done so. This machine adopts the base-type mobile phone, automatic wire around the base layout, its coordinates in the form of cylindrical coordinate type, with column rotation, arm stretching, wrist rotation and wrist swing and so four degrees of freedom; drive mode for the hydraulic drive, use fuel tank, gear, rack to achieve linear motion,use of tanks and gear, rack or chain to achieve rotary motion. Hydraulic drive has the advantage of high pressure, small size, contribute to a large, gentle movement and can stop in the middle. The design of the robot can complete a variety of different objects in action. Keywords: mechanical hand; cylindrical coordinate; fluid power drive

【精品毕设】简易机械手机械结构设计

机电工程学院 《专业综合课程设计》 说明书 课题名称:简易机械手机械机构设计 学生姓名:沈柳根学号:20110611119 专业:机械电子工程班级:11机电 成绩:指导教师签字: 2015年1月5日

摘要 简易机械手是工业机械手的简化,功能相似,而工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术,是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物,并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。工业机械手设计是机械制造、机械设计和机械电子工程等专业的一个重要教学环节,是学完技术基础课及有关专业课以后的一次专业课程内容得综合设计。通过设计提高学生的机械分析与综合能力、机械结构设计的能力、机电液一体化系统设计的能力,掌握实现生产过程自动化的设计方法。 通过对于气动机械手的设计,展现了各个相关学科知识在这里的整合,有利于理解专业知识。 关键词:简易机械手;结构设计;气动

目录 摘要....................................................... 错误!未定义书签。 1 设计任务介绍及意义 (1) 1.1设计任务意义: (1) 1.2设计任务要求介绍: (1) 2 总体方案设计 (3) 2.1 结构分析 (3) 2.3 设计简介 (3) 3 机械传动结构设计 (5) 3.1传动结构总体设计 (5) 3.2手指气缸的设计 (6) 3.3纵向气缸的设计 (12) 3.4横向气缸的设计 (13) 4最终图纸 (15) 4.1装配图 (15) 5 总结 (16) 参考文献 (17)

模型机械手改进

模型机械手改进 【案例导读】 在《科学与技术》教材五年级下中有《自制机械手》和《机器人世界》的内容,学生非常感兴趣,于是我们开展了以模型机械手改进为主题的STEM 活动,将前后内容贯通、有机结合,让学生在设计制作活动中掌握STEM 学习模式,形成项目工程意识和乐于创新的意识。 恰好当时上海市青少年科技创新大赛有一个项目是运水机器人,模型机械手改进的成果正好符合比赛要求,可谓是一举多得。 【学习流程】 【学习目标】 科学(S ) 1. 知道机械手是一种简单机器人。 技术(T ) 1. 能将气压传动与机械手组合,制作运水机器人。 工程(E ) 1. 在制作运水机器人的过程中不断改进优化制作方案。 数学(M ) 运水机器人设计制作比赛 1、自制模型机械手 2、了解机器人,知道机械手是一种 简单的机器人。 设计制作运水机器人 改进完善运水机器人

1.会利用“杠杆平衡条件”计算并设计机械手的起重臂。 【适用年级】 小学五年级 【案例过程】 ※引出问题和确定需求 1.五年级学生自制机械手的活动 2.提出运水机器人设计制作比赛。 ※调查研究与学习支持 在学生掌握了自制机械手的技能后,进行了解机器人的活动。 活动一:调查了解机器人 1.了解机器人,搜集图片与资料。 2.知道机械手是简单的机器人。 3.找出适合做送水机器人的机械手外形。 ※分析观点与建立模型 在调查了解的基础上,进行运水机器人的设计与制作。 活动一:确定任务要求 1.明确要求:运水机器人要求用机械手将纸杯从起点运送至终点。 活动二:尝试运水机械手的设计制作 1.制作放大版的模型机械手,进行运水测试。 2.在运水测试中遇到什么问题,如何解决? ※测试优化与与解决问题 按比赛要求改进和测试运水机器人。 活动一:改进机器人 1.了解规则:运水机器人动作时不能让水杯底部着地,力臂需能将机械手抬升,到终点时又要把水杯放置于桌面。 2.探究:如何在做后一个动作时保持前一个动作? 3.研究气压传动,发现大针筒传动小针筒能省力。 4.计算力臂长度:利用杠杆平衡原理进行设计。 5.用气压传动方式优化原有连杆传动模式。

工业机械手设计指导书

工业机械手设计 一、毕业设计题目概述 机械手是模仿人的手部动作,按照给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置,它是机械化、自动化的重要手段。因此,获得了日益广泛的应用,特别在高温、高压、危险、易燃、易爆、放射性等恶劣环境,以及笨重、单调、频繁的操作中,它代替了人的工作,具有重要的意义。在机械加工中,冲压、铸、锻、焊、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输、国防工业等各方面,也已愈来愈引起人们的重视。 机械手一般由执行机构、驱动机构、控制机构以及位置检测装置等组成,驱动系统可采用液压传动、气动传动、电气传动和机械传动等形式,而多数采用电液机联合传动。 该机械手是将圆柱形零件从传送带上夹装到专用机床上,待加工完毕后再夹装回传送带的专用机械手(图1)。机械手总体设计分为夹持器、伸缩臂、升降臂和底座四大部件设计及二个系统:PC电控系统与液压控制系统设计。夹持器安装于伸缩臂上,伸缩臂安装在升降臂上,升降臂安装在底座上。连接方式均为法兰盘螺栓连接。 机械手工作过程如图2所示。 图2 机械手工作流程图 码垛机械手结构如图3所示。工作程序为:液压缸2伸出→四边形机构3下降→夹持器4夹紧工件5→液压缸2缩回→四边形机构3上升→底座1回转→(到达位置后)液压缸2伸出→四边形机构3下降→夹持器4放开工件5→液压缸2缩回→四边形机构3上升→底座1回转至原位。然后进行下一循环。 改变夹持器形状,可夹持不同工件或物体。 二、设计参数 (说明:工业机械手改换末端执行器和工作方式,可完成不同工件或物体的操作,基本结构、设计内容和控制程序大体相同。本设计题目共分四种:工件工序转换机械手;箱体类物体移位机械手;工件翻转机械手;装箱机械手。) 本设计工业机械手由四个部分组成:底座回转部分、机身升降部分、伸缩臂伸缩部分和末端执行器夹持部分。 主机总体参数:圆柱形零件的尺寸为直径80毫米,高为150毫米,机械手回转角度为90度,升降高度为500mm,伸缩长度为300mm。 三、设计方案及要求 (一)底座回转部分设计方案及要求 1、转动角度90度,单向运动时间2秒;定位准确,要有定位措施。 2、采用回转支承机构,齿圈固定,液压马达行星齿轮传动或电机驱动。 3、与大臂和地基采用法兰联接。 (二)机身升降部分设计方案和要求 1、升降臂起升高度:0—500mm,任意可调; 2、单向升降运动时间:0—3s; 3、可采用电机驱滚珠丝杠传动或液压传动齿轮倍程升降机构,共两种方案。 4、升降臂定位可靠、精确。 5、升降臂与旋转底座、伸缩臂为法兰连接; 6、结构设计时考虑伸缩臂工作时的整机平衡; (三)伸缩臂设计方案和要求 1、伸缩长度:300mm,伸缩臂固定在升降台上,随升降台做上下运动和旋转运动;伸缩臂

机械手设计说明书doc

机械手设计说明书 篇一:机械手设计说明书 指导老师: 设计合作成员: 一、设计项目名称 机械手臂手指机构2 二、设计目的 本设计拟搬运宽度尺寸90~110mm、质量为5kg以内的六菱柱形钢质工件,手指机构带水平转盘。手指的动力驱动方式为液压传动。液压传动的机械手是以压缩液体的压力来驱动执行机构运动的机械手。 三、设计要求 (1)机械手为专用机械手,适用于夹六菱柱形钢质工件。 (2)选取机械手的座标型式和自由度。 (3)主要设计出机械手的手部机构。 (4)液压传动系统液压缸的选用 四、设计方案 4.1 机械手基本形式的选择 机械手的典型结构一般可分为:回转型(包括滑槽杠杆式和连杆杠杆式两种)、移动型(移动型即两手指相对支座作往复运动)和平面平移型。本设计采用二指回转型手抓。 4.2 机械手的主要部件及运动 本机械手的部件有齿轮、齿条、连杆和液压缸等。主要

的运动有直动液压缸驱动齿条的平动、齿轮和齿条的啮合运动、连杆的转动和手抓的平行移动。 4.3 驱动方式的选择 本机械手的驱动方案采用液压机构驱动机械手,结构简单、尺寸紧凑、重量轻、控制方便。 4.4 机械手的技术参数列表 用途:卸码垛机械手臂抓重:5kg 抓取的物体的几何形状:宽度为90~110mm六菱柱形钢质工件机械手自重:小于等于10kg 4.5 机械工作原理 机械手的夹工件的工作原理框图如图1所示。 图1. 机械手夹工件的工作原理框图 该机械手采用了液压驱动方式来实现其工作的要求,工作要求就是机械手能适应六菱柱形钢质工件不同面的夹持,故带有水平转盘手臂的回转运动。 传动机构采用齿条与齿轮啮合。本机械通过液压驱动传递动力推动齿条平动,齿条与齿轮啮合将液压缸传来的水平运动转化为齿轮连杆的回转运动。而齿条与齿轮啮合驱动四连杆转动,四连杆机构使夹板水平移动,完成对工件的夹紧松开。机械手的整体结构图如图2、图3所示。手爪部分特点如下表述: 1. 机械手手部由手爪(即夹板)和传力机构所构成。

液压机械手手部设计计算

第5章机械手手部的设计计算 5.1 手部设计基本要求 (1)应具有适当的夹紧力和驱动力。应当考虑到在一定的夹紧力下,不同的传动机构所需的驱动力大小是不同的。 (2)手指应具有一定的张开范围,手指应该具有足够的开闭角度(手指从张开到闭合绕支点所转过的角度)?γ,以便于抓取工件。 (3)要求结构紧凑、重量轻、效率高,在保证本身刚度、强度的前提下,尽可能使结构紧凑、重量轻,以利于减轻手臂的负载。 (4)应保证手抓的夹持精度。 5.2 典型的手部结构 (1)回转型包括滑槽杠杆式和连杆杠杆式两种。 (2)移动型移动型即两手指相对支座作往复运动。 (3)平面平移型。 5.3机械手手抓的设计计算 5.3.1选择手抓的类型及夹紧装置 60,本设计平动搬运机械手的设计,考虑到所要达到的原始参数:手抓张合角γ?=0 夹取重量为0.5Kg。常用的工业机械手手部,按握持工件的原理,分为夹持和吸附两大类。吸附式常用于抓取工件表面平整、面积较大的板状物体,不适合用于本方案。本设计机械手采用夹持式手指,夹持式机械手按运动形式可分为回转型和平移型。平移型手指的张开闭合靠手指的平行移动,这种手指结构简单, 适于夹持平板方料, 且工件径向尺寸的变化不影响其轴心的位置, 其理论夹持误差零。若采用典型的平移型手指, 驱动力需加在手指移动方向上,这样会使结构变得复杂且体积庞大。显然是不合适的,因此不选择这种类型。 通过综合考虑,本设计选择二指回转型手抓,采用滑槽杠杆这种结构方式。夹紧装置选择常开式夹紧装置。

5.3.2 手抓的力学分析 下面对其基本结构进行力学分析:滑槽杠杆 图3.1(a )为常见的滑槽杠杆式手部结构。 (a) (b) 图5.1 滑槽杠杆式手部结构、受力分析 1——手指 2——销轴 3——杠杆 在杠杆3的作用下,销轴[GB/T882-2000]2向上的拉力为F ,并通过销轴中心O 点,两手指1的滑槽对销轴的反作用力为F 1和F 2,其力的方向垂直于滑槽的中心线1oo 和2oo 并指向o 点,交1F 和2F 的延长线于A 及B 。 由x F ∑=0 得 12F F = y F ∑=0 得 12cos F F α = '11F F =- 由1o ∑()F =0 得b F h F N ?=?'1 cos a h α= N F a b F ?=α2cos 2 (3.1)

机械机电专业毕业设计_工业机械手结构的设计

序 机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器,它有多个自由度,可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。 1962年,美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制成一台数控示教再现型机械手。商名为Unimate(即万能自动)。运动系统仿照坦克炮塔,臂可以回转、俯仰、伸缩、用液压驱动;控制系统用磁鼓作为存储装置。不少球坐标通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司,专门生产工业机械手。 1962年美国机械制造公司也实验成功一种叫Vewrsatran机械手。该机械手的中央立柱可以回转、升降采用液压驱动控制系统也是示教再现型。虽然这两种机械手出现在六十年代初,但都是国外工业机械手发展的基础。 1978年美国Unimate公司和斯坦福大学,麻省理工学院联合研制一种Unimate-Vicarm型工业机械手,装有小型电子计算机进行控制,用于装配作业,定位误差小于±1毫米。联邦德国机械制造业是从1970年开始应用机械手,主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业。 联邦德国KnKa公司还生产一种点焊机械手,采用关节式结构和程序控制。 日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进两种机械手后大力从事机械手的研究。 前苏联自六十年代开始发展应用机械手,至1977年底,其中一半是国产,一半是进口。 工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务,在构造和性能上兼有人和机器各自的优点,尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力,在国民经济各领域有着广阔的发展前景。 机械手是在机械化,自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中,机械手被广泛的运用于自动生产线中,机械人的研制和生产已成为高技术邻域内,迅速发殿起来的一门新兴的技术,它更加促进了机械手的发展,使得机械手能更

慧鱼模型工业机械手

摘要 慧鱼创意组合模型主要有组合包、培训模型、工业模型三大系列,涵盖了机械、电子、控制、气动、汽车技术、能源技术和机器人技术等领域和高新学科,利用工业标准的基本构件(机械元件/电气元件/气动元件),辅以传感器、控制器、执行器和软件的配合,运用设计构思和实验分析,可以实现任何技术过程的还原,更可以实现工业生产和大型机械设备操作的模拟,从而为实验教学、科研创新和生产流水线可行性论证提供了可能,世界知名的德国西门子、德国宝马、美国IBM等一大批著名公司都采用慧鱼模型来论证生产流水线。 Abstract Fischer creative combination model mainly include the combination packages, training mode , industrial model three series, covers the mechanical, pneumatic, automotive, electronics, control technology, energy technology and robot technology, and high and new disciplines, using industrial standard of the basic building blocks (mechanical components/electrical components, pneumatic components), supplemented by sensor, controller, actuator and software, using design and experimental analysis, can implement any reduction of technology process, more can realize industrial production and the simulation of large mechanical equipment operation for feasibility experiment teaching, scientific research and innovation and production lines provides a possible, world famous Germany Siemens, Germany's BMW, the United States a large number of famous companies such as IBM model is used to demonstrate the production assembly line.

机械手设计汇总

第一章( 第二章绪论 课题研究的目的及意义 随着工业自动化程度的提高,工业现场的很多易燃、易爆等高危及重体力劳动场合必将由机器人所代替。这一方面可以减轻工人的劳动强度,另一方面可以大大提高劳动生产率。例如,目前在我国的许多中小型汽车生产以及轻工业生产中,往往冲压成型这一工序还需要人工上下料,既费时费力,又影响效率。为此,我们把上下料机械手作为我们研究的课题。 工业机械手是工业物流自动化中上网重要装置之一,是当今世界新技术革命的一个重要标志。工业机械手是典型的机电一体化产品。 工业机械手的产生和推广是社会生产和发展的需要,也是现代生产和科技发展的新技术产品。工业机械手已经在工业生产、资源开发、社会服务、排险救灾以及军事技术等方面发挥着愈来愈大的应用。 工业机械手的应用和推广已经并将获得极大的效益。例如在机械制造工业、汽车工业等生产中采用电焊、弧焊、喷漆等机械手,可以大大提高劳动生产率,保证产品质量,改善劳动条件。又如在微电子、医药等生产部门,采用机械手操作,可以消除人对产品的污染、确保产品质量。 机械手可以在有毒、噪音、高温、易燃、易爆等危险有害的环境中代替人长期稳定的工作,从根本上解决了操作者的安全保障问题。因而在这方面应用和推广机器人技术是十分迫切和必要的。 近代工业机械手的原型可以从本世纪40代算起。当时适应核技术的发展需要开发了处理放射性材料的主从机械手。50年代初美国提出了“通用重复操作机器人”的方案,59年研制出第一工业机械手原型。由于历史条件和技术水平关系,在60年代机械手发展较慢。进入70年代后,焊接、喷漆机械手相继在工业中应用和推广。随着计算机技术、控制技术、人工智能的发展、机械手技术得到迅速发展,出现了更为先进的可配视觉、触觉的机器人所应用的机械手。如美国Unimation公司PUMA系列工业机器人相关的机械手,即使由直流伺服驱动、关节式结构、多cpu微机控制、采用专用语言编程的技术先进的机械手。到了80、90年代机器人及相关的机械手开始在工业上普及应用。据统计1980年全世界约有两万台机器人在工业上应用,而到今年增长更快。今年已近开发出

三自由度机械手毕业设计

三自由度机械手毕业设计

“慧鱼模型” 三自由度机械手 设 计 小 册 学院:机电工程学院班级:机械设计与制造 指导老师:蔺绍江 姓名:王连海

学号:201030120130

一、概述 (1) 1.1机电一体化技术 (1) 1.1.1机电一体化技术的定义和内容 (1) 1.1.2机电一体化系统组成 (1) 1.2. 慧鱼机器人 (2) 1.2.1慧鱼创意教学组合模型简介 (2) 二、机器人的组成 (3) 2.1组成构件 (3) 2.2慧鱼机器人分析 (6) 2.2.1机器人机构组成 (6) 2.2.2主要成分构成及功能 (7) 2.3. 机器人的工作空间形式 (9) 2.4机器人的机械运动形态和变换控制 (11) 2.5机器人的位移、速度、方向的控制方法 (13)

一、概述 1.1机电一体化技术 1.1.1机电一体化技术的定义和内容 机电一体化技术综合应用了机械技术、计算机与信息技术、系统技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术,接口技术及系统总体技术等群体技术,从系统的观点出发,根据系统功能目标和优化组织结构目标,以智能、动力、结构、运动和感知等组成要素为基础,对各组成要素及相互之间的信息处理、接口耦合、运动传递、物质运动、能量变换机理进行研究,使得整个系统有机结合与综合集成,并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下,形成物质和能量的有规则运动,在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。 1.1.2机电一体化系统组成 1.机械本体机械本体包括机架、机械连接、机械传动等,它是机电一体化的基 础,起着支撑系统中其他功能单元、传递运动和动力的作用。 2.检测传感部分检测传感部分包括各种传感器及其信号检测电路,其作用就是 检测机电一体化系统工作过程中本身和外界环境有关参量的变 化,并将信息传递给电子控制单元,电子控制单元根据检查到 的信息向执行器发出相应的控制。 3.电子控制单元电子控制单元是机电一体化系统的核心,负责将来自各传感器 的检测信号和外部输入命令进行集中、存储、计算、分析,根 据信息处理结果,按照一定的程度和节奏发出相应的指令,控 制整个系统有目的地进行。 4.执行器执行器的作用是根据电子控制单元的指令驱动机械部件的运动。执行 器是运动部件,通常采用电力驱动、气压驱动和液压驱动等几种方式。 5.动力源动力源是机电一体化产品能量供应部分,是按照系统控制要求向机械 系统提供能量和动力使系统正常运行。提供能量的方式包括电能、气 能和液压能。

液压机械中机械手的手臂设计 5.16

继续教育学院 毕业设计(论文) 题目:液压传动技术在农业机械中的应用专业名称:机电一体化工程 学号:017115110017 学生姓名:朱行强 指导教师:

摘要 机械手的组成和分类,机械手的自由度和座标型式,气动技术的特点,PLC 控制的特点及国内外的发展状况。本文简要地介绍了工业机器人的概念, 本文对机械手进行了总体方案设计,确定了机械手的座标型式和自由度,确定了机械手的技术参数。同时,分别设计了机械手的夹持式手部结构以及吸附式手部结构;设计了机械手的手腕结构,计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩;设计了机械手的手臂结构,设计了手臂伸缩、升降用液压缓冲器和手臂回转用液压缓冲器。 设计出了机械手的气动系统,绘制了机械手气压系统工作原理图。利用可编程序控制器对机械手进行控制,选取了合适的PLC型号,根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案,画出了机械手的工作时序图和梯形图,并编制了可编程序控制器的控制程序。 关键词:工业机器人,机械手,气动,可编程序控制器(PLC)

目录 第一章机械手设计任务书 1.1机械手的组成 1.2机械手的主要运动 1.3 课题的提出、任务、技术特性 第二章机械手臂部机构设计 2.1臂部设计的的基本要求 2.2臂部的结构选择 2.3手臂偏重力矩的计算 2.4升降导向立柱不自锁条件 2.5手臂升降液压缸驱动力的计算 2.6手臂升降液压缸参数计算 2.7手臂回转液压缸驱动力矩计算 2.8手臂回转液压缸主要参数 第三章联接板 第四章螺钉与液压缸壁厚的校核 4.1手臂液压缸螺钉的校核 4.2动片与输出轴之间的联接螺钉校核 4.3手臂升降液压缸筒的壁厚校核 第五章手臂液压系统原理设计及液压图 5.1液压泵的选择 5.2液压系统的原理图如下 参考文献 致谢 2 \

机械手结构设计

机械手结构设计Newly compiled on November 23, 2020

轻型平动搬运机械手的设计及运动仿真 摘要 随着工业自动化发展的需要,机械手在工业应用中越来越重要。文章主要叙述了机械手的设计计算过程。 首先,本文介绍机械手的作用,机械手的组成和分类,说明了自由度和机械手整体座标的形式。同时,本文给出了这台机械手的主要性能规格参量。 文章中介绍了搬运机械手的设计理论与方法。全面详尽的讨论了搬运机械手的手部、腕部、手臂以及机身等主要部件的结构设计。 最后使用软件对机械手的手部实现运动仿真。 关键词:机械手;运动仿真;液压传动;液压缸; 目录 中文摘要 (1) 英文摘要 (2) 主要符号表 (5) 1 绪论 (1) 前言 (1) 工业机械手的简史 (1) 工业机械手在生产中的应用 (3) 建造旋转零件(转轴、盘类、环类)自动线 (3) 在实现单机自动化方面 (3) 铸、锻、焊热处理等热加工方面 (3) 机械手的组成 (4)

执行机构 (4) 驱动机构 (4) 控制系统分类 (5) 工业机械手的发展趋势 (5) 本文主要研究内容 (6) 本章小结 (6) 2机械手的总体设计方案 (7) 机械手基本形式的选择 (7) 机械手的主要部件及运动 (7) 驱动机构的选择 (8) 机械手的技术参数列表 (8) 本章小结 (8) 3 机械手手部的设计计算 (9) 手部设计基本要求 (9) 典型的手部结构 (9) 机械手手抓的设计计算 (9) 选择手抓的类型及夹紧装置 (9) 手抓的力学分析 (10) 夹紧力及驱动力的计算 (11)

手抓夹持范围计算 (12) 机械手手抓夹持精度的分析计算 (13) 弹簧的设计计算 (14) 本章小结 (16) 4 腕部的设计计算 (17) 腕部设计的基本要求 (17) 腕部的结构以及选择 (17) 典型的腕部结构 (17) 腕部结构和驱动机构的选择 (18) 腕部的设计计算 (18) 腕部设计考虑的参数 (18) 腕部的驱动力矩计算 (18) 腕部驱动力的计算 (19) 液压缸盖螺钉的计算 (20) 动片和输出轴间的连接螺钉 (21) 本章小结 (22) 5 臂部的设计及有关计算 (23) 臂部设计的基本要求 (23) 手臂的典型机构以及结构的选择 (24)

工业机械手结构

工业机械手结构设计论文 摘要:实践证明,工业机械手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。工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁、单调的操作,采用机械手是有效的。此外,它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作,更显示其优越性,有着广阔的发展前途。 关键词:机械手可编程序控制器(PLC) 技能特性 引言 我国机械手的研究和应用起步较晚,但是随着国内外机械手的快速发展、社会需求的增大和技术的进步,装配机械手得到了迅速的发展,多品种、少批量生产方式和为提高产品质量及生产效率的生产工艺需求,是推动装配机械手发展的直接动力。PLc是可编程序控制器的简称,于60年代末期在美国首先出现,目的是用来取代继电器,执行逻辑、计时、计数等顺序控制功能,建立柔性程序控制系统。经过近几十年的发展,PLc己十分成熟与完善。当前的中国,随着生产力的迅猛发展,工业发展的步伐越来越快在各行业各领域,对自动化程度的要求也愈来愈高.了更好地适应这种情况,科学技术必须被广泛地应用在实际生产中,而PLc以其自身的优势,在自动化领域内扮演着重要的角色,不容忽视! 1、设计原理 机械手主要由执行机构.驱动机构和控制系统构成.。机械手的执行机构又包括手部、手臂和躯干。手部安装在最前端,任务是来准确的抓取工件,当然一 说到手一定是与人的相似,所以必须具备手指,而且应具有与人手相似的动作或能代替人完成一系列的动作,以此来达到目的。手臂的作用是用来辅助手部准确的抓住工件并能够转移到所需要的位置,机械手的运动有两种:一个是上下直线运动,另一个是左右直线运动。因此其必须安装有液压缸、电液脉冲马达、电磁阀等作为其执行机构的动力部分或辅助系统。驱动机构主要有四种:液压驱动、气压驱动、电气驱动和机械驱动。其主要以电气和气压驱动为主,只有少量的运用液压和机械驱动。 液压驱动主要是驱动大体积的重型工业设备如:锅炉等。它的优点是压力高、体积小、力量大动作平稳。缺点是结构繁琐.成本高.而且需要配备压力源。气压驱动的元件是气压缸、气压马达等。一般采用4—6个大气压.也有一些更大的.具体要根据实际情况来定,虽然它的力量比较小、体积比较重,但是出于廉价,而且不影响动作。所以我们的手部采用此种驱动。 电气驱动时,直线运动可以采用电动机带动丝杠、螺母机构。我们通用的机械手则考虑到用步进电动机、直或交流司服电机、和变速箱等电气驱动有动

毕业设计慧鱼模型.

“慧鱼模型” 三自由度机械手 设 计 小 册 学院:机电工程学院班级:机械设计与制造 指导老师:蔺绍江 姓名:王连海 学号:201030120130

一、概述 (1) 1.1机电一体化技术 (1) 1.1.1机电一体化技术的定义和内容 (1) 1.1.2机电一体化系统组成 (1) 1.2. 慧鱼机器人 (2) 1.2.1慧鱼创意教学组合模型简介 (2) 二、机器人的组成 (3) 2.1组成构件 (3) 2.2慧鱼机器人分析 (6) 2.2.1机器人机构组成 (6) 2.2.2主要成分构成及功能 (7) 2.3. 机器人的工作空间形式 (9) 2.4机器人的机械运动形态和变换控制 (11) 2.5机器人的位移、速度、方向的控制方法 (13)

一、概述 1.1机电一体化技术 1.1.1机电一体化技术的定义和内容 机电一体化技术综合应用了机械技术、计算机与信息技术、系统技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术,接口技术及系统总体技术等群体技术,从系统的观点出发,根据系统功能目标和优化组织结构目标,以智能、动力、结构、运动和感知等组成要素为基础,对各组成要素及相互之间的信息处理、接口耦合、运动传递、物质运动、能量变换机理进行研究,使得整个系统有机结合与综合集成,并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下,形成物质和能量的有规则运动,在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。 1.1.2机电一体化系统组成 1.机械本体机械本体包括机架、机械连接、机械传动等,它是机电一体化的基 础,起着支撑系统中其他功能单元、传递运动和动力的作用。 2.检测传感部分检测传感部分包括各种传感器及其信号检测电路,其作用就是 检测机电一体化系统工作过程中本身和外界环境有关参量的变 化,并将信息传递给电子控制单元,电子控制单元根据检查到 的信息向执行器发出相应的控制。 3.电子控制单元电子控制单元是机电一体化系统的核心,负责将来自各传感器 的检测信号和外部输入命令进行集中、存储、计算、分析,根 据信息处理结果,按照一定的程度和节奏发出相应的指令,控 制整个系统有目的地进行。 4.执行器执行器的作用是根据电子控制单元的指令驱动机械部件的运动。执行 器是运动部件,通常采用电力驱动、气压驱动和液压驱动等几种方式。 5.动力源动力源是机电一体化产品能量供应部分,是按照系统控制要求向机械 系统提供能量和动力使系统正常运行。提供能量的方式包括电能、气 能和液压能。

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