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四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现本科课程设计 四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现32[6】机械设计师手册.北京:机械工业出版社，1986[7】黄锡恺，郑文伟.机械原理.北京:人民教育出版社，1981[8】成大先.机械设计图册.北京:化学工业出版社[9】郑洪生.气压传动及控制.北京:机械工业出版社，1987[10】吴振顺.气压传动与控制.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，1995[11】徐永生.气压传动.北京:机械工业出版社，1990, 5四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现40行时间控制还是行程控制或混合控制，都可通过设定PLC程序来实现。可以根据机械手的动作顺序修改程序，使机械手的通用性更强。致 谢经过一个月的学习，本次毕业设计已经接近尾声。作为以为专科的毕业生的毕业设计，由于经验缺乏，难免有许多考虑不周全的地方，很多时候会走一些弯路，如果没有老师的指导，以及一起设计的同学们的帮助，想要完成这个毕业设计是不容易的。他们四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现39第八章 结论1、本次设计的是气动通用机械手，相对于专用机械手，通用机械手的自由度可变，控制程序可调，因此适用面更广。2、采用气压传动，动作迅速，反应灵敏，能实现过载保护，便于自动控制。工作环境适应性好，不会因环境变化影响传动及控制性能。阻力损失和泄漏较小，不会污染环境。同时成本低廉。3、通过对气压传动系统工作原理图的参数化绘制，大大提高了绘图速度，节四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现38四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现36为ON)，手爪放松(0002为OFF).(7)手腕逆转的条件:逆转不到位(0009为OFF)，无顺转命令(0507为OFF)，右转到位(0004为ON)，收缩到位(0006为ON)，下降到位(0008为ON),手爪放松(0002为OFF).(8)手腕顺转的条件:顺转不到位(0010为OFF)，无逆转命令(0506为OFF)，左转到位(0003为ON)，四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现355、梯形图设计(如附图所示)根据机械手的逻辑时序图及1/0分配，画出控制梯形图，如附图所示。由梯形图可以看出:(1)手臂左转的条件:左转不到位(0003为OFF)，收缩到位(0006为ON),上升到位(0007为ON)，手腕逆转到位(0009为ON)，手爪抓紧(0002为ON),无右转命令(0501为OFF).(2)手臂右转的条件:右转不到位(0004四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现34置— 机械手，还可完成抓、放功能。以上各动作均采用气动方式驱动，即用五个二位五通电磁阀(每个阀有两个线圈，对应两个相反动作)分别控制五个气缸，使机械手完成伸、缩、上、下、旋转及机械手抓放动作。其中旋转运动用一组齿轮齿条，使气缸的直线运动转化为旋转运动。这样，可用PLC的8个输出端与电磁阀的8个线圈相连，通过编程，使电磁阀各线圈按一定序列激励，从而使机械四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现33证了本周期内用户程序的正确执行。第三阶段是程序处理阶段。当输入状态信息全部进入I/0状态表后，CPU工作进入到第三个阶段。在这个阶段中，可编程序控制器对用户程序进行依次扫描，并根据各I/0状态和有关指令进行运算和处理，最后将结果写入I/0状态表的输出状态暂存器中。第四阶段是输出处理阶段。段CPU对用户程序已扫描处理完毕，并将运算结果写入到I/0状态表状四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现3210 单向节流阀 211 LI-25 单向节流阀 212 快速排气阀 213 气液转换器 1各执行结构的调速，凡是能采用排气口节流方式的，都在电磁阀的排气口安装节流阻尼螺钉进行调速，这种法的特点式结构简单，效果尚好。如手臂伸缩气缸在接近气缸安装两个快速排气阀，可加快起动速度，也可调节全过程上的速度。升降气缸采用进气节流的单向节流阀以调节手臂的上升速度，四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现31）（ mN.413508??M〈驱设计尺寸满足使用要求。?6 气动系统设计6.1气压传动系统工作原理图图6-1所示为该机械手的气压传动系统工作原理图。它的气源是由空气压缩机（排气压力大于0.4-0.6MPa）通过快换接头进入储气罐，经分水过滤器，调压阀，油雾器，进入各并联气路上的电磁阀，以控制气缸和手部动作。图6-1 机械手气压传动系统工作原理图Fi四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现305.3.1 尺寸设计气缸长度设计为 ,气缸内径为 ,半径R=105mm,轴径mb120?mD210?半径 ,气缸运行角速度 = ，加速度时间 0.5s,mD402?R?s/9? t??压强 ,MPa.则力矩： 2)(rpb??).(5)02.15.(04.6mN???5.3.2 尺寸校核1．测定参与手臂转动的部件的质量 ,分析部件的质量分kg120?布四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现295·2 手臂升降气缸的尺寸设计与校核5.2.1 尺寸设计气缸运行长度设计为 =118mm,气缸内径为 =110mm,半径R=55mm,气缸运行l 1D速度，加速度时间 =0.1s,压强p=0.4MPa,则驱动力t?`20.RpG??.?)(79N5.2.2 尺寸校核1．测定手腕质量为80kg,则重力 mgG?)(801N?2，设计加速度四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现28满足使用要求即可,设计使用压强 ,MPa4.0?则驱动力：2RPF???)(N?1， 测定手腕质量为50kg,设计加速度 ，则惯性力)/(10sma?maF?)(501N?2.考虑活塞等的摩擦力，设定摩擦系数 ,2.0?k1.Fkm?)(052N?总受力?mF??1)(605F?0所以标准CTA气缸的尺寸符合实际使用驱动力要求要求四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现27滑动轴承 =0.1， ， 为手腕转动轴的轴颈直径， , , f1d2 md301?d20?, 为轴颈处的支承反力，粗略估计 , ,ARB NRA30?B5摩M?)(21RfBA?).052.30. ?)(5.mN4．回转缸的动片与缸径、定片、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩M封，与选用的密衬装置的类型有关，应根据具体情况加以分析。在此处估计 为 的3封M四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现26质量密度等效分布在一个半径 的圆盘上，那么转动惯量：mr50?21rmJ?05.2?（ ）1.?2.mkg工件的质量为5 ,质量分布于长 的棒料上，那么转动惯量ml10?).(042.1.2mkglJc??。假如工件中心与转动轴线不重合，对于长 的棒料来说，最大偏心距ml10?，其转动惯量为:e51).(067.4221mkgJc???惯MtJ??1)四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现25图4-2回转气缸筒图Fig4-2Sketch of Rotating Gas Vat式中：M——回转气缸的驱动力矩（N·cm）；P----回转气缸的工作压力（N·cm）；R----缸体内壁半径（cm）；r----输出轴半径（cm）；b----动片宽度（cm）；上述驱动力矩和压力的关系式是对于低压腔背压为零的情况下而言的。若低压腔有一定的背压，则上式中P四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现24当工件的重心与手腕转动轴线重合时，则 .1eG0?3、手腕转动轴在轴颈处的摩擦阻力矩 封M( )?封M)(21dRfBA?cmN?式中: ， - 转动轴的轴颈直径(cm)；1d- 摩擦系数，对于滚动轴承 ，对于滑动轴承 ；f 01.?f 1.0?f, - 处的支承反力(N)，可按手腕转动轴的受力分析求解，ARB根据 ,得:0??）（ FM3lGB?四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现23- 惯性力矩( )；惯McmN?- 参与转动的零部件的重量(包括工件、手部、手腕回转缸的动片)偏对转动轴线所产生的偏重力矩( ).,c?； - 手腕回转缸的动片与定片、缸径、端盖等处密封装置的摩擦阻力封矩( )；cmN?下面以图4-1所示的手腕受力情况，分析各阻力矩的计算:1、手腕加速运动时所产生的惯性力矩M悦若手腕起动过程按等加速运动，四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现224. 2手腕的驱动力矩的计算4.2.1手腕转动时所需的驱动力矩手腕的回转、上下和左右摆动均为回转运动，驱动手腕回转时的驱动力矩必须克服手腕起动时所产生的惯性力矩，手腕的转动轴与支承孔处的摩擦阻力矩，动片与缸径、定片、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩以及由于转动件的中心与转动轴线不重合所产生的偏重力矩.图4-1所示为手腕受力的示意图。1.工件2.手部3.手腕四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现21有: 5.0])[/14(??Fd?其中，[ ] ，MPa2?N701?则: 5.0)/9(?8.?满足实际设计要求。3,缸筒壁厚的设计缸筒直接承受压缩空气压力，必须有一定厚度。一般气缸缸筒壁厚与内径之比小于或等于1/10，其壁厚可按薄壁筒公式计算: ][2/??pDP?式中:6- 缸筒壁厚，mm- 气缸内径，mm- 实验压力，取 , PapPPp5.四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现20式中: - 弹簧刚度，N/mfG- 弹簧预压缩量，m1- 活塞行程，ms- 弹簧钢丝直径，m1d- 弹簧平均直径， .D- 弹簧有效圈数 .n- 弹簧材料剪切模量，一般取GPaG9104.7??在设计中，必须考虑负载率 的影响，则:?tFpD??421??由以上分析得单向作用气缸的直径: ??pt)(1?代入有关数据，可得 ?fGnDd3148439四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现19)(5.0????tgN)(2426. '??所以 Rbp?N)(245(3)实际驱动力:?21K?实 际I,因为传力机构为齿轮齿条传动，故取 ，并取 。若被抓取工件94.0??5.1?K的最大加速度取 时，则:ga3?12?gaK所以 )(Np?实 际所以夹持工件时所需夹紧气缸的驱动力为 。15632、气缸的直径本气缸属于单向作用四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现18(五)考虑被抓取对象的要求根据机械手的工作需要，通过比较，我们采用的机械手的手部结构是一支点 两指回转型，由于工件多为圆柱形，故手指形状设计成V型，其结构如附图所示。3.1.3手部夹紧气缸的设计1、手部驱动力计算本课题气动机械手的手部结构如图3-2所示，图3-2 齿轮齿条式手部Fig.3-2 Gear Wheel Hand其工件重量G=5公斤，V形手指四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现173 手部结构设计为了使机械手的通用性更强，把机械手的手部结构设计成可更换结构，当工件是棒料时，使用夹持式手部:如果有实际需要，还可以换成气压吸盘式结构.3.1夹持式手部结构夹持式手部结构由手指(或手爪)和传力机构所组成。其传力结构形式比较多，如滑槽杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、弹簧杠杆式等。3.1.1手指的形状和分类夹持式是最常见的一种，其中常用的有四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现162.8 机械手的技术参数列表一、用途:用于自动输送线的上下料。二、设计技术参数:1、抓重: kg52、自由度数:4个自由度3、座标型式:圆柱座标4、最大工作半径: m1405、手臂最大中心高: 256、手臂运动参数:伸缩行程伸缩速度 s/40升降行程 12升降速度 m5回转范围 ??8?回转速度 s/90?7、手腕运动参数回转范围 ??18?回转速度四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现152.2 机械手的手部结构方案设计为了使机械手的通用性更强，把机械手的手部结构设计成可更换结构，当工件是棒料时，使用夹持式手部；当工件是板料时，使用气流负压式吸盘。2.3 机械手的手腕结构方案设计考虑到机械手的通用性，同时由于被抓取工件是水平放置，因此手腕必须设有回转运动才可满足工作的要求。因此，手腕设计成回转结构，实现手腕回转运动的机构为回转气缸。2.四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现14收缩及回转运动，因此，采用圆柱座标型式。相应的机械手具有三个自由度，为了弥补升降运动行程较小的缺点，增加手臂摆动机构，从而增加一个手臂上下摆动的自由度.图2-1 机械手的运动示意图Fia.2-1 Sketch Map of the Motion of Manipulator四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现13变化影响传动及控制性能。(6)成本低廉。由于气动系统工作压力较低，因此降低了气动元、辅件的材质和加工精度要求，制造容易，成本较低。传统观点认为:由于气体具有可压缩性，因此，在气动伺服系统中要实现高精度定位比较困难(尤其在高速情况下，似乎更难想象)。此外气源工作压力较低，抓举力较小。虽然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，而且对于不太复四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现12积极推进产业化进程.我国的智能机器人和特种机器人在“863”计划的支持下，也取得了不少成果。其中最为突出的是水下机器人，6000m水下无缆机器人的成果居世界领先水平，还开发出直接遥控机器人、双臂协调控制机器人、爬壁机器人、管道机器人等机种:在机器人视觉、力觉、触觉、声觉等基础技术的开发应用上开展了不少工作，有了一定的发展基础。但是在多传感器信息融合控制四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现11用范围广，但电气控制系统复杂。这类工业机械手一般采用小型计算机进行控制。1.3 国内外发展状况国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势:(1)工业机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修)，而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10.3万美元降至97年的65万美元。(2)机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现102、通用机械手它是一种具有独立控制系统的、程序可变的、动作灵活多样的机械手。在性能范围内，其动作程序是可变的，通过调整可在不同场合使用，驱动系统和控制系统是独立的。通用机械手的工作范围大、定位精度高、通用性强，适用于不断变换生产品种的中小批量自动化的生产。通用机械手按其控制定位的方式不同可分为简易型和伺服型两种:简易型以“开一关”式控制定位，只能是点位四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现9有时也可作横向移动，即称为可移式立柱。5、行走机构当工业机械手需要完成较远距离的操作，或扩大使用范围时，可在机座上安滚轮式行走机构可分装滚轮、轨道等行走机构，以实现工业机械手的整机运动。滚轮式分为有轨的和无轨的两种。驱动滚轮运动则应另外增设机械传动装置。6、机座机座是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故起支撑和连接的作用。四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现8机械手组成方框图:Pane chart of composition of manipulator(一)执行机构包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。1、手部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在本课题中我们采用夹持式手部结构。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，常用的手四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现7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，是四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现61 绪 论1.1 工业机械手概述工业机器人由操作机(机械本体)、控四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现54 手腕结构设计4.1 手腕的自由度……………………………………………………….184.2 手腕的驱动力矩的计算……………………………………………..194.2.1 手腕转动时所需的驱动力矩4.2.2 回转气缸的驱动力矩计算4.2.3 回转气缸的驱动力矩计算校核5 手臂伸缩，升降，回转气缸的设计与校核5.1 手臂伸缩部分尺寸设计与校核…………………………四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现4目录.........................................................1文摘.........................................................3Abstract..................................................四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现3ABSTRACTAt first, the paper introduces the conception of the industrial robot and the eler. dary information of the development briefly . What’s more, the paper accounts for the四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现2四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现摘 要本文简要介绍了工业机器人的概念，机械手的组成和分类，机械手的自由度和坐标形式，气动技术的特点，PLC控制的特点及国内外的发展状况。本文对机械手进行总体方案设计，确定了机械手的坐标形式和自由度，确定了机械手的技术参数。同时，设计了机械手的夹持式手部结构，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四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现1XXXXX 学院专科毕业设计(论文)题 目 四自由度多用途气动机器人结构设计及控制实现 学生姓名 QQ：专业班级 机电一体化 ZB821103学 号 院(系) 机电工程系指导教师(职称) 张忠雨老师完成时间 20 年 月 日
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&& 散布谣言、扰乱社会秩序，破坏社会稳定等信息一种新型气动截料机用压料装置制造方法及图纸
本发明专利技术提供一种新型气动截料机用压料装置，其特征在于，包括压料机构及在压料机构上下移动时起到导向作用的导向机构，所述导向机构固定于切割平台上；所述压料机构包括横梁和竖梁，所述横梁与所述竖梁通过转轴可旋转连接。本发明专利技术的积极效果是：在保证板材切割作业正常进行的前提下，有效改善操作人员的工作环境，结构简单，易于推广应用。
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技术实现步骤摘要
【专利摘要】本专利技术提供，其特征在于，包括压料机构及在压料机构上下移动时起到导向作用的导向机构，所述导向机构固定于切割平台上；所述压料机构包括横梁和竖梁，所述横梁与所述竖梁通过转轴可旋转连接。本专利技术的积极效果是：在保证板材切割作业正常进行的前提下，有效改善操作人员的工作环境，结构简单，易于推广应用。【专利说明】
本专利技术涉及木工机械领域中的裁板装置，尤其是涉及一种新型气动截料机用压料
&J-U ρ?α装直。
目前，很多研究人员研究板材切割领域的减少锯末粉尘的环保生产问题，为此，中国技术专利，授权【专利技术者】孙洪涛
申请人:天津市亨通家具有限公司【详细说明在详细技术资料中】
技术保护点
一种新型气动截料机用压料装置，其特征在于，包括压料机构及在压料机构上下移动时起到导向作用的导向机构，所述导向机构固定于切割平台上；所述压料机构包括横梁和竖梁，所述横梁与所述竖梁通过转轴可旋转连接，所述横梁设有容刀横槽，所述竖梁设有容刀竖槽，所述压料机构设有与容刀横槽及容刀竖槽相通的吸尘口；所述导向机构包括导向臂、导向柱、导向座及用于吸住横梁的电磁吸帽，所述电磁吸帽上设有导向臂，所述导向臂的自由端设有导向座，所述导向座可滑动的套装在所述导向柱上。
技术保护范围摘要
专利技术属性
发明(设计)人：，
申请(专利权)人：，
专利类型：发明
国别省市：天津;12
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对专利感兴趣？请拨打022-（工作日）（24小时）咨询
相关技术资料
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求大神忙帮设计一个可以简单实现上下移动的机械机构
可以实现简单的传上下移动，用CAD制图画出来，同时标准零件型号尺寸，带传动，链条传动等，如果设计图很好还可以加金币通过齿轮啮合
我有更好的答案
你大教室里的可上下移动的黑板就是典型的链条上下移动机构(门式),无非是加上一套小电动机和齿轮减速机构代替人手做动力，就是你所需要的机构设计。你必须说服自己能通过努力自己设计出来，这样到社会上才能迅速成长为一个有才干的工程师。相信自己！
谢谢您的提醒,对我很有帮助~
采纳率：88%
一个简单的曲柄滑块就可以实现！你这个问题太泛了。
必须要用齿轮和带或链传动啊~
太难了没人回答啊
必须要用齿轮和带或链传动啊~
太难了没人回答啊
你的需求没描述清楚，人家也不好回答！
CAD加设计说明书的要求的好似，任务好似，
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