一種用于水下機(jī)器人的并聯(lián)機(jī)械手的設(shè)計(jì)含6張CAD圖,一種,用于,水下,機(jī)器人,并聯(lián),機(jī)械手,設(shè)計(jì),CAD 一種用于水下機(jī)器人的并聯(lián)機(jī)械手的設(shè)計(jì) Design of a parallel manipulator for underwater robot? 摘 要 在日常生活中，有許多的工作需要不斷重復(fù)的進(jìn)行，像一些材料的搬運(yùn)，水產(chǎn)品的抓去等。為了使我們的雙手解放，機(jī)械手的研究是很有必要的。，在分析了水下復(fù)雜的環(huán)境后，結(jié)合任務(wù)書的要求，對(duì)一種具有三個(gè)自由度的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。包括結(jié)構(gòu)組成、材料的選擇、工作原理以及應(yīng)用場(chǎng)合等。以三自由度 Delta 并聯(lián)機(jī)械手為基礎(chǔ)，對(duì)它進(jìn)行了深入的分析，基本內(nèi)容如下： 在查閱相關(guān)資料后對(duì)各種自由度機(jī)械手的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比，對(duì)并聯(lián)結(jié)構(gòu)有了進(jìn)一步的了解。分析了它的反解和正解。對(duì)機(jī)械手的自由度進(jìn)行了計(jì)算，進(jìn)一步證實(shí)了機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的合理性。 對(duì)機(jī)械手的部分機(jī)構(gòu)進(jìn)行了受力分析以及相應(yīng)的計(jì)算。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)機(jī)械手部分機(jī)構(gòu)進(jìn)行了強(qiáng)度和剛度的分析和計(jì)算，證明了它的可行性。對(duì)機(jī)械手各部分的機(jī)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹以及各部分零件的特性和材料的選取。對(duì)于部分結(jié)構(gòu)，本文會(huì)予以重點(diǎn)介紹。 關(guān)鍵詞：并聯(lián)機(jī)械手；運(yùn)動(dòng)學(xué)模型；三自由度；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；水下  Abstract In daily life, there are many jobs that need to be repeated, such as the handling of some materials, catching aquatic products and so on.In order to liberate our hands, it is necessary to study the manipulator.After analyzing the complex underwater environment and considering the requirements of the task book, a structure with three degrees of freedom is analyzed.Including structure composition, material selection, working principle and application occasions.Based on the 3-DOF Delta parallel manipulator, it is deeply analyzed. The basic contents are as follows: After consulting the relevant information, the advantages and disadvantages of various degrees of freedom manipulator are compared, and the parallel structure has a further understanding.The inverse solution and the forward solution are analyzed.The degree of freedom of the manipulator is calculated, which further confirms the rationality of the manipulator movement. The force analysis and corresponding calculation are carried out on some mechanisms of the manipulator.According to the design requirements, the strength and stiffness of some mechanisms of the manipulator are analyzed and calculated, and its feasibility is proved.The mechanism of each part of the manipulator is introduced in detail, as well as the characteristics of each part of the parts and the selection of materials.Some of the structures will be introduced in this paper. Key words: parallel manipulator；kinematics model； three degrees of freedom；structure design；underwater 目 錄 摘要 1 Abstract 2 第一章 緒論 1 1.1課題研究背景、目的及意義 1 1.2水下機(jī)械臂在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀 2 1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 4 1.3并聯(lián)機(jī)構(gòu)的綜述 5 1.3.1并聯(lián)機(jī)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀 5 1.3.2并聯(lián)機(jī)構(gòu)的分類 8 1.3.3并聯(lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 9 1.4本章小結(jié) 10 第二章 并聯(lián)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 11 2.1并聯(lián)機(jī)械手的自由度分析 11 2.2運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解 12 2.3運(yùn)動(dòng)學(xué)正解 16 2.4本章小結(jié) 17 第三章 并聯(lián)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析 18 3.1設(shè)計(jì)要求 18 3.2并聯(lián)機(jī)械手的工作原理 18 3.3并聯(lián)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)分析 18 3.4并聯(lián)機(jī)械手主要零件的設(shè)計(jì) 20 3.4.1靜平臺(tái)的設(shè)計(jì) 20 3.4.2動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì) 21 3.4.3主動(dòng)臂的設(shè)計(jì) 22 3.4.4從動(dòng)臂的設(shè)計(jì) 23 3.5本章小結(jié) 24 第四章 其它部分的選取 24 4.1電機(jī)的選取 24 4.1.1舵機(jī)的介紹 25 4.1.2步進(jìn)電機(jī)的介紹 25 4.1.3伺服電機(jī)的介紹 25 4.2傳動(dòng)方案的選取 26 4.3牽引部的潤(rùn)滑選擇 27 4.3.1 潤(rùn)滑油的簡(jiǎn)介 27 4.3.2 潤(rùn)滑脂的簡(jiǎn)介 29 4.4本章小結(jié) 30 第五章 機(jī)械手的強(qiáng)度驗(yàn)證 31 5.1主要零件的強(qiáng)度驗(yàn)證 32 5.2并聯(lián)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)鏈的強(qiáng)度驗(yàn)證 33 5.3本章小結(jié) 35 第六章 總結(jié) 36 參考文獻(xiàn) 37 致 謝 39 V 第一章 緒論 1.1課題研究背景、目的及意義 海洋是生命的起源地，在人類科技的不斷進(jìn)步下，我們清晰的看到整個(gè)地球的全貌。從一些衛(wèi)星拍攝的圖片上可以看到，我們生活的地球四分之三都被海水所覆蓋，而我們能夠生存的陸地僅僅占了整個(gè)地球的四分之一。可以得知，海洋必然存在這豐富的資源，在對(duì)海洋的不斷探索中，我們發(fā)現(xiàn)了大量的石油，金屬，天然氣等各種各樣的資源。世界上的各個(gè)國(guó)家都將目光瞄準(zhǔn)了這個(gè)巨大的蛋糕。在一系列探索戰(zhàn)略的實(shí)施下，海洋資源的捕撈得到了快速的發(fā)展。海洋生物的種類非常豐富有著巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而且極大的拓寬了我們的食譜。由于人類在快速發(fā)展的過(guò)程中沒能對(duì)陸地資源進(jìn)行合理的開采，使得我們能開采的資源不斷的減少。尤其是工業(yè)革命后各種資源因?yàn)殚_采過(guò)度造成了枯竭。為了使發(fā)展得到一個(gè)可靠的保證必須找到大量的資源，世界各國(guó)便將目光不約而同的放在了面積較大的海洋中。海洋中的資源開發(fā)較少，各種資源都非常全面，能夠很好的保證我們的發(fā)展?；剡^(guò)頭來(lái)觀看人類的發(fā)展歷史，科技的不斷發(fā)展雖然讓我們的生活有了很大的提高，但也造成了很多問(wèn)題的出現(xiàn)。我們的環(huán)境變得越來(lái)越惡劣，空氣中到處都充滿著工業(yè)廢氣，對(duì)人類的身體健康造成了巨大的影響。全球升溫使得人類的生態(tài)環(huán)境有了很大的破壞。直接造成了多種生物的滅絕。由于資源的缺乏人類對(duì)海洋資源的開發(fā)熱情也越來(lái)越高，各國(guó)對(duì)海洋資源的開發(fā)都有很大的扶持海洋的開發(fā)也就成為了全球的熱門。水下物資的探測(cè)，深水捕撈，海底的管道建設(shè)等各種工作逐漸進(jìn)入了人們的視野中。隨著水的深度不斷增加，水下的壓強(qiáng)也會(huì)不斷增高，而且相比于陸地來(lái)說(shuō)水下的溫度較低，一些深水領(lǐng)域的溫度人類根本適應(yīng)不了，在水下能看見的范圍也非常有限。因?yàn)檫@些原因人類不能長(zhǎng)時(shí)間的呆在水下，一些深水領(lǐng)域甚至去不了。水中還生活這著各種各樣的生物，它們會(huì)對(duì)人類的安全造成威脅，水下的工作環(huán)境也非常的復(fù)雜。因此能夠替代人類在水下進(jìn)行工作的機(jī)械便應(yīng)運(yùn)產(chǎn)生，那就是水下機(jī)器人。和人類相比，它的效率更好，能夠工作的深度更深，危險(xiǎn)性很小而且工作的范圍很大，可以很好的完成水下作業(yè)。這也從側(cè)面反應(yīng)了水下機(jī)器人的發(fā)展進(jìn)度直接影響著國(guó)家對(duì)海洋資源的開采。機(jī)械手是整個(gè)機(jī)器人工作的保障，所以它的發(fā)展直接決定了機(jī)器人的工作情況。應(yīng)用較多的便是是工業(yè)機(jī)械手，他能夠替代人手進(jìn)行繁重的工作，在食品，器械制造，醫(yī)療等諸多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。能使產(chǎn)品的質(zhì)量得到保證，使生產(chǎn)效率得到很大的提高。在機(jī)械手的應(yīng)用中串聯(lián)機(jī)械手應(yīng)用較多，這種結(jié)構(gòu)使用各種連接的元件將電機(jī)，各關(guān)節(jié)，手抓連接在一起，形成了一條完整的運(yùn)動(dòng)鏈，這使得它的移動(dòng)空間非常廣闊，而且它的控制相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)潔，還有很大的承載能力。它的缺陷也很明確，在工作的時(shí)候移動(dòng)速度比較慢，運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣量也很大，不能精確的控制手抓的運(yùn)動(dòng)，整體結(jié)構(gòu)的剛度也比較低，容易造成損壞。與它相比，并聯(lián)機(jī)械手的性能就得到了很大的完善。整個(gè)機(jī)構(gòu)對(duì)精度的控制很好，能夠?qū)ξ矬w準(zhǔn)確的抓取，控制起來(lái)也比較容易，能夠很好的傳遞運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)剛度較強(qiáng)，有著很大的承載能力。這使得它廣受人們的喜愛，被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。近年來(lái)，人們對(duì)它的研究熱情逐漸增加，是工業(yè)發(fā)展中重要的一環(huán)。以前，人們對(duì)海洋生物進(jìn)行捕撈的時(shí)候主要靠人工，通過(guò)放置一些魚餌，把水中的魚吸引過(guò)來(lái)，然后將它們釣起來(lái)或用網(wǎng)將它們撈上來(lái)。這種方法安全性非常的差，很容易使我們受傷，花費(fèi)的人力較多而且效率很低，是一種很原始的方法。所以對(duì)機(jī)械手的研究是很有必要的，他能夠解決傳統(tǒng)作業(yè)成本高，效率低，風(fēng)險(xiǎn)大的狀況，對(duì)漁業(yè)的發(fā)展有很好的促進(jìn)作用，提高經(jīng)濟(jì)價(jià)值。在很多水下抓取、探測(cè)、營(yíng)救中都起到了很好的作用。 1.2水下機(jī)械臂在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀 水下機(jī)械手的設(shè)計(jì)在國(guó)外發(fā)展較早，研究完成的很多成品已經(jīng)投入到生產(chǎn)當(dāng)中，并且工作情況良好，建立了一套比較完整的研發(fā)系統(tǒng)，他們對(duì)機(jī)械手的設(shè)計(jì)有很多的可取之處。美國(guó)的一家公司設(shè)計(jì)并制作了TITAN4如圖1-1所示。 圖1-1機(jī)械臂ＴＩＴＡＮ４ 這個(gè)公司對(duì)機(jī)械手的設(shè)計(jì)比較成熟，所設(shè)計(jì)的一些成品性能優(yōu)良，各個(gè)關(guān)節(jié)的控制都比較自如，整體的形狀模仿人手的構(gòu)造設(shè)計(jì)，完成工作的時(shí)候非常穩(wěn)定，能夠長(zhǎng)時(shí)間的使用，在水下機(jī)械手的設(shè)計(jì)領(lǐng)域中有著很高的知名度。該機(jī)械手主要被用在一些水下的建設(shè)工程中，如水下天然氣管道的建設(shè)，探測(cè)，水下資源捕撈站的建造，維修等很多方面。在對(duì)這種機(jī)械手的設(shè)計(jì)中，因?yàn)樗杏兄芏嗖豢煽刂频囊蛩?，如一些大型海洋生物的破壞，水下壓?qiáng)的作用，水中一些物質(zhì)對(duì)它的腐蝕等。研究人員選用鈦合金作為它的材料，這是為了保證整個(gè)機(jī)構(gòu)的剛度，以便應(yīng)對(duì)這些因素對(duì)它造成的影響。這種機(jī)械手在設(shè)計(jì)時(shí)，將它關(guān)節(jié)的力矩設(shè)置的較大，是一種7功能的機(jī)械手，對(duì)于一些水下的大型工作非常適合。 一家加拿大的公司ISE設(shè)計(jì)并制作了Magnum-5Mini，如圖1-2所示。 圖1-2 機(jī)械臂M a g n u m - 5 M i n i 這個(gè)機(jī)械手能用開關(guān)控制或主從控制對(duì)它的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，在使用它的時(shí)候可以根據(jù)自己的需求選擇它的操控方式。整個(gè)結(jié)構(gòu)通過(guò)液壓來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，能夠抓去60多千克的物體，可以在水下5000米左右的深度進(jìn)行工作，能很好的完成水下的抓捕工作。 韓國(guó)對(duì)機(jī)械臂的研究也取得了很豐碩的成果，為了清除一些核廢料，設(shè)計(jì)并 制作了一種五功能的機(jī)械手，這種機(jī)械手在驅(qū)動(dòng)的時(shí)候采用了電氣驅(qū)動(dòng)，通過(guò)電機(jī)使各個(gè)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)完成任務(wù)，全長(zhǎng)被設(shè)計(jì)為600多毫米，它的反饋系統(tǒng)是通過(guò)一種變壓器來(lái)計(jì)算各個(gè)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，使得整個(gè)機(jī)構(gòu)的靈活性較高。能夠很自如的運(yùn)動(dòng)，在完成任務(wù)時(shí)精確性很高。 日本也十分重視水下機(jī)械臂的設(shè)計(jì)制造，在上個(gè)世紀(jì)的70年代就開展了對(duì)它的研究。設(shè)計(jì)完成的很多類型都已經(jīng)用在生產(chǎn)當(dāng)中。 1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國(guó)對(duì)水下機(jī)械手的研究也取得了豐碩的成果，對(duì)深海作業(yè)領(lǐng)域有很大的扶持力度，各研究機(jī)構(gòu)在這方面也取得了很大的進(jìn)展，正處于飛速發(fā)展的階段。 華中科技大學(xué)研發(fā)了一種通過(guò)控制摩擦力影響機(jī)械臂的算法，在控制它的液壓時(shí)選用了PWM電磁閉合閥。使得整個(gè)結(jié)構(gòu)在完成工作時(shí)更容易控制。 哈爾濱工程大學(xué)的研究人員王成軍對(duì)一種七功能的水下機(jī)械臂進(jìn)行了分析，它的結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。 圖1-3 機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 這種結(jié)構(gòu)采用了電液伺服控制的方式，控制時(shí)選用了自適應(yīng)的方法，建立了一種模型。通過(guò)與其它的控制方法比較，證實(shí)了這種控制方式對(duì)誤差的控制以及外界因素的干擾是很有用處的。 由于液壓驅(qū)動(dòng)這種方式很受人們的喜愛，湖北師范大學(xué)的廖亦凡先生選用了高速閉合閥作為控制機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種新型的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并建立了模型，通過(guò)一些仿真系統(tǒng)的驗(yàn)證，證實(shí)了這種系統(tǒng)的響應(yīng)速度超過(guò)了其他的方式。這使得整個(gè)結(jié)構(gòu)在工作時(shí)效率更高，完成工作時(shí)更加穩(wěn)定。 1.3并聯(lián)機(jī)構(gòu)的綜述 1.3.1并聯(lián)機(jī)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀 隨著資源開發(fā)的不斷進(jìn)展，為了使工作能夠正常的進(jìn)行，我們對(duì)工具的要求也越來(lái)越大，經(jīng)過(guò)不斷的分析與實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出了一種并聯(lián)結(jié)構(gòu)，它能夠滿足我們對(duì)工作的需求。在查閱大量相關(guān)的資料后，我對(duì)它的發(fā)展有了一定的了解，一開始的時(shí)候，一位知名的學(xué)者Gwinnett先生于1931年研發(fā)了一種球面結(jié)構(gòu)的并聯(lián)機(jī)械手，最開始是為了調(diào)整電影院中座椅的位置而設(shè)計(jì)的。在不斷的分析和實(shí)驗(yàn)中，Pollard先生于1940年設(shè)計(jì)了一種給汽車噴油漆的的并聯(lián)結(jié)構(gòu)。再往后的研究中各種類型的并聯(lián)機(jī)構(gòu)被設(shè)計(jì)出來(lái)，因?yàn)楣ぷ鞯男枨蟛煌?，它們的結(jié)構(gòu)也被設(shè)計(jì)的五花八門，伴隨著技術(shù)的不斷完善，少自由度結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)越來(lái)越受人們的歡迎。在這些類型中，Delta并聯(lián)機(jī)械手這種結(jié)構(gòu)各方面的性能都比較良好，是Reymond Clavel先生于1985年所設(shè)計(jì)的，如圖1-4所示。 圖1-4 Delta三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu) 這種結(jié)構(gòu)具有三個(gè)平移自由度，能夠?qū)崿F(xiàn)X,Y,Z三個(gè)方向的移動(dòng)，它用到的的構(gòu)件較少。能使我們的制造成本很大程度的減少，它的轉(zhuǎn)動(dòng)精度也很高，便于我們對(duì)它的控制，而且這種結(jié)構(gòu)的剛度也比較大能夠承受很大的載荷，對(duì)于我們的工作能夠很好的完成。在學(xué)習(xí)了大量的資料后對(duì)它一些常見的分類和應(yīng)用以及構(gòu)造方法做了簡(jiǎn)單的分析和概括。并聯(lián)機(jī)構(gòu)經(jīng)過(guò)多年的研究后，理論上的分析已經(jīng)很完善，但是能夠用在生產(chǎn)當(dāng)中的并不多。近年來(lái)，隨著需求的增多，它的發(fā)展也得到了進(jìn)一步的完善，被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)中。在一些物品的生產(chǎn)中，為了滿足人們不同的需求，他需要完成很多的工作，所以它的裝，卸上就需要快速的完成，以應(yīng)對(duì)各種情況。Delta并聯(lián)機(jī)械手消除了使用時(shí)的很多缺點(diǎn)，這種結(jié)構(gòu)速度快，精度大，載荷承受力強(qiáng)，易于操控，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，對(duì)于人們的需求能很好的解決。 并聯(lián)機(jī)構(gòu)的構(gòu)造是非常獨(dú)特的，它使用幾個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)鏈將動(dòng)，靜平臺(tái)連接在一起，是一種很典型的閉環(huán)結(jié)構(gòu)。早在1965年，德國(guó)的Stewart先生就研究并設(shè)計(jì)了了一種存在六個(gè)自由度的并聯(lián)結(jié)構(gòu)，在最初設(shè)計(jì)它的時(shí)候是為了培訓(xùn)飛行員。在經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展后，澳大利亞一個(gè)知名的機(jī)構(gòu)學(xué)的學(xué)者Hunt于1978年設(shè)計(jì)了一種并聯(lián)結(jié)構(gòu)并將它用在機(jī)器人上替代機(jī)器人的手臂，如圖1-5所示。 圖1-5 平面2自由度機(jī)器人 這種結(jié)構(gòu)通過(guò)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)分支與與機(jī)體相連，每條分支中的運(yùn)動(dòng)副都是唯一的，末端用來(lái)執(zhí)行的構(gòu)件必須要有運(yùn)動(dòng)的自由度。將它與串聯(lián)結(jié)構(gòu)相比，能夠看出它的結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)潔的多，由一些桿件，滑塊，球鉸等將主手，從手，與動(dòng)靜平臺(tái)連接起來(lái)，這些構(gòu)件在機(jī)械中比較常見，它們的各種類型在廠家都有生產(chǎn)，組裝的時(shí)候比較容易，而且生產(chǎn)的成本也很低，用他們來(lái)組裝機(jī)械手是一個(gè)很好的選擇。以上是它在生產(chǎn)時(shí)的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際生活中的應(yīng)用上，相對(duì)于串聯(lián)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，因?yàn)樗x用的是閉環(huán)形式的結(jié)構(gòu)，桿件上只需要承受一些拉伸或壓縮時(shí)的載荷，并且在受力的時(shí)候多根桿一同分擔(dān)，使得它能夠承受更大的載荷，所以它的剛度非常大。因?yàn)樵趯?duì)運(yùn)動(dòng)部件的選擇上選取了質(zhì)量很輕的結(jié)構(gòu)，就會(huì)使得動(dòng)平臺(tái)能夠獲得較大的加速度，對(duì)它動(dòng)態(tài)性能的控制有著很大的幫助，一些高速數(shù)控的工作都會(huì)使用它。 在平時(shí)的工作中，各個(gè)關(guān)節(jié)都會(huì)有一些誤差，這就造成了在工作時(shí)會(huì)有一些加工誤差。相對(duì)于串聯(lián)的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，這種并聯(lián)機(jī)構(gòu)在工作的時(shí)候，關(guān)節(jié)之間的誤差能夠相互消除，使得它的工作能更好的完成?；谶@個(gè)原因，它未來(lái)的發(fā)展前景是很好的。它的執(zhí)行構(gòu)件上可以安裝各種工具，對(duì)很多東西都能進(jìn)行加工，有著多種多樣的布局，各自由度之間也有很多的組合，對(duì)許多行業(yè)的發(fā)展都有很大的幫助，能夠用于很多的工作，是一種比較理想的結(jié)構(gòu)。因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)中沒有設(shè)置導(dǎo)軌，各個(gè)構(gòu)件的受力都比較均勻，使得構(gòu)件所受到的破壞很小，所以它的使用時(shí)間很長(zhǎng)。并聯(lián)結(jié)構(gòu)本身也有很多不完善的地方，它是一種比較新穎的結(jié)構(gòu)，人們對(duì)于它的研究也不是很完善，有很多需要改進(jìn)的地方。由于它結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使得它能夠工作的空間很小。一些控制的系統(tǒng)也不是很完善，很多的工作都不能完成。需要人類對(duì)它不斷改進(jìn)，不斷提高。 1.3.2并聯(lián)機(jī)構(gòu)的分類 為了滿足人們不同的需求，并聯(lián)機(jī)構(gòu)被設(shè)計(jì)的多種多樣。從并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的方式來(lái)說(shuō)，分為平面和空間兩大類，細(xì)分可以分為很多種，表1-1按照它自由度的個(gè)數(shù)的不同對(duì)它做了一些總結(jié)： 表1-1 并聯(lián)結(jié)構(gòu)的分類 類型 例子 特征 有2個(gè)自由度的并聯(lián)結(jié)構(gòu) 5-R并聯(lián)結(jié)構(gòu) 能在空間中進(jìn)行兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng) 3-R-2-P并聯(lián)結(jié)構(gòu) 有3個(gè)自由度的并聯(lián)結(jié)構(gòu) 3-RRR并聯(lián)結(jié)構(gòu) 能夠進(jìn)行1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)以及2個(gè)移動(dòng)的運(yùn)動(dòng) 3-RPR并聯(lián)結(jié)構(gòu) 3-UPS-1-S球面并聯(lián)結(jié)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)副全部的軸線在空間中相交于一點(diǎn) Delta?并聯(lián)結(jié)構(gòu) 在空間中運(yùn)動(dòng)時(shí)只進(jìn)行移動(dòng)，不做轉(zhuǎn)動(dòng) Star?Like并聯(lián)結(jié)構(gòu) 3-RPS?并聯(lián)結(jié)構(gòu) 在空間中工作時(shí)每個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方式都不同 3-UPS-1-PU?并聯(lián)結(jié)構(gòu) 能夠進(jìn)行1個(gè)移動(dòng)以及2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng) 有4個(gè)自由度的并聯(lián)結(jié)構(gòu) 2-UPS-1-RRRR 并聯(lián)結(jié)構(gòu) 是一種串、并聯(lián)組合而成的結(jié)構(gòu)，不是完全并聯(lián)的結(jié)構(gòu) 有5個(gè)自由度的并聯(lián)結(jié)構(gòu) Lee的5自由度并聯(lián)結(jié)構(gòu) 由兩個(gè)并聯(lián)結(jié)構(gòu)組合而成 有6個(gè)自由度的并聯(lián)結(jié)構(gòu) 3-PRPS并聯(lián)結(jié)構(gòu) 有6條用來(lái)運(yùn)動(dòng)的支鏈鏈 3-URS并聯(lián)結(jié)構(gòu) 1.3.3并聯(lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 并聯(lián)結(jié)構(gòu)由于它本身有很多的特點(diǎn)，被用在一些需要較高的精度，一些高強(qiáng)度的工作以及一些工作范圍較小的場(chǎng)合，主要的應(yīng)用場(chǎng)合如下 1.用于各種鉆床，銑床，磨床，切割機(jī)上，對(duì)一些金屬進(jìn)行加工，改造。 2.用在測(cè)量的機(jī)械中，對(duì)一些機(jī)構(gòu)進(jìn)行誤差的測(cè)量。 3.用于一些模擬器上如搖擺臺(tái)的模擬，產(chǎn)品的可行性檢測(cè)，飛行器的對(duì)接，汽車車輪的裝配流水線上。 4.一些物體的小距離搬運(yùn)。 5.零食，藥品的包裝。 6.工地上材料的搬運(yùn)。 1.3.4并聯(lián)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 在對(duì)機(jī)械手進(jìn)行構(gòu)形時(shí)，要考慮它的工作范圍，工作環(huán)境，還要考慮它的制作成本。在傳遞運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件中，應(yīng)該最大程度的選用構(gòu)件數(shù)量少的結(jié)構(gòu)。盡可能的完成所要求的工作。在對(duì)傳遞運(yùn)動(dòng)的鏈的選取上應(yīng)該盡可能的對(duì)它的結(jié)構(gòu)做一些簡(jiǎn)化，不僅能減少制作的成本而且還能減少因各個(gè)零件的運(yùn)動(dòng)所造成的誤差，并且能夠使整體結(jié)構(gòu)的重量變的輕便，有利于工作的完成。選取運(yùn)動(dòng)副時(shí)，盡量選擇低副，這能夠使各個(gè)零件配合的精度提高，還有較強(qiáng)的承受力，使它的加工變的更加方便。 在以前，我們主要是靠著經(jīng)驗(yàn)對(duì)一些機(jī)械手的尺寸，各個(gè)構(gòu)件在其中的位置來(lái)對(duì)它進(jìn)行設(shè)計(jì)。伴隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和工作對(duì)它需求的擴(kuò)大，我們必須設(shè)計(jì)出更高精度，更高速度，更高效率的結(jié)構(gòu)。為了滿足人們的需求，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的時(shí)候首先要考慮它的尺度大小以及它能夠工作的范圍。在保證基本的工作后，需要將它的尺度盡可能的減小，所有條件都考慮周全是非常難得，滿足了一個(gè)條件就有可能使另一個(gè)條件得不到滿足。在人們不斷的分析研究中，許多學(xué)者提出了自己的看法和建議，總結(jié)了一套設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，盡可能的在滿足工作要求后讓它的各方面性能達(dá)到最好。在設(shè)計(jì)前對(duì)它能夠達(dá)到的工作空間的分析是很有必要的。這就需要我們對(duì)它的尺寸進(jìn)行擬訂。另外，在對(duì)它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中我們還需要考慮它在工作中有可能出現(xiàn)的構(gòu)形奇異，在觀看了大量的資料后，了解了一些它可能出現(xiàn)的情況。 1.動(dòng)平臺(tái)和靜平臺(tái)的形狀都為類似的正多邊形的話，在這個(gè)機(jī)構(gòu)的工作空間中它的雅戈比矩陣就會(huì)出現(xiàn)奇異。 2.動(dòng)平臺(tái)和靜平臺(tái)如果是不相似的正多邊形，并且都是通過(guò)一根長(zhǎng)桿將它們對(duì)應(yīng)的頂點(diǎn)連接起來(lái)，在整個(gè)機(jī)構(gòu)的工作空間中它的雅戈比矩陣就為奇異的。 如果機(jī)構(gòu)中出現(xiàn)了這些奇異，并聯(lián)結(jié)構(gòu)就不能使受到的負(fù)載均勻的分布在各個(gè)構(gòu)件上，使得工作無(wú)法進(jìn)行。就算沒有這些奇異的出現(xiàn)，也有可能發(fā)生雅戈比矩陣條件過(guò)多使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的傳遞降低。所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)它的結(jié)構(gòu)時(shí)要盡可能的避開這些問(wèn)題的出現(xiàn)，使得機(jī)構(gòu)能正常的工作。 1.4本章小結(jié) 在查閱了大量的相關(guān)資料后，對(duì)并聯(lián)機(jī)械手有了一定程度的了解，設(shè)計(jì)了一種用于水下小型海洋資源抓取的機(jī)械手。本章主要介紹了水下機(jī)械手的一些發(fā)展現(xiàn)狀以及對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)做了一些基本的介紹。對(duì)幾種不同自由度的機(jī)械手做了簡(jiǎn)單的對(duì)比和分析。 第二章 并聯(lián)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 2.1并聯(lián)機(jī)械手的自由度分析 在對(duì)一個(gè)器件進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，首先應(yīng)該對(duì)它做一個(gè)理論上的分析。這是很有必要的，對(duì)后面的設(shè)計(jì)會(huì)產(chǎn)生很大的影響。就本次設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，對(duì)機(jī)械手進(jìn)行一個(gè)運(yùn)動(dòng)上的分析，能夠讓我們對(duì)它有一個(gè)更加深入的了解，對(duì)以后的設(shè)計(jì)有著很重要的作用。在觀看學(xué)習(xí)了大量相關(guān)的資料后，對(duì)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)情況有了比較清晰的認(rèn)識(shí)。對(duì)于一個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，當(dāng)知道了它的主動(dòng)件的位置時(shí)后，就可以求出它的末端構(gòu)件的位置和形態(tài)，這個(gè)求解的過(guò)程被稱作它的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解。反過(guò)來(lái)，當(dāng)知道了他的末端構(gòu)件的位置和形態(tài)的時(shí)候，也可以得到它的主動(dòng)件的位置，而這個(gè)過(guò)程被稱作它的運(yùn)動(dòng)學(xué)反解。在對(duì)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)求解的過(guò)程中會(huì)發(fā)現(xiàn)它的正解求起來(lái)比較困難，而它的反解求起來(lái)則容易的多。下文對(duì)它的分析過(guò)程做了詳細(xì)的說(shuō)明。 對(duì)于空間中的物體來(lái)說(shuō)，如果它不受任何的限制，它都有著6個(gè)自由度。其中，三個(gè)自由度是它進(jìn)行平移運(yùn)動(dòng)時(shí)的，即沿著x,y,z這三個(gè)方向進(jìn)行移動(dòng)，剩下三個(gè)自由度是它進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的，即繞著x軸,y軸,z軸這三條軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。幾個(gè)剛體通過(guò)運(yùn)動(dòng)副的連接后就形成了一個(gè)機(jī)構(gòu)。這些機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副之間會(huì)相互約束，使得它的自由度減少。由圖2-1可以看出，三條一模一樣的運(yùn)動(dòng)鏈將動(dòng)平臺(tái)和靜平臺(tái)的三條邊連接在一起。在這些鏈中，都有著一個(gè)閉環(huán)結(jié)構(gòu)，這就是機(jī)械臂的從手，它由兩根長(zhǎng)桿和四個(gè)球鉸結(jié)合而成，它的上端連接著機(jī)械臂的主手，下端和靜平臺(tái)相連。這三個(gè)閉環(huán)使得動(dòng)、靜兩個(gè)平臺(tái)一直保持著平行，使得進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的平臺(tái)失去了旋轉(zhuǎn)的自由度，只保留著平移的自由度。 圖2-1 三自由度機(jī)器人 對(duì)機(jī)械手進(jìn)行了一系列分析后，下面對(duì)它的自由度進(jìn)行了計(jì)算。機(jī)構(gòu)的自由度有很多計(jì)算的方法，本文選用了比較經(jīng)典的Kutzbach Grubler 公式： F=6(n?g?1)+i=1gf1（2-1） 在這個(gè)式子中： F 表示的是這個(gè)機(jī)構(gòu)中所擁有的自由度數(shù)目；n表示的是這個(gè)機(jī)構(gòu)中所有構(gòu)件的數(shù)目；g表示的是這個(gè)機(jī)構(gòu)中所有運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目； f1表示的是所有運(yùn)動(dòng)副所擁有的自由度數(shù)目之和。 經(jīng)過(guò)分析，可以知道它有著一些局部的冗余自由度，。為了消除它對(duì)這個(gè)機(jī)構(gòu)的影響，在對(duì)這個(gè)機(jī)構(gòu)的自由度進(jìn)行計(jì)算時(shí)，可以選用兩個(gè)虎克鉸來(lái)替換四個(gè)球鉸中的任意兩個(gè)。用式（2-1）可以計(jì)算出這個(gè)機(jī)構(gòu)的自由度的數(shù)目。對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，可以看出它一共有11個(gè)構(gòu)件n＝11,15個(gè)運(yùn)動(dòng)副g＝15,根據(jù)式（2-1）可以算出它一共有三個(gè)自由度，計(jì)算結(jié)果和上面的分析一致，整個(gè)機(jī)構(gòu)沿著x,y,z三個(gè)方向做平移運(yùn)動(dòng)。 2.2運(yùn)動(dòng)學(xué)反解 在計(jì)算了機(jī)械手的自由度后，接下來(lái)要對(duì)它的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析，由于它的反解求解起來(lái)比較容易，所以先對(duì)它的反解進(jìn)行分析以及相應(yīng)的計(jì)算。對(duì)它的反解進(jìn)行分析的時(shí)候，首先要對(duì)它的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行分析，找一找它運(yùn)動(dòng)時(shí)候的規(guī)律。這樣能使我們對(duì)它空間中的位置有一個(gè)更加直接的了解。為了方便接下來(lái)的分析，對(duì)這個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了一個(gè)簡(jiǎn)單的簡(jiǎn)化。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2-2所示。 圖2-2 并聯(lián)機(jī)械手簡(jiǎn)化圖 將三根虛構(gòu)的長(zhǎng)桿分別連接到平行四邊形閉環(huán)上下邊的中點(diǎn)位置。因?yàn)闄C(jī)構(gòu)中的所有平行四邊形的框架都不會(huì)發(fā)生扭曲，所以上下邊中點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)和平行四邊形左右的運(yùn)動(dòng)是相同的。 為了方便接下來(lái)的求解，對(duì)它建立了坐標(biāo)系。結(jié)合機(jī)械手的設(shè)計(jì)任務(wù)，本文對(duì)此構(gòu)件建立了兩個(gè)坐標(biāo)系，其中，將O-XYZ設(shè)置為靜平臺(tái)的坐標(biāo)系，它結(jié)構(gòu)的中心位置為坐標(biāo)系的原點(diǎn)O。將O-x，y，z，設(shè)置為動(dòng)平臺(tái)的坐標(biāo)系，它結(jié)構(gòu)的中心位置為坐標(biāo)系的原點(diǎn)O，, 如圖2-3所示。 圖2-3 坐標(biāo)系示意圖 由上圖可以看出，z軸與靜平臺(tái)相互垂直，z，軸與動(dòng)平臺(tái)相互垂直，垂直于B1B3的為OX軸，垂直于P1B3的為O，X，軸。B1E1為主動(dòng)桿，長(zhǎng)度為L(zhǎng)b,E1P1為從動(dòng)桿，長(zhǎng)度為L(zhǎng)a，基座與主手的夾角分別為θ1，θ2，θ3。 將OB1的長(zhǎng)度設(shè)置為R,將O，P1的長(zhǎng)度設(shè)置為r，B1點(diǎn)在靜坐標(biāo)系O-XYZ中的位置矢量就可以表示為： ，其中（ ） 同樣的，也可以得出P1點(diǎn)在動(dòng)坐標(biāo)系O-x，y，z，中的位置矢量： ，其中（ ） 通過(guò)幾何學(xué)的關(guān)系，可以得到E1點(diǎn)在靜坐標(biāo)系O-XYZ中的位置矢量為： ，其中（ ） 將OO，在建立的靜坐標(biāo)系O-XYZ中表示為 ,OP1在靜坐標(biāo)系O-XYZ中就可以表示為： ，其中（ ） 在經(jīng)過(guò)以上的分析后，根據(jù)，對(duì)上述表達(dá)式進(jìn)行化簡(jiǎn)后可以推導(dǎo)出下面的公式： 把和這六個(gè)參數(shù)代入上面的式子中可以得出： 將上面的式子進(jìn)行整理和簡(jiǎn)化，就可以得出下面關(guān)于θ1的一元二次方程： （ ） （2-6） 其中 在經(jīng)過(guò)計(jì)算后，得到了以下等式： 其中Ki，Vi，Ui這幾個(gè)參數(shù)均為已知，所以求解方程（2-6）得： 所以，當(dāng)我們已經(jīng)知道了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的位置，根據(jù)時(shí)（2-16）可以得出電機(jī)的輸入量，也就是主動(dòng)臂的張角: 2.3運(yùn)動(dòng)學(xué)正解 分析完它的反解后，接下來(lái)要對(duì)它的正解進(jìn)行分析，上文已經(jīng)提到它的正解求解起來(lái)比較麻煩。在學(xué)習(xí)了許多的相關(guān)資料后，找到了一種比較簡(jiǎn)便的求解方式。這種方法在求解時(shí)運(yùn)用了數(shù)值法，使用這種方法建立的數(shù)學(xué)模型比較簡(jiǎn)單，經(jīng)過(guò)分析，可以得到相應(yīng)的位置和姿態(tài)。并且這種方法不需要太多公式的推導(dǎo)，因此，使得這種方式很受歡迎。對(duì)本次的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，為了求解它的正解，把三條主手與靜平臺(tái)之間的夾角設(shè)置為參數(shù)。由式 （2-2）可得： 從上面的式子中可以看出其中包含著三個(gè)未知數(shù)，建立了三個(gè)非線性方程，能夠求解出三個(gè)參數(shù)來(lái)。 2.4本章小結(jié) 在這一章節(jié)通過(guò)對(duì)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析包括它的自由度的分析，正解，反解的分析，對(duì)整個(gè)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)有了進(jìn)一步的了解，為后面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。大部分的公式都來(lái)自一些相關(guān)的文獻(xiàn)。它的正確性還需要進(jìn)行深入的分析和計(jì)算。 第三章 并聯(lián)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析 3.1設(shè)計(jì)要求 并聯(lián)機(jī)械手安裝在水下機(jī)器人上，用于海洋資源探索抓取研究。主要完成一些工作強(qiáng)度較低的小型海珍品抓取并存放到水下機(jī)器人本體上。機(jī)械手的性能參數(shù)要求如表3-1： 表3-1 機(jī)械手的性能參數(shù)要求 序號(hào) 名稱 設(shè)計(jì)指標(biāo) 1 負(fù)載 ≥0.5Kg 2 自重 ≤5Kg 3 夾取力 ≥5N 4 手爪抓取直徑 80mm≥Φ≥10mm 5 機(jī)械臂最大運(yùn)動(dòng)距離 ≥250mm 6 機(jī)器人本體尺寸 500mm×500mm×300mm 7 工作能力 完成物體抓放 3.2并聯(lián)機(jī)械手的工作原理 在對(duì)并聯(lián)機(jī)械手做了許多分析后，得到了它的工作方式。并聯(lián)機(jī)械手中有三條運(yùn)動(dòng)鏈，每一條鏈中都有主手，從手，運(yùn)動(dòng)副等這些構(gòu)件。主手連接著從手和電機(jī)，電機(jī)通過(guò)一些連接構(gòu)件將運(yùn)動(dòng)傳遞給主手，主手在把運(yùn)動(dòng)傳遞給從手，從手再把運(yùn)動(dòng)傳遞到動(dòng)平臺(tái)上，動(dòng)平臺(tái)在一些運(yùn)動(dòng)副的作用下控制著手抓的運(yùn)動(dòng)。用于抓去一些物件或?qū)λM(jìn)行一些搬運(yùn)的工作，它的過(guò)程主要是這樣的：手抓在機(jī)械臂的帶動(dòng)下，移動(dòng)到物體的上方，對(duì)物體進(jìn)行抓取，然后再移動(dòng)到擺放物體的位置，放下物體后沿著原路返回，不斷的重復(fù)這幾個(gè)過(guò)程，完成對(duì)物體的搬運(yùn)。它跟人手搬運(yùn)物體的情況相差的不多，相比于人手，它更加方便，快速。不僅解放了我們的雙手，而且省時(shí)省力，效率高，對(duì)生產(chǎn)有著很大的幫助。 3.3并聯(lián)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)分析 并聯(lián)機(jī)械手要在水下進(jìn)行工作，所以它的重量不能太高。學(xué)習(xí)一些資料后了解到delta結(jié)構(gòu)是一個(gè)比較好的選擇。它的動(dòng)，靜兩個(gè)平臺(tái)都是正三角形的形狀，這種結(jié)構(gòu)最開始的時(shí)候是為了完成一些小型物體的抓放工作，它能夠完成每秒兩次以上的抓去工作。而且它的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，能夠在空間中完成三個(gè)平移自由度的運(yùn)動(dòng)，能夠承受比較大的載荷，它的結(jié)構(gòu)剛度也比較大，定位精度比較好，很適合一些小型物體的操作。接下來(lái)對(duì)它的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)。 Delta機(jī)構(gòu)根據(jù)連接副的不同分為很多的類型，下文介紹的是有三個(gè)平移自由度的一種。由動(dòng)，靜平臺(tái)，主手，從手，電機(jī)以及末端的執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，具體的結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。 圖3-1 Delta機(jī)器人結(jié)構(gòu)圖 由圖3-1能夠得知它是一種閉環(huán)結(jié)構(gòu)，由靜平臺(tái)、三條主手、三條從手、動(dòng)平臺(tái)和末端執(zhí)行器械等幾部分結(jié)合而成，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3-2所示。 圖3-2并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 從這個(gè)簡(jiǎn)圖中，能夠更直觀的看到它的結(jié)構(gòu)，最上面的靜平臺(tái)上的三條邊分別安裝著一個(gè)電機(jī)，電機(jī)通過(guò)一些用于連接的機(jī)構(gòu)與主手連接在一起，主手則連接著一個(gè)封閉的平行四邊形，也就是機(jī)構(gòu)的從手。從上圖可以看到從手是由四個(gè)球行副，兩根長(zhǎng)桿以及兩根短桿結(jié)合而成。它的下面連接著一個(gè)正三角形，也就是動(dòng)平臺(tái)。這三個(gè)閉關(guān)結(jié)構(gòu)使得上下兩個(gè)平臺(tái)一直保持著平行的關(guān)系，這就消除了整個(gè)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)自由度而只保留了三個(gè)平移的自由度。經(jīng)過(guò)以上的分析，對(duì)這個(gè)器械有了一個(gè)很明確的認(rèn)識(shí)，接下來(lái)要對(duì)這個(gè)器械的結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)，下文是這個(gè)構(gòu)件一些主要部位的設(shè)計(jì)。 3.4并聯(lián)機(jī)械手主要零件的設(shè)計(jì) 3.4.1靜平臺(tái)的設(shè)計(jì) 靜平臺(tái)是整個(gè)機(jī)構(gòu)中不動(dòng)的部分，他上面需要裝所有的電機(jī)，而且還要承載整個(gè)機(jī)構(gòu)的重量，所以必須保證它的剛度。如果剛度不夠的話，他在工作的時(shí)候就會(huì)承受不住整個(gè)機(jī)構(gòu)的重量而斷裂?？紤]到它是用來(lái)抓取一些小型的資源，整個(gè)機(jī)構(gòu)的重量就不能太大，整個(gè)制作的成本也不能太高，在了解了一些相關(guān)的資料后，選取6061鋁合金當(dāng)做它的材料。這種材料密度比較小，用它制作構(gòu)件的話整體的質(zhì)量就不會(huì)太大，對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)很有幫助。并且這種材料的性能非常的好，能夠保證整個(gè)機(jī)構(gòu)高頻率，高強(qiáng)度的工作，對(duì)我們使用它來(lái)完成工作很有利處。最重要的是它的表面很容易就會(huì)形成一層厚厚的氧化膜，能夠有效的應(yīng)對(duì)海水對(duì)它的腐蝕，對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)有很好的保護(hù)作用。在對(duì)它的設(shè)計(jì)中，為了使整體的重量不至于太重，把它設(shè)計(jì)成了一種類似三葉草的形狀，既減輕了整個(gè)結(jié)構(gòu)的重量，節(jié)省了制造的成本又能很好的完成我們給它的工作。為了滿足設(shè)計(jì)要求將它的半徑設(shè)置為162mm它的三個(gè)葉片上分別裝著一個(gè)電機(jī)給主手傳遞動(dòng)力，中間用一個(gè)柱狀結(jié)構(gòu)固定在支撐架上面，它的結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。 圖3-3 靜平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖 3.4.2動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì) 動(dòng)平臺(tái)在材料的選擇上與靜平臺(tái)相同，依舊選擇6061鋁合金作為它的材料，原因上文已經(jīng)說(shuō)明。動(dòng)平臺(tái)在工作的時(shí)候要隨著機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，它的上面連接著機(jī)械臂的從手，從手會(huì)通過(guò)一些傳動(dòng)結(jié)構(gòu)傳遞運(yùn)動(dòng)給它，控制著它的運(yùn)動(dòng)，下面則是連接著手抓。為了是使它的結(jié)構(gòu)更加流暢可靠，選用角接觸球軸承對(duì)它進(jìn)行連接，使得它可以承在各種方向的載荷。它的結(jié)構(gòu)形狀也是各種各樣，本文在設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)⑺男螤钤O(shè)計(jì)為一個(gè)正多邊形的形狀，原因也是為了減輕整個(gè)機(jī)構(gòu)的重量以及節(jié)約成本，抵抗海水中的物質(zhì)對(duì)它的破壞，而且設(shè)計(jì)成這種結(jié)構(gòu)能夠讓機(jī)械手更好的運(yùn)行，還與上面的靜平臺(tái)相對(duì)應(yīng)，使得整個(gè)機(jī)構(gòu)看起來(lái)更加的美觀，一舉數(shù)得。將它的幾何中心到邊緣的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)成30mm。它的三條邊上分別連接著一條運(yùn)動(dòng)鏈，中間同樣用六角的柱狀結(jié)構(gòu)連接固定，它的結(jié)構(gòu)如圖3-4所示。 圖3-4 動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖 3.4.3主動(dòng)臂的設(shè)計(jì) 主手的材料也選用鋁合金6061，原因如上文，并且在在設(shè)計(jì)中將把它做成一種空心的結(jié)構(gòu)，將它的尺寸設(shè)計(jì)為173mm。主手在整個(gè)機(jī)構(gòu)中連接著從動(dòng)臂以及電機(jī)，是整個(gè)機(jī)構(gòu)中傳遞動(dòng)力的和起到連接的元件。為了使它有足夠的剛度，將它分成了一個(gè)桿身以及兩個(gè)桿頭。它的上面與電機(jī)的連接蓋相連，電機(jī)的連接蓋一般都是一種多孔的結(jié)構(gòu)，能夠使電機(jī)有更好的散熱，對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)的安全有著很大的作用。它的下面與從手相連，通過(guò)運(yùn)動(dòng)副將動(dòng)力傳遞到主手上，它的結(jié)構(gòu)如圖3-5所示。 圖3-5 主動(dòng)臂結(jié)構(gòu)圖 3.4.4從動(dòng)臂的設(shè)計(jì) 從手的結(jié)構(gòu)也設(shè)計(jì)為空心的結(jié)構(gòu)，材料也選取為鋁合金6061，原因和主手相同，從手也是用來(lái)傳遞動(dòng)力以及起到連接的作用的原件，在設(shè)計(jì)中將它的長(zhǎng)桿設(shè)計(jì)為446mm。在對(duì)從手結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，選用了兩根長(zhǎng)桿還有四個(gè)球形副以及一些連其他的機(jī)構(gòu)。比如，用來(lái)固定的線圈，圓桿等。它的上面在球鉸的連接下與主手連在一起，下面的部分在球鉸的連接下與動(dòng)平臺(tái)連接在一起，使得整個(gè)結(jié)構(gòu)連接穩(wěn)固，能夠流暢的運(yùn)行。在工作時(shí)通過(guò)一些運(yùn)動(dòng)如擺動(dòng)，伸展等對(duì)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的傳遞，它的結(jié)構(gòu)如圖3-6所示。 圖3-6 從動(dòng)臂結(jié)構(gòu)圖 3.5本章小結(jié) 在查閱了大量資料后，對(duì)于機(jī)械手的結(jié)構(gòu)有了比較清晰的認(rèn)識(shí)，再結(jié)合了設(shè)計(jì)要求后，對(duì)它的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析介紹，簡(jiǎn)要的敘述了它的工作原理，并且對(duì)一些主體的部分進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算，初步確定了它的結(jié)構(gòu)大小。在對(duì)一些常見材料進(jìn)行分析對(duì)比后，將它主體部分的材料選為鋁合金。 第四章 其它部分的選取 4.1電機(jī)的選取 電機(jī)是整個(gè)結(jié)構(gòu)中必不可少的部分，沒有電機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)器就無(wú)法進(jìn)行工作。它的功率的大小對(duì)整個(gè)機(jī)器的運(yùn)動(dòng)非常重要。功率過(guò)大的話會(huì)使得構(gòu)件在運(yùn)動(dòng)時(shí)超出它所能承受的范圍，對(duì)機(jī)構(gòu)有很大的破壞，而且還會(huì)造成電力的浪費(fèi)，功率過(guò)小的話有也會(huì)有很多不好的影響，比如會(huì)使得機(jī)構(gòu)因得不到足夠的動(dòng)力而無(wú)法運(yùn)動(dòng)，對(duì)工作有很大的影響，也會(huì)對(duì)機(jī)構(gòu)本身產(chǎn)生許多不良的影響，比如會(huì)使它的使用時(shí)長(zhǎng)減少，機(jī)構(gòu)容易損壞等。所以選取一個(gè)合適的電機(jī)是很有必要的。對(duì)于本次設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，機(jī)械手需要完成對(duì)物體的抓去工作，對(duì)主手旋轉(zhuǎn)角度的大小就要有一個(gè)準(zhǔn)確的控制。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)是用來(lái)抓去一些比較小的物體，所以它的結(jié)構(gòu)需要做的簡(jiǎn)潔一點(diǎn)。在觀看了大量的資料后，了解到能夠控制角度的電機(jī)有舵機(jī)，步進(jìn)電機(jī)，伺服電機(jī)等。下文對(duì)它的的一些基本特征做了簡(jiǎn)單的介紹。 4.1.1舵機(jī)的介紹 人們對(duì)舵機(jī)的研究比較早，在1960年就已經(jīng)開始了對(duì)它的研究，在那個(gè)時(shí)候各種技術(shù)都還不成熟，對(duì)它的分析也比較淺。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，一些理論和技術(shù)都有了很大的提高，人們開始深入的研究它的構(gòu)造及性能。最開始研發(fā)出來(lái)的結(jié)構(gòu)，負(fù)載力矩小，靈敏度低，精確度低，能夠完成的工作很少。隨著技術(shù)的不斷革新，它的各方面性能都有了很大程度的提高，構(gòu)造也不斷的完善。尤其是它的控制精度得到了很大的完善，很多飛行器上都用它來(lái)做驅(qū)動(dòng)，國(guó)外的科學(xué)家們還把它用在一些軍事武器上。他主要由外殼、驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、減速器、電路板、與一些用來(lái)檢測(cè)的元件構(gòu)成。能夠精確的控制角度，對(duì)一些需要不斷變化角度并且能有效控制的機(jī)器來(lái)說(shuō)可以起到很大的作用，能夠使他們的工作更穩(wěn)定、更高效的完成。 4.1.2步進(jìn)電機(jī)的介紹 這種電機(jī)在20世紀(jì)中期得到了快速的發(fā)展，最開始是在美國(guó)的一個(gè)增量控制器械研討會(huì)上出現(xiàn)，描述了一種控制步距角細(xì)分的方式。在往后的幾十年里，這種方法被不斷的完善，在90年代就已經(jīng)非常成熟。在工業(yè)、機(jī)器人、航天等領(lǐng)域被廣泛使用，很多通訊設(shè)備、經(jīng)緯儀、雷達(dá)上都有應(yīng)用。之后更是被進(jìn)一步完善，使得它的相數(shù)不再被步距角所限制，很大的提高了它的工作效率。這種電機(jī)能將一些電流信號(hào)輸出為位移，每收到一個(gè)信號(hào)就會(huì)做一個(gè)位移，使得它的定位精度非常高。 4.1.3伺服電機(jī)的介紹 1980年以來(lái)，各種電子技術(shù)飛速發(fā)展，伺服驅(qū)動(dòng)控制也有了很大程度的進(jìn)步。很多知名的電氣廠商紛紛上線自己的產(chǎn)品，在不斷的探索中得到了進(jìn)一步的完善。它能夠?qū)㈦妷盒盘?hào)輸出為轉(zhuǎn)矩，能夠很精確的控制移動(dòng)，在很多控制系統(tǒng)中都有使用，而且在沒有電壓的情況下不會(huì)發(fā)生自轉(zhuǎn)，我們使用的時(shí)候會(huì)很方便。 在分析比較后，結(jié)合設(shè)計(jì)要求選定步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)。 4.2傳動(dòng)方案的選取 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在器械中通過(guò)傳遞動(dòng)力使器械進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，它也是器械中必不可少的一部分，它連接著整個(gè)器械的各個(gè)部分，能夠使器械的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩，等發(fā)生變化滿足工作的要求。如果它的設(shè)計(jì)不合適就會(huì)對(duì)器械產(chǎn)生不好的影響，不僅使工作得不到完成，還會(huì)造成資源的浪費(fèi)，所以對(duì)它的設(shè)計(jì)是很重要的。在設(shè)計(jì)時(shí)就需要我們對(duì)它進(jìn)行詳細(xì)的分析，考慮各方面因素的影響。本文對(duì)它們的一些基本信息做了簡(jiǎn)單的對(duì)比，具體內(nèi)容如表4-1所示。 表4-1 傳動(dòng)方式的分類及特性 名稱 常見類型 特點(diǎn) 工作原理 主要用途 帶傳動(dòng) 平帶傳動(dòng) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)時(shí)有著緩沖，吸震的作用，彈性較好，便于保護(hù)和修理，適合中心距較大的傳動(dòng)，傳遞的功率較大 主動(dòng)帶輪在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，在摩擦力的帶動(dòng)下使得從動(dòng)帶輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng) 主要用于一些中心距較大的傳動(dòng)和一些需要較大功率的傳動(dòng) V帶傳動(dòng) 圓帶傳動(dòng) 多楔帶傳動(dòng) 嚙合型帶傳動(dòng) （同步帶傳動(dòng)） 鏈傳動(dòng) 在傳動(dòng)時(shí)不會(huì)發(fā)生彈性滑動(dòng)，也不會(huì)出現(xiàn)打滑，使得傳動(dòng)平穩(wěn)，效率高，軸上所受的壓力較小，傳動(dòng)比較平均。整體尺寸較小，制作成本低，在一些高溫，潮濕的環(huán)境下也有很好的傳動(dòng)效果。結(jié)構(gòu)緊湊，在一些遠(yuǎn)距離傳動(dòng)時(shí)較輕便 通過(guò)鏈條和鏈輪在運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力進(jìn)行傳遞 主要用在低速，重載，軸與軸之間相距較遠(yuǎn)，工作環(huán)境差的場(chǎng)合中 齒輪傳動(dòng) 直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 所需的空間較小，使用時(shí)間較長(zhǎng)，效率較高，傳動(dòng)較穩(wěn)定，可以完成任意兩軸的傳動(dòng) 兩個(gè)模數(shù)一樣的齒輪通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力進(jìn)行嚙合作用，已完成動(dòng)力的傳動(dòng) 主要用在各種器械的加工制造以及生產(chǎn)中，被用在很多行業(yè)中，應(yīng)用非常廣范 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng) 人字齒圓柱齒輪傳動(dòng) 外嚙合齒輪傳動(dòng) 內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng) 齒輪齒條傳動(dòng) 圓錐齒輪傳動(dòng) 曲齒錐齒輪傳動(dòng) 交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng) 普通圓柱蝸桿傳動(dòng) 質(zhì)量小，效率高，能承受較大的載荷，體積小，結(jié)構(gòu)緊密，傳動(dòng)穩(wěn)定 在摩擦力的作用下，蝸桿每轉(zhuǎn)動(dòng)一轉(zhuǎn)，就會(huì)帶動(dòng)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)輪齒，來(lái)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的傳遞 被使用在建筑，礦山，冶金，化工等很多行業(yè)中 圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng) 環(huán)面蝸桿傳動(dòng) 錐蝸桿傳動(dòng) 經(jīng)過(guò)分析比較并結(jié)合設(shè)計(jì)要求選定直齒圓柱齒輪傳動(dòng)作為本次設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方式。 4.3牽引部的潤(rùn)滑選擇 在器械的運(yùn)動(dòng)中，因?yàn)楦鞑考g的相互作用回使器械有一定程度的磨損，磨損程度較大的話就會(huì)對(duì)器械的工作造成不良的影響，使得器械不能正常工作，會(huì)使器械的使用壽命降低很多，所以，對(duì)一些部位進(jìn)行潤(rùn)滑是很有必要的。尤其是一些摩擦較大的地方，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行潤(rùn)滑，可以有效的減少各個(gè)部件的摩擦，延長(zhǎng)零件的使用時(shí)間，還能夠?qū)?gòu)件散熱降溫，對(duì)于器械的保護(hù)是一種很不錯(cuò)的方法。由于液體本身的流動(dòng)性，對(duì)器械還能起到緩沖，吸震的作用，使得器械在工作時(shí)能更加穩(wěn)定。使用固態(tài)的潤(rùn)滑脂不僅能避免潤(rùn)滑劑的外漏，還能阻隔一些外部雜質(zhì)的進(jìn)入能夠很好的保護(hù)零件。常見的潤(rùn)滑方式有油潤(rùn)滑和脂潤(rùn)滑，下文對(duì)它們的一些基本特性做了介紹。 4.3.1 潤(rùn)滑油的簡(jiǎn)介 潤(rùn)滑油的種類有很多，不同的類型它們的特性也不相同。其中，制作礦物油的原材料很多，價(jià)格也比較低，能夠使用的范圍較廣，穩(wěn)定性也很好，所以它在一些器械中應(yīng)用的較多。動(dòng)植物油中有著豐富的硬脂酸，對(duì)于一些需要邊界潤(rùn)滑的器械來(lái)說(shuō)是很有用處的，但它不夠穩(wěn)定，制作的材料也不多，使得它的使用較少。化工合成油是經(jīng)過(guò)一些化合而形成的，對(duì)一些特定的要求很有幫助，如高溫、重載、高速等條件。因?yàn)樗饕脕?lái)針對(duì)一些特定的要求，使用范圍窄，成本高，故它的應(yīng)用也不是很多。近年來(lái)，為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境，研發(fā)人員開發(fā)了一種綠色潤(rùn)滑油，在一些重污染的行業(yè)中應(yīng)用較多，潤(rùn)滑油的好壞主要由以下幾個(gè)方面決定: 1.潤(rùn)滑行 2.氧化穩(wěn)定性 3.粘度 4.閃點(diǎn) 5.極壓性 6.凝點(diǎn)和傾點(diǎn) 油潤(rùn)滑根據(jù)使用方式的不同分為很多中，這幾種潤(rùn)滑方法的工作原理如下： 1.滴油潤(rùn)滑：使用油杯向構(gòu)件中連續(xù)不斷的滴油進(jìn)行潤(rùn)滑。 2.油環(huán)潤(rùn)滑：油環(huán)套在軸徑上，下部浸沒在油中，軸徑轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)侯會(huì)帶動(dòng)油環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，將油帶到軸頸的表面進(jìn)行潤(rùn)滑。 3.浸油潤(rùn)滑：將需要潤(rùn)滑的構(gòu)件放在油池中，構(gòu)件運(yùn)動(dòng)時(shí)將潤(rùn)滑油帶到其需要潤(rùn)滑的部位。 4.飛濺潤(rùn)滑;利用元件將潤(rùn)滑油濺成油星構(gòu)件對(duì)進(jìn)行潤(rùn)滑。 5.壓力循環(huán)潤(rùn)滑:使用油泵產(chǎn)生的壓力對(duì)裝置進(jìn)行潤(rùn)滑。 表4-2對(duì)常用的一些潤(rùn)滑油做了簡(jiǎn)單的介紹。 表4-2 常用潤(rùn)滑油的分類及特性 名稱 代號(hào) 40 ℃的運(yùn)動(dòng)粘度/（ mm2/s） 傾點(diǎn) ≤ ℃ 閃點(diǎn)（開口）≥℃ 主要用途 全損耗系統(tǒng)用油（GB443-1989） L-AN5 4.14-5.06 -5 80 主要被用在一些需要高速轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，一些連接部位以及一些用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)的部件 L-AN7 6.12-7.48 110 L-AN10 9.00-11.0 130 L-AN15 13.5-16.5 150 用于一些小型器械的轉(zhuǎn)動(dòng)部位和連接部位 L-AN22 19.8-24.2 AN32 28.8-35.2 主要用于一些大功率器械的軸承和連接部位中 L-AN46 41.4-50.6 160 主要用在大型機(jī)床、大型刨床上 L-AN68 61.2-74.8 用于一些低速，重載的機(jī)床和一些鑄造設(shè)備中 L-AN100 90.0-110 180 L-AN150 135-165 工業(yè)閉式齒輪軸 （GB5093-2011） L-CKC32 28.8-35.2 -12 180 主要用于一些大型器械的傳動(dòng)裝置的潤(rùn)滑中 L-CKC46 41.4-50.6 L-CKC68 61.2-74.8 L-CKC100 90.0-110 200 L-CKC150 135-165 -9 L-CKC220 198-242 L-CKC320 288-352 L-CKC460 414-506 L-CKC680 612-748 -5 液壓軸 (GB 11118.1-2011） L-HL15 13.5-16.5 -12 140 主要用在一些壓力低的輪泵中以及需要防銹的構(gòu)件中 L-HL22 19.8-24.2 -9 165 L-HL32 28.8-35.2 -6 175 L-HL46 41.4-50.6 185 L-HL68 61.2-74.8 195 L-HL100 90.0-110 205 L- CKE/P 渦輪蝸桿油 （SH/T0094-1991） 220 198-242 -12 主要用在一些傳動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生震動(dòng)的構(gòu)件自己一些需要承受較大載荷的零件中 320 288-352 460 414-506 680 612-748 1000 900-1100 4.3.2 潤(rùn)滑脂的簡(jiǎn)介 除了潤(rùn)滑油這種物質(zhì)以外，另一種潤(rùn)滑物質(zhì)是潤(rùn)滑脂。他是由一些稠化劑（如鈉，鋰，鈣）和潤(rùn)滑油混合而成。按照皂基的不同分為不同類型的潤(rùn)滑脂，潤(rùn)滑脂的好壞由它的滴點(diǎn)和稠度所決定，表4-3對(duì)一些常用的潤(rùn)滑脂做了介單的介紹。 表4-3 潤(rùn)滑脂的分類及特性 名稱 型號(hào) 滴點(diǎn)/℃（不低于） 工作錐入度（25℃，150g）/（1/10mm） 主要用途 鈣基潤(rùn)滑脂 （GB/T 491-2008） L-XAAMHA1 80 310-340 主要用在一些有較好耐水性以及溫度低于60℃的各種運(yùn)輸設(shè)備的潤(rùn)滑 L-XAAMHA2 85 265-295 L-XAAMHA3 90 220-250 L-XAAMHA4 95 175-205 鈉基潤(rùn)滑脂 （GB 492-1989） L-XACMGA2 160 265-295 用于一些不耐水的器械的軸承上 L-XACMGA3 220-250 通用鋰基潤(rùn)滑脂 GB/T7324-2010 ZL-1 170 310-340 主要用在一些有耐水性和耐熱性的軸承上以及一些摩擦較大的構(gòu)件中 ZL-2 175 265-295 ZL-3 180 220-250 鈣基潤(rùn)滑脂 SH/T0368-1992 ZGN-1 120 250-290 主要用在一些工作環(huán)境潮濕的器械的潤(rùn)滑以及高溫環(huán)境下工作的器械的潤(rùn)滑 ZGN-2 135 200-240 石墨鈣基潤(rùn)滑脂 SH/T0369-1992 ZG-S 80 用于一些高壓，低速，重載的機(jī)器的潤(rùn)滑 滾珠軸承脂 SH/T0386-1992 ZGN69-2 120 250-290（-40℃時(shí)為30） 用于一些電機(jī)和車輛的軸承上的潤(rùn)滑 7407號(hào)齒輪潤(rùn)滑脂 SH/T0469-1994 160 75-90 主要用在各種低速,重載的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑以及一些聯(lián)軸器的潤(rùn)滑，使用時(shí)溫度不能超過(guò)120℃ 高溫潤(rùn)滑脂 SH/T0376-1992 4號(hào) 200 170-225 適用于在高溫環(huán)境下工作的各種滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑。也能用于一般滑動(dòng)軸承和齒輪的潤(rùn)滑。 經(jīng)過(guò)分析比較與設(shè)計(jì)要求相結(jié)合選定鈣基脂潤(rùn)滑L-XAAMHA4對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行潤(rùn)滑。 4.4本章小結(jié) 本章對(duì)機(jī)械手的一些其他部分的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，在查閱了大量相關(guān)資料后，對(duì)一些常見的電機(jī)，傳動(dòng)裝置以及牽引部的潤(rùn)滑做了分析和對(duì)比。確定了電機(jī)的選型，傳動(dòng)裝置的選型以及牽引部潤(rùn)滑的方式。 第五章 機(jī)械手的強(qiáng)度驗(yàn)證 機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)受到各種外力的影響，對(duì)機(jī)構(gòu)本身產(chǎn)生一些破壞，如果破壞的程度較大的話他本身就會(huì)發(fā)生一些變形甚至直接斷裂。所以在設(shè)計(jì)完機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)后，需要對(duì)它的強(qiáng)度進(jìn)行分析，保證設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)能夠滿足正常的工作需求。受到外力時(shí)，由于它本身的材料所具有的性質(zhì)以及本身的構(gòu)造會(huì)有一些抵抗這些破壞的能力，但是這種能力是非常有限的，為了使得機(jī)器有足夠的能力承受它需要承受的載荷，能夠正常運(yùn)行保證工作的進(jìn)行，對(duì)它的一些主要構(gòu)件的強(qiáng)度進(jìn)行了分析計(jì)算，具體的分析計(jì)算過(guò)程下文有完整的說(shuō)明。 5.1主要零件的強(qiáng)度驗(yàn)證 通過(guò)任務(wù)書已經(jīng)得到了機(jī)械手的部分?jǐn)?shù)據(jù)，機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)和寬大約為500mm，它的高度大約為300mm?？紤]到本體的尺寸大小，初步將機(jī)械手從手的長(zhǎng)度設(shè)置為385mm。根據(jù)任務(wù)書的要求，設(shè)計(jì)的機(jī)械手要能完成等于或大于0.5Kg的物體的搬運(yùn)。初步將物體的重量設(shè)置為1Kg。圖5-1為機(jī)械手從手在受到軸向拉伸