對(duì)于澆注機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),對(duì)于澆注機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),對(duì)于,澆注,機(jī)械手,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院 本科畢業(yè)論文 題 目： 對(duì)于澆注機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 機(jī)制1201 學(xué)生姓名： 李亞南 指導(dǎo)教師： 王楠 論文提交日期：2016 年 6 月 1 日 論文答辯日期：2016 年 6 月 6 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) 1201班 學(xué)生：李亞南 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 澆筑機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容： 1.設(shè)計(jì)說明書一份 2.CAD圖紙一套（包括總裝圖、零件圖 ） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專題部分： 澆筑機(jī)械手結(jié)構(gòu) 起止時(shí)間： 2016年3月1日至 2016年6 月6 日 指導(dǎo)教師： 年 月 日 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院全日制普通本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì)誠信聲明 鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文是自己在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究所取得的結(jié)果，結(jié)果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭議。除文中曾經(jīng)聲明援用的內(nèi)容外，本論文不含任何其余個(gè)人或團(tuán)體已經(jīng)頒發(fā)或撰寫過的文章結(jié)果。對(duì)本文的咨詢做出重要貢獻(xiàn)的小我和團(tuán)體在文中均作了精確的解釋并表達(dá)了感謝。同時(shí)，本論文的著作權(quán)由本人與指導(dǎo)教師共同擁有。自己一切明白本說明的法令后果由本人擔(dān)當(dāng)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名： 年 月 日 摘要 機(jī)械工業(yè)是為國民經(jīng)濟(jì)提供裝備和人民生活耐用消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè)。隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平已成為衡量一個(gè)國家發(fā)展水平的重要標(biāo)志。因此，世界各個(gè)國家都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展本國經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)。 隨著工業(yè)革命的不斷變革，在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中機(jī)械手的地位變得越來越重。本篇文章主要記述了機(jī)械手的設(shè)計(jì)計(jì)算過程 。 首先，本文介紹了機(jī)械手的發(fā)展和機(jī)械手的用途，組成，分類等，說明自由度和機(jī)械手整體座標(biāo)的樣式。同時(shí)，文章給出了這臺(tái)機(jī)械手主要的性能規(guī)格參量。 文章中介紹了機(jī)械手的設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方法。全面詳盡的討論了機(jī)械手各主要組成部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞: 機(jī)械手; 液壓傳動(dòng); 液壓缸； Abstract Machinery industry is to provide equipment for the national economy and people's life and durable consumer goods industry. With the development of world economy, scale and technical level of machinery industry has become a measure of an important symbol of a nation's development. Therefore, the world all countries to develop machinery industry as a strategic priority to develop national economy. With the constant change of the industrial revolution, in various industrial fields in the position of the manipulator is becoming more and more heavy. This article mainly describes the design and calculation process of the manipulator. First, this paper introduces the development and use of the manipulator of the manipulator, composition, classification and so on, the degrees of freedom and the style of the manipulator overall coordinates. At the same time, the article gives the main performance specifications of the manipulator parameters. The article introduces the design of the manipulator principle and design method. Comprehensive and detailed discussed the structure design of the main component of manipulator. Keywords: Manipulator; Hydraulic power transmission; Hydrauliccylin- de. 目錄 第一章引言 1 第二章手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 2.1 手爪的結(jié)構(gòu)選定 4 2.2 液壓缸的選定 5 2.2.1 單活塞液壓缸缸筒內(nèi)徑的計(jì)算 5 2.2.2 缸筒壁厚的計(jì)算 5 2.2.3 缸筒壁厚的驗(yàn)算 6 2.2.4 液壓缸活塞桿的確定及校核 8 2.2.5 活塞的最大行程 9 2.2.6 缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算 9 2.2.7 液壓缸其它元件的確定 10 第三章上升缸設(shè)計(jì) 12 3.1 上升缸活塞桿受力分析 12 3.1.1 缸筒壁厚驗(yàn)算 13 3.1.2 缸筒端部法蘭厚度計(jì)算 14 3.1.3 液壓缸其它元件的確定 14 3.1.4 液壓缸行程確定 15 第四章底座的設(shè)計(jì) 16 4.1 底座材料及尺寸的選定 16 4.2 地板螺栓的確定 16 4.2.1 受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組連接 16 4.2.2 缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算 17 第五章計(jì)算和選擇液壓元件 19 5.1 閥的種類和功用 19 5.1.1 壓力控制閥 19 5.1.2 流量（速度）控制閥（流量閥） 19 5.1.3 方向控制閥 19 5.2 擬定液壓系統(tǒng) 20 5.2.1 換向回路 20 5.2.2 調(diào)速方案 20 5.2.3 系統(tǒng)的安全性 20 5.2.4 合成并完善液壓系統(tǒng) 20 5.3 油泵的選擇 20 5.3.1 確定油泵的工作壓力 20 5.3.2 計(jì)算液壓泵的流量 21 5.3.3 確定油泵所需要的電動(dòng)機(jī)功率 21 5.4 液壓系統(tǒng)中的輔助裝置1 22 5.4.1 油箱容積的確定 22 5.4.2 油箱的結(jié)構(gòu) 23 5.5 液壓系統(tǒng)中的輔助裝置2 23 結(jié)論 25 參考文獻(xiàn) 26 致謝 27 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 第一章引言 工業(yè)機(jī)器人是一種智能機(jī)器人的簡化版本,僅僅通過模仿人類行為來幫助完成大量人類日常生產(chǎn)和生活,操作簡單,重復(fù)率高的工作。 在早期的工業(yè)機(jī)器人是一種教學(xué)和再現(xiàn)機(jī)器人。它由驅(qū)動(dòng)器,教箱,框架控制器和機(jī)械臂爪等組成。運(yùn)營商通過教學(xué)板輸入機(jī)械手的工作內(nèi)容。機(jī)器人收到啟動(dòng)命令后,將從內(nèi)存讀取相關(guān)的程序指令,完成相對(duì)的工作內(nèi)容。 中期的工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)配備外部傳感器設(shè)備(如觸覺傳感器、力傳感器、視覺傳感器和語音識(shí)別設(shè)備等等),可以得到關(guān)于工作條件和操作對(duì)象的基本信息。機(jī)器人根據(jù)信息反饋控制機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)。 現(xiàn)如今，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)擁有高度適應(yīng)性和各種認(rèn)知功能的智能機(jī)器人。這種機(jī)器人控制系統(tǒng)可以自行判斷決定反饋信息,使機(jī)器人在未知環(huán)境中提前獨(dú)立操作,從事各種復(fù)雜的操作。工業(yè)機(jī)器人和其他專業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備的主要區(qū)別是,它的工作內(nèi)容可以通過改變計(jì)算機(jī)程序完成。當(dāng)生產(chǎn)任務(wù)改變,工業(yè)機(jī)器人編程和輔助器具配置,付出相對(duì)較低的成本就可以快速適應(yīng)新工作。 機(jī)器人機(jī)械手主要由本體和控制系統(tǒng)兩部分組成。本體部分包括機(jī)械臂,驅(qū)動(dòng)器和爪子。爪用于抓取工件(或工具)的部件,根據(jù)抓住對(duì)象的形狀,尺寸,重量,材料和需求和結(jié)構(gòu)有很多類型,比如夾類型,類型和吸附型,等等運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)手完成各種各樣的機(jī)械手臂(擺動(dòng)),移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn),改變抓取工件的位置和姿態(tài)。機(jī)械臂的升降、縮放、旋轉(zhuǎn)、等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式,稱為機(jī)械手的自由度。為了抓住任何在空間對(duì)象的位置和方向,需要一定程度的自由。自由度是機(jī)械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多,機(jī)械手的靈活性越大,通用性更廣泛,它的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附件,如自動(dòng)機(jī)床和自動(dòng)生產(chǎn)線裝卸或轉(zhuǎn)讓工件等,一般沒有獨(dú)立的控制裝置。一些操作需要由人直接操縱裝置,例如原子能部門。 圖1.1 澆筑機(jī)械手結(jié)構(gòu) 在機(jī)械工業(yè)部門使用液壓傳動(dòng)的起點(diǎn)是不一樣的:1.在操作控制方面,如機(jī)床的工作過程中使用液壓傳動(dòng)可使其實(shí)現(xiàn)無級(jí)速度,容易實(shí)現(xiàn)頻繁變換,容易實(shí)現(xiàn)自化；2.它在傳動(dòng)功率方面,如工程機(jī)械、壓力機(jī)械和航空工業(yè)的主要原因是采用液壓傳動(dòng)使它與之前相比結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單,減少體積,重量,輸出功率大等等,不同的主機(jī)也可以選擇不同的準(zhǔn)確性控制式液壓傳動(dòng)裝置。現(xiàn)在液壓領(lǐng)域?qū)嶋H上已經(jīng)成為一個(gè)完整的智能單元。 一句話,液壓技術(shù)和微電子技術(shù)在一起,在微型計(jì)算機(jī)或微處理器控制,進(jìn)一步擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域,形成了使用機(jī)器人和智能組件形式類型只是它是最常見的例子?，F(xiàn)在一直在各種產(chǎn)業(yè)海外通用智能硬件的組合,他們只是用適當(dāng)?shù)能浖梢栽诓煌袠I(yè)完成不同的任務(wù)。 通過上述相關(guān)的介紹可以知道,液壓行業(yè)變得越來越重要在國民經(jīng)濟(jì)的地位中，其發(fā)展一直用作如何看待一個(gè)國家的工業(yè)水平的重要標(biāo)志，液壓行業(yè)在中國和其他主要工業(yè)國家扔相當(dāng)落后,在標(biāo)準(zhǔn)化工作上仍需繼續(xù)保持。 27 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第二章手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 手爪的結(jié)構(gòu)選定 擬定最大抓取重量為300N，根據(jù)工作位置和工作環(huán)境的需要，決定采用連桿杠桿式手部（圖2.1）。擬訂手抓基架的材料為HT200。 如圖(手指的回轉(zhuǎn)支點(diǎn)到對(duì)稱中心的距離mm)，，(當(dāng)驅(qū)動(dòng)力一定時(shí),角增大, 則握力也隨之增大,但角過大會(huì)導(dǎo)致拉桿行程過大，以及手部結(jié)構(gòu)增大，因此最好)，： a 圖2.1 手爪結(jié)構(gòu)圖 手指夾緊力的計(jì)算： (安全系數(shù)，)； (工作情況系數(shù)，)； (方位系數(shù)，手爪水平放置夾水平放置工件)； (被抓取工件的重量)； 夾緊時(shí)活塞桿的驅(qū)動(dòng)力計(jì)算： 取=500,則 (2-1) 故初步估算手爪結(jié)構(gòu)的重量為。 2.2 液壓缸的選定 2.2.1 單活塞液壓缸缸筒內(nèi)徑的計(jì)算 液壓缸的負(fù)載推力，液壓缸的理論輸出力P可按下式計(jì)算： （2-2） ：活塞的實(shí)際作用力（）； ：負(fù)載力，一般取0.5～0.7； ：液壓缸的總效率，一般取0.9～0.95； 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查的液壓缸的工作壓力，初定。 由公式： 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得選用標(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑。 2.2.2 缸筒壁厚的計(jì)算 初定： 則按下式計(jì)算： （2-3） -缸筒材料的許用應(yīng)力； 而 （2-4） 因?yàn)楦淄驳牟牧弦笠凶銐虻膹?qiáng)度和可靠的沖擊韌性，所以選用45號(hào)缸，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)；而知液壓缸為沖擊載荷，故查得安全系數(shù)，； 則得。 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得已選取；，則選定： 故得 初選，則。 故 。 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得： 則知初選壁厚成立。 綜上所述選取標(biāo)準(zhǔn)液壓，則液壓缸壁厚為 。 2.2.3 缸筒壁厚的驗(yàn)算 額定工作壓力應(yīng)低于一定極限值，以保證安全： (2-5) ：缸筒材料的屈服強(qiáng)度； ：缸筒外徑； D：缸筒內(nèi)經(jīng)； 故可得： 則可得： 。 為了使缸筒在工作時(shí)不使其發(fā)生塑性變形，液壓缸的額定工作壓力值應(yīng)該和塑性變形壓力有一定的比例范圍： (2-6) (2-7) ：缸筒發(fā)生塑性變形的壓力； 而，則??；所以： 本液壓缸最大工作壓力為1.6Mpa，故設(shè)計(jì)選擇的壁厚符合要求。 缸筒的底部厚度計(jì)算（因?yàn)楦淄驳撞繛槠矫妫运暮穸瓤梢园凑账闹芮蹲A盤的強(qiáng)度公式進(jìn)行近似計(jì)算得）： (取) 故。 缸筒端部法蘭厚度的計(jì)算： (2-8) 選用M6的沉頭螺釘； 初選， ； 則 為了防止油液的泄漏，兩端內(nèi)需裝入O型密封圈，所以端蓋向內(nèi)凹處厚度選為7mm；即整個(gè)端蓋厚度14mm。 2.2.4 液壓缸活塞桿的確定及校核 對(duì)于雙作用單活塞桿的液壓缸，其活塞桿直徑d，可依據(jù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度比的要求初步按下式計(jì)算活塞桿直徑d： (2-9) ：缸筒內(nèi)徑； ：速度比； 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得：； 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得： ； 大體估計(jì)整個(gè)液壓缸加上油液的重量約為25N。 活塞桿強(qiáng)度的計(jì)算： (2-10) （活塞桿在穩(wěn)定工況下，只受軸向推力或拉力）； 而 （活塞桿選用45號(hào)鋼）； 故可知，所以滿足工作時(shí)的強(qiáng)度要求。 2.2.5 活塞的最大行程 活塞桿一般為細(xì)長桿，當(dāng)時(shí)，由歐拉公式推導(dǎo)得： （2-11） ：活塞桿彎曲失衡臨界壓縮力； ：活塞桿縱向壓縮力； ：安全系數(shù)，通常； ：材料的彈性模數(shù)，材鋼 ； ：活塞桿橫截面慣性矩； 取N；則： 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得取取活塞桿標(biāo)準(zhǔn)行程。 2.2.6 缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算 缸蓋用受軸向載荷的螺釘組聯(lián)接，工作載荷（N）： (Z取6) （2-12） 則 。 ；； ：剩余預(yù)緊力； 螺釘強(qiáng)度條件： 即； ：料的許用應(yīng)力； 因Mpa；為安全系數(shù)，則取3； 則選用標(biāo)準(zhǔn)六角螺栓6M。 2.2.7 液壓缸其它元件的確定 缸蓋的材料：因?yàn)楦咨w的另一用途是活塞桿的導(dǎo)向套，所以缸蓋選用鑄鐵，擬定HT200。 活塞的材料：無導(dǎo)向環(huán)的活塞可用耐磨鑄鐵，灰鑄鐵（HT300,HT350），球墨鑄鐵；故初步擬定為HT300 密封圈的選擇：選用O形橡膠密封圈，選取橫截面為圓形，標(biāo)準(zhǔn)直徑，型號(hào)為。 油口接頭的確定：因?yàn)橛涂诳状蠖鄶?shù)是屬于薄壁孔（其指的是孔的長度與直徑之比的通孔）。通過薄壁孔的流量按下面公式計(jì)算： (2-13) 式中：為流量系數(shù)，接頭處大孔與小孔之比大于7時(shí)，，小于7 時(shí)，； ：油孔的截面積； ：液壓油的密度； ：油孔前腔壓力 ； ：油孔后腔壓力； ：油孔前后腔壓力差； 推導(dǎo)可得式子： (2-14) ：液體的流量； ：按推薦值選定，一般； 取標(biāo)準(zhǔn)值。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 上升缸設(shè)計(jì) 第三章上升缸設(shè)計(jì) 圖3.1 上升缸結(jié)構(gòu)圖 3.1 上升缸活塞桿受力分析 圖3.2 上升缸活塞桿受力圖 一個(gè)人的 因： ； ； ； ； 得出：。 選標(biāo)準(zhǔn)值,選活塞桿直徑=。 因： （） 選取標(biāo)準(zhǔn)值： 選取標(biāo)準(zhǔn)值： 所選液壓缸的壁厚為： 3.1.1 缸筒壁厚驗(yàn)算 額定壓力： (3-2) 則知符合。 為了缸筒在工作時(shí)不發(fā)生塑性變形,液壓缸的額定壓力值應(yīng)該和塑性 變形壓力有一定的比例范圍： ：缸筒發(fā)生完全塑性變形的壓力 則： 選取， 本液壓缸最大工作壓力為2.5Mpa.故設(shè)計(jì)選擇的壁厚可滿足要求。 缸筒底部厚度計(jì)算： 取。 3.1.2 缸筒端部法蘭厚度計(jì)算 (3-3) 選用M6 沉頭螺釘初定。 選定螺栓為M6,所以初選,。 為了防止油液的泄露兩端蓋內(nèi)需要裝入O 型密封圈，所以蓋內(nèi)凹處厚度選用為8mm，即整個(gè)端厚度為16mm。 3.1.3 液壓缸其它元件的確定 缸蓋的材料：缸蓋本身因?yàn)橛质腔钊麠U的導(dǎo)向套，所以缸蓋選用的材料為鑄鐵擬定HT200。 活塞的材料：無導(dǎo)向環(huán)的活塞可用耐磨鑄鐵，灰鑄鐵（HT300，HT350），球墨鑄鐵，初步擬定為HT300。 密封圈的選擇：密封件大多采用O型密封圈，參考機(jī)械手冊(cè)可知，O型密封圈的標(biāo)準(zhǔn)值，即截面直徑，故端蓋厚度符合要求。 管接頭的確定，由公式得： (3-4) ：液體流量，L/min； v按推薦制選定，一般。 求得，取標(biāo)準(zhǔn)值。 3.1.4 液壓缸行程確定 由公式： （3-5） ， 選用,可選行程為250mm，所以整個(gè)液壓缸的長度為。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 底座的設(shè)計(jì) 第四章底座的設(shè)計(jì) 4.1 底座材料及尺寸的選定 初步擬定底座上底版和臂座以及連接板均采用200HT，底板邊長為640mm，高為438mm的方鑄鐵，臂座采用邊長為600mm，高為70mm的方鑄鐵，連接板邊長為400mm，高為25mm的圓鑄鐵，立柱為80mm直徑，高為460mm的圓鑄鐵，回轉(zhuǎn)缸固定在連接板和底板中間，采用螺栓連接。估算底座重量約為650N。 4.2 底板螺栓的確定 受扭轉(zhuǎn)力矩以及翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組連接，初步擬定底板用8個(gè)螺栓，螺栓中心距翻轉(zhuǎn)軸距離270mm。 公式： （4-1） 其中： ：防滑系數(shù)，； T ：扭轉(zhuǎn)力（N/m）； f ：摩檫系數(shù)，； r1,r2,r3……：螺栓中心至底板旋轉(zhuǎn)中心的距離； 4.2.1 受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組連接 公式： （4-2） 其中： ：螺栓所受的最大工作載荷（N）； ：對(duì)稱軸線左側(cè)各螺栓軸線到對(duì)稱軸線的距離（mm）； ：中最大值（mm）； M：各運(yùn)動(dòng)工件的偏重力矩； 求得： 4.2.2 缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算 公式： （4-3） 其中： Q：工作載荷(N),； P：缸蓋所受的負(fù)載液壓力(N)； Z：螺釘數(shù)目； D：螺釘中心所在圓的直徑(mm)； P：油缸內(nèi)油液的工作壓力(Mpa)； ：剩余鎖緊力對(duì)于要求緊密的連接,,，??； 公式： (4-4) ：材料的許用應(yīng)力，，n：安全系數(shù)，，； ； ，； ； 取標(biāo)準(zhǔn)開槽沉頭螺釘M16100。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 計(jì)算和選擇液壓元件 第五章 計(jì)算和選擇液壓元件 5.1 閥的種類和功用 5.1.1 壓力控制閥 其作用主要是控制系統(tǒng)中油液的壓力大小，用來達(dá)到機(jī)械手運(yùn)動(dòng)時(shí)所需要的輸出力（或力矩）。這種類型閥主要包括溢流閥、液壓閥、安全閥和壓力繼電器等。 溢流閥其主要功用是維持液壓系統(tǒng)中的壓力趨于穩(wěn)定，也可以作安全閥使用，以防止液壓系統(tǒng)壓力超負(fù)荷，還可以作卸荷閥用，以減少液壓系統(tǒng)的功率損耗和發(fā)熱量。 減壓閥其主要功用是使閥的出口壓力低于進(jìn)口壓力，并使液壓系統(tǒng)某一部分的壓力低于油泵的穩(wěn)定壓力。 5.1.2 流量（速度）控制閥（流量閥） 它的作用主要是控制液壓系統(tǒng)中油液流量的大小，用來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)所要求的運(yùn)動(dòng)速度，如節(jié)流閥、調(diào)速閥。 節(jié)流閥亦稱簡式節(jié)流閥，其主要功用是以節(jié)流的形式改變所通過的流量大小，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)得到不同的運(yùn)動(dòng)速度。它也可作背壓閥和截止閥使用。 調(diào)速閥亦稱復(fù)式節(jié)流閥，它是由減壓閥與節(jié)流閥串聯(lián)而成，用以保證節(jié)流閥進(jìn)出口壓力差趨于穩(wěn)定，從而調(diào)節(jié)流量時(shí)不受外界負(fù)荷的變化影響。 5.1.3 方向控制閥 其主要功能是控制液壓系統(tǒng)中的油液流動(dòng)方向，用來達(dá)到機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)所要求的運(yùn)動(dòng)方向，如電磁換向閥等。 電磁換向閥是利用其電磁鐵線圈通電后通過電磁鐵帶動(dòng)閥芯完成換向工作的。按電源的不同。 它又分為交流和直流兩類；而按閥芯位置數(shù)和油路數(shù)又可分為二位二通、二位三通、二位四通、二位五通、三位四通和三位五通等。 閥類的選擇原則，是根據(jù)通過閥門的流量，工作壓力及要求的通路等因素結(jié)合產(chǎn)品的規(guī)格型號(hào)進(jìn)行選取。 5.2 擬定液壓系統(tǒng) 5.2.1 換向回路 所有換向閥選用O型三位四通換向閥。選人控閥便于人工控制，選中位為O型定位準(zhǔn)確。 5.2.2 調(diào)速方案 該系統(tǒng)功率較小，所以選簡單的進(jìn)油路節(jié)流閥調(diào)速，同理可見選用單泵供油，力求獲得較好的經(jīng)濟(jì)性。 5.2.3系統(tǒng)的安全性 為防止俯仰缸因?yàn)樽灾貙?dǎo)致自由下滑，在仰起一定角度后自由下滑，所以都采用液控單向閥來控制其平衡。為樂保證夾緊缸工作的可靠性所以選用液控單向閥保壓和鎖緊。 5.2.4合成并完善液壓系統(tǒng) 壓力繼電器在夾緊工件后發(fā)出訊號(hào)，讓微機(jī)控制其它缸開始運(yùn)動(dòng)。二位二通電磁換向閥用于系統(tǒng)卸荷。 5.3 油泵的選擇 5.3.1確定油泵的工作壓力 公式： （5-1） P：油缸的最大工作油壓（Mpa）； ：管道和各閥的全部壓力損失之和，。 因，估算。 取。 5.3.2 計(jì)算液壓泵的流量 油泵的流量應(yīng)該根據(jù)各系統(tǒng)回路，按設(shè)計(jì)其要求在工作時(shí)實(shí)際所需的最大流量，并考慮系統(tǒng)的總泄露量來確定，即： ：是在系統(tǒng)中同時(shí)工作的所有并聯(lián)油缸，按最大的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)需要的總量()。 K:考慮系統(tǒng)油液泄露的系數(shù)，一般取K=1.101.25。 所選油泵的額定流量，應(yīng)該大于上述計(jì)算的數(shù)值，但也不宜過大，避免浪費(fèi)動(dòng)力和引起油溫的突然升高。 根據(jù)手冊(cè)選標(biāo)準(zhǔn)的定量單片葉泵YB，,，。 5.3.3 確定油泵所需要的電動(dòng)機(jī)功率 公式： （5-2） N ：油泵所需要的電動(dòng)機(jī)功率； ：所需油泵的工作壓力（Mpa） ：油泵的額定流量（）； ： 油泵的總效率，一般葉片泵取； 選電動(dòng)機(jī)Y801-4,,。 5.4 液壓系統(tǒng)中的輔助裝置1 油箱的主要功用是存儲(chǔ)液壓油使供給液壓系統(tǒng)的工作液壓油不會(huì)出現(xiàn)缺失，同時(shí)達(dá)到散發(fā)熱量(在工作環(huán)境溫度較低時(shí)可以保持液壓油中的熱量)、沉淀液壓油中雜質(zhì)和溢出混在液壓油中的氣體等作用，因此其容積不宜太小。最小容積應(yīng)能貯存整個(gè)液壓系統(tǒng)都充滿油液還稍有富余。目前液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的油壓一般多為中壓（）范圍內(nèi)，油管容積一般是油泵每分鐘流量的倍以上。 5.4.1 油箱容積的確定 從油箱的散熱和沉淀雜質(zhì)等方面考慮，油箱的體積越大就越好，但也因油箱的體積過大導(dǎo)致占空間，難移動(dòng)，操作不方便等。油箱的有效容積是指油位高度大約是槽體積高度的80%。因此，油箱的有效容積應(yīng)根據(jù)加熱的原理的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算和熱平衡。一般條件下，油箱的有效容積可以根據(jù)油泵的額定流量計(jì)算 公式： ； v：油箱的有效容積,()； ：與系統(tǒng)壓力有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)字；低壓系統(tǒng)中，中壓系統(tǒng)中， 高壓系統(tǒng)中，取。 ：液壓泵的額定流量，（）； 擬定長、寬、高分別為640mm,500mm,438mm,底座高為38mm。 5.4.2 油箱的結(jié)構(gòu) 圖4.2 油箱的結(jié)構(gòu)簡圖 5.5 液壓系統(tǒng)中的輔助裝置2 油管：有紫銅管、塑料管、尼龍管和軟管等，應(yīng)根據(jù)油管的壓力，流量、裝置條件和工作部位等不同進(jìn)行選取。 紫銅管彎曲較方便，容易裝配，承受壓力65100公斤/厘米以下，對(duì)機(jī)械手來 說一般還是夠用的，故采用較多。 橡皮管多用于高壓和有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件上較為方便。尼龍和塑料管已逐漸廣泛采用。尼龍管可用于低壓或中壓系統(tǒng)中，而塑料管則可用于回油管系統(tǒng)中。 管接頭：在管路中應(yīng)采用管接頭進(jìn)行連成管路時(shí)，必須注意緊湊、美觀、整齊等。在手部和腕部所用的油缸，如果在外部有很多較長的軟管輸油，就有可能會(huì)影響機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)，甚至損壞油管。因此，常將從液壓操作板來的油管在遠(yuǎn)離手部處集中輸入，然后根據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在油缸壁或活塞桿、導(dǎo)向桿等內(nèi)部鉆孔輸油，采用回轉(zhuǎn)接頭或伸縮油管將油液輸往手部或腕部動(dòng)作的油缸內(nèi)。 濾油器：它的主要作用是濾油，以保證油液的清潔，防止油泵和液壓系統(tǒng)中其它元件的擦傷，咬死或堵塞節(jié)流閥和管路小孔而影響機(jī)械手工作。 網(wǎng)式過濾器結(jié)構(gòu)簡單，清洗方便，通用性好。但濾油強(qiáng)度強(qiáng)度較大，抗腐蝕性能較好，制造較簡單，過濾精度較高，可是一旦本身的顆粒有脫落，則會(huì)影響過濾精度。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 結(jié)論 結(jié)論 機(jī)械手主要優(yōu)點(diǎn)是： 1.工作環(huán)境工作時(shí)間長，可重復(fù)的流程，維護(hù)生產(chǎn)線的正常工作。 2. 運(yùn)動(dòng)精度，靈活，尤其是在計(jì)算機(jī)的控制下，可達(dá)到很高的精度。 3.對(duì)環(huán)境的要求簡單，可用于粉塵，易燃，易爆糟糕的工作環(huán)境。 4.工作效率高，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的同時(shí)也降低了生產(chǎn)成本。 5.良好的通用性，除了特定的目的，簡單的改變手部，就能完成噴涂，焊接的要求。 本文所設(shè)計(jì)的機(jī)械手綜合運(yùn)用了機(jī)械設(shè)計(jì)，材料力學(xué)，金屬工藝學(xué)，熱處理，技術(shù)測(cè)量配合與公差，機(jī)械制圖，機(jī)械原理，理論力學(xué)等知識(shí)，主要是運(yùn)用在那些簡單，頻繁的操作中來代替人的勞動(dòng)進(jìn)行工作。 就本次設(shè)計(jì)而言，我在所掌握的資料的基礎(chǔ)上，增加了對(duì)液壓缸設(shè)計(jì)過程以及機(jī)械手手部和手腕結(jié)構(gòu)的分析和液壓控制系統(tǒng)的原理，這使我加深了對(duì)液壓系統(tǒng)和有關(guān)機(jī)械手知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解，鞏固了以前書本上的理論知識(shí)。最重要的是，在這次設(shè)計(jì)中，我學(xué)會(huì)了液壓設(shè)計(jì)的步驟以及分析和解決問題的方法。開闊了視野，增加了自己的知識(shí)面，同時(shí)也鍛煉了自己獨(dú)立思考和實(shí)際動(dòng)手的能力。 但是，在這次設(shè)計(jì)中也存在著一些不可避免的欠缺和不足。主要是因?yàn)槿鄙僭O(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)許多的細(xì)節(jié)問題考慮不周，希望老師給予批評(píng)和指導(dǎo)，我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)工作中不斷的完善和糾正自己，努力的提高自己的專業(yè)素質(zhì)。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn) [1] 董林福 ,趙艷春.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].沈陽：化學(xué)工業(yè)出版社,2006：15-36. 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在這次設(shè)計(jì)中，我將大學(xué)四年所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)進(jìn)行了系統(tǒng)的復(fù)習(xí)和鞏固，對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)有了一個(gè)全新的理解，弄清楚了許多以前不甚了解的地方，使我的知識(shí)面得到了擴(kuò)展，也使我的專業(yè)水平得到了提高。在王老師的耐心指導(dǎo)下，我在資料室和圖書館中查閱了大量的資料，并將他們綜合運(yùn)用于我的設(shè)計(jì)之中，理論聯(lián)系實(shí)際，終于在設(shè)計(jì)課題上畫上了圓滿的句點(diǎn)。 就本次設(shè)計(jì)而言，我在所掌握的資料的基礎(chǔ)上，增加了對(duì)液壓缸設(shè)計(jì)過程以及機(jī)械手手部和手腕結(jié)構(gòu)的分析和液壓控制系統(tǒng)的原理，這使我加深了對(duì)液壓系統(tǒng)和有關(guān)機(jī)械手知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解，鞏固了以前書本上的理論知識(shí)。最重要的是，在這次設(shè)計(jì)中，我學(xué)會(huì)了液壓設(shè)計(jì)的步驟以及分析和解決問題的方法。開闊了視野，增加了自己的知識(shí)面，同時(shí)也鍛煉了自己獨(dú)立思考和實(shí)際動(dòng)手的能力。 本次設(shè)計(jì)是在王楠老師的仔細(xì)修訂和悉心斧正下完成的。無論是在最初課題的選擇，還是在中間課題設(shè)計(jì)過程中，直至到最后的設(shè)計(jì)總結(jié)。王老師都給予了我莫大的幫助，他給予了許多設(shè)計(jì)的指導(dǎo)，并提出了許多建設(shè)性的意見，使我能夠直接捕捉到本次設(shè)計(jì)的精髓所在，少走了許多彎路。因此，此次設(shè)計(jì)的成功與王老師的精心培養(yǎng)是分不開的。她注意培養(yǎng)同學(xué)們?cè)谠O(shè)計(jì)中的創(chuàng)造能力以及獨(dú)立思考能力，鼓勵(lì)同學(xué)們應(yīng)用現(xiàn)有的比較先進(jìn)的設(shè)備，并傳授她的學(xué)習(xí)的心得以幫助我們?cè)O(shè)計(jì)的順利進(jìn)行。此外，王老師在生活上也給予了無限的關(guān)心和照顧，王老師的工作作風(fēng)與為人處事的態(tài)度都使我敬佩不已，在此，僅以此文表示對(duì)王老師的教誨和幫助表示我最衷心的感謝。 另外，在此次設(shè)計(jì)的過程中，我還要特別感謝我的搭檔付曉慶對(duì)我的幫助，以及教研室其他老師對(duì)我的幫助，使我在設(shè)計(jì)過程中能夠一直保持干勁，克服學(xué)習(xí)上的困難，不斷前行。在此，本人予以最誠摯的感謝。 此外，我還要向其他 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 致謝 所有幫助過我，鼓勵(lì)過我的師長、同窗致以我最深深的謝意。 最后，謹(jǐn)?？苼喌拿魈旄用篮?！ MCB －工業(yè)的機(jī)械手論文 巴雷特機(jī)械手爪－可編程式可彎曲部分的搬運(yùn)和組裝 摘要 本文詳細(xì)介紹了巴雷特機(jī)械手爪BH8 – 250型的設(shè)計(jì)和運(yùn)行，一個(gè)智能的，靈活的八軸夾具, 一個(gè)可以隨時(shí)進(jìn)行自我完善,改變或者中斷各種危險(xiǎn)行為的工具。機(jī)械手爪帶來巨大的價(jià)值-工廠自動(dòng)化,因?yàn)樗?降低所需機(jī)器人工作單元的數(shù)量和尺寸 (平均每項(xiàng)90,000美元不包括高成本的占地面積),從而提高了工廠的生產(chǎn)能力,通過一個(gè)可編程平臺(tái)控制整合了各種各樣的機(jī)械手抓;漸漸的改進(jìn)和推出新產(chǎn)品介紹，通過工廠里的軟件進(jìn)行國際聯(lián)網(wǎng)。 介紹 本文介紹了一種新的方法來進(jìn)行材料處理，零件分類和構(gòu)件組裝，我們稱它為“抓”，即一個(gè)單一的嵌入式智能可重構(gòu)機(jī)械手爪，取代了獨(dú)特的，固定形狀的夾子和整個(gè)換刀庫。指導(dǎo)的目的是為了感謝巴雷特機(jī)械手爪的設(shè)計(jì)，今天我們必須探討什么是錯(cuò)誤的機(jī)器人技術(shù)，機(jī)器人在未來的巨大潛力，以及以前遺留下來的行不通的手爪的解決方案。 為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的優(yōu)秀解決方案，可編程的靈活性，需要沿著整個(gè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)史，從它的誕生，到現(xiàn)在。機(jī)器人手臂能夠從基礎(chǔ)的編程升級(jí)到靈活性的鈑金，讓機(jī)器人的外殼越來越薄。但即使要讓這些機(jī)器人的外殼變薄，也必須嵌入智能軟件Excel，以確保每個(gè)機(jī)器人能正常運(yùn)轉(zhuǎn)和適應(yīng)新的復(fù)雜的功能。就像在串行鏈中最薄弱環(huán)節(jié)，不靈活的爪子限制了整個(gè)工作單元機(jī)器人的生產(chǎn)力。 機(jī)械爪子已經(jīng)進(jìn)行了獨(dú)特的設(shè)計(jì)，但是固定顎板的形狀還沒有確定。在設(shè)計(jì)的過程中，一般難以預(yù)計(jì)硬盤成本和進(jìn)度的范圍。一般來說，機(jī)器人的每個(gè)形狀、方向和接近角的預(yù)期的變化，需要其他自定義，但是爪子固定的位置，存放爪子的地方和更換爪子的器械，是不容許擅自改變和增加的。 相比之下，巴雷特的專利機(jī)械手爪如圖1所示，機(jī)械結(jié)構(gòu)，自動(dòng)重新配置和高度可編程性，不到一秒鐘匹配，地工作單元不停頓的數(shù)據(jù)交換量，交換手爪的幾乎任意形狀的變換功能。 對(duì)于需要處理的可變等多種有效載荷的方向，提出了高度靈活性的任務(wù)，一個(gè)能讓機(jī)械手爪更安全，更快捷的安裝，以及比定做加工夾具更低的成本和大容量的存儲(chǔ)機(jī)架。 不間斷運(yùn)行時(shí)，工作單元只有一個(gè)或兩個(gè)備用機(jī)械手爪可以作為應(yīng)急備份，而一個(gè)或兩個(gè)備用的手抓，是要求每個(gè)手爪都能變化 - 可能每個(gè)工作單元需要幾十人。而且，悲劇的是如果兩個(gè)手爪都系統(tǒng)備份，如果失敗，因?yàn)樗鼤?huì)存儲(chǔ)前幾天的可以識(shí)別的數(shù)據(jù)，很多自定義形狀，裝運(yùn)和自身裝配，所以會(huì)影響后面的操作。與此相反，由于機(jī)械手爪是數(shù)據(jù)相同，他們總是可以通過特定的軟件及時(shí)提供無限量的數(shù)據(jù)。 傳統(tǒng)夾具 今天的機(jī)器人，裝配零件的處理大部分是通過夾具。如果表面的條件允許，真空吸力和電磁鐵也可以應(yīng)用，例如：處理汽車擋風(fēng)玻璃和車身。作為部分尺寸開始超過100gms，顎板的自定義形狀，以確保安全運(yùn)行。由于處理和裝配耐用的主體，這些工具沒有什么變化，因?yàn)闄C(jī)器人是從三十年以前才開始的。 夾具，可以看做簡單的類似鉗子的動(dòng)作，有兩個(gè)或三個(gè)非鉸鏈?zhǔn)种?，被稱為“鉗口”，保持平行或者進(jìn)行打開或者觀關(guān)上的運(yùn)動(dòng)，如2所示。良好的組織目錄可從制造商那里得到客戶所匹配（除了自定義形成的素具）的各種組成手爪所需要的部分任務(wù)和部分參數(shù)。 大型液壓夾鉗的有效載荷的尺寸范圍從微克至100+公斤。驅(qū)動(dòng)是典型的氣動(dòng)或液動(dòng),用簡單的開/關(guān)閥控制切換全開或全閉狀態(tài)。鉗口通常移動(dòng)1cm就可以全開至全關(guān)。這兩只手，兩個(gè)或三個(gè)手指，被稱為“鉗口”。對(duì)鉗口部分的制造目標(biāo)是可移動(dòng)的機(jī)械軟鋼或鋁，被稱為“軟鉗口”。 在特殊的情況下，工具專家設(shè)計(jì)師決定要對(duì)矩形軟鉗口件進(jìn)行自定義加工。一旦加工形狀完成，軟鉗口夾持器就要連接到各自的機(jī)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試。這一過程可以采取任何數(shù)量的迭代和調(diào)整，直到系統(tǒng)正常工作。模具設(shè)計(jì)者需要時(shí)間來重復(fù)整個(gè)過程中每一個(gè)新的形態(tài)。 隨著消費(fèi)者需求產(chǎn)品選擇的多元化，更加頻繁的產(chǎn)品介紹，對(duì)可調(diào)節(jié)自動(dòng)化的需求前所未有地強(qiáng)烈。然而，并沒有使機(jī)械手爪更全面，在過去幾年中機(jī)器人產(chǎn)業(yè)一直遵循的工具自動(dòng)來交換數(shù)控磨刀具技術(shù)的例子。 但是，應(yīng)用換模型串行工具連接機(jī)器人證明是昂貴的和無效的。不同于使用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范外的銑床工具進(jìn)行成品切割，機(jī)器人工具設(shè)計(jì)者必須定制每一套機(jī)械爪的形狀 ， 一個(gè)耗時(shí)多、昂貴且難以確定范圍的任務(wù)。雖然機(jī)械手爪只便宜了500美元，但是每個(gè)工人努力制造機(jī)械手爪會(huì)耗資數(shù)倍。通過上面的例子，如果你要增加12個(gè)爪子的換刀架和刀具庫，那么花費(fèi)就不止10,000美元，而是劇增到20,000美元至60,000元。 更嚴(yán)重的是，在定制過程中準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)成本將是未知數(shù)。因此，客戶必須提交一份包括初裝費(fèi)、所需時(shí)間和材料的成本在內(nèi)的采購訂單，這是是交易的基礎(chǔ)。雖然在美國售價(jià)30,000美元，智能機(jī)械手爪并不便宜。然而，人們可以“定制”在某一天運(yùn)行一個(gè)小時(shí)軟件來驗(yàn)證的系統(tǒng)的性能。如果系統(tǒng)的性能不能達(dá)到目標(biāo)要求，那么那一天的勞動(dòng)是白費(fèi)的。如果系統(tǒng)成功，那么按照原訂單將沒有任何隱藏的費(fèi)用。 除了成本、轉(zhuǎn)換機(jī)制的物理重量，在末端串行連接的機(jī)械臂外，限制了有效載荷和整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。該轉(zhuǎn)換長度增加了額外的有效載荷中心，運(yùn)動(dòng)的靈活性，動(dòng)態(tài)響應(yīng)和關(guān)鍵的安全距離。 巴雷特機(jī)械手爪的說明 靈活性和耐久性的簡潔介紹 巴雷特機(jī)械手爪在靈活性的基礎(chǔ)上，按圖3中確定的八種聯(lián)合軸連接。只有四個(gè)直流伺服電動(dòng)機(jī)，如圖4所示，需要控制所有八個(gè)關(guān)節(jié)，由智能機(jī)械耦合增強(qiáng)。由此產(chǎn)生的機(jī)械手爪是自身總共只有一點(diǎn)一八公斤重，只有8mm直徑的連接電纜提供直流電源，建立雙向串行通訊連接到機(jī)器人的主要工作單元控制器中。該機(jī)械手爪的通訊電子，五微處理器，傳感器，信號(hào)處理電路，電子換相，電流放大器，和伺服電機(jī)都整齊的安裝在機(jī)械手的體內(nèi)。 巴雷特機(jī)械手爪的手掌有三個(gè)手指關(guān)節(jié)，如圖5所示，通過聯(lián)系手掌及每個(gè)手指，協(xié)調(diào)他們的動(dòng)作，能讓他們?cè)谀繕?biāo)范圍內(nèi)，牢牢的抓住物體。 每個(gè)巴雷特機(jī)械手爪的三根手指都是由三個(gè)獨(dú)立伺服電機(jī)控制，如圖6所示。除了F1手指和F2手指的伸展動(dòng)作, 都是由伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，F(xiàn)1、F2、F3 三個(gè)手指的內(nèi)外部的機(jī)械結(jié)構(gòu)都是用一樣的鉸鏈連接的。 三個(gè)手爪的每個(gè)馬達(dá)都必須驅(qū)動(dòng)兩個(gè)關(guān)節(jié)軸。通過專用通道來控制扭矩，扭矩控制器如圖7所示，這些關(guān)節(jié)的作用是能讓爪子在抓東西時(shí)更安全。如圖8所示，當(dāng)手爪第一次接觸物體時(shí)，需要傳遞簡單的扭矩，確定他們的接合處，關(guān)閉電機(jī)電流，并等待手抓內(nèi)部的微處理器發(fā)出進(jìn)一步的指示命令。 但是，當(dāng)扭矩控制器如圖9所示時(shí)，為使安全和控制，扭矩控制機(jī)制第一次接觸物體時(shí)，用事先設(shè)置好的扭矩的上限值，再次確定物體螺紋的聯(lián)系，并當(dāng)手爪第二次接觸時(shí)，在一毫秒之內(nèi)更改第一次接觸時(shí)的所有扭矩信息。接觸順序快速確定，沒有高速攝像機(jī)的幫助下你將無法想象其中的過程。當(dāng)機(jī)械手爪放開被抓對(duì)象時(shí)，它會(huì)讓扭矩控制器對(duì)每個(gè)手爪的扭矩的上限值進(jìn)行設(shè)定，而可控扭矩可以讓機(jī)械的停止的爪子再一次打開。當(dāng)扭矩達(dá)到最高，那就是它的上限。這樣的話，機(jī)械手爪就有一個(gè)可抓起物體重量的準(zhǔn)確范圍。 與傳統(tǒng)的機(jī)械手爪不同，這種手抓里的連接，容許每個(gè)手指的兩個(gè)一致的獨(dú)立接觸點(diǎn)來穩(wěn)固的抓住物體的表面。不管位置，速度，加速度，還是扭矩，都可以通過所有17,500種型號(hào)的編碼器進(jìn)行控制處理。當(dāng)速度和加速度設(shè)置為最大時(shí)，每個(gè)手指可以在不到一秒鐘的時(shí)間內(nèi)向任何一個(gè)的方向上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。通過測(cè)量，每個(gè)手指都能夠迅速的產(chǎn)生2公斤的力。一旦確定穩(wěn)定的抓住物體時(shí)，則鏈接將自動(dòng)鎖定，并關(guān)掉電機(jī)，這樣可以節(jié)省電源，直到需要重新調(diào)整或者放開物體時(shí)，電機(jī)會(huì)自動(dòng)打開。 雖然手抓的張開與收縮是擬人化，但如圖10所示，清楚的顯示了機(jī)器的非擬人化。機(jī)器伸展的動(dòng)作非常近似于靈長類動(dòng)物的手指（拇指）的動(dòng)作，但是又不能替代，巴雷特機(jī)械手爪還有一種類似的手爪，整個(gè)手爪可以旋轉(zhuǎn)180度，手指中心對(duì)稱且平行于連接軸，是一種可以抓住各種夾具形狀的多功能手爪。 在1/2秒內(nèi)可控制的機(jī)器在 [3000]位置中任意伸展。不同的是機(jī)械鎖定了手爪伸縮的運(yùn)動(dòng)，使伸縮運(yùn)動(dòng)變回了可驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，允許其控制手爪的位置，速度，加速度和扭矩。通過允許手爪的伸縮運(yùn)動(dòng)，使手指緊密的感應(yīng)物體，機(jī)械手爪的主要目的是找到一個(gè)接觸面積最大的同時(shí)耗能又是最小的地方。 電子和機(jī)械的優(yōu)化 可編程機(jī)器人智能靈巧的控制是成功的關(guān)鍵，不論是控制機(jī)械手臂，自動(dòng)引導(dǎo)工具，還是機(jī)械手爪。雖然智能機(jī)器人驅(qū)動(dòng)電機(jī)控的制通常是與處理器相關(guān)聯(lián)，很多生物系統(tǒng)，包括人類的手，一定程度上是通過大腦控制來處理一些反饋上來的獨(dú)立信號(hào)。實(shí)際上，巴雷特機(jī)械手爪通過結(jié)合現(xiàn)實(shí)世界中生物的靈活動(dòng)作，制作了一個(gè)機(jī)械程度相當(dāng)高的智能可編程微處理器，來處理反饋的信號(hào)。 通過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)定義，要求關(guān)節(jié)軸通過智能電機(jī)的控制，使每一個(gè)獨(dú)立關(guān)節(jié)都能非常靈活。如果想讓機(jī)器人變得靈活，至少需要N個(gè)獨(dú)立的伺服電機(jī)，有時(shí)會(huì)多達(dá)N+1個(gè)或者2N個(gè)，每個(gè)關(guān)節(jié)軸都需要驅(qū)動(dòng)器控制。能讓機(jī)器人靈活的最重要的組成是伺服電機(jī)，可惜的是，這個(gè)家伙非常大，非常復(fù)雜，同時(shí)也是非常昂貴的。所以，理想中的想法可能是美好的，但放到現(xiàn)實(shí)中確實(shí)一個(gè)不切實(shí)際的設(shè)計(jì)。 根據(jù)定義，靈活的既不是你的手，也不是巴雷特機(jī)械手爪。當(dāng)然，其本身的良好定義是多功能的。其次，如果嚴(yán)格的定義巴雷特機(jī)械手爪的靈活性，它需要八至16個(gè)馬達(dá)，使過于笨重的，復(fù)雜的，和不牢固的機(jī)械手變得靈活起來，但實(shí)際應(yīng)用起來卻并非如此。但是，通過利用四個(gè)智能的聯(lián)合耦合機(jī)制，僅需要4個(gè)伺服電機(jī)基本上就可以讓巴雷特機(jī)械手爪變得靈活起來。 在某些情況下反射控制甚至比刻意控制要好。基于對(duì)自身有兩個(gè)例子可以說明這一點(diǎn)。假設(shè)你的手不小心摸了非常燙的表面，它本能的會(huì)立刻回縮，通過條件反射來彌補(bǔ)主觀控制。如果沒有這種反射行為，你的手將邊燃燒邊等待疼痛的感覺通過神經(jīng)纖維緩慢的從你的手傳送到到你的大腦，然后你的大腦通過相同的神經(jīng)纖維緩慢的指揮你的手臂，手腕，手指的肌肉收縮。 至于第二個(gè)例子，試著動(dòng)食指的某一個(gè)關(guān)節(jié)而不出動(dòng)其他關(guān)節(jié)。如果你還是正常人的話，你將不能完成，因?yàn)槟愕氖值年P(guān)節(jié)是聯(lián)系在一起的。你的肌肉和肌腱為了精簡而失去了某些靈活的功能。 巴雷特機(jī)械手爪承諾，微處理器和機(jī)械智能集成的功能設(shè)計(jì)將滿足智能靈活的要求。 電子控制 在巴雷特機(jī)械手爪中，包含了中央監(jiān)控微處理器，協(xié)調(diào)四個(gè)專門的運(yùn)動(dòng)控制微處理器通過RS232線進(jìn)行對(duì)I / O的控制。在圖4所示部分控制電路是在70針底板上建立并運(yùn)行的。每個(gè)控制微處理器都是傳感器電子進(jìn)行相關(guān)的運(yùn)動(dòng)，電機(jī)換向電子和電機(jī)功率，手指或擴(kuò)散的動(dòng)作電流放大器的電子產(chǎn)品。 微處理器通過I/O命令監(jiān)視高速通過的信息，通過行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的RS232串行通信連接到PC的工作單元 或 控制器進(jìn)行通訊。機(jī)器人的兼容性允許使用任何RS232控制器，只有8毫米直徑的電纜同時(shí)對(duì)所有電力和通信進(jìn)行限制。通過使用公開出版的機(jī)械手爪通訊語言（GLS）優(yōu)化了通信速度、帶寬和所需要的時(shí)間，并處理了機(jī)械手爪遇到特殊情況所出現(xiàn)的延遲問題。重要的是要認(rèn)識(shí)到，機(jī)械手爪一般在工作周期中是最活躍的，而其執(zhí)行手臂運(yùn)動(dòng)，手臂在一個(gè)估計(jì)的軌跡兩端活動(dòng)時(shí)所用時(shí)間是最短的。 當(dāng)然機(jī)械臂在整個(gè)周期需要高控制帶寬，機(jī)械手抓就有足夠的時(shí)間接受安裝信息，因?yàn)樗咏哪繕?biāo)比較大。然后，用精確定時(shí)的控制器發(fā)布一個(gè)“觸發(fā)器”命令，如ASCII字符“C”，在幾個(gè)毫秒內(nèi)開始執(zhí)行。 機(jī)械手爪的控制語言(GCL) 該機(jī)械手爪可以傳達(dá)和接受任何機(jī)器人的工作控制器命令，個(gè)人電腦，蘋果機(jī)，UNIX box，甚至是通過標(biāo)準(zhǔn)的ASCII RS232 - C的掌上電腦進(jìn)行串行通信 他們都有共同的通信協(xié)議。雖然強(qiáng)大，相比USB或火線的標(biāo)準(zhǔn)， RS232有一個(gè)慢速帶寬的說法，但其的簡單導(dǎo)致了數(shù)據(jù)有一個(gè)短時(shí)間的小延遲。通過簡化GCL，我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了只需要以毫秒為單位就可以執(zhí)行和反饋一個(gè)命令（從控制器傳輸?shù)綑C(jī)械手爪，然后再傳回控制器）。通過最初的努力，建立了一個(gè)高度優(yōu)化的機(jī)械手爪語言，這樣的標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)協(xié)議意味著GCL的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)兼容協(xié)議的未來是美好的。 該機(jī)械手抓有兩種控制模式：監(jiān)管模式和即時(shí)模式。監(jiān)督是通過正常的模式來控制機(jī)械手爪。它是通過一個(gè)簡單的指揮體系，為了實(shí)現(xiàn)最佳的性能。 監(jiān)管模式具有以下幾種語法結(jié)構(gòu)： 對(duì)象（前綴） - 動(dòng)作（命令） - 主體（參數(shù)） - 限定（數(shù)值）. 前綴是指通過1-4臺(tái)電機(jī)的ASCII數(shù)值1，2，3，4來分別對(duì)應(yīng)F1,F2,F3,F4四個(gè)手指。任何前綴號(hào)碼，可用于任何命令。如果前綴被省略，那么機(jī)械手爪的命令適用于所有可用的軸。 舉一個(gè)例子，在ASCII字符“c”表示命令，驅(qū)動(dòng)相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)，以默認(rèn)（或用戶定義）的速度和加速度開始運(yùn)行，直到運(yùn)行夠默認(rèn)（或用戶定義）的時(shí)間后停止，并鎖定這個(gè)時(shí)候機(jī)械手抓的位置 ?1C代表關(guān)閉F1號(hào)手指。 ?2C代表關(guān)閉F2號(hào)手指 ?12C代表關(guān)閉F12號(hào)手指。 ?C相當(dāng)于1234C并關(guān)閉所有手指。 我們也有專門的命令“S”（取自于單詞“spread”）作為 “4”的快捷方式，“G” （取自于“grasp”）作為“123”的快捷方式，所以： ?GC是相當(dāng)于123C ?SC是相當(dāng)于4C。 有類似的命令啟動(dòng)手指，移動(dòng)任何組合的四個(gè)軸的位置，打開默認(rèn)或用戶定義的數(shù)據(jù)，讀取和設(shè)置用戶自定義的參數(shù)，并讀?。蛇x）相應(yīng)的三個(gè)手指。BH8-250型號(hào)的最新版本有21和28兩種命令設(shè)置參數(shù)，可以靈活的進(jìn)行各種設(shè)置。 在即時(shí)模式下，如過先進(jìn)的即時(shí)遙操作控制，并且經(jīng)常通過巴雷特的用戶友好的GUI訪問運(yùn)行Windows95/98/NT電腦。在即時(shí)模式下，用戶指定一個(gè)已有的數(shù)據(jù)包括模式和結(jié)構(gòu)。巴雷特的個(gè)人電腦軟件為用戶提供了20個(gè)連續(xù)的模式，使用戶可以通過定量細(xì)化數(shù)據(jù)包里的信息內(nèi)容。 GUI可以快速的形成一個(gè)機(jī)械手抓的圖案，其中包括了速度和位置的控制。GUI也有新型“生成C + +代碼”按鈕，使一個(gè)沒有任何C或C + +編程知識(shí)人都可以成功的保存和讀取。但是，如果熟悉C + +編程，也可以根據(jù)需要自行編輯代碼。 一旦即時(shí)模式啟動(dòng)，數(shù)據(jù)將全部處于ASCII字符的控制，直到發(fā)出停止即時(shí)模式或監(jiān)管模式才能返回。則該系統(tǒng)已被證明有效，并將客戶的各種應(yīng)用進(jìn)行了強(qiáng)化。 結(jié)論 雖然巴雷特機(jī)械手爪BH8 - 250只在1999年推出商用，已在30個(gè)企業(yè)投入使用，在全球各地每個(gè)的價(jià)格統(tǒng)一30,000美元。購買機(jī)械手爪最集中的產(chǎn)業(yè)是日本汽車行業(yè)的制造商和供應(yīng)商，包括本田，雅馬哈摩托車， NGK（催化改裝陶瓷基板）。在這個(gè)時(shí)候，這些廠家才剛剛開始探索這種多功能設(shè)備的功能，而諸如Fanuc Robotics公司，美國和日本空間計(jì)劃的客戶，已成為回頭客。