氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)械手部件設(shè)計(jì)[動(dòng)畫(huà)仿真][PPT]【CAD圖紙和文檔終稿可編輯】,動(dòng)畫(huà)仿真,PPT,CAD圖紙和文檔終稿可編輯,氣動(dòng),翻轉(zhuǎn),機(jī)械手,部件,設(shè)計(jì),動(dòng)畫(huà),仿真,cad,圖紙,以及,文檔,終稿可,編輯,編纂 外 文 翻 譯 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)械手部件設(shè)計(jì) 原文1：Compliance effects in a parallel jaw gripper 譯文1：一個(gè)平行夾爪夾持器的合規(guī)性效果 原文2：Design and feasibility tests of a flexible gripper based on inflatable rubber pockets 譯文2：一個(gè)平行夾爪夾持器的合規(guī)性效果 基于充氣橡膠袋的一個(gè)靈活機(jī)械手的設(shè)計(jì)和可行性測(cè)試 作者：Ho Choi, Muammer Koc 國(guó)籍：美國(guó) 出處：2005年密歇根大學(xué)安阿伯工程學(xué)院NSF ERC的可重構(gòu)制造系統(tǒng) 摘要：在本文中，基于對(duì)于不同類(lèi)型、設(shè)計(jì)和控制范疇的現(xiàn)有夾具的文獻(xiàn)調(diào)查，我們展示了一個(gè)靈活的夾具設(shè)計(jì)的可行性測(cè)試結(jié)果。在報(bào)告中我們?cè)O(shè)計(jì)、分析、建立、測(cè)試了基于對(duì)符合規(guī)范的材料（如橡膠）與氣動(dòng)充氣相結(jié)合使用的靈活性?shī)A具。參數(shù)化有限元分析的進(jìn)行用來(lái)調(diào)查過(guò)程和設(shè)計(jì)參數(shù)如橡膠材料，壓力，初始夾頭位移和摩擦的影響。 基于有限元分析的結(jié)果，我們?cè)O(shè)計(jì)和建造了一個(gè)簡(jiǎn)單的，單一的橡膠袋靈活?yuàn)A具?？尚行詫?shí)驗(yàn)的進(jìn)行展示且獲得了設(shè)計(jì)的可能性和局限性的整體理解，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，我們可以抓取和放置不同的形狀（圓柱形，棱柱形和復(fù)雜形狀）、不同重量（20g-50g）、不同類(lèi)型（雞蛋，鋼半球，蠟缸等）的對(duì)象，而不會(huì)失去對(duì)對(duì)象的控制。兩個(gè)不同的部分的形狀（即，棱柱形或圓柱形）的定位誤差范圍被發(fā)現(xiàn)為20-90mm（平移）和0.03-0.91mm（旋轉(zhuǎn)）。 關(guān)鍵詞：機(jī)械手設(shè)計(jì) 策略 靈活性 選擇 機(jī)器人 橡膠 1介紹： 機(jī)械手是一種應(yīng)用在機(jī)器人上使用手臂末端的工具，在材料被做其他處理的時(shí)候，它具有對(duì)材料實(shí)現(xiàn)抓取、握持、升降、移動(dòng)和控制的功能。人的手掌在抓取材料方面一直是最常見(jiàn)的、最多功能的、也是最有效和最微妙的形式，但是，在重復(fù)周期、重載荷和極端環(huán)境下，人類(lèi)必須發(fā)展機(jī)械手以代替自己的手。在20世紀(jì)60年代現(xiàn)代機(jī)器人出現(xiàn)以后，機(jī)械手在更多的場(chǎng)合下代替了人手。盡管有由于其可靠性、耐用性和生產(chǎn)效率而帶來(lái)的初始成本和日常維護(hù)費(fèi)用較高等問(wèn)題，但是，我們?cè)趯?shí)踐中發(fā)現(xiàn)機(jī)械手系統(tǒng)在重復(fù)抓取和處理材料方面是極其有效的。然而，機(jī)械手的成本可能比一個(gè)機(jī)器人成本還要高20%，這要取決于機(jī)械手的具體應(yīng)用和部分零件的復(fù)雜性了。如果對(duì)于制造系統(tǒng)中需要的靈活性有要求，一個(gè)合適的機(jī)械手的成本甚至可能更高，因?yàn)樗麄冃枰~外的控制器，傳感器和設(shè)計(jì)需求，以至于到能夠處理的不同部分的問(wèn)題。 在21世紀(jì)全球化的影響下生產(chǎn)制造企業(yè)都需要去滿足客戶不斷變化的需求，如產(chǎn)品數(shù)量、品種繁多、快速交貨等等。靈活的和可重構(gòu)的制造系統(tǒng)（FMS，RMS）作為對(duì)不可預(yù)知的和經(jīng)常變化的市場(chǎng)環(huán)境的一種解決方案，已變成一種科學(xué)和工業(yè)的實(shí)踐。為了充分實(shí)現(xiàn)RMS和FMS，機(jī)械手——作為很少與最末端產(chǎn)品直接接觸的一種工具，必須設(shè)計(jì)的具有靈活性。 在機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用的初期，大多數(shù)機(jī)械手被設(shè)計(jì)為使用于專(zhuān)門(mén)的任務(wù)，而且形狀、尺寸、重量改變的條件下不能進(jìn)行修改。后來(lái)，各種各樣靈活性的克服這些缺點(diǎn)的機(jī)械手被設(shè)計(jì)了出來(lái)，但除了他們普遍擁有的較高成本是一個(gè)障礙外，日常維護(hù)和一些材料和應(yīng)用上的限制也是個(gè)問(wèn)題。盡管機(jī)械手的不足有很多，但合適成本的”柔性的機(jī)械手設(shè)計(jì)”作為設(shè)想的FMS和RMS中的一個(gè)重要元素，一直是我們尋求的解決靈活的材料處理系統(tǒng)問(wèn)題的方案。例如，許多工廠的裝配作業(yè)廣泛使用專(zhuān)用夾具和固定裝置。這些應(yīng)用是部分特定的，因此當(dāng)模式轉(zhuǎn)變時(shí)，這些裝置必須改變或替換掉。重新設(shè)計(jì)、制造、安裝和拆卸這些機(jī)械手和固定裝置的成本是很高的（汽車(chē)制造商每年個(gè)工廠需要大約1億美元的錢(qián)，但是，隨著更加靈活好用的替代品的開(kāi)發(fā)，這個(gè)成本肯定會(huì)逐漸降低。 在這片論文中，第一部分介紹的是廣泛的閱讀和討論不同類(lèi)型、不同設(shè)計(jì)的機(jī)械手；第二部分講的是基于規(guī)范材料和內(nèi)部壓力（如把氣沖入橡膠袋中）的一種機(jī)械手設(shè)計(jì)，這種類(lèi)型的機(jī)械手用彈性?shī)A持元件和同過(guò)加壓裝置來(lái)確定活躍自由度的方法，來(lái)確定抓取物體的形狀；在第三部分中展示了一個(gè)參數(shù)的有限元分析的結(jié)果，它描述了在不同載荷和部分條件下靈活機(jī)械手選擇的配置性能，以便確定合適的參數(shù)設(shè)置和材料；最后，在第四部分做了后原型設(shè)計(jì)和可行性表征測(cè)試，用來(lái)描述靈活機(jī)械手的缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。 2對(duì)機(jī)械手的設(shè)計(jì)和類(lèi)型進(jìn)行的文獻(xiàn)調(diào)查 2.1機(jī)械手的設(shè)計(jì)方法 Wright等人分析比較了機(jī)械手與人手抓取系統(tǒng)，并把機(jī)械手分成與機(jī)器人手臂和控制系統(tǒng)相兼容、安全抓取和握持對(duì)象、準(zhǔn)確的完成復(fù)雜性任務(wù)三種類(lèi)別。許多工廠的機(jī)械手的例子和機(jī)械手設(shè)計(jì)指導(dǎo)方針也被描述進(jìn)去了。Pham等人總結(jié)了機(jī)械手在不同應(yīng)用環(huán)境下設(shè)計(jì)方案應(yīng)該如何選擇。在他們的研究中，影響機(jī)械手如何選擇的變量如下：（a）成分，（b）任務(wù),(c)環(huán)境，（d）機(jī)械臂和控制條件?！俺煞帧边@個(gè)變量包括幾何、形狀、重量、表面質(zhì)量和溫度，這些因素都需要考慮好。對(duì)于可重構(gòu)系統(tǒng)，他們以形狀和大小為標(biāo)準(zhǔn)又把這個(gè)變量分成了其他家族。對(duì)于“任務(wù)”這個(gè)變量，除了機(jī)械手的類(lèi)型、不同組成部分的數(shù)量、準(zhǔn)確性及周期需要考慮外，還有主要的操作處理如抓取、握持、移動(dòng)和放置都要考慮。在合適的地方設(shè)計(jì)核實(shí)的機(jī)械手，必須考慮所有的因素，而且驗(yàn)證性的測(cè)試必須要多做。為了減少疲勞效應(yīng)，pham等人開(kāi)發(fā)了一個(gè)用于選擇機(jī)械手的專(zhuān)家系統(tǒng)。他們建立了一個(gè)混合型專(zhuān)家系統(tǒng)，這是采用以規(guī)則為基礎(chǔ)面向?qū)ο蟮木幊谭椒ā? 2.2 機(jī)械手的分類(lèi) 機(jī)械手也可以有他們的目的、大小、載荷、和驅(qū)動(dòng)力來(lái)分類(lèi)。通常情況下，機(jī)械手的工作機(jī)制和主要特征有驅(qū)動(dòng)力的分類(lèi)來(lái)定義。機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)力通常有電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓，或在某些情況下有真空磁六變流體和形狀記憶等。 一個(gè)平行爪機(jī)械手的合規(guī)性效應(yīng) 作者：A.J.G. Nuttall, A.J. KleinBreteler 國(guó)籍：荷蘭 出處：2002年荷蘭代爾夫特設(shè)計(jì)學(xué)院 摘要：本文討論了平行爪機(jī)械手的機(jī)械合規(guī)性效應(yīng)。在研究專(zhuān)用機(jī)械手設(shè)計(jì)的一個(gè)案例中，分析了兩種不同設(shè)計(jì)元素對(duì)兼容特性的影響——預(yù)加載彈簧的彈性和由摩擦引起的阻力。這種機(jī)械手通過(guò)操縱半自動(dòng)旋鎖來(lái)保護(hù)海輪貨物集裝箱。這種適應(yīng)性效應(yīng)能有效的減少偏差和對(duì)機(jī)械手的過(guò)載。 關(guān)鍵字：機(jī)械合規(guī)性 扭鎖操作 預(yù)裝載彈簧 摩擦力 1 介紹： 機(jī)械手在夾具的幫助下抓取和操作對(duì)象。通常把被操作的對(duì)象放在一個(gè)指定的位置，機(jī)器人可以抓取住并將其移動(dòng)到另一個(gè)指定的位置。當(dāng)開(kāi)始的抓取位置和最后放置的目的位置是能由外部干擾而移動(dòng)的沉重剛體時(shí)，抓取就會(huì)出現(xiàn)困難。如果機(jī)械手無(wú)法在抓取和釋放中適應(yīng)這種動(dòng)作，那么這種運(yùn)動(dòng)的巨大力量就會(huì)被傳遞到機(jī)械手本身，可能導(dǎo)致機(jī)械手破壞。因此，機(jī)械手應(yīng)該變成靈活的或者能適應(yīng)復(fù)雜僵硬的環(huán)境。 通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的終端效應(yīng)或夾具，適應(yīng)性可以引入到機(jī)械手中。這個(gè)可以用不同的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。我們?cè)谖墨I(xiàn)中能發(fā)現(xiàn)各種各樣的關(guān)于機(jī)械手合規(guī)性的主題，這些都主要集中在對(duì)通用夾具和精細(xì)操作的控制理論中。在這種環(huán)境中適應(yīng)性被調(diào)查用于剛度模型，而且可以引入遠(yuǎn)程合規(guī)中心。這些調(diào)查借助特殊的傳感器和執(zhí)行器的可靠力量和可能的位置控制把合規(guī)性整合進(jìn)控制系統(tǒng)。這種形式的電子控制的通用夾持器可以管理許多不同的任務(wù)和對(duì)象。 這是與被設(shè)計(jì)用于特定任務(wù)和對(duì)象的有特殊用途的端部執(zhí)行器相反的，通過(guò)利用簡(jiǎn)單的傳感器和與以機(jī)械形式的合規(guī)性效應(yīng)相結(jié)合的執(zhí)行器，一種有效的、可靠的、強(qiáng)大的機(jī)械手就能產(chǎn)生，這種機(jī)械手能夠適應(yīng)運(yùn)動(dòng)（以有限制的方式）的握持點(diǎn)。適應(yīng)這種形式的合規(guī)性?shī)A具配置已被證明很難在文獻(xiàn)中找到。 本文給出了在夾持器的機(jī)械合規(guī)效應(yīng)影響下的一個(gè)觀點(diǎn)。這是一個(gè)對(duì)夾具設(shè)計(jì)的案例研究。作為例子，它討論了兩種不同的機(jī)械合規(guī)模式。這個(gè)例子由一個(gè)用于操縱半自動(dòng)旋鎖的平行爪機(jī)械手配置組成。 2扭鎖機(jī)械手的背景 機(jī)械手被要求能自動(dòng)連接和從和到集裝箱的底部角配件移除半自動(dòng)旋鎖。在左邊圖1所示為一種半自動(dòng)的扭鎖，這種類(lèi)型的扭鎖是一種綁扎設(shè)備，用于固定海域航行貨柜船舶的甲板。它由一本體，一上部和下部旋轉(zhuǎn)錐和一個(gè)用于錐位置手動(dòng)操作的手柄組成。 通過(guò)下側(cè)錐體的旋轉(zhuǎn)的解鎖，上部錐體可以被插入到右圖所示的底部的角鑄件。因?yàn)樗目椎男螤钕嗥ヅ?，所以最上方的領(lǐng)口修正成的孔的角鑄件。當(dāng)錐體旋轉(zhuǎn)回其原始位置時(shí)，旋轉(zhuǎn)式鎖銷(xiāo)被固定在底部的角鑄件，手柄是用于手動(dòng)操作，如果它被拉到該軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，錐體就連接在一起。為了這種固定過(guò)程的自動(dòng)化和反向操作這種夾具必須被設(shè)計(jì)成能通過(guò)其脖子上的足夠的抓力來(lái)抓取不同類(lèi)型的旋鎖。當(dāng)機(jī)械手定位在開(kāi)放式平行爪扭鎖時(shí)，平行爪也必須打開(kāi)的足夠大來(lái)防止和錐體發(fā)生碰撞 圖1半自動(dòng)扭鎖和邊角集裝箱 因?yàn)樗鼤?huì)通過(guò)連接線被懸掛在空氣中或擱在有氣動(dòng)輪胎的軋制底盤(pán)上，所以這種容器能夠在由于外部干擾而產(chǎn)生的抓取和釋放操作中移動(dòng)。風(fēng)就是一個(gè)干擾的例子，它能夠在集裝箱的側(cè)面上產(chǎn)生波動(dòng)力量，這可能會(huì)導(dǎo)致振蕩運(yùn)動(dòng)。由于大型集裝箱（30噸）的可能的運(yùn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)堅(jiān)固的扭鎖，這種機(jī)械手將必須是兼容的，以防止對(duì)自身或?qū)C(jī)器的其他部件造成破壞。機(jī)械合規(guī)性有助于解決在集裝箱上的移動(dòng)抓取點(diǎn)的問(wèn)題，也有助于保持必要的控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單化。 因?yàn)檩S環(huán)是不同的扭鎖設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的元素，所以它被選擇作為與夾具接觸的表面。它必須適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化的角鑄件的孔，所以形狀和大小大體相同。盡管孔的寬度的公差只允許被控制在1.5毫米以內(nèi)，但在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，軸環(huán)的寬度可以取在57毫米和62毫米之間。在這5毫米的范圍內(nèi)，軸環(huán)的尺寸必須對(duì)夾具的可靠性操作加以考慮。 這是在扭鎖操作過(guò)程中必須要保證的最小的作用力，可以用于所有軸口的類(lèi)型。在圖2a中顯示了在抓取過(guò)程中由鉗口施加的作用力。套環(huán)側(cè)上產(chǎn)生的摩擦力必須足夠大，以補(bǔ)償在扭鎖上產(chǎn)生的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的力。在與軸環(huán)表面平行的方向上必須進(jìn)行補(bǔ)償?shù)目偟淖饔昧Γ‵tot）大小是200 N，這是通過(guò)確定由操作器和靜電引力造成的動(dòng)態(tài)力計(jì)算出來(lái)的?？恐鵀?.125（升）的摩擦系數(shù)可以計(jì)算每個(gè)的鉗口施加的抓取力，如下 圖2扭鎖抓取力和必要的抓取行程 圖2b顯示了在打開(kāi)和閉合位置的夾爪。它顯示了在打開(kāi)的夾具的定位中機(jī)械爪必須打開(kāi)多大的距離。因?yàn)閳A錐直徑大于凸緣的寬度，所以在圓錐體和機(jī)械手之間必須有足夠的間隙以防止碰撞。為了得到一個(gè)間隙為15毫米的位移的鉗口，機(jī)械手必須具有40毫米。 3找到一個(gè)合適的夾具配置 圖3a闡述了現(xiàn)有的能夠產(chǎn)生一個(gè)相當(dāng)大的夾緊力和大位移的夾持器，它由兩個(gè)由雙作用氣缸驅(qū)動(dòng)的平行機(jī)械爪組成。連接到氣缸的s活塞桿是一個(gè)雙齒條齒輪，它能驅(qū)動(dòng)兩個(gè)部分扇區(qū)的小齒輪。兩對(duì)對(duì)稱(chēng)平行布置閉合聯(lián)系是直接安裝在行星小齒輪上的部分扇區(qū)和提供加緊力的。 這樣的設(shè)計(jì)只適合應(yīng)用于就被抓取物體的寬度具有兼容的行為，如果被抓取的對(duì)象大于閉合鉗口之間的距離，它們將會(huì)在全部關(guān)閉之前與對(duì)象接觸，因此在關(guān)閉操作的期間，活塞將不會(huì)移動(dòng)到結(jié)束位置， 它使抓取不同尺寸的物體變成可能。然而，檢測(cè)閉合位置的機(jī)械爪將變得更加困難。這需要一種特殊的檢測(cè)方法如作用力檢測(cè)將要求測(cè)量閉合位置。 如圖3a所示的機(jī)械手結(jié)構(gòu)圖中，在圖3b中機(jī)械手可以被給予額外的約束。為了在水平方向能夠得到約束，預(yù)加載的彈簧已經(jīng)被添加到機(jī)械手中。預(yù)載彈簧提供了兩個(gè)好處，首先，所有需要建立足夠的抓力的行程會(huì)變短。如果預(yù)壓被設(shè)置為所需的最小的抓取力，那機(jī)械手在抓取到對(duì)象之后，彈簧幾乎不需要一段安全抓取的距離。第二，需要抓取的最小的力在傳感器的幫助下能保證，檢測(cè)到端部位置的氣壓缸。如果機(jī)械爪之間的抓取對(duì)象到達(dá)氣缸閉合行程的末端，那彈簧必須受壓，而且抓取力必須至少等于設(shè)定的預(yù)緊力。 圖3平行機(jī)械手合規(guī)性配置 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 楊永賀 同學(xué)（專(zhuān)業(yè) / 班級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化09(4)） 現(xiàn)下達(dá)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)書(shū)，望能保質(zhì)保量地認(rèn)真按時(shí)完成。 課題名稱(chēng) 氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)械手部件設(shè)計(jì) 主要任務(wù)與 目標(biāo) 工業(yè)機(jī)械手是現(xiàn)代生產(chǎn)線設(shè)備，機(jī)械手可快速準(zhǔn)確地完成規(guī)定動(dòng)作，縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。由于機(jī)械手的重要作用，國(guó)內(nèi)外已研制有大量機(jī)械手，多數(shù)屬專(zhuān)用設(shè)備，單種機(jī)械手只能應(yīng)用固定場(chǎng)合，對(duì)新的應(yīng)用，須研制新機(jī)械手。在借鑒已有機(jī)械手的基礎(chǔ)上，可對(duì)機(jī)械手結(jié)構(gòu)和功能加以改進(jìn)，以適應(yīng)多種需要。 課題主要設(shè)計(jì)一套氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)械手部件，功能為將工件移位并實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)動(dòng)作。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括傳動(dòng)部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、傳動(dòng)方式的選擇、傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、支撐方式的選擇、夾持部件的設(shè)計(jì)、以及其他結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)。重點(diǎn)解決氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和夾持部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 主要任務(wù)是： 1）氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)械手部件方案設(shè)計(jì)； 2）重要零部件分析計(jì)算； 3）氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)械手部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 目標(biāo)： 設(shè)計(jì)一套氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)械手部件，功能為將工件移位并實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)動(dòng)作。方案及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，圖紙滿足生產(chǎn)要求。 主要內(nèi)容與基本要求 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1）氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)械手部件方案的確定； 2）工況及受力分析； 3）傳動(dòng)方式選擇； 4）重要尺寸計(jì)算； 5）部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 6）零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 7）技術(shù)要求的制定。 基本要求： 按照題目?jī)?nèi)容，完成方案設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，裝配圖和零件圖繪制，總計(jì)不少于2張零號(hào)圖紙，方案結(jié)構(gòu)合理。 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)要求的各種文檔，包括文獻(xiàn)綜述、開(kāi)題報(bào)告、外文翻譯及畢業(yè)設(shè)計(jì)論文等。 按照進(jìn)度安排，認(rèn)真按時(shí)完成設(shè)計(jì)任務(wù)。  主要參 考資料 及文獻(xiàn) 閱讀任務(wù) 查閱與課題有關(guān)的文獻(xiàn)（論文、書(shū)籍或手冊(cè)等）不少于10篇（部），寫(xiě)出符合要求的文獻(xiàn)綜述報(bào)告。主要參考文獻(xiàn)如下： [1] 郭瑞潔, 鐘康民. 基于鉸桿-杠桿串聯(lián)增力機(jī)構(gòu)的內(nèi)夾持氣動(dòng)機(jī)械手[J]. 液壓與氣動(dòng), 2009, 1:55-56. [2] 于傳浩, 章滌峰. 一種氣動(dòng)機(jī)械手夾持機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J]. 液壓氣動(dòng)與密封, 2003, 101(5):22-28. [3] 吳淑英. 機(jī)械手氣動(dòng)手爪的結(jié)構(gòu)分析與選擇[J]. 制造技術(shù)與機(jī)床, 1998, 9:9-11. [4] 姚二民, 王新杰, 馬韜. 一種氣動(dòng)式機(jī)械手的設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造, 1996, 2:19-20. [5] 陶湘廳, 袁銳波, 羅璟. 氣動(dòng)機(jī)械手的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J]. 機(jī)床與液壓, 2007, 35(8):226-228. [6] A. J. G. Nuttall, A. J. Klein Breteler. Compliance effects in a parallel jaw gripper [J]. Mechanism and Machine Theory, 2003, 38(12): 1509-1522. [7] Ho Choi, Muammer Koc. Design and feasibility tests of a flexible gripper based on inflatable rubber pockets [J]. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2006, 46(12-13):1350-1361. 外文 翻譯任務(wù) 閱讀2篇以上（10000字符左右）的外文材料，完成2000漢字以上的英譯漢翻譯。英文參考文獻(xiàn)如下： [1] A. J. G. Nuttall, A. J. Klein Breteler. Compliance effects in a parallel jaw gripper [J]. Mechanism and Machine Theory, 2003, 38(12): 1509-1522. [2] Ho Choi, Muammer Koc. Design and feasibility tests of a flexible gripper based on inflatable rubber pockets [J]. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2006, 46(12-13):1350-1361. 計(jì)劃進(jìn)度： 起止時(shí)間 內(nèi)容 12月初~12月上旬 前期資料準(zhǔn)備、畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、文獻(xiàn)綜述、外文翻譯布置。 12月上旬~01月上旬 查閱資料(包括外文資料)，撰寫(xiě)文獻(xiàn)綜述、開(kāi)題報(bào)告及外文資料翻譯。 01月上旬~01月中旬 完成開(kāi)題報(bào)告。開(kāi)題報(bào)告答辯。 01月下旬~02月中旬 (寒假) 總體方案設(shè)計(jì)，分析計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 02月下旬~04月上旬 方案設(shè)計(jì)，分析計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，圖紙繪制，撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū)。 04月上旬~04月中旬 畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查完成情況及表格與記錄的填寫(xiě)。 04月中旬~05月上旬 完成圖紙繪制，說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)。提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）。 05月上旬~05月中旬 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的審閱；評(píng)議小組分組審閱。 05月中旬~05月下旬 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 實(shí)習(xí)地點(diǎn) 指導(dǎo)教師 簽 名 年 月 日 系 意 見(jiàn) 系主任簽名： 年 月 日 學(xué)院 蓋章 主管院長(zhǎng)簽名： 年 月 日 摘 要 氣動(dòng)機(jī)械手是以氣壓為驅(qū)動(dòng)力的機(jī)械手。機(jī)械手并不是在簡(jiǎn)單意義上代替人工的勞動(dòng)，而是綜合了人的特長(zhǎng)和機(jī)器特長(zhǎng)的一種擬人的電子機(jī)械裝置，既有人對(duì)環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，它主要是用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。所以氣動(dòng)機(jī)械手能夠降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。但它的缺點(diǎn)也很明顯，因?yàn)闅怏w具有很大的可壓縮性, 要做到氣動(dòng)機(jī)械手精確定位難度很大, 尤其是難以實(shí)現(xiàn)任意位置的多點(diǎn)定位；而且可壓縮性也帶來(lái)不能承受過(guò)重的負(fù)載的限制。傳統(tǒng)氣動(dòng)系統(tǒng)只能靠機(jī)械定位置的調(diào)定位置而實(shí)現(xiàn)可靠定位, 并且其運(yùn)動(dòng)速度只能靠單向節(jié)流閥單一調(diào)定, 經(jīng)常無(wú)法滿足許多設(shè)備的自動(dòng)控制要求。 本課題經(jīng)過(guò)深刻的研究發(fā)現(xiàn)，目前生產(chǎn)線上的氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)械手一個(gè)運(yùn)動(dòng)進(jìn)程只能實(shí)現(xiàn)一次抓取和翻轉(zhuǎn)功能的，感覺(jué)這種機(jī)械手效率太低。所以本次設(shè)計(jì)針對(duì)這個(gè)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了一種氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)械手，它在一個(gè)運(yùn)動(dòng)進(jìn)程能實(shí)現(xiàn)兩次抓取和翻轉(zhuǎn)，提高了工作效率，加快生產(chǎn)效率。全文由五章構(gòu)成： 關(guān)鍵詞：氣動(dòng)裝置；機(jī)械手;翻轉(zhuǎn)裝置；夾瓶器； Abstract Pneumatic manipulator is a robot which is based on Pressure-driven. The robot is the combination of expertise and expertise of an anthropomorphic machine electro-mechanical device, not simply instead of manual labor. It owns both the rapid response to the environment state and the ability of a long continuous operation, high accuracy, and the resistance to harsh environments. It is mainly used to crawl at a fixed program, and carry objects and operate tools automatically. So Pneumatic Manipulator can reduce labor intensity, improve production efficiency. However, its disadvantages are obvious. Pneumatic Manipulator getting the precise positioning is very difficult, especially achieving multi-point positioning to anywhere because of the great compressibility of gas. Also, the compressibility limits a load to be too heavy. Traditional pneumatic system only relies on the set position of the mechanical giving location and reliable positioning and velocity which relies on a single one-way throttle. So it is often unable to meet many requirements of the automatic control equipment. After a deep study, we found that the pneumatic flip robot on the current production line can only be achieved crawling and flip function once in a movement process whose efficiency is too low. So we design a pneumatic flip robot which can achieve the two crawling and flipping in a motion process. There is no doubt that the pneumatic flip robot can improve work efficiency and speed up the production efficiency. Key words: pneumatic devices; robot; turning device; clip bottle; 目 錄 摘 要 Abstract 第1章 緒論 1 1.1 引言 1 1.2氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展 1 1.2.1國(guó)外氣動(dòng)機(jī)械手狀況 1 1.2.2國(guó)內(nèi)氣動(dòng)機(jī)械手情況 3 1.3發(fā)展趨勢(shì) 3 1.3.1重復(fù)高精度 3 1.3.2模塊化 3 1.3.3無(wú)給油化 4 1.3.4 機(jī)電氣一體化 4 1.4 機(jī)械手夾持部件結(jié)構(gòu)示意圖 4 1.4.1 外夾持型機(jī)械手 4 1.4.2 內(nèi)夾持型機(jī)械手 5 1.5國(guó)內(nèi)外氣動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì)舉例 5 1.5.1與模具切割相結(jié)合 5 1.5.2 機(jī)械手虛擬樣機(jī) 6 1.5.3 高精度機(jī)械手 6 第2章 氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)械手總體設(shè)計(jì) 8 2.1 抓取系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì) 8 2.2 翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì) 8 2.2.1 錐齒輪電機(jī)翻轉(zhuǎn) 8 2.2.2 鏈輪鏈條氣缸翻轉(zhuǎn) 9 2.2.3 翻轉(zhuǎn)方案選擇 9 2.3氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)械手的三維建模、裝配思路 10 2.3.1各部分零件設(shè)計(jì) 10 2.3.2 氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真 10 2.3.3 研究思路方案、可行性分析及預(yù)期成果 11 第3章 氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)械手重要零部件設(shè)計(jì)校核及其裝配 12 3.1氣缸的設(shè)計(jì)和校核 12 3.1.1 夾緊系統(tǒng)氣缸設(shè)計(jì)和校核 12 3.1.2 翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)氣缸設(shè)計(jì)和校核 14 3.2齒輪設(shè)計(jì)和校核 15 3.2.1齒輪參數(shù)的選擇 15 3.2.2齒輪幾何尺寸確定 15 3.2.3齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 16 3.3齒條的設(shè)計(jì)和校核 18 3.3.1齒條的設(shè)計(jì) 18 3.4 固定機(jī)架上的軸設(shè)計(jì)和校核 20 3.4.1求輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 20 3.4.2求作用在齒輪上的力 20 3.4.3 初步確定軸的最小直徑 21 3.4.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21 3.4.5精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 23 3.5圓錐滾子軸承的設(shè)計(jì)和校核 25 3.6鍵連接設(shè)計(jì)和校核 26 3.6.1輸入軸鍵計(jì)算 26 3.6.2中間軸鍵計(jì)算 26 3.6.3輸出軸鍵計(jì)算 27 3.7聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)和校核 27 第4章 三維建模和運(yùn)動(dòng)仿真 29 4.1 整體裝配圖 29 4.2夾緊系統(tǒng)裝配圖 29 4.3氣缸推動(dòng)和翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)裝配圖 30 4.4 氣缸推動(dòng)夾緊裝置系統(tǒng)裝配圖 30 第5章 總結(jié)與展望 32 5.1總結(jié) 32 5.2展望 32 參考文獻(xiàn) 33 致 謝 35 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述報(bào)告 班 級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化09(4)班 姓 名 楊永賀 課題名稱(chēng) 氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)械手部件設(shè)計(jì) 目 錄 1 前言 2 氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展 3 發(fā)展趨勢(shì) 4 氣動(dòng)機(jī)械手原理及部件舉例 5 國(guó)內(nèi)優(yōu)秀氣動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì)舉例 6 總結(jié) 參考文獻(xiàn) 指導(dǎo)教師 審批意見(jiàn) 簽名： 年 月 日 氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)械手部件設(shè)計(jì) 楊永賀 (機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化09(4)班 B09370126) 1 前言 氣動(dòng)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)力為氣壓，機(jī)械手并不是在簡(jiǎn)單意義上代替人工的勞動(dòng)，而是綜合了人的特長(zhǎng)和機(jī)器特長(zhǎng)的一種擬人的電子機(jī)械裝置，既有人對(duì)環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，它主要是用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。所以氣動(dòng)機(jī)械手能夠降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。但它的缺點(diǎn)也很明顯，因?yàn)闅怏w具有很大的可壓縮性, 要做到氣動(dòng)機(jī)械手精確定位難度很大, 尤其是難以實(shí)現(xiàn)任意位置的多點(diǎn)定位；而且可壓縮性也帶來(lái)不能承受過(guò)重的負(fù)載的限制。傳統(tǒng)氣動(dòng)系統(tǒng)只能靠機(jī)械定位置的調(diào)定位置而實(shí)現(xiàn)可靠定位, 并且其運(yùn)動(dòng)速度只能靠單向節(jié)流閥單一調(diào)定, 經(jīng)常無(wú)法滿足許多設(shè)備的自動(dòng)控制要求[1-2]。 近20年來(lái)，氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域迅速拓寬， 尤其是在各種自動(dòng)化生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng)用。電氣可編程控制技術(shù)與氣動(dòng)技術(shù)相結(jié)合, 使整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化程度更高, 控制方式更靈活, 性能更加可靠; 氣動(dòng)機(jī)械手、柔性自動(dòng)生產(chǎn)線的迅速發(fā)展, 對(duì)氣動(dòng)技術(shù)提出了更多更高的要求;由于氣動(dòng)脈寬調(diào)制技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗污染能力強(qiáng)和成本低廉等特點(diǎn), 國(guó)內(nèi)外都在大力研發(fā)氣動(dòng)機(jī)械手[1]。 2 氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展 2.1 國(guó)外氣動(dòng)機(jī)械手狀況 從各國(guó)的行業(yè)統(tǒng)計(jì)資料來(lái)看, 近30多年來(lái), 氣動(dòng)行業(yè)發(fā)展很快。20世紀(jì)70年代, 液壓與氣動(dòng)元件的產(chǎn)值比約為9：1, 而30多年后的今天, 在工業(yè)技術(shù)發(fā)達(dá)的歐美、日本等國(guó)家, 該比例已達(dá)到6：4, 甚至接近5：5。 90年代初，有布魯塞爾皇家軍事學(xué)院Y.Bando教授領(lǐng)導(dǎo)的綜合技術(shù)部開(kāi)發(fā)研制的電子氣動(dòng)機(jī)器人--"阿基里斯"六腳勘測(cè)員，也被稱(chēng)為FESTO的"六足動(dòng)物"[12]。Y.Bando教授采用了世界上著名的德國(guó)FESTO生產(chǎn)的氣動(dòng)元件、可編程控制器和傳感器等，創(chuàng)造了一個(gè)在荷馬史詩(shī)中最健壯最勇敢的希臘英雄--阿基里斯。它能在人不易進(jìn)入的危險(xiǎn)區(qū)域、污染或放射性的環(huán)境中進(jìn)行地形偵察。六腳電子氣動(dòng)機(jī)器人的上方安裝了一個(gè)照相機(jī)來(lái)探視障礙物，能安全的繞過(guò)它，并在行走過(guò)程中記錄和收集數(shù)據(jù)。六腳電子氣動(dòng)機(jī)器人行走的所有程序由FPC101-B可編程控制器控制，F(xiàn)PC101-B能在六個(gè)不同方向控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，最大行走速度0.1m/s。通常如果有三個(gè)腳與地面接觸，機(jī)器人便能以一種平穩(wěn)的姿態(tài)行走，六腳中的每一個(gè)腳都有三個(gè)自由度，一個(gè)直線氣缸把腳提起、放下，一個(gè)擺動(dòng)馬達(dá)控制腳伸展、退回，另一個(gè)擺動(dòng)馬達(dá)則負(fù)責(zé)圍繞腳的軸心作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。每個(gè)氣缸都裝備了調(diào)節(jié)速度用的單向節(jié)流閥，使機(jī)械驅(qū)動(dòng)部件在運(yùn)動(dòng)時(shí)保持平穩(wěn)，即在無(wú)級(jí)調(diào)速狀態(tài)下工作?？刂茪飧椎拈y內(nèi)置在機(jī)器人體內(nèi)，由FPC101-B可編程控制器控制。當(dāng)接通電源時(shí)，氣動(dòng)閥被切換到工作狀態(tài)位置，當(dāng)關(guān)閉電源時(shí)，他們便回到初始位置。此外，操作者能在任何一點(diǎn)上停止機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，如果機(jī)器人的傳感器在它的有效范圍內(nèi)檢測(cè)到障礙物，機(jī)器人也會(huì)自動(dòng)停止[13]。 由漢諾威大學(xué)材料科學(xué)研究院設(shè)計(jì)的氣動(dòng)攀墻機(jī)器人，它能在兩個(gè)相互垂直的表面上行走(包括從地面到墻面或者從墻面到天花板上)。該機(jī)器人軸心的圓周邊上裝備著等距離(根據(jù)步距設(shè)置)的吸盤(pán)和氣缸，一組吸盤(pán)吸力與另一組吸盤(pán)吸力的交替交換，類(lèi)似腳踏似的運(yùn)動(dòng)方式，使機(jī)器人產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。這種攀墻式機(jī)器人可被用于工具搬運(yùn)或執(zhí)行多種操作，如在核能發(fā)電站、高層建筑物氣動(dòng)機(jī)械手位置伺服控制系統(tǒng)的研究或船舶上進(jìn)行清掃、檢驗(yàn)和安裝工作。機(jī)器人用遙控方式進(jìn)行半自動(dòng)操作，操作者只需輸入運(yùn)行的目標(biāo)距離，然后計(jì)算機(jī)便能自動(dòng)計(jì)算出必要的單步運(yùn)行。操作者可對(duì)機(jī)器人進(jìn)行監(jiān)控[7]。 國(guó)外的設(shè)計(jì)人員對(duì)于機(jī)械手的設(shè)計(jì)理念已經(jīng)非常成熟。Wright等人分析比較了機(jī)械手與人手抓取系統(tǒng)，并把機(jī)械手分成與機(jī)器人手臂和控制系統(tǒng)相兼容、安全抓取和握持對(duì)象、準(zhǔn)確的完成復(fù)雜性任務(wù)三種類(lèi)別。許多工廠的機(jī)械手的例子和機(jī)械手設(shè)計(jì)指導(dǎo)方針也被描述進(jìn)去了。Pham等人總結(jié)了機(jī)械手在不同應(yīng)用環(huán)境下設(shè)計(jì)方案應(yīng)該如何選擇。在他們的研究中，影響機(jī)械手如何選擇的變量如下：（a）成分，（b）任務(wù),(c)環(huán)境，（d）機(jī)械臂和控制條件?！俺煞帧边@個(gè)變量包括幾何、形狀、重量、表面質(zhì)量和溫度，這些因素都需要考慮好。對(duì)于可重構(gòu)系統(tǒng)，他們以形狀和大小為標(biāo)準(zhǔn)又把這個(gè)變量分成了其他家族。對(duì)于“任務(wù)”這個(gè)變量，除了機(jī)械手的類(lèi)型、不同組成部分的數(shù)量、準(zhǔn)確性及周期需要考慮外，還有主要的操作處理如抓取、握持、移動(dòng)和放置都要考慮。在合適的地方設(shè)計(jì)核實(shí)的機(jī)械手，必須考慮所有的因素，而且驗(yàn)證性的測(cè)試必須要多做。為了減少疲勞效應(yīng)，pham等人開(kāi)發(fā)了一個(gè)用于選擇機(jī)械手的專(zhuān)家系統(tǒng)。瑞典E IE T R O IU X 公司于最近創(chuàng)造一種新產(chǎn)品一一氣動(dòng)機(jī)械手。這種機(jī)械手以壓縮空氣為動(dòng)力, 小巧靈便,它裝在一個(gè)圓形豎柱上, 該圓柱又能上下移動(dòng)0 至150 mm , 左右移動(dòng)350mm，機(jī)械手的最高速度為1000m/s，定位精度為500m/s;兩個(gè)機(jī)械手各能舉起5kg重物[14]。 圖1瑞典發(fā)明的氣動(dòng)機(jī)械手 2.2 國(guó)內(nèi)氣動(dòng)機(jī)械手情況 我國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)，氣動(dòng)行業(yè)發(fā)展很快。1986年至2003年間，氣動(dòng)元件產(chǎn)值的年第增率達(dá)24.2，高于中國(guó)機(jī)械工業(yè)產(chǎn)值平均年遞增率10的水平。雖然市場(chǎng)和應(yīng)用發(fā)展迅速，但是我國(guó)的氣動(dòng)技術(shù)與歐美、日本等國(guó)相比，還存在著相當(dāng)大的差距。我國(guó)在氣動(dòng)技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)的方面，缺乏先進(jìn)的儀器與設(shè)備，研究開(kāi)發(fā)手段落后，技術(shù)力量差，每年問(wèn)世的新產(chǎn)品數(shù)量極其有限。在許多開(kāi)發(fā)與研究領(lǐng)域還是空白，因此必須跟蹤國(guó)外氣動(dòng)技術(shù)的最新發(fā)展動(dòng)向，以減小差距，提高我國(guó)氣動(dòng)技術(shù)的水平[8]。 3 發(fā)展趨勢(shì) 3.1 重復(fù)高精度 精度是指機(jī)器人、機(jī)械手到達(dá)指定點(diǎn)的精確程度, 它與驅(qū)動(dòng)器的分辨率以及反饋裝置有關(guān)。重復(fù)精度是指如果動(dòng)作重復(fù)多次, 機(jī)械手到達(dá)同樣位置的精確程度重復(fù)精度比精度更重要, 如果一個(gè)機(jī)器人定位不夠精確, 通常會(huì)顯示一個(gè)固定的誤差, 這個(gè)誤差是可以預(yù)測(cè)的, 因此可以通過(guò)編程予以校正。重復(fù)精度限定的是一個(gè)隨機(jī)誤差的范圍, 它通過(guò)一定次數(shù)地重復(fù)運(yùn)行機(jī)器人來(lái)測(cè)定[15] 。隨著微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展, 以及氣動(dòng)伺服技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室和氣動(dòng)伺服定位系統(tǒng)的成套化。氣動(dòng)機(jī)械手的重復(fù)精度將越來(lái)越高, 它的應(yīng)用領(lǐng)域也將更廣闊, 如核工業(yè)和軍事工業(yè)等。 3.2 模塊化 有的公司把帶有系列導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)裝置的氣動(dòng)機(jī)械手稱(chēng)為簡(jiǎn)單的傳輸技術(shù), 而把模塊化拼裝的氣動(dòng)機(jī)械手稱(chēng)為現(xiàn)代傳輸技術(shù)。模塊化拼裝的氣動(dòng)機(jī)械手比組合 導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)裝置更具靈活的安裝體系。它集成電接口和帶電纜及氣管的導(dǎo)向系統(tǒng)裝置, 使機(jī)械手運(yùn)動(dòng)自如。由于模塊化氣動(dòng)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)部件采用了特殊設(shè)計(jì)的 滾珠軸承, 使它具有高剛性、高強(qiáng)度及精確的導(dǎo)向精度。優(yōu)良的定位精度也是新一代氣動(dòng)機(jī)械手的一個(gè)重要特點(diǎn)。模塊化氣動(dòng)機(jī)械手使同一機(jī)械手可能由于應(yīng)用不同的模塊而具有不同的功能, 擴(kuò)大了機(jī)械手的應(yīng)用范圍, 是氣動(dòng)機(jī)械手的一個(gè)重要的發(fā)展方向。智能閥島的出現(xiàn)對(duì)提高模塊化氣動(dòng)機(jī)械手和氣動(dòng)機(jī)器人的性能起到了十分重要的支持作用。因?yàn)橹悄荛y島本來(lái)就是模塊化的設(shè)備, 特別是緊湊型CP 閥島, 它對(duì)分散上的集中控制起了十分重要的作用, 特別對(duì)機(jī)械手中的移動(dòng)模塊。 3.3 無(wú)給油化 為了適應(yīng)食品、醫(yī)藥、生物工程、電子、紡織、精密儀器等行業(yè)的無(wú)污染要求, 不加潤(rùn)滑脂的不供油潤(rùn)滑元件已經(jīng)問(wèn)世。隨著材料技術(shù)的進(jìn)步, 新型材料(如燒結(jié)金屬石墨材料) 的出現(xiàn), 構(gòu)造特殊、用自潤(rùn)滑材料制造的無(wú)潤(rùn)滑元件, 不僅節(jié)省潤(rùn)滑油、不污染環(huán)境, 而且系統(tǒng)簡(jiǎn)單、摩擦性能穩(wěn)定、成本低、壽命長(zhǎng)[16]。 3.4 機(jī)電氣一體化 由“可編程序控制器-傳感器-氣動(dòng)元件”組成的典型的控制系統(tǒng)仍然是自動(dòng)化技術(shù)的重要方面;發(fā)展與電子技術(shù)相結(jié)合的自適應(yīng)控制氣動(dòng)元件, 使氣動(dòng)技術(shù)從“開(kāi)關(guān)控制” 進(jìn)入到高精度的“ 反饋控制”; 省配線的復(fù)合集成系統(tǒng), 不僅減少配線、配管和元件, 而且拆裝簡(jiǎn)單, 大大提高了系統(tǒng)的可靠性。 而今, 電磁閥的線圈功率越來(lái)越小, 而PLC 的輸出功率在增大, 由PLC直接控制線圈變得越來(lái)越可能。氣動(dòng)機(jī)械手、氣動(dòng)控制越來(lái)越離不開(kāi)PLC, 而閥島技術(shù)的發(fā)展, 又使PLC 在氣動(dòng)機(jī)械手、氣動(dòng)控制中變得更加得心應(yīng)手[17-22]。 4 氣動(dòng)機(jī)械手原理及部件舉例 4.1 驅(qū)動(dòng)力為由氣缸驅(qū)動(dòng) 圖2為一常用氣動(dòng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖。有四個(gè)氣缸組成，能在三個(gè)坐標(biāo)內(nèi)工作，控制的執(zhí)行元件數(shù)目是四個(gè)：即由立柱回轉(zhuǎn)缸A實(shí)現(xiàn)機(jī)械手正、反轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)，立柱升降缸B實(shí)現(xiàn)機(jī)械手下降、升起的運(yùn)動(dòng)，夾緊缸C實(shí)現(xiàn)機(jī)械手夾緊、松開(kāi)的運(yùn)動(dòng)，伸縮缸D實(shí)現(xiàn)機(jī)械手伸出、縮回的運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)方式為在開(kāi)口處通入空氣，即可實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)。 圖2氣缸驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手舉例1 在機(jī)械手加持物料時(shí)，需要?dú)飧證、D兩個(gè)聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)：即機(jī)械手先生出至物料處、再夾緊物料，反向需先松開(kāi)物料、再收回機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)。在加工和裝配零件時(shí)，存在對(duì)氣缸C的固定氣缸D活塞桿的運(yùn)動(dòng)限位等問(wèn)題。而且整體結(jié)構(gòu)比較大，對(duì)一些受結(jié)構(gòu)限制的場(chǎng)合，采用這種夾持結(jié)構(gòu)就存在一些不足[3]。 圖3示是用于某設(shè)備上的機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖, 它由4個(gè)氣缸( 3個(gè)滑動(dòng)氣缸, 1個(gè)擺動(dòng)氣缸組成, 可在3個(gè)坐標(biāo)內(nèi)工作, 圖中A 為夾緊氣缸,其活塞退回時(shí)夾緊工件, 活塞桿伸出時(shí)松開(kāi)工件。B缸為長(zhǎng)臂伸縮缸, 可實(shí)現(xiàn)伸出和縮回動(dòng)作。C 缸為立柱升降缸。D缸為立柱回轉(zhuǎn)缸。圖中的發(fā)信裝置為行程閥[4]。 圖3氣缸驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手舉例2 4.2 機(jī)械手夾持部件結(jié)構(gòu)示意圖 4.2.1 外夾持型機(jī)械手 圖4為一種較簡(jiǎn)單平行開(kāi)閉手爪的結(jié)構(gòu)。氣缸的活塞有壓縮空氣驅(qū)動(dòng)，通過(guò)活塞桿7上的支點(diǎn)軸2帶動(dòng)撥叉3轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過(guò)傳動(dòng)軸4使手爪1沿導(dǎo)向槽做平行移動(dòng)，圖中為雙作用氣缸，也可為單作用氣缸返回運(yùn)動(dòng)靠彈簧完成。該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是重量輕，體積小，最小型重量為75g，最大型為300g，因此，可以與小型機(jī)械手配套使用[5]。 圖4外夾持型鉸鏈?zhǔn)狡叫虚_(kāi)閉手爪結(jié)構(gòu)示意圖 4.2.2 內(nèi)夾持型機(jī)械手 前面介紹的是外加持機(jī)械手，下面介紹一種內(nèi)加持的機(jī)械手。 圖5所示的基于鉸桿-杠桿串聯(lián)增力機(jī)構(gòu)的內(nèi)夾持氣動(dòng)機(jī)械手, 主要由氣壓缸、鉸桿1 和1c、杠桿2和2c組成。當(dāng)壓縮空氣的方向控制閥處于圖1所示左位工作狀態(tài)時(shí), 氣壓缸的左腔即無(wú)桿腔進(jìn)入壓縮空氣, 推動(dòng)活塞向右運(yùn)動(dòng), 導(dǎo)致鉸桿1和1c的壓力角A變小, 通過(guò)角度效應(yīng)第一次把輸入力放大, 然后傳遞到恒增力杠桿機(jī)構(gòu)2和2c上, 再一次將輸入力進(jìn)行放大, 變?yōu)閵A持工件的作用力F。當(dāng)方向控制閥處于右位工作狀態(tài)時(shí), 氣壓缸的右腔即有桿腔進(jìn)入壓空氣, 推動(dòng)活塞向左運(yùn)動(dòng), 夾持機(jī)構(gòu)松開(kāi)工件[6-21]。 圖5內(nèi)夾持型機(jī)械手舉例 5 國(guó)內(nèi)優(yōu)秀氣動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì)舉例 5.1 與模具切割相結(jié)合 第一個(gè)是鄭州輕工業(yè)學(xué)院和紡織工學(xué)院的老師設(shè)計(jì)的機(jī)械手，如圖6所示，它是與磨具切割想配合的一種設(shè)計(jì)。如圖所示，機(jī)械手由手部——手指（3）和夾緊氣缸（1）、手腕——拉伸臂（2）和拉伸氣缸（4）、手臂——?jiǎng)冸x臂（5）和剝離氣缸（6）以及底座（D）組成。機(jī)械手的手部采用單支點(diǎn)回轉(zhuǎn)式活動(dòng)手指配合以固定手指，在夾緊氣缸（1）的作用下夾持模組橡膠襯圈上的“凸耳”。為使手指在夾持襯圈的過(guò)程中不出現(xiàn)滑脫現(xiàn)象，特在手指端部加工有鋸齒型斜槽，拉伸臂（2）和剝離臂（5）在后部鉸支的拉伸氣缸（4）和剝離氣缸（6）的作用下，分別繞支點(diǎn)（B）和支點(diǎn)（C）擺動(dòng)，同時(shí)在切割裝置的配合下，完成襯圈的拉伸、切割和剝離任務(wù)。機(jī)械手通過(guò)底座（D）與自動(dòng)剝離機(jī)有機(jī)相連，與剝離機(jī)其他機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)動(dòng)作[9]。 圖6 氣動(dòng)式機(jī)械手 5.2 機(jī)械手虛擬樣機(jī) 第二種如圖所示，設(shè)計(jì)的新型氣動(dòng)機(jī)械手的虛擬樣機(jī)如圖1所示,其中腰部轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)由比例流量閥式擺動(dòng)氣缸實(shí)現(xiàn); 大臂和中臂之間的俯仰運(yùn)動(dòng)由比例流量閥驅(qū)動(dòng)單出桿雙作用直線汽缸實(shí)現(xiàn)。而中臂與小臂之間由可調(diào)支撐件來(lái)手動(dòng)調(diào)節(jié)角度, 并配合調(diào)節(jié)小臂的螺紋連接件, 來(lái)控制機(jī)械手末端在笛卡爾空間坐標(biāo)系中的位置。手抓部位的夾持力通過(guò)控制直線氣缸來(lái)調(diào)節(jié)。 圖7 機(jī)械手虛擬樣機(jī) 在設(shè)計(jì)的機(jī)械手虛擬樣機(jī)中, 底座與軀干以固定副相連, 軀干與大臂以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連, 大臂與中臂以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連, 中臂、可調(diào)支撐和小臂以固定副相連, 小臂與手腕以固定副相連, 直線氣缸部位以平動(dòng)副相連, 添加約束后如圖所示[10]。 5.3 高精度機(jī)械手 第三種如圖8所示。機(jī)械手具備有：水平缸X軸方向移動(dòng)、垂直升降缸Y軸方向運(yùn)動(dòng)、伸縮缸Z軸方向伸縮及伸擺缸繞Z軸選裝四個(gè)自由度（手指開(kāi)合不記）。由于手臂采用懸臂方式，活塞缸所承受的徑向彎曲力矩較大，為解決這個(gè)問(wèn)題，我們用了具有良好導(dǎo)向性能的高精度導(dǎo)軌型無(wú)桿缸和導(dǎo)向型伸縮缸。手指采用兩只肘潔是卡爪，通過(guò)鋁合金奧通和伸擺缸連接，增強(qiáng)了伸縮氣缸的導(dǎo)向型和抗彎能力。手指采用自行設(shè)計(jì)的V型塊，也可以根據(jù)被夾工件實(shí)際形狀要求設(shè)計(jì)成不同的結(jié)構(gòu)。無(wú)桿缸、升降缸和伸擺缸通過(guò)硬質(zhì)鋁合金連接板連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工和連接。位移傳感器和無(wú)桿缸相連，檢測(cè)X軸方向位移 [11]。 圖8 氣動(dòng)機(jī)械手結(jié)構(gòu)圖 6 總結(jié) 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)和文獻(xiàn)參考，我對(duì)氣動(dòng)機(jī)械手有了基本的認(rèn)識(shí)，對(duì)機(jī)械手的發(fā)展歷程以及未來(lái)的研發(fā)趨勢(shì)也有了一定的了解。我國(guó)的氣動(dòng)機(jī)械手起步較晚，但涌現(xiàn)出了一大批構(gòu)思巧妙、設(shè)計(jì)精良的氣動(dòng)機(jī)械手，爆破[19-20]、搬運(yùn)、夾持的研究也取得了很大的成果。本課題希望在原有的氣動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)械手加以改進(jìn)，提高它的生產(chǎn)效率。 參考文獻(xiàn) [1]陶湘廳，袁銳波，羅璟.氣動(dòng)機(jī)械手的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J]. 機(jī)床與液壓, 2007, 35(8):226-228. 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