三自由度圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì),自由度,圓柱,坐標(biāo),工業(yè),機(jī)器人,設(shè)計(jì) 三自由度圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)班級 設(shè)計(jì)要求 綜合運(yùn)用所學(xué)知識 搜集有關(guān)資料獨(dú)立完成三自由度圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)和驅(qū)動單元的設(shè)計(jì)工作 原始數(shù)據(jù) 自動線上有 兩條輸送帶之間距離為1 5m 需設(shè)計(jì)工業(yè)器人將一零件從A帶送到B帶 零件尺寸 內(nèi)孔 100 壁厚10 高100 零件材料 45鋼 零件實(shí)體圖 總體方案 在工業(yè)機(jī)器人的諸多功能中 抓取和移動是最主要的功能 這兩項(xiàng)功能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)基礎(chǔ)是精巧的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和良好的伺服控制驅(qū)動 本次設(shè)計(jì)就是在這一思維下展開的 根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和需求確定圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人 利用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動和諧波齒輪傳動來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動 利用另一臺步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動滾珠絲杠旋轉(zhuǎn) 從而使與滾珠絲杠螺母副固連在一起的手臂實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動 考慮到本設(shè)計(jì)中的機(jī)器人工作范圍不大 故利用液壓缸驅(qū)動實(shí)現(xiàn)手臂的伸縮運(yùn)動 末端夾持器則采用內(nèi)撐連桿杠桿式夾持器 用小型液壓缸驅(qū)動夾緊 三維動畫演示 末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 采用內(nèi)撐連桿杠桿式夾持器 用小型液壓缸驅(qū)動夾緊 它的結(jié)構(gòu)形式如圖 內(nèi)撐連桿杠桿式夾持器采用四連桿機(jī)構(gòu)傳遞撐緊力 即當(dāng)液壓缸1工作時 推動推桿2向下運(yùn)動 使兩鉗爪3向外撐開 從而帶動彈性爪4夾緊工件 該種夾持器多用于內(nèi)孔薄壁零件的夾持 彈性爪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 這種結(jié)構(gòu)是在手爪外側(cè)用螺釘固定彈性片兩端 當(dāng)彈性手工作時 由于夾緊過程具有彈性 就可以避免易損零件被抓傷 變形和破損 手臂機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中手臂由滾珠絲杠驅(qū)動實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動 結(jié)構(gòu)簡單 裝拆方便 還設(shè)計(jì)有兩根導(dǎo)柱導(dǎo)向 以防止手臂在滾珠絲杠上轉(zhuǎn)動 確保手臂隨機(jī)座一起轉(zhuǎn)動 它的結(jié)構(gòu)如下圖 選用軸向腳架型液壓缸 活塞桿末端為外螺紋結(jié)構(gòu) 手臂與末端執(zhí)行器連同活塞桿一起轉(zhuǎn)動 腰部和基座設(shè)計(jì) 通過安裝在支座上的步進(jìn)電機(jī)和諧波齒輪直接驅(qū)動轉(zhuǎn)動殼體轉(zhuǎn)動 從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動 通過安裝在頂部的步進(jìn)電機(jī)和聯(lián)軸器帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)手臂的上下移動 采用了雙導(dǎo)柱導(dǎo)向 以防止手臂在滾珠絲杠上轉(zhuǎn)動 確保手臂隨機(jī)座一起轉(zhuǎn)動 支撐梁采用槽鋼 以減輕重量和節(jié)省材料 它的結(jié)構(gòu)如圖 1 支座 2 步進(jìn)電機(jī) 3 諧波齒輪 4 轉(zhuǎn)動機(jī)座5 支承槽鋼梁 6 滾珠絲杠 7 導(dǎo)向柱 8 錐環(huán)無鍵聯(lián)軸器 驅(qū)動方式的選擇 由上表可知步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用于驅(qū)動工業(yè)機(jī)器人有著許多無可替代的優(yōu)點(diǎn) 如控制性能好 可精確定位 體積較小可用于程序復(fù)雜和運(yùn)動軌跡要求嚴(yán)格的小型通用機(jī)械手等 所以本設(shè)計(jì)采用它來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)和上下移動 選電機(jī)為BF反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī) 型號為 90BF001 由上表可知 液壓驅(qū)動方式反應(yīng)靈敏 可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制 液體壓力高 可以獲得較大的輸出力 因此機(jī)器人的伸縮運(yùn)動采用液壓驅(qū)動方式來實(shí)現(xiàn) 從而使機(jī)器人容易找準(zhǔn)工件 它的型號為Y HG1 C50 28 100LJ1HL1Q 它的主要技術(shù)參數(shù)如下表 工業(yè)機(jī)器人的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述 工業(yè)機(jī)器人具有多個自由度 每個自由度一般包括一個伺服機(jī)構(gòu) 它們必須協(xié)調(diào)起來 組成一個多變量控制系統(tǒng) 這種多變量的控制系統(tǒng) 一般要用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn) 因此 機(jī)器人控制系統(tǒng)也是一個計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)的功能是控制機(jī)器人操作機(jī)的運(yùn)動和操作以滿足作業(yè)的要求 在作業(yè)中機(jī)器人的工作任務(wù)是要求操作機(jī)的末端執(zhí)行器按點(diǎn)位或軌跡運(yùn)動 并保持設(shè)定的姿態(tài) 在運(yùn)動中或在規(guī)定的某點(diǎn)位執(zhí)行作業(yè)規(guī)定的操作 工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行時應(yīng)采取的安全措施 工業(yè)機(jī)器人能代替人在危險有害的環(huán)境中作業(yè) 但又給人另一種危險 即機(jī)器人傷人事故 這是工業(yè)機(jī)器人安全管理的最為重要的一條原則 此外 除了通用的工業(yè)安全規(guī)程外 還要注意工業(yè)機(jī)器人的特殊性 采取相應(yīng)可靠的對策 對工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用工程的安全要求有如下幾條 必須為工業(yè)機(jī)器人和周邊設(shè)備安裝安全護(hù)欄 以防止人靠近而造成傷害 工業(yè)機(jī)器人的動作范圍不能超越護(hù)欄 在護(hù)欄出入口的門上必須設(shè)置插拔式電接點(diǎn)點(diǎn)開關(guān) 其插座有導(dǎo)線與控制系統(tǒng)的電路連接 只有拔下開關(guān)的插頭 才能打開對應(yīng)的門 這時 工業(yè)機(jī)器人及周邊設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn) 并且將工業(yè)機(jī)器人鎖定在示教模式 在距操作者的地方設(shè)置緊急停止開關(guān) 按下此開關(guān) 工業(yè)機(jī)器人和有關(guān)的設(shè)備立即停止運(yùn)轉(zhuǎn) 謝謝各位老師