圆柱坐标机械手结构设计概述hnok.docx

洛阳理工学院毕业设计（论文）圆柱坐标标式三自自由度机机械手摘 要要机器人不不仅是一一种自动动化的机机器机机器人是是一种可可重新编编程的、多多功能的的、机械械手,为为实现各各种任务务设计成成通过可可改变的的程序动动作来移移动材料料、零部部件、工工具或是是其他专专用装置置 本设计设设计的是是一种圆圆柱坐标标式机械械手,该该装置具具有三个个独立运运动(两两个直线线运动、一一个旋转转运动))，也就就是所说说的三个个自由度度该机机构中立立柱可相相对于机机座旋转转1800度，回回转速度度15rr/miin，可可水平伸伸缩距离离4000，移动动速度约约0.22/s，机机械手可可上下垂垂直运动动，其垂垂直升降降量10000，移移动速度度约0..15//s，机机械手最最大夹持持重量110，所所夹持工工件为圆圆柱形，直直径范围围：Ф30—Ф1200本设计的的旋转运运动采用用摆动液液压马达达（旋转转液压缸缸）驱动动，水平平伸缩运运动采用用液压缸缸驱动，垂垂直升降降运动仍仍采用液液压缸驱驱动关键词：：三自由由度，圆圆柱坐标标式，工工业机器器人，机机械手CYLIINDRRICAAL CCOORRDINNATEE ROOBOTT OFF THRREE DEGGREEES OOF FFREEEDOMMABSTTRACCTA roobott iss noot ssimpply anootheer aautoomatted macchinne.AA roobott iss a repproggrammmabble mulltiffuncctioonall maanippulaatorr deesiggnedd too moove matteriial,, paartss, ttooll, oor sspecciallizeed ddeviicess thhrouugh varriabble proograammeed mmotiionss foor tthe perrforrmannce of a vvariietyy off taask..Thiss deesiggn iis aa cyylinndriicall cooorddinaate mannipuulattor,, thhe ddeviice hass thhreee seeparratee caampaaignns ((twoo sttraiightt-liine movvemeent,, a rottatiing Movvemeent)), tthatt iss too saay tthatt thhe ddeviice hass thhreeedeggreees oof ffreeedomm. TThe boddiess off thhe ccoluumn cann bee coompaaredd too frramee 1880-ddegrree rottatiion,, wiith thee rootattionn sppeedd 155 r / mmin.. Thhe mmaniipullatoor mmay be strretcchinng ffromm thhe lleveel oof 4400mmm, witth tthe movvingg sppeedd abboutt 0..2 mm/ ss. FFromm thhe ttop to thee boottoom, thee maanippulaatorr caan ddo vvertticaal mmoveemennt aand itss veertiicall taake--offf annd llanddingg iss 10000mmm, witth tthe movvingg sppeedd abboutt 0..15 m/ s. Thee laargeest weiightt thhat thee deevicce ggripp caan lleadd too 100kg..Thee woorkppiecce wwithh thhe ddiammeteer ffromm 300mm to 1200mm thaat tthe devvicee caan ggripp iss cyylinndriicall.Accoordiing to thee isssuee deemannds ,beesiddes,, caarefful thiinkiing andd assk tthe teaacheer, thee rootattingg moovemmentts oof tthe dessignn oppts rottatiing hyddrauulicc mootorr (rrotaatinng ccyliindeer) , tthe levvel of strretcchinng mmoveemennts aree drriveen bby hhydrraullic cyllindderss, vvertticaal ttakee-offf aand lanndinng mmoveemennts aree sttilll drriveen bby hhydrraullic cyllindderss.KEY WORRDS：：Thrree deggreees oof ffreeedomm, CCyliindrricaal，IInduustrriall roobott, MManiipullatoorIII目　录前言1第1章概概述21.1 工业业机械手手的概述述21.1..1 机械手手的组成成21.1..2 机械手手的运动动与分类类31.1..3 机械手手的主要要参数441.1..4 机械手手的结构构51.2 工业业机械手手的发展展51.3 工业业机械手手在我国国的发展展与应用用6第2章总总体设计计方案882.1 总体体设计的的思路882.1..1 思路82.2 总体体方案的的确定882.2..1 方案案8第3章机机械手相相关的设设计与计计算93.1 手指指的相关关设计与与计算993.1..1 手指夹夹紧力的的计算993.1..2 手部液液压缸的的选取1113.1..3 水平伸伸缩缸尺尺寸计算算133.1..4 垂直升升降液压压缸主要要参数的的确定1143.2 升降降手臂的的设计1163.3 立柱柱与托盘盘的设计计173.4 液压压马达的的设计与与计算1193.5 液压压泵、电电机的选选择2113.6 机械手手的控制制22第4章相相关的校校核2334.1 手爪爪扇形齿齿轮与齿齿条强度度校核223结论244谢辞255参考文献献26前 言言机器人技技术的发发展，可可以说是是科学技技术发展展共同的的一个综综合性的的结果，同同时，也也是为社社会经济济发展产产生了重重大影响响的一门门科学技技术，它它的发展展归功于于在第二二次世界界大战中中各国加加强了经经济的投投入，就就加强了了本国的的经济的的发展。

另另一方面面它也是是生产力力发展的的需求的的必然结结果，也也是人类类自身发发展的必必然结果果，人类类的发展展随着人人们逐渐渐的这种种社会发发展的情情况，人人们越来来越不断断探讨自自然过程程中，在在改造自自然过程程中，认认识自然然过程中中,需求求能够解解放人的的一种工工具那那么这种种工具就就是代替替人们去去能够从从事复杂杂和繁重重的体力力劳动，实实现人们们对不可可达世界界的认识识和改造造，这也也是人们们在科技技发展过过程中的的一个客客观需要要另一一方面，人人们有各各种各样样的好的的想法，它它也归功功于电子子技术，计计算机技技术以及及制造技技术等相相关技术术的发展展而产生生了提供供了强大大的技术术保证毕业设计计是对大大学所学学的知识识的总结结和运用用它是是基础知知识和专专业知识识的统一一，是理理论和实实践相结结合，这这加深了了我们对对所学知知识的理理解和灵灵活运用用通过过查阅大大量的资资料，学学到了很很多在课课堂上学学不到的的知识和和掌握了了一部分分新的理理念，为为我们走走向工作作岗位奠奠定了一一定的知知识基础础同时时，也是是检验我我们掌握握所学知知识的深深度和力力度第1章概概述1.1工工业机械械手的概概述工业机器器手的用用途十分分广泛，它它对于实实现生产产过程的的自动化化，提高高劳动效效率，减减轻工人人的劳动动强度，保保证工人人的安全全都具有有重要的的意义，尤尤其对于于那些有有毒、高高危、多多粉尘、油油漆、深深水作业业的工作作环境和和有放射射等恶劣劣环境条条件下的的作业，使使用工业业机械手手和机器器人更具具有显著著的优越越性，在在FMSS中要实实现物流流系统的的正常运运用，以以实现坯坯料进入入车间到到加工成成成品零零件的全全过程，使使各个环环节都能能进行自自动连接接 ，以以及机床床刀具的的自动调调换，机机械手都都将起的的重要的的作用。

随随着机械械工业的的发展，工工业机械械手的应应用范围围会越来来越广1.1..1机械械手的组成工业机械械手是一一种模仿仿人手动动作，并并按设定定的程序序、轨迹迹、和要要求代替替人手抓抓取、搬搬运工件件或操持持工具或或进行操操作的自自动化装装置在在 工业业生产中中应用的的工业机机械手简简称为“机械手手” 机械手主主要由执执行机构构、驱动动系统、控控制系统统以及位位置检测测装置等等所组成成，各部部分之间间的相互互关系如如1-11所示 工件执行机构驱动系统控制系统 位置检测装置图1-11机构相相互关系系图1、执行行机构执行机构构包括手手部、手手腕、手手臂和立立柱等部部件，有有的还增增设行走走机构1)手手部（或或称抓取取机构）是是与物体体接触的的部件，主主要是抓抓取和放放置物件件的作用用2)手手腕 是是连接手手部和手手臂的部部件，可可以调整整和改变变工件方方位3)手手臂 是是支承手手腕和手手部的部部件，用用以改变变工件的的空间位位置4)立立柱 是是支承手手臂的部部件，立立柱也可可以是手手臂的一一部分手手臂的回回转运动动和升降降（或俯俯仰）运运动均与与立柱有有密切的的联系5)机机座 是是机械手手的基础础部分。

执执行机构构的各个个部件和和驱动系系统均安安装于机机座上，起起支承和和连接的的作用有时为了了完成远远距离的的操作和和扩大使使用范围围，可以以增设滚滚轮行走走机构22、驱动动系统机械手的的驱动系系统是驱驱动执行行机构运运动的动动力装置置，常用用的有液液压、气气压、电电力和机机械式驱驱动四种种形式3、控制制系统控制系统统是机械械手动作作的指挥挥系统，用用来控制制动作的的顺序（程程序）、位位置和时时间、速速度和加加速度等等4、位置置检测装装置位置检测测装置控控制执行行机构的的运动位位置，可可随时将将执行机机构的实实际位置置反馈给给控制系系统，并并与设定定的位置置进行比比较，然然后通过过控制系系统进行行调整，使使执行机机构以一一定的精精度达到到设定位位置1.1..2机械械手的运运动与分分类1、机械械手的运运动机械手以以及及其其手部所所夹持的的工件（或或工具）在在空间的的位置，有有臂部、腕腕部等部部件以及及整机的的各自独独立运动动的合成成来确定定机械械手的每每一个。