1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　機(jī)械手是在自動(dòng)化生產(chǎn)過程中使用的一種具有抓取和移動(dòng)工件功能的自動(dòng)化裝置，由其控制系統(tǒng)執(zhí)行預(yù)定的程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)工件的定位夾持。完全取代了人力，節(jié)省了勞動(dòng)資源，提高了生產(chǎn)效率。</p><p>　　本設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)銑床自動(dòng)上下料為目的，設(shè)計(jì)了個(gè)水平伸縮距為200mm，垂直伸縮距為200mm具有三個(gè)自由度的銑床上下

2、料機(jī)械手。機(jī)械手三個(gè)自由度分別是機(jī)身的旋轉(zhuǎn)，手臂的升降，以及機(jī)身的升降。在設(shè)計(jì)過程中，確定了銑床上下料機(jī)械手的總體方案，并對(duì)銑床上下料機(jī)械手的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對(duì)一些部件進(jìn)行了參數(shù)確定以及對(duì)主要的零部件進(jìn)行了計(jì)算和校核。以單片機(jī)為控制手段，設(shè)計(jì)了機(jī)械手的自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)銑床上下料機(jī)械手的準(zhǔn)確控制。</p><p>　　關(guān)鍵詞：機(jī)械手；三自由度；上下料；單片機(jī)</p><p><

3、;b>　　Abstract</b></p><p>　　Manipulator , an automation equipment with function of grabbing and moving the workpiece ,is used in an automated production process.It perform scheduled program by the c

4、ontrol system to realize the function of the positioning of the workpiece clamping. It completely replace the human, saving labor resources, and improve production efficiency. This design is to achieve milling autom

5、atic loading and unloading .Design a manipulator with three degrees of freedom and 200mm horizontal stretchi</p><p>　　Key words: Manipulator; Three Degrees of Freedom; Loading and unloading; single chip mic

6、rocomputer</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．I</p><p>　　第1章 緒論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

7、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1</p><p>　　1.1選題背景．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．......1</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1</p><p&

8、gt;　　1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢(shì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2</p><p>　　1.4設(shè)計(jì)原則．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2</p><p>　　第2章 設(shè)計(jì)方案的論證．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

9、．．．．．．．．．．．．．．．3</p><p>　　2.1 機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3</p><p>　　2.1.1機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)的類型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3</p><p>　　2.1.2 設(shè)計(jì)具體采用方案．．．．．．．．．

10、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4</p><p>　　2.2 機(jī)械手腰座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5</p><p>　　2.2.1 機(jī)械手腰座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5</p><p>　　2.2.2 具體設(shè)

11、計(jì)采用方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5</p><p>　　2.3 機(jī)械手手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6</p><p>　　2.3.1機(jī)械手手臂的設(shè)計(jì)要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6</p><p&

12、gt;　　2.3.2 設(shè)計(jì)具體采用方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7</p><p>　　2.4 設(shè)計(jì)機(jī)械手手部連接方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7</p><p>　　2.5 機(jī)械手末端執(zhí)行器（手部）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8</p&g

13、t;<p>　　2.5.1 機(jī)械手末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8</p><p>　　2.5.2 機(jī)械手夾持器的運(yùn)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9</p><p>　　2.5.3 機(jī)械手夾持器的典型結(jié)構(gòu)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9</p>

14、<p>　　2.6 機(jī)械手的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10</p><p>　　2.6.1 工業(yè)機(jī)械手傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10</p><p>　　2.6.2 工業(yè)機(jī)械手傳動(dòng)機(jī)構(gòu)常用的機(jī)構(gòu)形式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10</p><p>

15、;　　2.6.3 設(shè)計(jì)具體采用方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12</p><p>　　2.7 機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12</p><p>　　2.7.1 機(jī)械手各類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12</p&g

16、t;<p>　　2.7.2 機(jī)械手液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13</p><p>　　2.7.3機(jī)身擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)元件的選?。?3</p><p>　　2.7.4 設(shè)計(jì)具體采用方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

17、</p><p>　　2.8 機(jī)械手手臂的平衡機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14</p><p>　　第3章 理論分析和設(shè)計(jì)計(jì)算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16</p><p>　　3.1 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

18、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16</p><p>　　3.1.1 確定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)基本方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16</p><p>　　3.1.2 擬定液壓執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)控制回路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17</p><p>　　3.1.3 液壓源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．

19、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17</p><p>　　3.1.4 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17</p><p>　　3.1.5 計(jì)算和選擇液壓元件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24</p><p>　　3.1.6 機(jī)械手爪各結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)

20、算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26</p><p>　　第4章 機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28 4.1 系統(tǒng)總體方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28</p><p>　　4.2 各芯片工作原理

21、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28</p><p>　　4.2.1 串口轉(zhuǎn)換芯片．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28</p><p>　　4.2.2 單片機(jī)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29<

22、/p><p>　　4.2.3 8279芯片．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30</p><p>　　4.2.4 譯碼器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31</p><p>　　4.2.5 放大芯片．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

23、．．.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32</p><p>　　4.3 電路設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33</p><p>　　4.3.1 顯示電路設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33</p><p>　　4.3.

24、2 鍵盤電路設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33</p><p>　　4.4 復(fù)位電路設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33</p><p>　　4.5 晶體振蕩電路設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

25、4</p><p>　　4.6 傳感器的選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34</p><p>　　結(jié)論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36</p><p>　　致謝．．．．．．．．．．．．．

26、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37</p><p>　　參考文獻(xiàn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38</p><p><b>　　CONTENTS</b></p><p&g

27、t;　　Abstract.....................................................................................................................I</p><p>　　Chapter 1 Introduction ............................................

28、.............................................1 1.1 background..................................................................................................1 1.2 design purpose...........................

29、..................................................................1</p><p>　　1.3 domestic and foreign research present situation and trends........................2</p><p>　　1.4 design principle

30、s..........................................................................................2</p><p>　　Chapter 2 Design of the demonstration.................................................................3&l

31、t;/p><p>　　2.1manipulator overall design...........................................................................3</p><p>　　2.1.1 manipulator overall structure type...............................

32、.....................3</p><p>　　2.1.2 design adopts the scheme.................................................................4</p><p>　　2.2 lumbar base structure design of mechanical hand.....

33、..................................5</p><p>　　2.2.1 manipulator lumbar base structure design requirements...............5 2.2.2specific design schemes......................................

34、...............................5</p><p>　　2.3mechanical arm structure design..................................................................6</p><p>　　2.3.1 manipulator arm design requirements

35、..............................................6</p><p>　　2.3.2 design adopts the scheme.................................................................7</p><p>　　2.4 design of mechanical hand c

36、onnection mode..............................................7</p><p>　　2.5 the manipulator end-effector structure design..........................................8</p><p>　　2.5.1 manipulator en

37、d-effector design requirements.................................8</p><p>　　2.5.2 manipulator gripper motion and driving method.............................9</p><p>　　2.5.3 manipulator gripper str

38、ucture...........................................................9</p><p>　　2.6 robot mechanical transmission design.......................................................10</p><p>　　2.6.1 indus

39、try for transmission mechanism of manipulator design should pay attention question.................................................................1

40、0</p><p>　　2.6.2 industrial machinery hand transmission mechanism commonly used form of institution................................................................10</p><p>　　2.6.3 design adopts

41、 the scheme...............................................................12</p><p>　　2.7 mechanical arm drive system design.........................................................12</p><p>　　2

42、.7.1 manipulator of various characteristics of the drive system...........12</p><p>　　2.7.2 hydraulic drive system for a manipulator.......................................13</p><p>　　2.7.3 Body

43、swing the selection of drive components..............................13</p><p>　　2.7.4 Design the specific use of the program..........................................14</p><p>　　2.8 mechanical

44、arm balance mechanism design...........................................14</p><p>　　Chapter 3 Theoretical analysis and design calculation.....................................16</p><p>　　3.1 hydra

45、ulic system design and calculation.................................................16</p><p>　　3.1.1 the basic scheme of hydrauic transmission system......................16</p><p>　　3.1.2 formu

46、lation of the hydraulic actuator control circuit...................17</p><p>　　3.1.3 hydraulic source system design...................................................17</p><p>　　3.1.4 determine

47、the main parameters of the hydraulic system..............17</p><p>　　3.1.5 calculation and selection of hydraulic components.....................24</p><p>　　3.1.6 Manipulator calculation of the

48、structural dimensions..................26</p><p>　　Chapter 4 The robot control system design........................................................28 4.1 Overall scheme.................................

49、.......................................................28 4.2 Chip works...............................................................................................28 4.2.1 serial conversion chip........

50、...........................................................28 4.2.2 MCU............................................</p><p>　　4.2.3 8279 chip.........................................................

51、..........................30</p><p>　　4.2 .4 decoder.........................................................................................31</p><p>　　4.2.5 amplifier chip.....................

52、...........................................................32 4.3 Circuit design...........................................................................................33 4.3.1 show the circuit design...

53、..............................................................33 4.3.2 The keyboard circuit design.........................................................33 4.4 Reset circuit design........................

54、...................</p><p>　　4.6 sensor selection........................................................................................34Conclusion.........................................................

55、.....................................................36Acknowledgements................................................................................................37References.......................................

56、........................................................................38</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 選題背景</b></p><p>　　機(jī)械手是在自動(dòng)化生產(chǎn)過程中使用的一種具有抓取和移

57、動(dòng)工件功能的自動(dòng)化裝置，它是在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。近年來，隨著電子技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手能代替人類完成危險(xiǎn)、重復(fù)枯燥的工作，減輕人類勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)力。目前我國的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，應(yīng)用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低，機(jī)械手的

58、研究和開發(fā)直接影響到我國自動(dòng)化生產(chǎn)水平的提高，從經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上考慮都是十分必要的。因此，進(jìn)行機(jī)械手的研究設(shè)計(jì)是非常有意義的。 </p><p><b>　　1.2 設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)通過對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)大學(xué)本科四年的所學(xué)知識(shí)進(jìn)行整合，完成一個(gè)特定功能、特殊要求的數(shù)控機(jī)床上下料機(jī)械手的設(shè)計(jì)，能夠比較好地體現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)

59、畢業(yè)生的理論研究水平，實(shí)踐動(dòng)手能力以及專業(yè)精神和態(tài)度，具有較強(qiáng)的針對(duì)性和明確的實(shí)施目標(biāo)，能夠?qū)崿F(xiàn)理論和實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。</p><p>　　目前，在國內(nèi)很多工廠的生產(chǎn)線上數(shù)控機(jī)床裝卸工件仍由人工完成，勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低。為了提高生產(chǎn)加工的工作效率,降低成本,并使生產(chǎn)線發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng),適應(yīng)現(xiàn)代自動(dòng)化大生產(chǎn),針對(duì)具體生產(chǎn)工藝,利用機(jī)器人技術(shù)，設(shè)計(jì)用一臺(tái)裝卸機(jī)械手代替人工工作，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率</p&g

60、t;<p>　　本機(jī)械手主要與數(shù)控銑床組合最終形成生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)加工過程（上料、加工、下料）的自動(dòng)化、無人化。目前，我國的制造業(yè)正在迅速發(fā)展，越來越多的資金流向制造業(yè)，越來越多的廠商加入到制造業(yè)。本設(shè)計(jì)能夠應(yīng)用到加工工廠車間，滿足數(shù)控機(jī)床以及加工中心的加工過程安裝、卸載加工工件的要求，從而減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約加工輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)力。</p><p>　　1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢(shì)<

61、;/p><p>　　機(jī)械手首先是從美國開始研制的。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)機(jī)械手。它的結(jié)構(gòu)是：機(jī)體上安裝一個(gè)回轉(zhuǎn)長臂，頂部裝有電磁塊的工件抓放機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教形的。1962年，美國聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎(chǔ)上又試制成一臺(tái)數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手。商名為Unimate（即萬能自動(dòng)）。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)仿照坦克炮塔，臂可以回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮、用液壓驅(qū)動(dòng)；控制系統(tǒng)用磁鼓作為存儲(chǔ)裝置。不少球坐標(biāo)通用機(jī)械手就是在這個(gè)基礎(chǔ)上

62、發(fā)展起來的。1978年美國Unimate公司和斯坦福大學(xué)，麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制一種Unimate-Vicarm型工業(yè)機(jī)械手，裝有小型電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差小于±1毫米。聯(lián)邦德國KnKa公司還生產(chǎn)一種點(diǎn)焊機(jī)械手，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。</p><p>　　目前，機(jī)械手大部分還屬于第一代，主要依靠人工進(jìn)行控制；改進(jìn)的方向主要是降低成本和提高精度。第二代機(jī)械手正在加緊研制。它設(shè)有微型電

63、子計(jì)算控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺到的信息反饋，使機(jī)械手具有感覺機(jī)能。</p><p><b>　　1.4 設(shè)計(jì)原則</b></p><p>　　在設(shè)計(jì)之前，必須要有一個(gè)指導(dǎo)原則。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則是：以任務(wù)書所要求的具體設(shè)計(jì)要求為根本設(shè)計(jì)目標(biāo)，充分考慮機(jī)械手工作的環(huán)境和工藝流程的具體要求。在滿足工藝要求的基礎(chǔ)上，盡可

64、能的使結(jié)構(gòu)簡練，盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用元配件，以降低成本，同時(shí)提高可靠性。本著科學(xué)經(jīng)濟(jì)和滿足生產(chǎn)要求的設(shè)計(jì)原則，同時(shí)也考慮本次設(shè)計(jì)是畢業(yè)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，將大學(xué)期間所學(xué)的知識(shí)，如機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、液壓、氣動(dòng)、電氣傳動(dòng)及控制、傳感器、單片機(jī)、電子技術(shù)、自動(dòng)控制、機(jī)械系統(tǒng)仿真等知識(shí)盡可能多的綜合運(yùn)用到設(shè)計(jì)中，使得經(jīng)過本次設(shè)計(jì)對(duì)大學(xué)階段的知識(shí)得到鞏固和強(qiáng)化，同時(shí)也考慮個(gè)人能力水平和時(shí)間的客觀實(shí)際，充分發(fā)揮個(gè)人能動(dòng)性，腳踏實(shí)地，實(shí)事求是的做

65、好本次設(shè)計(jì)。</p><p>　　第2章 設(shè)計(jì)方案的論證</p><p>　　2.1 機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1.1 機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)的類型</p><p>　　工業(yè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式主要有直角坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，球坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)，SCARA型五種。各結(jié)構(gòu)形式及其相應(yīng)的特點(diǎn)，分別介紹如下。</p>&

66、lt;p>　　1.直角坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu) </p><p>　　直角坐標(biāo)機(jī)械手的空間運(yùn)動(dòng)是用三個(gè)相互垂直的直線運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，如圖2-1.a。由于直線運(yùn)動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)的位置控制，所以，直角坐標(biāo)機(jī)械手有可能達(dá)到很高的位置精度（μm級(jí)）。但是，這種直角坐標(biāo)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)空間相對(duì)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)尺寸來講，是比較小的。因此，為了實(shí)現(xiàn)一定的運(yùn)動(dòng)空間，直角坐標(biāo)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)尺寸要比其他類型的機(jī)械手的結(jié)構(gòu)尺寸大得多。</p&g

67、t;<p>　　直角坐標(biāo)機(jī)械手的工作空間為一空間長方體。直角坐標(biāo)機(jī)械手主要用于裝配作業(yè)及搬運(yùn)作業(yè)，直角坐標(biāo)機(jī)械手有懸臂式，龍門式，天車式三種結(jié)構(gòu)。</p><p>　　2.圓柱坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu)</p><p>　　圓柱坐標(biāo)機(jī)械手的空間運(yùn)動(dòng)是用一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，如圖2-1.b。這種機(jī)械手構(gòu)造比較簡單，精度還可以，常用于搬運(yùn)作業(yè)。其工作空間是一個(gè)圓柱狀的空間。&l

68、t;/p><p>　　3. 球坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu)</p><p>　　球坐標(biāo)機(jī)械手的空間運(yùn)動(dòng)是由兩個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，如圖2-1.c。這種機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，但精度不很高。主要應(yīng)用于搬運(yùn)作業(yè)。其工作空間是一個(gè)類球形的空間。</p><p>　　4. 關(guān)節(jié)型機(jī)械手結(jié)構(gòu)</p><p>　　關(guān)節(jié)型機(jī)械手的空間運(yùn)動(dòng)是由三個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的

69、，如圖2-1.d。關(guān)節(jié)型機(jī)械手動(dòng)作靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。相對(duì)機(jī)械手本體尺寸，其工作空間比較大。此種機(jī)械手在工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，如焊接、噴漆、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)，都廣泛采用這種類型的機(jī)械手。</p><p>　　關(guān)節(jié)型機(jī)械手結(jié)構(gòu)，有水平關(guān)節(jié)型和垂直關(guān)節(jié)型兩種。</p><p>　　5. SCARA型機(jī)械手</p><p>　　SCARA型機(jī)械手有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，其周

70、線相互平行，可在平面內(nèi)進(jìn)行定位和定向。還有一個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)，用于完成手爪在垂直于平面的運(yùn)動(dòng)。如圖2-1.e所示。</p><p>　　圖2-1（坐標(biāo)型機(jī)械手的五種形式）</p><p>　　2.1.2 設(shè)計(jì)具體采用方案</p><p>　　圖2-2機(jī)械手工作布局圖</p><p>　　具體到本設(shè)計(jì)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求搬運(yùn)的加工工件的質(zhì)量達(dá)8KG，且長度

71、達(dá)95mm，同時(shí)考慮到數(shù)控機(jī)床布局的具體形式及對(duì)機(jī)械手的具體要求，考慮在滿足系統(tǒng)工藝要求的前提下，盡量簡化結(jié)構(gòu)，以減小成本、提高可靠度。該機(jī)械手在工作中需要3種運(yùn)動(dòng),其中手臂的伸縮和立柱升降為兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng),另一個(gè)為機(jī)身的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),綜合考慮，機(jī)械手自由度數(shù)目取為3，坐標(biāo)形式選擇圓柱坐標(biāo)形式，即一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度兩個(gè)移動(dòng)自由度，其特點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)比較簡單,手臂運(yùn)動(dòng)范圍大,且有較高的定位準(zhǔn)確度。機(jī)械手工作布局圖如圖2-2所示。</p>

72、<p>　　2.2 機(jī)械手腰座結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　進(jìn)行了機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)后，就要針對(duì)機(jī)械手的腰部、手臂、手腕、末端執(zhí)行器等各個(gè)部分進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。</p><p>　　2.2.1 機(jī)械手腰座結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求</p><p>　　工業(yè)機(jī)械手腰座，就是圓柱坐標(biāo)機(jī)械手，球坐標(biāo)機(jī)器手及關(guān)節(jié)型機(jī)械手的回轉(zhuǎn)基座。它是機(jī)械手的第一個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)部分

73、全部安裝在腰座上，它承受了機(jī)械手的全部重量。在設(shè)計(jì)機(jī)械手腰座結(jié)構(gòu)時(shí)，要注意以下設(shè)計(jì)原則：</p><p>　　1.腰座要有足夠大的安裝基面，以保證機(jī)械手在工作時(shí)整體安裝的穩(wěn)定性。</p><p>　　2.腰座要承受機(jī)械手全部的重量和載荷，因此，機(jī)械手的基座和腰部軸及軸承的結(jié)構(gòu)要有足夠大的強(qiáng)度和剛度，以保證其承載能力。</p><p>　　3.腰部的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)要有相應(yīng)的

74、驅(qū)動(dòng)裝置，此處選擇液壓馬達(dá)。 </p><p>　　4.腰部結(jié)構(gòu)要便于安裝、調(diào)整。腰部與機(jī)器手手臂的聯(lián)結(jié)要有可靠的定位基準(zhǔn)面，以保證各關(guān)節(jié)的相互位置精度。要設(shè)有調(diào)整機(jī)構(gòu)，用來調(diào)整腰部軸承間隙及減速器的傳動(dòng)間隙。</p><p>　　5.為了減輕機(jī)械手運(yùn)動(dòng)部分的慣量，提高機(jī)器人的控制精度，一般腰部回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部分的殼體是由比重較小的鋁合金材料制成，而不運(yùn)動(dòng)的基座是用鑄鐵或鑄鋼材料制成。</

75、p><p>　　2.2.2 設(shè)計(jì)具體采用方案</p><p>　　腰座回轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)形式要么是電機(jī)通過減速機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，要么是通過擺動(dòng)液壓缸或液壓馬達(dá)來實(shí)現(xiàn)。一般電機(jī)都不能直接驅(qū)動(dòng)，考慮到轉(zhuǎn)速以及扭矩的具體要求比較多，而我其他兩個(gè)自由度的實(shí)現(xiàn)都是以液壓形式，便于統(tǒng)一，降低成本，機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)這里也采用液壓形式，及液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。腰座具體結(jié)構(gòu)如圖2-3所示：</p><p>　　圖

76、2-3 腰座結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.3 機(jī)械手手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　2.3.1 機(jī)械手手臂的設(shè)計(jì)要求</p><p>　　機(jī)械手手臂的作用，是在一定的載荷和一定的速度下，實(shí)現(xiàn)在機(jī)器人所要求的工作空間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。在進(jìn)行機(jī)器人手臂設(shè)計(jì)時(shí)，要遵循下述原則；</p><p>　　1.機(jī)械手手臂的結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)滿足機(jī)器人工作空間的要求

77、。工作空間的形狀和大小與機(jī)器人手臂的長度，手臂關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍有密切的關(guān)系。</p><p>　　2.為了提高機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度與控制精度，應(yīng)在保證機(jī)械手手臂有足夠強(qiáng)度和剛度的條件下，盡可能在結(jié)構(gòu)上、材料上設(shè)法減輕手臂的重量。</p><p>　　3.機(jī)械手的手臂相對(duì)其關(guān)節(jié)回轉(zhuǎn)軸應(yīng)盡可能在重量上平衡，這里在機(jī)械手手臂末端加了配重鐵。</p><p>　　4.機(jī)械手各關(guān)節(jié)

78、的軸承間隙要盡可能小，以減小機(jī)械間隙所造成的運(yùn)動(dòng)誤差。因此，各關(guān)節(jié)都應(yīng)有工作可靠、便于調(diào)整的軸承間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)。</p><p>　　5.機(jī)械手的手臂相對(duì)其關(guān)節(jié)回轉(zhuǎn)軸應(yīng)盡可能在重量上平衡，這對(duì)減小馬達(dá)和液壓缸負(fù)載和提高機(jī)械手手臂運(yùn)動(dòng)的響應(yīng)速度是非常有利的。在設(shè)計(jì)機(jī)器人的手臂時(shí)，應(yīng)盡可能利用在機(jī)械手上安裝的機(jī)電元器件與裝置的重量來減小機(jī)械手手臂的不平衡重量，必要時(shí)還要設(shè)計(jì)平衡機(jī)構(gòu)來平衡手臂殘余的不平衡重量。</

79、p><p>　　6.機(jī)械手手臂在結(jié)構(gòu)上要考慮各關(guān)節(jié)的限位開關(guān)和具有一定緩沖能力的機(jī)械限位塊，以及驅(qū)動(dòng)裝置，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其它元件的安裝。</p><p>　　2.3.2 設(shè)計(jì)具體采用方案 </p><p>　　機(jī)械手的垂直手臂（大臂）升降和水平手臂（小臂）的伸縮運(yùn)動(dòng)都為直線運(yùn)動(dòng)。直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)一般是氣動(dòng)傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)以及電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠來實(shí)現(xiàn)。考慮到搬運(yùn)工件的重量，同時(shí)考

80、慮到機(jī)械手的動(dòng)態(tài)性能及運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性，安全性。兩手臂的驅(qū)動(dòng)均選擇液壓驅(qū)動(dòng)方式，通過液壓缸的直接驅(qū)動(dòng)。液壓缸實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，控制簡單，易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的控制。</p><p>　　因?yàn)橐簤合到y(tǒng)能提供很大的驅(qū)動(dòng)力，因此在驅(qū)動(dòng)力和結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度都是比較容易實(shí)現(xiàn)的。手臂液壓缸的設(shè)計(jì)原則是缸的直徑取得大一點(diǎn)（在整體結(jié)構(gòu)允許的情況下），再進(jìn)行強(qiáng)度的較核。</p><p>　　同時(shí)，因?yàn)榭刂坪途唧w工作的要求，機(jī)械

81、手的手臂的結(jié)構(gòu)不能太大，若僅僅通過增大液壓缸的缸徑來增大剛度，是不能滿足系統(tǒng)剛度要求的。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)另外增設(shè)了導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，盡量增加其剛度；大臂增設(shè)了兩個(gè)導(dǎo)桿，為減小質(zhì)量，各個(gè)導(dǎo)桿均采用空心結(jié)構(gòu)。通過增設(shè)導(dǎo)桿，能顯著提高機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)剛度和穩(wěn)定性，比較好的解決了結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性的問題。</p><p>　　2.4 設(shè)計(jì)機(jī)械手手部連接方式</p><p>　　通過對(duì)數(shù)控機(jī)床上下料作業(yè)的具體分析，考

82、慮數(shù)控機(jī)床加工的具體形式及對(duì)機(jī)械手上下料作業(yè)時(shí)的具體要求，在滿足系統(tǒng)工藝要求的前提下提高安全和可靠性，為使機(jī)械手的結(jié)構(gòu)盡量簡單，降低控制的難度，本設(shè)計(jì)手腕不增加自由度，實(shí)踐證明這是完全能滿足作業(yè)要求的，3個(gè)自由度來實(shí)現(xiàn)機(jī)床的上下料完全足夠。具體的手腕（手臂手爪聯(lián)結(jié)梁）結(jié)構(gòu)見圖2-4.</p><p>　　圖2-4手爪聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.5 機(jī)械手末端執(zhí)行器（手爪）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

83、</p><p>　　2.5.1 機(jī)械手末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)要求</p><p>　　機(jī)械手末端執(zhí)行器是安裝在機(jī)械手手腕上用來進(jìn)行某種操作或作業(yè)的附加裝置。機(jī)器人末端執(zhí)行器的種類很多，以適應(yīng)機(jī)械手的不同作業(yè)及操作要求。末端執(zhí)行器可分為搬運(yùn)用、加工用和測(cè)量用等。</p><p>　　在設(shè)計(jì)機(jī)械手末端執(zhí)行器時(shí)，應(yīng)注意以下問題；</p><p>　　

84、1.機(jī)械手末端執(zhí)行器是根據(jù)機(jī)械手作業(yè)要求來設(shè)計(jì)的。一個(gè)新的末端執(zhí)行器的出現(xiàn)，就可以增加一種機(jī)械手新的應(yīng)用場(chǎng)所。因此，根據(jù)作業(yè)的需要和人們的想象力而創(chuàng)造的新的機(jī)械手末端執(zhí)行器，將不斷的擴(kuò)大機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域。</p><p>　　2.機(jī)械手末端執(zhí)行器的重量、被抓取物體的重量及操作力的總和機(jī)械手容許的負(fù)荷力。因此，要求機(jī)器人末端執(zhí)行器體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。</p><p>　　3.機(jī)械手張角

85、必須滿足所要加持工件的大小。通過合理的計(jì)算，計(jì)算出機(jī)械手所加持工件的長度范圍。</p><p>　　4.機(jī)械手必須有足夠的剛度。</p><p>　　5.機(jī)械手末端執(zhí)行器的萬能性與專用性是矛盾的。萬能末端執(zhí)行器在結(jié)構(gòu)上很復(fù)雜，甚至很難實(shí)現(xiàn)，例如，仿人的萬能機(jī)械手靈巧手，至今尚未實(shí)用化。目前，能用于生產(chǎn)的還是那些結(jié)構(gòu)簡單、萬能性不強(qiáng)的機(jī)械手末端執(zhí)行器。從工業(yè)實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，應(yīng)著重開發(fā)各種專用的

86、、高效率的機(jī)械手末端執(zhí)行器，加之以末端執(zhí)行器的快速更換裝置，以實(shí)現(xiàn)機(jī)械手多種作業(yè)功能，而不主張用一個(gè)萬能的末端執(zhí)行器去完成多種作業(yè)。因?yàn)檫@種萬能的執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜且造價(jià)昂貴。</p><p>　　6.通用性和萬能性是兩個(gè)概念，萬能性是指一機(jī)多能，而通用性是指有限的末端執(zhí)行器，可適用于不同的機(jī)器人，這就要求末端執(zhí)行器要有標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械接口（如法蘭），使末端執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和積木化。</p><p&g

87、t;　　7.機(jī)器人末端執(zhí)行器要便于安裝和維修，易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。用計(jì)算機(jī)控制最方便的是電氣式執(zhí)行機(jī)構(gòu)。因此，工業(yè)機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主流是電氣式，其次是液壓式和氣壓式（在驅(qū)動(dòng)接口中需要增加電-液或電-氣變換環(huán)節(jié)）。</p><p>　　2.5.2 機(jī)械手夾持器的運(yùn)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)方式</p><p>　　此處選夾持式手爪。按夾持方式來分，有外夾式和內(nèi)撐式兩種。</p><p&g

88、t;　　機(jī)器人夾持器（手爪）的驅(qū)動(dòng)方式主要有三種</p><p>　　1.氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式 這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是用電磁閥來控制手爪的運(yùn)動(dòng)方向，用氣流調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)其運(yùn)動(dòng)速度。由于氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)價(jià)格較低，所以氣動(dòng)夾持器在工業(yè)中應(yīng)用較為普遍。另外，由于氣體的可壓縮性，使氣動(dòng)手爪的抓取運(yùn)動(dòng)具有一定的柔順性，這一點(diǎn)是抓取動(dòng)作十分需要的。</p><p>　　2.電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式 電動(dòng)驅(qū)動(dòng)手爪應(yīng)用也較為

89、廣泛。這種手爪，一般采用直流伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)，并需要減速器以獲得足夠大的驅(qū)動(dòng)力和力矩。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式可實(shí)現(xiàn)手爪的力與位置控制。但是，這種驅(qū)動(dòng)方式不能用于有防爆要求的條件下，因?yàn)殡姍C(jī)有可能產(chǎn)生火花和發(fā)熱。</p><p>　　3.液壓驅(qū)動(dòng)方式 液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)剛度大，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)位置控制。</p><p>　　為了保持驅(qū)動(dòng)形式的相同以及操作方便此處選液壓驅(qū)動(dòng)方式。</p>

90、<p>　　2.5.3 機(jī)械手夾持器的典型結(jié)構(gòu)</p><p>　　楔塊杠桿式手爪、滑槽式手爪、連桿杠桿式手爪、齒輪齒條式手爪、平行杠桿式手爪。齒輪齒條結(jié)構(gòu)比較常見，也比較適合于對(duì)小型工件的加持，而且加持精度比較高。所以我選擇的是齒輪齒條結(jié)構(gòu)手爪。即通過活塞桿的直線運(yùn)動(dòng)與齒輪式手指嚙合，轉(zhuǎn)化為手指的張合運(yùn)動(dòng)。通過工件尺寸確定出機(jī)械手手指張合范圍。手爪的具體結(jié)構(gòu)形式如圖2-5所示</p>

91、<p>　　圖2-5機(jī)械手末端執(zhí)行手爪結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.6 機(jī)械手的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.6.1 工業(yè)機(jī)械手傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題</p><p>　　機(jī)械手是由多級(jí)聯(lián)桿和關(guān)節(jié)組成的多自由度的空間運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。除直接驅(qū)動(dòng)型機(jī)械手以外，機(jī)械手各聯(lián)桿及各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)都是由驅(qū)動(dòng)器經(jīng)過各種機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的。機(jī)械手所采用的傳

92、動(dòng)機(jī)構(gòu)與一般機(jī)械的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相類似。常用的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有螺旋傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、同步帶傳動(dòng)、高速帶傳動(dòng)等。由于傳動(dòng)部件直接影響著機(jī)器人的精度、穩(wěn)定性和快速響應(yīng)能力，因此，應(yīng)設(shè)計(jì)和選擇滿足傳動(dòng)間隙小，精度高，低摩擦、體積小、重量輕、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、響應(yīng)速度快、傳遞轉(zhuǎn)矩大、諧振頻率高以及與伺服電動(dòng)機(jī)等其它環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)性能相匹配等要求的傳動(dòng)部件。</p><p>　　在設(shè)計(jì)機(jī)械手的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)要注意以下問題：</p>

93、<p>　　1.為了提高機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度及控制精度，要求機(jī)器人各運(yùn)動(dòng)部件的重量要輕，慣量要小。因此，機(jī)器人的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)要力求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，體積小。</p><p>　　2.在傳動(dòng)鏈及運(yùn)動(dòng)副中要采用間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)，以減小反向空回所造成的運(yùn)動(dòng)誤差。</p><p>　　3.系統(tǒng)傳動(dòng)部件的靜摩擦力應(yīng)盡可能小，動(dòng)摩擦力應(yīng)是盡可能小的正斜率，若為負(fù)斜率則易產(chǎn)生爬行，精度降低，壽命減小。因

94、此，要采用低摩擦阻力的傳動(dòng)部件和導(dǎo)向支承部件，如滾珠絲杠副、滾動(dòng)導(dǎo)向支承等。</p><p>　　2.6.2 工業(yè)機(jī)械手常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)形式</p><p><b>　　1.齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　在機(jī)器人中常用的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有圓柱齒輪，圓錐齒輪，諧波齒輪，擺線針輪及蝸輪蝸桿傳動(dòng)等。</p><p>&

95、lt;b>　　2.諧波齒輪傳動(dòng)</b></p><p>　　諧波齒輪傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小重量輕，傳動(dòng)比大（幾十到幾百），傳動(dòng)精度高、回程誤差小、噪音低、傳動(dòng)平穩(wěn)，承載能力強(qiáng)、效率高等一系列優(yōu)點(diǎn)。故在工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。諧波齒輪傳動(dòng)與少齒差行星齒輪傳動(dòng)十分相似，它是依靠柔性齒輪產(chǎn)生的可控變形波引起齒間的相對(duì)錯(cuò)齒來傳遞動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)的，故諧波齒輪傳動(dòng)與一般的齒輪傳動(dòng)具有本質(zhì)上的差別。&l

96、t;/p><p><b>　　3.螺旋傳動(dòng)</b></p><p>　　螺旋傳動(dòng)及絲杠螺母，它主要是用來將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)變換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。螺旋傳動(dòng)有傳遞能量為主的，如螺旋壓力機(jī)、千斤頂?shù)龋挥幸詡鬟f運(yùn)動(dòng)為主的，如機(jī)床工作臺(tái)的進(jìn)給絲杠。絲杠螺母傳動(dòng)分為普通絲杠（滑動(dòng)摩擦）和滾珠絲杠（滾動(dòng)摩擦），前者結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、制造成本低，具有自鎖能力；但是摩擦阻力矩

97、大、傳動(dòng)效率低（30%~40%）。后者雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高，但是其最大的優(yōu)點(diǎn)是摩擦阻力矩小、傳動(dòng)效率高（92%~98%），其運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好，靈活度高。通過預(yù)緊，能消除間隙、提高傳動(dòng)剛度；進(jìn)給精度和重復(fù)定位精度高。使用壽命長；而且同步性好，使用可靠、潤滑簡單，因此滾珠絲杠在機(jī)器人中應(yīng)用很多。由于滾珠絲杠傳動(dòng)返行程不能自鎖；因此在用于垂直方向傳動(dòng)時(shí)，須附加自鎖機(jī)構(gòu)或制動(dòng)裝置。</p><p><b>　　

98、4.同步帶傳動(dòng)</b></p><p>　　同步帶傳動(dòng)是綜合了普通帶傳動(dòng)和鏈輪鏈條傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)的一種新型傳動(dòng)，它在帶的工作面及帶輪外周上均制有嚙合齒，通過帶齒與輪齒作嚙合傳動(dòng)。為保證帶和帶輪作無滑動(dòng)的同步傳動(dòng)，齒形帶采用了承載后無彈性變形的高強(qiáng)力材料，無彈性滑動(dòng)，以保證節(jié)距不變。同步帶具有傳動(dòng)比準(zhǔn)確、傳動(dòng)效率高（可達(dá)98%）、節(jié)能效果好；能吸振、噪聲低、不需要潤滑；傳動(dòng)平穩(wěn)，能高速傳動(dòng)（可達(dá)40m/s）、

99、傳動(dòng)比可達(dá)10，結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，故在機(jī)器人中使用很多。其主要缺點(diǎn)是安裝精度要求高、中心距要求嚴(yán)格，同時(shí)具有一定的蠕變性。同步帶帶輪齒形有梯形齒形和圓弧齒形。</p><p><b>　　5.鋼帶傳動(dòng)</b></p><p>　　鋼帶傳動(dòng)的特點(diǎn)是鋼帶與帶輪間接觸面積大，是無間隙傳動(dòng)、摩擦阻力大，無滑動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡單緊湊、運(yùn)行可靠、噪聲低，驅(qū)動(dòng)力矩大、壽命長，鋼帶無

100、蠕變、傳動(dòng)效率高。</p><p><b>　　鏈傳動(dòng)</b></p><p>　　在機(jī)器人中鏈傳動(dòng)多用于腕傳動(dòng)上，為了減輕機(jī)器人末端的重量，一般都將腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在小臂后端或大臂關(guān)節(jié)處。由于電機(jī)距離被傳動(dòng)的腕關(guān)節(jié)較遠(yuǎn)，故采用精密套筒滾子鏈來傳動(dòng)。</p><p><b>　　鋼絲繩輪傳動(dòng)</b></p>

101、<p>　　鋼絲繩輪傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)剛度大、結(jié)構(gòu)柔軟，成本較低等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是帶輪較大、安裝面積大、加速度不宜太高。</p><p>　　2.6.3 設(shè)計(jì)具體采用方案</p><p>　　具體到本設(shè)計(jì)，因?yàn)檫x用了液壓缸作為機(jī)械手的水平手臂和垂直手臂，由于液壓缸實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)，它既是關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，又是動(dòng)力元件。故不需要中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，這既簡化了結(jié)構(gòu)，同時(shí)又提高了精度。</p

102、><p>　　2.7 機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.7.1 機(jī)械手各類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)</p><p>　　工業(yè)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，按動(dòng)力源分為液壓、氣動(dòng)和電動(dòng)三大類。根據(jù)需要也可這三種基本類型組合成復(fù)合式的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。這三類基本驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)如下。</p><p><b>　　1.液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)</b>&l

103、t;/p><p>　　由于液壓技術(shù)是一種比較成熟的技術(shù)，它具有動(dòng)力大、力（或力矩）與慣量比大、快速響應(yīng)高、易于實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)等特點(diǎn)。適合于在承載能力大，慣量大以及在防火防爆的環(huán)境中工作的機(jī)器人。但是，液壓系統(tǒng)需要進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換（電能轉(zhuǎn)換成液壓能），速度控制多數(shù)情況下采用節(jié)流調(diào)速，效率比電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)低，液壓系統(tǒng)的液體泄露會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，工作噪音也較高。</p><p><b>　　2.氣

104、動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)</b></p><p>　　具有速度快，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，維修方便、價(jià)格低等特點(diǎn)。適用于中、小負(fù)荷的機(jī)器人中采用。但是因難于實(shí)現(xiàn)伺服控制，多用于程序控制的機(jī)器人中，如在上、下料和沖壓機(jī)器人中應(yīng)用較多。</p><p><b>　　3.電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)</b></p><p>　　由于低慣量、大轉(zhuǎn)矩的交、直流伺服電機(jī)及其配套的伺服

105、驅(qū)動(dòng)器（交流變頻器、直流脈沖寬度調(diào)制器）的廣泛采用，這類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在機(jī)器人中被大量采用。這類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不需要能量轉(zhuǎn)換，使用方便，噪聲較低，控制靈活。大多數(shù)電機(jī)后面需安裝精密的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。直流有刷電機(jī)不能直接用于要求防爆的工作環(huán)境中，成本上也較其他兩種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高。但因?yàn)檫@類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)比較突出，因此在機(jī)器人中被廣泛的使用。</p><p><b>　　我選擇了液壓驅(qū)動(dòng)。</b></p>

106、<p>　　2.7.2 機(jī)械手液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) </p><p>　　液壓系統(tǒng)在機(jī)械手中所起的作用是通過電-液轉(zhuǎn)換元件把控制信號(hào)進(jìn)行功率放大，對(duì)液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)進(jìn)行方向、位置、和速度的控制，進(jìn)而控制機(jī)械手手臂按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律動(dòng)作。液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)多數(shù)情況下采用直線液壓缸或擺動(dòng)馬達(dá)，連續(xù)回轉(zhuǎn)的液壓馬達(dá)用得很少。在工業(yè)機(jī)器人中，中、小功率的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用節(jié)流調(diào)速的為多，大功率的用容積調(diào)速系統(tǒng)。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)特性