搬運(yùn)機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

駱晨

摘 要：本文的控制對(duì)象是由三個(gè)操縱器組成的一組操縱器。每個(gè)機(jī)械手完成八個(gè)基本動(dòng)作，三個(gè)機(jī)械手相互配合。機(jī)械手由氣缸驅(qū)動(dòng)，氣缸由電磁閥控制。限位開(kāi)關(guān)檢測(cè)操縱器是否達(dá)到固定位置。本文以西門(mén)子S7-200系列CPU224為核心，對(duì)EM221數(shù)字輸入模塊和EM222繼電器輸出模塊進(jìn)行了擴(kuò)展。機(jī)械手的開(kāi)關(guān)信號(hào)直接輸入PLC，PLC通過(guò)中間繼電器控制電磁閥。在軟件方面，設(shè)計(jì)了主程序和子程序。主程序控制操縱器組動(dòng)作，子程序控制每個(gè)操縱器動(dòng)作。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機(jī)械手;自由度;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP241 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

機(jī)械手最初用于汽車制造業(yè)，通常用于焊接、噴漆、裝卸和搬運(yùn)。機(jī)械手?jǐn)U大了人的手、腳和大腦的功能。在危險(xiǎn)、有害、有毒、低溫、高熱的環(huán)境中工作，可以替代人類。它可以代替人完成繁重單調(diào)的重復(fù)性工作，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

1 機(jī)械手總體設(shè)計(jì)

主要由4個(gè)大零件和5個(gè)液壓缸組成的操縱機(jī)械手：（1）手使用線性液壓缸通過(guò)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行手柄的打開(kāi)和關(guān)閉。（2）對(duì)于手腕，使用旋轉(zhuǎn)的液壓缸將手旋轉(zhuǎn)180°。（3）手臂使用線性液壓缸以實(shí)現(xiàn)手臂的位移。（4）機(jī)體采用線性液壓缸和旋轉(zhuǎn)液壓缸進(jìn)行臂的抬升和旋轉(zhuǎn)。

2 手部設(shè)計(jì)

在拉桿3的作用下，釘子的銷釘2的上拉力為F，兩個(gè)手指1在銷釘上的反作用力通過(guò)中心點(diǎn)O分別是F1和F2，力的方向跟中心線OO1和OO2平行，交F1和F2的延長(zhǎng)線于A及B。

式中a為手指的回轉(zhuǎn)支點(diǎn)到對(duì)稱中心的距離;為育苗盤(pán)手柄被夾緊時(shí)手指的銷軸方向與兩回轉(zhuǎn)支點(diǎn)的夾角。

3 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)分析

3.1 機(jī)械手對(duì)象的建模

在機(jī)械手運(yùn)動(dòng)仿真中使用函數(shù)來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手模型。首先，6個(gè)關(guān)節(jié)角度的變化范圍要有限制，然后輸入匹配角度或調(diào)整滑塊以更改機(jī)器人關(guān)節(jié)角度，這將改變機(jī)器人末端效果集的位置。

3.2 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)分析處理的元素主要是位置、速度和加速度等與時(shí)間的關(guān)系。

3.2.1 正問(wèn)題情況

利用Robotics Toolbox中函數(shù)和來(lái)處理機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真的正問(wèn)題情況。

關(guān)節(jié)坐標(biāo)系的初始位置，機(jī)械手關(guān)節(jié)的最終位姿由函數(shù)控制，則執(zhí)行將得到機(jī)械手末端執(zhí)行器的齊次坐標(biāo)變換矩陣。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)函數(shù)來(lái)捕捉末端執(zhí)行器的姿態(tài)變化軌跡。

手臂的末端在兩秒鐘內(nèi)從原始位置移動(dòng)到[0 pi/2～pi/2000]的空間坐標(biāo)變化。最終效果的x軸從0.7 m移至0.19 m，y軸不變，而z軸從-0.6 m移至-1.2 m，關(guān)節(jié)角變化之間的關(guān)系在正動(dòng)力學(xué)方程中。

3.2.2 逆問(wèn)題情況

利用Robotics Toolbox中函數(shù)、函數(shù)和函數(shù)來(lái)處理機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真的逆問(wèn)題情況。

3.3 機(jī)械手動(dòng)力學(xué)分析

機(jī)械手動(dòng)力學(xué)分析的正問(wèn)題情況使用Robotics Toolbox中的函數(shù)和函數(shù)來(lái)處理的。

4 結(jié)論

控制器由自由度技術(shù)的可編程控制器控制，這是機(jī)電一體化的現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)線的重要輔助手段。他可以做到上下，左右和望遠(yuǎn)鏡的三維運(yùn)動(dòng)。更適合現(xiàn)代量產(chǎn)和靈活生產(chǎn)。它可以完成物品、材料、機(jī)械零件等的運(yùn)輸、搬運(yùn)、裝卸和其他操作。遵循某些控制要求和程序，并在必要時(shí)更改程序以更改操作。

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