平衡臂機(jī)器人機(jī)械手的設(shè)計(jì)

胡綠瑩， 陳志剛

（邵陽學(xué)院機(jī)械與能源工程學(xué)院， 湖南 邵陽 422000）

引言

目前工業(yè)中應(yīng)用的機(jī)械手都已經(jīng)逐漸發(fā)展為工業(yè)機(jī)器人，大多由操作機(jī)（機(jī)械本體）、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)傳感裝置組成。它是一種復(fù)雜的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。機(jī)器人不是簡(jiǎn)單的體力勞動(dòng)替代品，而是一種融合了人與機(jī)器優(yōu)勢(shì)的機(jī)電設(shè)備。機(jī)器人在勞動(dòng)生活中有著非常重要的作用，它也是人類科技進(jìn)步的表現(xiàn)。

1 機(jī)器人機(jī)械手的組成和分類

1.1 機(jī)器人機(jī)械手的組成

主要由機(jī)械手、操作機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三部分組成：

1）機(jī)械手（1）手部。手柄配置在前端，手柄充滿了變速軸。機(jī)器人的構(gòu)造模仿人類的手指，將未被切斷的虛構(gòu)化合物和游離化合物分割。

2）傳送機(jī)構(gòu)。能夠生成方向盤和分割方向盤。傳送手柄功能的是指針。需要正確把握指針的操作方法，才能使其加載到規(guī)定的位置。

3）動(dòng)力源。軀體設(shè)置了方向盤和電源，各自提供了制度上的支持。

1.2 操作機(jī)構(gòu)

控制機(jī)制分為四大類：液壓刺激、氣體刺激、電刺激和機(jī)械裝置。油壓刺激主要通過氣缸、閥門、油泵和燃料罐傳遞?？刂茩C(jī)制多用氣壓汽缸、氣動(dòng)馬達(dá)天然氣閥等。這些裝置非常方便、簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉。另外，氣壓系統(tǒng)容易生銹。

所有電氣化產(chǎn)品都使用三相異步電機(jī)，使用具有觸發(fā)裝置和大型齒輪減速系數(shù)降低的有效電力。在初期發(fā)展階段，部分設(shè)計(jì)人員將馬達(dá)裝置轉(zhuǎn)換成螺絲和螺母的感應(yīng)聲音的組織。也有些設(shè)計(jì)者使用磁懸浮代替該組織，以實(shí)現(xiàn)高效率的操作。

1.3 控制系統(tǒng)

機(jī)器人操作員需要遵循控制作業(yè)指示，包括具體執(zhí)行時(shí)間、速度、追加及讀取速度等。機(jī)器人控制分為位置控制和連續(xù)智能控制兩種類型。控制系統(tǒng)可以根據(jù)要求移動(dòng)，結(jié)構(gòu)使用數(shù)值序列控制。必須先保存代碼，然后按照規(guī)定程序控制機(jī)器人操作員繼續(xù)作業(yè)。

2 機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案

2.1 機(jī)械手液壓系統(tǒng)的工作原理

這個(gè)機(jī)械手的傳輸是油壓滾子，為了受到傳遞的力量會(huì)施加很大的壓力。推進(jìn)力的電動(dòng)泵吐出油泵的壓油，使壓力能源從電源向機(jī)械能變化。液壓油進(jìn)入管道的汽缸，進(jìn)行調(diào)整。由此，會(huì)誘發(fā)連接桿的運(yùn)動(dòng)，引起方向盤膨脹等，收縮、變動(dòng)、急劇壓力等狀態(tài)的改變會(huì)造成機(jī)械出現(xiàn)某些變化。運(yùn)動(dòng)可能壓縮摩擦阻力時(shí)，機(jī)械手的一部分必須維持強(qiáng)度、壓力管理及活塞作業(yè)區(qū)域以相同的方式運(yùn)動(dòng)。方向盤為了解決油泵進(jìn)入氣缸的油壓?jiǎn)栴}，采取了所有的動(dòng)作。這種類型通過向水壓破碎裝置傳遞壓力，將水壓破碎轉(zhuǎn)換器的力傳遞給水壓破碎裝置。

這是相當(dāng)于單一液壓裝置的液壓結(jié)構(gòu)的機(jī)械手，由機(jī)械手、液壓系統(tǒng)、電源管理三部分構(gòu)成。激發(fā)系統(tǒng)的油壓歸納見圖1。

2.2 液壓傳動(dòng)機(jī)械手的特點(diǎn)

1）可以提高出口強(qiáng)度。此外，還可獲得20～70 kg/cm2的壓力。因此，在活塞區(qū)域，在相同條件下，液壓機(jī)器人可以釋放更大的空氣機(jī)器人。目前，液壓機(jī)械裝置的質(zhì)量（即難以控制）為800 kg，氣壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人移動(dòng)質(zhì)量不到30 kg。

2）油壓滯后小，反應(yīng)強(qiáng)烈，比空氣穩(wěn)定。氣壓傳輸容易達(dá)到高速，但空氣聯(lián)軸器低，攻擊道路上的油，不喜歡針點(diǎn)。

圖1 機(jī)械手液壓系統(tǒng)的工作原理

3）出口的強(qiáng)度和速度主要由油壓的壓力決定，有些氣缸下的速度和電流容量可以通過調(diào)節(jié)壓力和吸氣閥來輕松控制。

2.3 機(jī)器人機(jī)械手的動(dòng)作順序

機(jī)器人工作流程見圖2。

這些運(yùn)動(dòng)由控制系統(tǒng)控制?？刂葡到y(tǒng)向螺線管發(fā)送信號(hào)，按鈕控制激活動(dòng)作。電子步進(jìn)控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)定的延遲時(shí)間，使用步驟來啟動(dòng)動(dòng)作階段、接觸過程或中繼的各步驟的動(dòng)作，螺線管閥的步驟“跳過”，由液壓系統(tǒng)自動(dòng)控制。

圖2 機(jī)器人機(jī)械手的動(dòng)作順序

2.4 平衡臂機(jī)械手總體布局方案

通過圖3 顯示，我們了解了機(jī)械結(jié)構(gòu)，考慮到物理材料的原因且是不需要移動(dòng)的穩(wěn)定機(jī)器人，因此其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為嵌入水泥，取得平衡，使其穩(wěn)定。這個(gè)構(gòu)造沒有伸縮汽缸。汽缸機(jī)構(gòu)的十字路口被配置在同一列。如果這個(gè)地方被聚類化，不方便的話，兩個(gè)機(jī)器人會(huì)被安裝到揮桿上，并像離開旋轉(zhuǎn)油缸那樣揮棒。增加支持中心軸扭矩曲線。然后是機(jī)器人，壽命變短。因此，我們?cè)诠?yīng)欄的另一邊設(shè)計(jì)了伸縮汽缸油壓站和支撐板。如果機(jī)器人的揮桿中心離汽缸機(jī)構(gòu)的Z 字形旋轉(zhuǎn)中心比較近，減輕軸的彎曲，可以通過機(jī)器人的收集和設(shè)置石油管道來改善。雖然設(shè)計(jì)了機(jī)器人，但空間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)不會(huì)被水平范圍的存儲(chǔ)式汽缸捕捉，而是正確控制機(jī)構(gòu)，并在空間內(nèi)持續(xù)移動(dòng)。

圖3 平衡臂機(jī)械手總體布局方案

3 結(jié)語

畢業(yè)設(shè)計(jì)為我們提供了一個(gè)很好的機(jī)會(huì)來了解工作設(shè)計(jì)的基本過程和方法以及設(shè)計(jì)理念。在設(shè)計(jì)中，經(jīng)過老師的指導(dǎo)，遇到的很多問題都得到了最好的解決方案。盡管本次設(shè)計(jì)只是一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)械手設(shè)計(jì)，但充分?jǐn)U展和提升了旋轉(zhuǎn)、滑動(dòng)的一些其他功能。在這些機(jī)器的設(shè)計(jì)中，理論知識(shí)和實(shí)踐的結(jié)合將鞏固和深化我們以前所學(xué)到的理論知識(shí)，為今后持續(xù)的研究設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。