迹规划研究,控制系统开发; E.焊 接 、搬 运 、装 配 、切 割 等 作 业 的 工 业 机 器 人 产 品 的 标 准 化 、通 用 化 、模 块 化 、系 列 化 研 究 ;以 及 离 线 示 教 编 程 和 系 统 动 态 仿 真 。
总的来说,大体是两个方向:其一是机器人的智能化,多传感器、多控制器,先进的控制算法,复杂的机电控制系统;其二是与生产加工相联系,满足相对具体的任务的工业机器人,主要采用性价 比 高 的 模 块 ,在 满 足 工 作 要 求 的 基 础 上 ,追 求 系 统 的 经 济 、简 洁 、可靠,大量采用工业控制器,市场化、模块化的元件。
1.4 设计原则 在设计之前,必须要有一个指导原则。
这次毕业设计的设计原则是:以任务书所要求的具体设计要求为根本设计目标,充分考虑机械手工作的环境和工艺流程的具体要求。
在满足工艺要求的基础上,尽可能的使结构简练,尽可能采用标准化、模块化的通用元配件,以降低成本,同时提高可靠性。
本着科学经济和满足生产要求的设计原则,同时也考虑本次设计是毕业设计的特点,将大学期间所学的知识,如机械设计、机械原理、液压、气动、电气传动及控 、制 、 传 感 器 、 可 编 程 控 制 器 ( PLC) 电 子 技 术 、 自 动 控 制 、 机 械 系统仿真等知识尽可能多的综合运用到设计中,使得经过本次设计对大学阶段的知识得到巩固和强化,同时也考虑个人能力水平和时间的客观实际,充分发挥个人能动性,脚踏实地,实事求是的做好本次设计。
第 2 章 设计方案的论证2.1 机械手的总体设计2.1.1 机 械 手 总 体 结 构 的 类 型 工业机器人的结构形式主要有直角坐标结构,圆柱坐标结构,球坐标结构,关节型结构四种。
各结构形式及其相应的特点,分别介绍如下。
1.直 角 坐 标 机 器 人 结 构 直角坐标机器人的空间运动是用三个相互垂直的直线运动来实现 的 ,如 图 a2-1.。
由 于 直 线 运 动 易 于 实 现 全 闭 环 的 位 置 控 制 ,所 以 ,直 角 坐 标 机 器 人 有 可 能 达 到 很 高 的 位 置 精 度( μ m 级 ) 。
但 是 ,这 种直角坐标机器人的运动空间相对机器人的结构尺寸来讲,是比较小的。
因此,为了实现一定的运动空间,直角坐标机器人的结构尺寸要比其他类型的机器人的结构尺寸大得多。
直角坐标机器人的工作空间为一空间长方体。
直角坐标机器人主 要 用 于 装 配 作 业 及 搬 运 作 业 ,直 角 坐 标 机 器 人 有 悬 臂 式 ,龙 门 式 ,天车式三种结构。
2.圆 柱 坐 标 机 器 人 结 构 圆柱坐标机器人的空间运动是用一个回转运动及两个直线运动来 实 现 的 ,如 图 2-1.b。
这 种 机 器 人 构 造 比 较 简 单 ,精 度 还 可 以 ,常用于搬运作业。
其工作空间是一个圆柱状的空间。
3. 球 坐 标 机 器 人 结 构 球坐标机器人的空间运动是由两个回转运动和一个直线运动来实 现 的 ,如 图 2-1.c。
这 种 机 器 人 结 构 简 单 、成 本 较 低 ,但 精 度 不 很高。
主要应用于搬运作业。
其工作空间是一个类球形的空间。
4. 关 节 型 机 器 人 结 构 如 关 节 型 机 器 人 的 空 间 运 动 是 由 三 个 回 转 运 动 实 现 的 , 图 2-1.d。
关节型机器人动作灵活,结构紧凑,占地面积小。
相对机器人本体尺寸,其工作空间比较大。
此种机器人在工业中应用十分广泛,如焊接、喷漆、搬运、装配等作业,都广泛采用这种类型的机器人。
关节型机器人结构,有水平关节型和垂直关节型两种。
图 2-1 四种机器人坐标形式2.1.2 设 计 具 体 采 用 方 案 图 2-2 具 体 到 本 设 计 , 因 为 设 计 要 求 搬 运 的 加 工 工 件 的 质 量 达 30KG,且 长 度 达 500MM,同 时 考 虑 到 数 控 机 床 布 局 的 具 体 形 式 及 对 机 械 手的具体要求,考虑在满足系统工艺要求的前提下,尽量简化结构,以 减 小 成 本 、 提 高 可 靠 度 。
该 机 械 手 在 工 作 中 需 要 3 种 运 动 其 中 手臂 的 伸 缩 和 立 柱 升 降 为 两 个 直 线 运 动 另 一 个 为 手 臂 的 回 转 运 动 综合 考 虑 ,机 械 手 自 由 度 数 目 取 为 3,坐 标 形 式 选 择 圆 柱 坐 标 形 式 ,即一 个 转 动 自 由 度 两 个 移 动 自 由 度 ,其 特