传动、气压传动和电机驱动。
控制系统: 通过对驱动系统的控制,使执行系统按照规定的要求进行工作,当发生错误或故障时发出报警信号。
- 3 - 002.3 总体
方案拟定 由设计要求本设计机械手实现的作用:自动线上有A,B两条输送带,之间距离为0.7m,现设计机械手将一棒料工件从 A 带送到 B 带并将棒料翻转过来。
确定为四自由度的机械手。
其中 2 个为旋转,2 个为平移。
在工业机器人的诸多功能中,抓取和移动是最主要的功能。
这两项功能实现的技术基础是精巧的机械结构设计和良好的伺服控制驱动。
本次设计就是在这一思维下展开的。
根据设计内容和需求确定机械手,利用步进电机驱动和谐波齿轮传动来实现机器人的旋转运动;利用另一台步进电机驱动滚珠丝杠旋转,从而使与滚珠丝杠螺母副固连在一起的手臂实现上下运动;考虑到本设计中的机械手
工作范围不大,故利用气缸驱动实现手臂的伸缩运动;末端夹持器则选用气爪来做夹持器,用小型气缸驱动夹紧。
气爪的旋转则由与气爪连接的摆动气缸实现。
其外观与工作移动方位如图 2-2 图 2-2 机器人外形图2.4 机器人的工作空间 本机械手底座采用圆柱坐标型结构,其工作空间是一个具有一定角度的绕机械手转动轴的扇形体立体空间。
机器人具有较大的相对工作空间和绝对工作空间,所谓相对工作空间是指手腕端部可抵达的最大空间体积与机器人本体外壳体积之比,绝对工作空间是指手腕端部可抵达的最大空间体积,只要工件搬运点都在此范围内即可实现搬运。
下图 2-3 描述了本机械手的工作空间,是顶视图。
高度即为手臂可升降的高度。
- 4 - 00 图 2-3 工作空间图2.5 机械手驱动系统设计 2.5.1 机械手驱动器 机械手驱动系统包括驱动器和传动机构它们常和执行器联成一体驱动臂,杆和载荷完成指定的运动。
常用的驱动器有电机、液压和气动等驱动装置,其中采用电机驱动器是最
常用的驱动方式,包括直流伺服电机,交流伺服电机及其步进电机等。
本设计中底座的旋转与手臂升降都是采用步进电机作为驱动器(在第 5 章计算说明步进电机的选 ,而手臂的伸缩则选用七缸作为驱动器。
气爪的翻转是通过摆动气缸来作为驱动器。
择) 2.5.2 机械手传动机构 手臂的升降是步进电机通过联轴器直接与丝杆连接。
手臂上安装丝杆螺母副,从而驱动手臂的升降。
手臂的伸缩是通过气缸杆直接连接装有摆动气缸的摆动气缸安装板,从而实现伸缩运动的。
气爪的旋转是摆动气缸通过气爪的连接附件直接相连接。
如下图 2-4 图 2-4 气爪连接示图 - 5 - 00 底座的旋转是通过步进电机联接谐波齿轮直接驱动转动机座转动,从而实现机械手的旋转运动。
如下图 2-5: 1——支座,2——电机,3——轴承,4——带传动,5——壳体 6——位置传感器,7——柔轮,8——波发生器,9——刚轮 图 2-5 机械手底座传动示图本设计中的四自由度棒料搬运机械手的有关技术参数见表 2-1。
表 2-1 机械手参数表 机械手类型 四自由度圆柱坐标型 抓取重量 2Kg 自由度 4 个(2 个回转 2 个移动) 底座 长 290mm,回转运动,回转角 240°,步进电机驱动 PLC 控制 手臂升降机构 长 550mm,升降运动,升降范围 400mm,步进电机驱动 PLC 控制 手臂伸缩机构 长 826mm,伸缩运动,伸缩范围 270mm,气缸驱动 活塞位置控制 气爪旋转机构 旋转运动,旋转角 180o,气缸驱动,行程开关控制 - 6 - 广东海洋大学 2006 届本科生毕业设计 3 机械手的传动设计3.1 滚珠丝杠的选择 丝杆所受载荷主要是手臂的重力,设计的手臂质量约为 25KG 即等效载荷 Fm 245N 。
丝杆选为有效行.