械手结构的设计和分析.ppt

简述机械手整体结构的分析和设计xxxx机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。模仿人的手和臂及一些特定的动作功能，按固定程序搬运物件或操纵工具的一种装置。机械手主要由手部、运动机构和控制系统三部分组成。什么是机械手？常见机械手的几种结构类型直角坐标机器手的空间运动是用三个相互垂直的直线运动来实现的。由于直线运动易于实现全闭环的位置控制，所以，直角坐标机器手有可能达到很高的位置精度（μm级）。但是，这种直角坐标机器手的运动空间相对机器手的结构尺寸来讲，是比较小的。因此，为了实现一定的运动空间，直角坐标机器手的结构尺寸要比其他类型的机器手的结构尺寸大得多。直角坐标机器手结构圆柱坐标机器手的空间运动是用一个回转运动及两个直线运动来实现的，这种机器手构造比较简单，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。圆柱坐标机器手结构球坐标机器手的空间运动是由两个回转运动和一个直线运动来实现的，这种机器手结构简单、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。球坐标机器手结构关节型机器手的空间运动是由三个回转运动实现的,关节型机器手动作灵活，结构紧凑，占地面积小。相对机器手本体尺寸，其工作空间比较大。关节型机器手结构针对具体零件选用的机械手结构类型假设要求搬运的加工工件的质量30KG，且长度达500MM，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，即一个转动自由度两个移动自由度。即圆柱坐标形式机械手，其结构特点是:结构比较简单,手臂运动范围大,且有较高的定位准确度。圆柱形式机械手工作布局图机械手腰座结构分析和具体采用方案机械手手臂的结构分析和具体采用方案机器手腕部结构分析和具体采用方案机械手手爪的结构分析和具体采用方案123机械手各部分分析和设计腰座要有足够大的安装基面，以保证机器手在工作时整体安装的稳定性。腰座要承受机器手全部的重量和载荷，因此，机器手的基座和腰部轴及轴承的结构要有足够大的强度和刚度，以保证其承载能力。机器手的腰座是机器手的第一个回转关节，它对机器手末端的运动精度影响最大。腰部的回转运动要有相应的驱动装置，它包括驱动器。驱动装置一般都带有速度与位置传感器，以及制动器。腰部结构要便于安装、调整。为了减轻机器手运动部分的惯量，提高机器手的控制精度，一般腰部回转运动部分的壳体是由比重较小的铝合金材料制成，而不运动的基座是用铸铁或铸钢材料制成。机械手腰座结构的设计要求分析机械手腰座结构的分析机械手腰座结构的具体采用方案腰座回转的驱动形式要么是电机通过减速机构来实现，要么是通过摆动液压缸或液压马达来实现，目前的趋势是用前者。因为电动方式控制的精度能够很高，而且结构紧凑，不用设计另外的液压系统及其辅助元件。考虑到腰座是机器手的第一个回转关节，对机械手的最终精度影响大，故采用电机驱动来实现腰部的回转运动。一般电机都不能直接驱动，考虑到转速以及扭矩的具体要求，采用大传动比的齿轮传动系统进行减速和扭矩的放大。应尽可能使机器手手臂各关节轴相互平行；相互垂直的轴应尽可能相交于一点。机器手手臂的结构尺寸应满足机器手工作空间的要求。工作空间的形状和大小与机器手手臂的长度，手臂关节的转动范围有密切的关系。机器手手臂末端工作空间并没有考虑机器手手腕的空间姿态要求，如果对机器手手腕的姿态提出具体的要求，则其手臂末端可实现的空间要小于上述没有考虑手腕姿态的工作空间。机械手手臂的结构分析机械手手臂结构的具体采用方案机械手的垂直手臂（大臂）升降和水平手臂（小臂）的伸缩运动都为直线运动。直线运动的实现一般是气动传动，液压传动以及电动机驱动滚珠丝杠来实现。考虑到搬运工件的重量较大，考虑加工工件的质量达30KG，属中型重量，同时考虑到机械手的动态性能及运动的稳定性，安全性，对手臂的刚度有较高的要求。综合考虑，两手臂的驱动均选择液压驱动方式，通过液压缸的直接驱动，液压缸既是驱动元件，又是执行运动件，不用再设计另外的执行件了；而且液压缸实现直线运动，控制简单，易于实现计算机的控制。机器手手腕的自由度数，应根据作业需要来设计。机器手手腕自由度数目愈多，各关节的运动角度愈大，则机器手腕部的灵活性愈高，机器手对对作业的适应能力也愈强。01机器手手腕要与末端执行器相联，因此，要有标准的联接法兰，结构上要便于装卸末端执行器。02机器手的手腕机构要有足够的强度和刚度，以保证力与运动的传递。03要设有可靠的传动间隙调