圆柱坐标机械手结构设计

洛阳理工学院毕业设计（论文）I圆柱坐标式三自由度机械手摘要机器人不仅是一种自动化的机器。机器人是一种可重新编程的、多功能的、机械手,为实现各种任务设计成通过可改变的程序动作来移动材料、零部件、工具或是其他专用装置。本设计设计的是一种圆柱坐标式机械手,该装置具有三个独立运动(两个直线运动、一个旋转运动)，也就是所说的三个自由度。该机构中立柱可相对于机座旋转180度，回转速度15r/min，可水平伸缩距离400mm，移动速度约0.2m/s，机械手可上下垂直运动，其垂直升降量1000mm，移动速度约0.15m/s，机械手最大夹持重量10kg，所夹持工件为圆柱形，直径范围：Ф30mm—Ф120mm。本设计的旋转运动采用摆动液压马达（旋转液压缸）驱动，水平伸缩运动采用液压缸驱动，垂直升降运动仍采用液压缸驱动。关键词：三自由度，圆柱坐标式，工业机器人，机械手洛阳理工学院毕业设计（论文）IICYLINDRICALCOORDINATEROBOTOFTHREEDEGREESOFFREEDOMABSTRACTArobotisnotsimplyanotherautomatedmachine.Arobotisareprogrammablemultifunctionalmanipulatordesignedtomovematerial,parts,tool,orspecializeddevicesthroughvariableprogrammedmotionsfortheperformanceofavarietyoftask.Thisdesignisacylindricalcoordinatemanipulator,thedevicehasthreeseparatecampaigns(twostraight-linemovement,arotatingMovement),thatistosaythatthedevicehasthreedegreesoffreedom.Thebodiesofthecolumncanbecomparedtoframe180-degreerotation,withtherotationspeed15r/min.Themanipulatormaybestretchingfromthelevelof400mm,withthemovingspeedabout0.2m/s.Fromthetoptothebottom,themanipulatorcandoverticalmovementanditsverticaltake-offandlandingis1000mm,withthemovingspeedabout0.15m/s.Thelargestweightthatthedevicegripcanleadto10kg.Theworkpiecewiththediameterfrom30mmto120mmthatthedevicecangripiscylindrical.Accordingtotheissuedemands,besides,carefulthinkingandasktheteacher,therotatingmovementsofthedesignoptsrotatinghydraulicmotor(rotatingcylinder),thelevelofstretchingmovementsaredrivenbyhydrauliccylinders,verticaltake-offandlandingmovementsarestilldrivenbyhydrauliccylinders.KEYWORDS：Threedegreesoffreedom,Cylindrical，Industrialrobot,Manipulator洛阳理工学院毕业设计（论文）III目录前言................................................................................................1第1章概述....................................................................................21.1工业机械手的概述.............................................................21.1.1机械手的组成...........................................................21.1.2机械手的运动与分类................................................31.1.3机械手的主要参数...................................................41.1.4机械手的结构...........................................................41.2工业机械手的发展.............................................................51.3工业机械手在我国的发展与应用......................................6第2章总体设计方案.....................................................................82.1总体设计的思路.................................................................82.1.1思路...........................................................................82.2总体方案的确定.................................................................82.2.1方案.........................................................................8第3章机械手相关的设计与计算.................................................93.1手指的相关设计与计算.....................................................93.1.1手指夹紧力的计算...................................................93.1.2手部液压缸的选取.................................................113.1.3水平伸缩缸尺寸计算..............................................133.1.4垂直升降液压缸主要参数的确定..........................143.2升降手臂的设计...............................................................163.3立柱与托盘的设计...........................................................173.4液压马达的设计与计算...................................................193.5液压泵、电机的选择.......................................................213.6机械手的控制...................................................................22第4章相关的校核.......................................................................234.1手爪扇形齿轮与齿条强度校核........................................23结论................................................................................................24洛阳理工学院毕业设计（论文）IV谢辞................................................................................................25参考文献..........................................................................................26洛阳理工学院毕业设计（论文）1前言机器人技术的发展，可以说是科学技术发展共同的一个综合性的结果，同时，也是为社会经济发展产生了重大影响的一门科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战中各国加强了经济的投入，就加强了本国的经济的发展。另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果，也是人类自身发展的必然结果，人类的发展随着人们逐渐的这种社会发展的情况，人们越来越不断探讨自然过程中，在改造自然过程中，认识自然过程中,需求能够解放人的一种工具。那么这种工具就是代替人们去能够从事复杂和繁重的体力劳动，实现人们对不可达世界的认识和改造，这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。另一方面，人们有各种各样的好的想法，它也归功于电子技术，计算机技术以及制造技术等相关技术的发展而产生了提供了强大的技术保证。毕业设计是对大学所学的知识的总结和运用。它是基础知识和专业知识的统一，是理论和实践相结合，这加深了我们对所学知识的理解和灵活运用。通过查阅大量的资料，学到了很多在课堂上学不到的知识和掌握了一部分新的理念，为我们走向工作岗位奠定了一定的知识基础。同时，也是检验我们掌握所学知识的深度和力度洛阳理工学院毕业设计（论文）2第1章概述1.1工业机械手的概述工业机器手的用途十分广泛，它对于实现生产过程的自动化，提高劳动效率，减轻工人的劳动强度，保证工人的安全都具有重要的意义，尤其对于那些有毒、高危、多粉尘、油漆、深水作业的工作环境和有放射等恶劣环境条件下的作业，使用工业机械手和机器人更具有显著的优越性，在FMS中要实现物流系统的正常运用，以实现坯料进入车间到加工成成品零件的全过程，使各个环节都能进行自动连接，以及机床刀具的自动调换，机械手都将起的重要的作用。随着机械工业的发展，工业机械手的应用范围会越来越广。1.1.1机械手的组成工业机械手是一种模仿人手动作，并按设定的程序、轨迹、和要求代替人手抓取、搬运工件或操持工具或进行操作的自动化装置。在工业生产中应用的工业机械手简称为“机械手”。机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成，各部分之间的相互关系如1-1所示。图1-1机构相互关系图1、执行机构执行机构包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。控制系统驱动系统执行机构工件位置检测装置洛阳理工学院毕业设计（论文）3(1)手部（或称抓取机构）是与物体接触的部件，主要是抓取和放置物件的作用。(2)手腕是连接手部和手臂的部件，可以调整和改变工件方位。(3)手臂是支承手腕和手部的部件，用以改变工件的空间位置。(4)立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分。手臂的回转运动和升降（或俯仰）运动均与立柱有密切的联系。(5)机座是机械手的基础部分。执行机构的各个部件和驱动