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（完稿）气动翻转机械手部件设计（CAD全套）

重要特点。模块化气动机械手使同机械手可能由于应用不同的模块而具有不同的功能,扩大了机械手的应用范围,是气动机械手的个重要的发展方向。智能阀岛的出现对提高模块化气动机械手和气动机器人的性能起到了十分重要的支持作用。因为智能阀岛本来就是模块化的设备,特别是紧凑型阀岛,它对分散上的集中控制起了十分重要的作用,特别对机械手中的移动模块。无给油化为了适应食品医药生物工程电子纺织精密仪器等行业的无污染要求,不加润滑脂的不供油润滑元件已经问世。随着材料技术的进步,新型材料如烧结金属石墨材料的出现,构造特殊用自润滑材料制造的无润滑元件,不仅节省润滑油不污染环境,而且系统简单摩擦性能稳定成本低寿命长。机电气体化由“可编程序控制器传感器气动元件”组成的典型的控制系统仍然是自动化技术的重要方面发展与电子技术相结合的自适应控制气动元件,使气动技术从“开关控制”进入到高精度的“反馈控制”省配线的复合集成系统,不仅减少配线配管和元件,而且拆装简单,大大提高了系统的可靠性。而今,电磁阀的线圈功率越来越小,而的输出功率在增大,由直接控制线圈变得越来越可能。气动机械手气动控制越来越离不开,而阀岛技术的发展,又使在气动机械手气动控制中变得更加得心应手。.机械手夹持部件结构示意图外夹持型机械手图为种较简单平行开闭手爪的结构。气缸的活塞有压缩空气驱动，通过活塞杆上的支点轴带动拨叉转动，再通过传动轴使手爪沿导向槽做平行移动，图中为双作用气缸，也可为单作用气缸返回运动靠弹簧完成。该结构的特点是重量轻，体积小，最小型重量为，最大型为，因此，可以与小型机械手配套使用。电气可编程控制技术与气动技术相结合,使整个系统自动化程度更高,控制方式更灵活,性能更加可靠气动机械手柔性自动生产线的迅速发展,对气动技术提出了更多更高的要求由于气动脉宽调制技术具有结构简单抗污染能力强和成本低廉等特点,国内外都在大力研发气动机械手。.气动机械手的发展国外气动机械手状况从各国的行业统计资料来看,近多年来,气动行业发展很快。世纪年代,液压与气动元件的产值比约为,而多年后的今天,在工业技术发达的欧美日本等国家,该比例已达到,甚至接近。年代初，有布鲁塞尔皇家军事学院.教授领导的综合技术部开发研制的电子气动机器人阿基里斯六脚勘测员，也被称为的六足动物。.教授采用了世界上著名的德国生产的气动元件可编程控制器和传感器等，创造了个在荷马史诗中最健壮最勇敢的希腊英雄阿基里斯。它能在人不易进入的危险区域污染或放射性的环境中进行地形侦察。六脚电子气动机器人的上方安装了个照相机来探视障碍物，能安全的绕过它，并在行走过程中记录和收集数据。六脚电子气动机器人行走的所有程序由可编程控制器控制，能在六个不同方向控制机器人的运动，最大行走速度.。通常如果有三个脚与地面接触，机器人便能以种平稳的姿态行走，六脚中的每个脚都有三个自由度，个直线气缸把脚提起放下，个摆动马达控制脚伸展退回，另个摆动马达则负责围绕脚的轴心作旋转运动。每个气缸都装备了调节速度用的单向节流阀，使机械驱动部件在运动时保持平稳，即在无级调速状态下工作。控制气缸的阀内置在机器人体内，由可编程控制器控制。当接通电源时，气动阀被切换到工作状态位置，当关闭电源时，他们便回到初始位置。此外，操作者能在任何点上停止机器人的运动，如果机器人的传感器在它的有效范围内检测到障碍物，机器人也会自动停止。由汉诺威大学材料科学研究院设计的气动攀墙机器人，它能在两个相互垂直的表面上行走包括从地面到墙面或者从墙面到天花板上。该机器人轴心的圆周边上装备着等距离根据步距设置的吸盘和气缸，组吸盘吸力与另组吸盘吸力的交替交换，类似脚踏似的运动方式，使机器人产生旋转步进运动。这种攀墙式机器人可被用于工具搬运或执行多种操作，如在核能发电站高层建筑物气动机械手位置伺服控制系统的研究或船舶上进行清扫检验和安装工作。机器人用遥控方式进行半自动操作，操作者只需输入运行的目标距离，然后计算机便能自动计算出必要的单步运行。操作者可对机器人进行监控。国外的设计人员对于机械手的设计理念已经非常成熟。等人分析比较了机械手与人手抓取系统，并把机械手分成与机器人手臂和控制系统相兼容安全抓取和握持对象准确的完成复杂性任务三种类别。许多工厂的机械手的例子和机械手设计指导方针也被描述进去了。等人总结了机械手在不同应用环境下设计方案应该如何选择。在他们的研究中，影响机械手如何选择的变量如下成分，任务,环境，机械臂和控制条件。“成分”这个变量包括几何形状重量表面质量和温度，这些因素都需要考虑好。对于可重构系统，他们以形状和大小为标准又把这个变量分成了其他家族。对于“任务”这个变量，除了机械手的类型不同组成部分的数量准确性及周期需要考虑外，还有主要的操作处理如抓取握持移动和放置都要考虑。在合适的地方设计核实的机械手，必须考虑所有的因素，而且验证性的测试必须要多做。为了减少疲劳效应，等人开发了个用于选择机械手的专家系统。瑞典公司于最近创造种新产品气动机械手。这种机械手以压缩空气为动力,小巧灵便,它装在个圆形竖柱上,该圆柱又能上下移动至,左右移动，机械手的最高速度为，定位精度为两个机械手各能举起重物。国内气动机械手情况我国改革开放以来，气动行业发展很快。年至年间，气动元件产值的年第增率达.，高于中国机械工业产值平均年递增率的水平。虽然市场和应用发展迅速，但是我国的气动技术与欧美日本等国相比，还存在着相当大的差距。我国在气动技术的研究与开发的方面，缺乏先进的仪器与设备，研究开发手段落后，技术力量差，每年问世的新产品数量极其有限。在许多开发与研究领域还是空白，因此必须跟踪国外气动技术的最新发展动向，以减小差距，提高我国气动技术的水平。.发展趋势重复高精度精度是指机器人机械手到达指定点的精确程度,它与驱动器的分辨率以及反馈装置有关。重复精度是指如果动作重复多次,机械手到达同样位置的精确程度重复精度比精度更重要,如果个机器人定位不够精确,通常会显示个固定的误差,这个误差是可以预测的,因此可以通过编程予以校正。重复精度限定的是个随机误差的范围,它通过定次数地重复运行机器人来测定。随着微电子技术和现代控制技术的发展,以及气动伺服技术走出实验室和气动伺服定位系统的成套化。气动机械手的重复精度将越来越高,它的应用领域也将更广阔,如核工业和军事工业等。模块化有的公司把带有系列导向驱动装置的气动机械手称为简单的传输技术,而把模块化拼装的气动机械手称为现代传输技术。模块化拼装的气动机械手比组合导向驱动装置更具灵活的安装体系。它集成电接口和带电缆及气管的导向系统装置,使机械手运动自如。由于模块化气动机械手的驱动部件采用了特殊设计的滚珠轴承,使它具有高刚性高强度及精确的导向精度。优良的定位精度也是新代气动机械手的个重要特点。模块化气动机械手使同机械手可能由于应用不同的模块而具有不同的功能,扩大了机械手的应用范围,是气动机械手的个重要的发展方向。智能阀岛的出现对提高模块化气动机械手和气动机器人的性能起到了十分重要的支持作用。因为智能阀岛本来就是模块化的设备,特别是紧凑型阀岛,它对分散上的集中控制起了十分重要的作用,特别对机械手中的移动模块。无给油化为了适应食品医药生物工程电子纺织精密仪器等行业的无污染要求,不加润滑脂的不供油润滑元件已经问世。随着材料技术的进步,新型材料如烧结金属石墨材料的出现,构造特殊用自润滑材料制造的无润滑元件,不仅节省润滑油不污染环境,而且系统简单摩擦性能稳定成本低寿命长。机电气体化由“可编程序控制器传感器气动元件”组成的典型的控制系统仍然是自动化技术的重要方面发展与电子技术相结合的自适应控制气动元件,使气动技术从“开关控制”进入到高精度的“反馈控制”省配线的复合集成系统,不仅减少配线配管和元件,而且拆装简单,大大提高了系统的可靠性。而今,电磁阀的线圈功率越来越小,而的输出功率在增大,由直接控制线圈变得越来越可能。气动机械手气动控制越来越离不开,而阀岛技术的发展,又使在气动机械手气动控制中变得更加得心应手。.机械手夹持部件结构示意图外夹持型机械手图为种较简单平行开闭手爪的结构。气缸的活塞有压缩空气驱动，通过活塞杆上的支点轴带动拨叉转动，再通过传动轴使手爪沿导向槽做平行移动，图中为双作用气缸，也可为单作用气缸返回运动靠弹簧完成。该结构的特点是重量轻，体积小，最小型重量为，最大型为，因此，可以与小型机械手配套使用。内夹持型机械手前面介绍的是外加持机械手，下面介绍种内加持的机械手。图所示的基于铰杆杠杆串联增力机构的内夹持气动机械手,主要由气压缸铰杆和杠杆和组成。当压缩空气的方向控制阀处于图所示左位工作状态时,气压缸的左腔即无杆腔进入压缩空气,推动活塞向右运动,导致铰杆和的压力角变小,通过角度效应第次把输入力放大,然后传递到恒增力杠杆机构和上,再次将输入力进行放大,变为夹持工件的作用力。当方向控制阀处于右位工作状态时,气压缸的右腔即有杆腔进入压空气,推动活塞向左运动,夹持机构松开工件。.国内外优秀气动机械手设计举例与模具切割相结合第个是郑州轻工业学院和纺织工学院的老师设计的机械手，如图所示，它是与磨具切割想配合的种设计。如图所示，机械手由手部手指和夹紧气缸手腕拉伸臂和拉伸气缸手臂剥离臂和剥离气缸以及底座组成。机械手的手部采用单支点回转式活动手指配合以固定手指，在夹紧气缸的作用下夹持模组橡胶衬圈上的“凸耳”。为使手指在夹持衬圈的过程中不出现滑脱现象，特在手指端部加工有锯齿型斜槽，拉伸臂和剥离臂在后部铰支的拉伸气缸和剥离气缸的作用下，分别绕支点和支点摆动，同时在切割装置的配合下，完成衬圈的拉伸切割和剥离任务。机械手通过底座与自动剥离机有机相连，与剥离机其他机构协调动作。机械手虚拟样机第二种设计的新型气动机械手的虚拟样机如图所示,其中腰部转动关节由比例流量阀式摆动气缸实现大臂和中臂之间的俯仰运动由比例流量阀驱动单出杆双作用直线汽缸实现。而中臂与小臂之间由可调支撑件来手动调节角度,并配合调节小臂的螺纹连接件,来控制机械手末端在笛卡尔空间坐标系中的位置。手抓部位的夹持力通过控制直线气缸来调节。在设计的机械手虚拟样机中,底座与躯干以固定副相连,躯干与大臂以转动副相连,大臂与中臂以转动副相连,中臂可调支撑和小臂以固定副相连,小臂与手腕以固定副相连,直线气缸部位以平动副相连,添加约束后如图所示。高精度机械手第三种如图所示。机械手具备有水平缸轴方向移动垂直升降缸轴方向运动伸缩缸轴方向伸缩及伸摆缸绕轴选装四个自由度手指开合不记。由于手臂采用悬臂方式，活塞缸所承受的径向弯曲力矩较大，为解决这个问题，我们用了具有良好导向性能的高精度导轨型无杆缸和导向型伸缩缸。手指采用两只肘洁是卡爪，通过铝合金奥通和伸摆缸连接，增强了伸缩气缸的导向型和抗弯能力。手指采用自行设计的型块，也可以根据被夹工件实际形状要求设计成不同的结构。无杆缸升降缸和伸摆缸通过硬质铝合金连接板连接，结构简单，便于加工和连接。位移传感器和无杆缸相连，检测轴方向位移。第章气动翻转机械手总体设计对气动翻转机械手的抓取系统翻转系统和连接系统进行设计，包括抓取部件翻转部件及连接部件和气动执行部件。根据气因此，对具有理想结构的抓取和翻转系统进行运动学和动力学控制理论信息集成等方面的研究是最有效也是最有意义的。因此,要进行抓取和翻转系统的结构设计研究，从几何运动学动力学及结构关系等不同角度对机械手进行研究,使机械手能比较完美的在抓取和翻转物体。在前人研究工作基础上，本设计论文进行气动翻转机械手设计与仿真，在基本原理上是可行的。