机械手手部设计仿真 (2).doc

机械手手部结构设计与分析
在炮弹径长自动检测生产线上，要检测不同长度炮弹的外径值是否都在规定的尺寸公差内，如果在这个范围内，此炮弹合格；反之，炮弹就成为需要..
在炮弹径长自动检测生产线上，要检测不同长度炮弹的外径值是否都在规定的尺寸公机械手手部结构设计与分析
在炮弹径长自动检测生产线上，要检测不同长度炮弹的外径值是否都在规定的尺寸公差内，如果在这个范围内，此炮弹合格；反之，炮弹就成为需要..
在炮弹径长自动检测生产线上，要检测不同长度炮弹的外径值是否都在规定的尺寸公差内，如果在这个范围内，此炮弹合格；反之，炮弹就成为需要修复的产品或是废品。该工作过程受检测进程的限制，工人劳动强度大，且不易确保炮弹在检测平台上的位置。为了解决上述问题，本文设计一套采用单片机控制的带有摩擦轮压紧装置的气动上下料机械手。机械手手部结构的设计将影响炮弹的表面质量及其在检测平台上的位置，进而影响检测结果，因此运用有限元分析方法对所设计的结构进行应力分析、位移分析，并对结构进行优化设计。
1 系统组成
整个系统分为控制系统、驱动系统和执行系统三大部分。

控制系统包括主控制柜、控制面板（状态显示、按钮）和位置检测装置。位置检测装置主要由行程开关组成，用来检测机械手的工作是否到位，并把相关信号传递给控制中心以便进行下一步的动作。在整个过程中，主要控制：
（1）气动系统电磁阀的得电、失电；
（2）步进电机、交流电机的启动、停止；
（3）键盘显示、指示灯。

整个系统需处于洁净的环境中，以确保检测的准确可靠，因此采用气压驱动，即保证了环境的清洁，又满足了机械手运动快速性的要求。

执行系统分为上下料系统和检测系统两部分。上下料系统包括机械手手爪的夹紧与张开、摩擦轮和机械手手臂的上升与下降、机械手手臂的移动；检测系统包括炮弹旋转、测头移动和顶炮弹用活塞杆的伸出和收回。
2 机械手手部结构设计与分析

1)、坐标形式。所设计的机械手具有两个自由度，摩擦轮具有一个自由度，故采用直角坐标形式。如图2所示，机械手的两个自由度分别是手臂的水平移动和手臂的伸缩运动，即沿x轴方向的移动和沿z轴的伸缩；摩擦轮的自由度即沿z轴的伸缩运动。
2)、工作过程。对于上下料机械手来说，其工作是在最短的时间内抓取、抬升、移动、放炮弹至检测平台，经检测后，再迅速的抓取、抬升、移动、放炮弹至存放处，然后回到原位，重新执行下一次操作。
3)、工作范围。机械手手臂在水平方向移动的总行程为600mm，在垂直方向的伸缩行程是125mm，由于在手臂伸出时，摩擦轮与工件的距离为35mm，所以，摩擦轮的伸缩行程为160mm。

机械手的手部是机械手上承担抓取工件的机构，由于被抓取物件（炮弹）的形状近似于圆台，所以，其手爪采用特殊的V字型结构，即手爪的内表面设计成与圆台斜度相同的斜面，即保证了抓取的稳定又不会因“线接触”而影响炮弹的表面质量。机械手手部的驱动装置采用齿轮齿条杠杆式结构，因为其结构简单，安装方便，齿轮、齿条相对容易加工，并且传动可靠，特别是采用无关节的手指形式，使抓取误差更小，定心精度更高。
其中，机械手外罩通过螺母紧固在气缸缸体上，活塞杆利用自身的螺纹与齿条联接，手爪通过螺钉与扇形齿轮联接