玻璃搬运机器人设计说明书最终.doc

南通大学机105,106班机器人技术课程设计
- 1 -

五自由度
玻璃搬运机器人
设计说明书
目录
1．任务描述 3
2．自由度盘类回转型结构手部。如图所示：
查阅相关资料得知：真空吸盘采用了真空原理，即用真空负压来“吸附”工件以达到夹持工件的目的。如图1 所示：通气口与真空发生装置相接，当真空发生装置启动后，通气口通气，吸盘内部的空气被抽走，形成了压力为P2 的真空状态。此时，吸盘内部的空气压力低于吸盘外部的大气压力P1，即P2 < P1,工件在外部压力的作用下被吸起。吸盘内部的真空度越高，吸盘与工件之间贴的越紧。
南通大学机105,106班机器人技术课程设计
- 6 -
之所以这么选择是因为我们想制作一个玻璃搬运机器人，用机器人来代替手工搬运，更加智能化，高效化。我们在手部安装了液压缸，可以吸气，放气，使吸盘达到负压的目的。这是吸盘的俯视图
（2）腕部
腕部是连接手部和臂部的部件，并可用来调节被抓物体的方位，以扩大机械手的动作范围，并使机械手变的更灵巧，适应性更强。手腕有独立的自由度。有回转运动、上下摆动、左右摆动。本次设计只需要上下摆动，腕部的驱动方式采用直接驱动的方式，手腕的运动则由气压缸实现。
南通大学机105,106班机器人技术课程设计
- 7 -
对于臂部，已知和
的距离是一定的，都是63*4=252mm，液压缸的伸展范围在102mm--204mm内，根据余弦定理，当伸展极限距离为102mm时，可算出转动的角度， 算出θ=108°，当伸展极限位置不能为204mm，最大为63*2=126mm，即θ=180°。所以两臂的夹角为108°~180°
南通大学机105,106班机器人技术课程设计
- 8 -
这样的话我们就可以将玻璃板像我如图所示的方向放置，这样的话就可以使得与指部相连的部分能够垂直于玻璃板。与水平面的夹角是18°~90°。
（3）臂部
手臂部件是机械手的重要握持部件。它的作用是支撑腕部和手部，并带动他们做空间运动。一般来说臂部具有三个自由度，即手臂的伸缩、左右旋转、升降（或俯仰）运动。
本次设计实现臂部的上下移动、前后伸缩、以及臂部的回转运动。手臂的运动参数：伸缩行程：1200mm；伸缩速度：81mm/s；升降行程：300mm；升降速度：56mm/s；回转范围：。采用齿轮齿条啮合的方法来使得机械臂伸长与缩短，如图所示：
这是机器人伸缩手臂惯用的一种方式。
机器人手臂的伸缩使其手臂的工作长度发生变化，在圆柱坐标式结构中，手臂的最大工作长度决定其末端所能达到的圆柱表面直径。伸缩式臂部机构的驱动可采用气缸缸直接驱动。
（4）机座
南通大学机105,106班机器人技术课程设计
- 9 -
机座是机身机器人的基础部分，起支撑作用。本次机器人课程设计的玻璃搬运机器人的机身选用升降回转型机身结构；臂部和机身的配置型式采用立柱式单臂配置，其驱动源来自回转气压缸。
驱动机构
驱动机构是玻璃搬运机器人的重要组成部分。根据动力源的不同，工业机械手的驱动机构大致可分为液压、气动、电动和机械驱动等四类。
液压驱动压力高，可获得大的输出力，反应灵敏，可实现连续轨迹控制，维修方便，但是，液压元件成本高，油路比较复杂。气动驱动压力低，输出力较小如需要输出力大时，其结构尺寸过大，阻尼效果差低速不易控制，但结构简单，能源方便，成本低。电动机驱动有：异步电动机、步进电动机为动力源，电动机使用简单，且随着材料性能的提高，电动机性能也逐渐提高。本次设计的玻璃搬运机器人的驱动机构采用气压驱动的方式。
南通大学机105,106班机器人技术课程设计
- 10 -
这个位置上本应画出电动机的，但是由于种种限制，电动机的图就没有画，电动机安装在轴上。
控制系统分类
在机械手的控制上，有点动控制和连续控制两种方式。大多数用插销板进行点位控制，也有采用可编程序控制器控制、微型计算机控制，采用凸轮、磁盘磁带、穿孔卡等记录程序。主要控制的是坐标位置，并注意其加速度特性。
----吸盘式机械手
吸盘的理论吸吊性是吸盘内的真空度p与吸盘的有效吸着面积A的乘积。一般对面积大的吸吊物通常采用多个吸盘吸吊。
南通大学机105,106班机器人技术课程设计
- 11 -
使n个同一直径的吸盘其吸盘直径按下式选定：
D>=(4wt/)1/2
D---吸盘直径
w---吸吊物重力
t--