1.2 设计目的
通过本题目的研究和设计,得到资料检索,机械设计,CAD软件应用,技术文件撰写等系统的工程师技能的综合训练,并锻炼独立工作能力和技术能力,培养实践能力和创新精神。进一步加深对基础理论的理解,扩大专业知识面,完成教学计划规定的基本理论、基本方法和基本技能的综合训练;力求在收集资料、查阅文献、调查研究、方案制订、理论计算、设计绘图、实验研究、实践能力、计算机应用能力、撰写论文、口述表达等方面加强训练,初步实现所学知识向能力的转化。
1.3 机械手设计意义
1、熟悉机械手的应用场合及有关机械手设计的步骤;
2、机械手可以提高生产过程中的自动化程度,减轻人力,便于有节奏的生产;
3、结合机械手设计这方面的知识,在设计过程中学会怎样发现问题、研究问题、解决问题。
1.4 机械手机械设计的特点
串联型机械手设计与一般的机械设计相比,有很多不同之处。首先,从机械结构学的角度来看,机械手的结构是有一系列连杆通过旋转关节(或移动关节)连接起来的开式运动链。开链结构使得机械手的运动分析和静力分析复杂,两相邻杆件坐标系之间的位置关系,末端执行器的位姿与各关节变量之间的关系,末端执行器的受力和各关节驱动力矩(或力)之间的关系等,都不是一般分析机构方法能解决的了的,需要建立一套针对空间的开链机构的运动学,静力学方法。末端执行器是运动学分析的主要内容。
其次,由于开链机构相当于一系列悬挂臂杆件串联在一起,机械误差和弹性变形的累积使机器人的刚度和精度大受影响。因此在进行机械手机械设计时要特别注意刚度和精度的设计。
再次,机械手是典型的机电一体化产品,在进行结构设计时必须考虑到驱动和控制等方面的问题,这和一般的机械设计的产品设计不同。
另外,与一般机械产品相比,机械手的设计在结构的紧凑性,灵巧性方面有更高的要求。
1.5与机械手有关的概念
自由度:机械手一般都为多关节的空间机构,其运动副通常有很多移动副和转动副。相应的,与转动副相连的关节成为转动关节。以移动副相连的关节为移动关节。这些关节中,单独驱动的关节为主动关节。主动关节的数目成为机械手的自由度。
机械手由于用途广泛[2],种类繁多,机构也多种多样,根据本体结构坐标系的特点,大体上可分为:
(1)直角坐标型 这种机械手具有三个互相垂直的移动轴线,它们通过手臂的上下,左右移动和前后伸缩构成一个直角坐标系。其手腕能摆动和旋转。这种机械手的机械结构和控制方式比较简单,精度较高,但操作范围小,运动速度低,而且其适应性比较差。
(2)圆柱坐标型 该机械手前三个关节为两个移动关节和一个转动关节,以θ,r,z为坐标,位置函数为P=f(θ,r,z),其中,r是手臂径向长度,z是垂直方向的位移,θ是手臂绕垂直轴的角位移。这种形式的机器人占用空间小,结构简单。
(3)球坐标型 具有两个转动关节和一个移动关节。以θ,Ø,y为坐标,位置函数为P=f(θ,Ø,y),该型机器人的优点是灵活性好,占用面积小,但刚度,精度较差。
(4)关节坐标型 有垂直关节型和水平关节型机械手,前三个关节都是回转关节,特点是动作灵活,工作空间大,占用面积小,缺点是刚度和精度较差。
1.6 机械手手臂的设计要求
机器人手臂的作用,是在一定的载荷和一定的速度下,实现在机器人所要求的工作空间内的运动。在进行机器人手臂设计时,要遵循下述原则[6]; 气动比例控制汽车座椅刚度试验机设计+CAD图纸(2):http://www.751com.cn/jixie/lunwen_1954.html