校园垃圾拾捡机器人捡拾机构的设计 ㊣ 精品文档 值得下载

机构中重要的部件，它的作用是将被抓取的工件运动到给定的位置上。

手臂的结构要紧凑小巧，才能使手臂运动轻快灵活。

手臂般有伸缩运动左右回转运动升降或俯仰运动三个自由度。

在般情况，手臂的伸缩和回转俯仰均要求匀速运动，但在手臂的起动和终止瞬间，运动是变化的，为了减少冲击，要求起动时间的加速度和终止前速度不能太大，否则引起冲击和振动。

伸缩运动般采用直线液压缸驱动，俯仰运动大多采用伸缩单作用单活塞杆驱动，而回转运动则大多用回转缸或齿条缸来实现。

本设计采用单作用单活塞杆缸来实现手臂的伸缩。

为了增加手臂的刚性，防止手臂在伸缩运动时绕轴线转动或产生变形，手臂的伸缩机构需设置导向装置，或设计方形花键等形式的臂杆。

手臂俯仰运动用单作用单活塞杆缸来驱动。

直线油缸的缸底与机身通过铰链相连，而油缸活塞杆的伸出端则与臀部铰接，这样当压力油进入油缸时就驱动活塞杆反复运动，通过活塞杆的运动就使与其相连的手臂形成了俯仰的运动。

由于俯仰油缸是是采用底部耳环摆动式直线缸，所以在活塞杆反复运动的同时，缸体可在平面内摆动。

对于悬臂式的机械手，还要考虑零件在手臂上的布置，就是要计算手臂移动零件时的重量对回转升降支承中心的偏重力矩。

偏重力矩对手臂运动很不利，偏重力矩过大，会引起手臂的震动，在升降时还会发生种沉头现象，也会影响运动的灵活性，严重时手臂与立柱会卡死。

所以在设计手臂时要尽量使手臂重心通过回转力矩，或离回转中心要尽可能地近，以减少偏重力矩。

为减少转动惯量可减少手臂运动件的轮廓尺寸减少回转半径，在安排机械手动作顺序时，尽可能在较小的前伸位置进行回转动作。

校园垃圾拾捡机器人捡拾机构设计机械手工作原理图图机械手示意图由图可以看出摆动液压缸带动上面的转台转动从而带动整个机器手转动，液压缸的伸缩带动大手臂的摆动，液压缸的伸缩带动小手臂的摆动，液压缸的伸缩带动爪子的张开与闭合。

第三章液压系统整体设计校园垃圾拾捡机器人捡拾机构设计液压系统控制油路图由图可以看出个电磁换向阀分别控制个油缸，换向阀与油缸之间用锁紧回路连接这样就可以使油缸准确的停在个位置从而提高机械手的工作精准度。

接通时当油路里的压力过高则开通溢流阀降压。

接通时爪子张开。

接通时爪子闭合抓紧垃圾。

接通时手臂向下摆动。

接通时手臂向上摆动。

接通时手臂向后摆动。

接通时手臂向前摆动。

接通时整个机械手顺时针摆动。

接通时整个机械手逆时针摆动。

行程开关控制爪子的松开。

行程开关控制摆动液压缸的摆动。

调速阀控制机械手抓紧垃圾的速度。

电磁比例溢流阀可以按比例控制油路里的压力从而控制整个机械手运动的速度。

工作过程当爪子抓紧垃圾是感应开关同时使和得电控制手臂油缸和单叶片摆动油缸进油，手臂向上摆动达到水平位置失电，同时单叶片摆动油缸逆时针摆动，当摆动油缸碰到行程开关时得电爪子开始松开，垃圾放入垃圾箱里。

当爪子完全张开时碰到行程开关时得电单叶片摆动油缸顺时针摆动，当接到扑捉垃圾信号时失电使摆动停下，同时控制，使爪子定位到垃圾上方并抓住垃圾，再执行上面动作。

校园垃圾拾捡机器人捡拾机构设计图液压控制优点在同等功率情况下，液压执行元件体积小重量轻结构紧凑。

例如同功率液压马达的重量约只有电动机的左右。

液压传动的各种元件，可根据需要方便灵活地来布置液压装置工作比较平稳，由于重量轻，惯性小，反应快，液压装置易于实现快速启动制动和频繁的换向操纵控制方便，可实现大范围的无级调速调速范围达，它还可以在运行的过程中进行调速般采用矿物油为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长容易实现直线运动既易实现机器的自动化，又易于实现过载保护，当采用电液联合控制甚至计算机控制后，可实现大负载高精度远程自动控制。

液压元件实现了标准化系列化通用化，便于设计制造和使用。

校园垃圾拾捡机器人捡拾机构设计液压的缸的选择爪子液压缸选型由于要使机械手上的爪子伸缩则液压缸必须直线运动又由于液压缸是固定在机械手臂上的，则根据实用液压技术手册表选用双作用单杆带不可调缓冲装置的液压缸。

再根据实用液压技术手册表选择液压缸的安装方式因为是固定在机械手臂上的，则选用尾部耳环连接方式固定，缸中间再用个环套固定在机械手臂上。

由表和爪子的行程设定油缸的行程为可以确定爪子液压缸的行程也为，再根据液压传动设计手册表，表，表，表，表，表，表，可以选择出液压缸的内径为，活塞杆直径为，供油孔直径为，导向行程为，液压缸的外径为，缸体和缸盖的连接为内螺纹连接，活塞与活塞杆的连接用螺纹连接，活塞杆端部的螺纹尺寸为。

如图图两个手臂油缸的选型和大体样，因为机械手臂是在摆动的，则液压缸也是随着手臂摆动的，则选用液压缸缸端部为尾部耳环连接方式连接而不须用环套，不过活塞杆端部不是用螺纹连接而是用单耳环连接。

单耳环的尺寸为内径为，外径为，厚度为。

如图校园垃圾拾捡机器人捡拾机构设计图活塞缸的速度比摆动液压件的设计与选择，主要有液压缸的选择和液压泵的选择。

最后是各个小零件的选择。

校园垃圾拾捡机器人捡拾机构设计第四章总结移动机械手是具有机械手臂的移动机器人，有几乎无限大的工作空间和高度运动冗余等优点，并同时具有移动和操作功能，直是机器人技术领域个重要的研究课题。

近年来，随着勇气号探测器成功登陆火星并完成了系列的考察工作，对更先进移动机械手的研究和开发再次引起了人们的注意。

目前，国内外都在竞相开展有关移动机械手的基础理论基本技术以及应用方面的研究工作。

本论文在参考了国内外相关文献的基础上，对捡垃圾机器手进行了粗体设计，简述了机器手的工作原理和手臂的各个运转状态，对机器手的控制采用了了全液压控制方式，控制液压系统采用了换向阀和行程开关再加上软件系统进行控制，由摄像头扑捉垃圾通过信号控制着液压缸的进出油从而控制手臂的摆动和爪子的抓紧力再根据行程开关控制着手臂的转动，摆动和爪子的张开。

文中所述的控制还不是很精准，好多的细节还不是时半会可以解决的，必须经过长时间的研究和摸索才可以使这机械手达到真正的可行性工作。

校园垃圾拾捡机器人捡拾机构设计参考文献上海煤矿机械研究所编，液压传动设计手册，上海人民出版社，。

成大先主编，机械设计图册，化学工业出版社，。

曾志新，吕明主编，机械制造技术基础，武汉理工大学出版社，。

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张岚，弓海霞主编，实用液压技术手册，人民邮电出版社出版社，。

余桂英，郭纪林主编，基础教程，大连理工大学出版社，。

邵立新，夏素民等主编，中文版标准教材，。

中国机械工程学会机械设计分会，谢里阳主编，现代机械设计方法，机械工业出版社，。

于永泗，齐民主编，机械工程材料，大连理工大学出版社，。

丁玉兰主编，人机工程学，北京理工大学出版社，。

陆祥生，杨秀莲主编，机械手理论及应用，中国铁道出版社，。

谭建荣，张树有，陆国栋，施岳定主编，图学基础教程，高等教育出版社，。

刘鸿文主编材料力学北京高等教育出版社。

机械工程标准手册编委会编机械工程标准手册技术制图卷中国标准出版社。

致谢本设计是在饶洪辉导师的精心指导下完成的。

在我读大学期间，导师渊博的学识严谨治学的作风和精益求精的精神使我受益非浅。

在我毕业课题的设计中，导师的想法给予我很多的启发和帮助，使我能顺利完成课题的研究和论文的撰写。

在本论文即将结稿时，我要向导师表示最衷心的感谢。

的选择现在市场上有两种摆动液压缸，叶片摆动液压缸和螺旋摆动液压缸。

对两种液压缸进行比较发现螺旋摆动液压缸的摆动效果不好，转矩不大，可密封效果较好，而摆动液压刚结构紧凑，输出转矩大，密封效果较差。

但对于中低压系统中往复摆动，转位或间歇运动的地方有很好的优势，则选用摆动液压缸。

校园垃圾拾捡机器人捡拾机构设计摆动液压缸有分为单叶片摆动液压缸和多叶片摆动液压缸，单叶片摆动液压缸的最大转角不超过度，多叶片摆动液压缸的最大转角不超过度。

而本文设计的机械手摆动角度为度，则选用单叶片摆动液压缸。

根据液压设计手册上的经两种摆动液压缸规格如下表，试选用型号为。

表摆动液压缸技术参数表表活塞行程系列注，按优先次序给出了三个系列值，本表仅摘录了第表优先系列中至的系列值。

表液压缸内径尺寸系列见液压缸活塞杆外径尺寸系列表表液压缸活塞杆外径尺寸系列校园垃圾拾捡机器人捡拾机构设计图为所选用的摆动液压缸校园垃圾拾捡机器人捡拾机构设计液压泵的选择目前市场上使用广泛，而齿轮泵的优点有结构简单紧凑，体积小，工艺性好。

自吸性能好，无论在高转速或低转速均能可靠地实现自吸。

转速范围大，由于齿轮泵的转动部分基本上时平衡的，因而转速可以很高。

油液中的污物对其工作影响不严重，并可以传输粘度较大的油虽然齿轮泵的缺点是噪音大，脉动大，限制了压力的提高。

但这些并不影响机器手的工作。

所以选择齿轮泵为液压缸提供压力。

液压缸的排量总活塞缸的最大排量。

摆动缸的最大排量。

为活塞直径。

为活塞缸的行程。

叶片直径。

叶片轴直径。

叶片高度。

根据上面的总排量和液压传动设计手册上表选用型号为型齿轮油泵。

校园垃圾拾捡机器人捡拾机构设计校核活塞缸推力的计算。

对于无活塞杆的那边油腔进油时，油缸活塞杆向外推出的推力为式中为工作压力。

油缸机械效率，在工程机械中用耐油橡胶密封式可取图对于有活塞杆端进油时油缸活塞杆向缸内收进时的拉力缸体与缸底用电焊连接时的焊缝应力焊接材料选用其抗拉应力为校园垃圾拾捡机器人捡拾机构设计式中为油缸推力。

为焊接效率，可取。

为缸外径。

约为缸内径。

式中为焊条材料的抗拉强度。

为安全系数般取。

则焊条材料符合。

缸体