毕业论文：运送铝活塞铸造毛坯机械手毕业设计说明书

这项参数与机器人的运动速度有关，般是指在正常速度下所抓取的重量。

抓取工件的极限尺寸抓取工件的极限尺寸是用来表明机器人抓取功能的技术参数，它是设计手部的基础。

坐标形式和自由度说明机器人机身手部腕部等共有的自由度数及它们组成的坐标系特征。

运动行程范围指执行机构直线移动距离或回转角度的范围，即各运动自由度的运动量。

根据运动行程范围和坐标形式就可确定机器人的工作范围。

运动速度是反映机器人性能的重要参数。

通常所指的运动速度是机器人的最大运动速度。

它与抓取重量定位精度等参数密切有关，互相影响。

目前，国内外机器人的最大直线移动速度为左右，般为回转速度最大为，般为。

定位精度和重复定位精度定位精度和重复定位精度是衡量机器人工作质量的项重要指标。

编程方式和存储容量。

本设计中的三自由度圆柱坐标型工业机器人的有关技术参数见表。

表机械手类型三自由度圆柱坐标型抓取重量自由度个个回转个移动机座内部回转运动，回转角，步进电机驱动腰部机构伸缩运动，升降范围，液压缸驱动手臂机构伸缩运动，伸缩范围，液压缸驱动末端执行器液压缸驱动第章工业机器人的机械系统设计工业机器人的运动系统分析机器人的运动概述工业机器人的运动，可从工业机器人的自由度，工作空间和机械结构类型等三方面来讨论。

如图所示，为工业机器人机构的简图。

图机构简图工业机器人的运动自由度所谓机器人的运动自由度是指确定个机器人操作位置时所需要的运动参数的数目，它是表示机器人动作灵活程度的参数。

本设计的工业机器人具有四转动副和移动副两种运动副，具有手臂伸降，旋转，前后往复三自由度。

机器人的工作空间和机械结构类型工作空间工作空间是指机器人正常运行时，手部参考点能在空间活动的最大范围，是机器人的主要技术参数，工作空间图如图。

图工作空间图机械结构类型圆柱坐标型为本设计所采用方案，这种运动形式是通过个转动，两个移动，共三个自由度组成的运动系统代号，工作空间图形为圆柱形。

它与直角坐标型比较，在相同的工作条件下，机体占体积小，而运动范围大。

机器人的运动过程分析工业机器人的运动过程中各动作如图和表。

图表机器人开机，处于点工步手臂上升工步二，工步七，工步十三旋转至点工步三手臂伸出工步四，工步十手臂下降工步五，工步十夹紧工件工步六手臂收缩工步八，工步十四旋转至点工步九放松工件工步十二实现运动过程中的各工步是由工业机器人的控制系统和各种检测原件来实现的，这里尤其要强调的是机器人对工件的定位夹紧的准确性，这是本次设计成败之关键所在。

工业机器人的执行机构设计末端执行机构设计工业机器人的末端执行机构设计是用来抓持工件或工具的部件。

手部抓持工件的迅速准确和牢靠程度都将直接影响到工业机械手的工作性能，它是工业机械手的关键部件之。

设计时要注意的问题末端执行机构应有足够的夹紧力，为使手指牢靠的夹紧工件，除考虑夹持工件的重力外，还应考虑工件在传送过程中的动载荷。

末端执行机构应有定的开闭范围。

其大小不仅与工件的尺寸有关，而且应注意手部接近工件的运动路线及其方位的影响。

应能保证工件在末端执行机构内准确定位。

结构尽量紧凑重量轻，以利于腕部和臂部的结构设计。

总体结构设计采用滑槽杠杆式回转型夹持器，用小型液压缸驱动夹紧，它的结构形式如图。

滑槽杠杆式回转型夹持器，当驱动器推动杆向上运动时，圆柱销在两杆的滑槽中移动，迫使与支架相铰接的两手指钳爪产生夹紧动作和夹紧力。

当杆向下运动时，手指松开。

图末端执行器液压油缸的选择和夹紧力的校验初选油缸型号考虑到所要夹持的是比较小的零件，最大工作载荷很小，故初选液压缸型号为，它的主要技术参数如表。

表冶金设备标准液压油技术规格缸径活塞杆直径油口直径速度比通径联接螺纹夹紧力校验零件的计算图零件实体图其中取取紧力的计算要夹持住零件必须满足条件为手指与工件的静摩擦系数，工件材料为铝，手指为钢材，查机械零件手册表，为作用在零件内壁上压紧力，为零件重力。

所以取由机械制造装备式可知驱动力的计算公式为图滑槽杠杆式回转型夹持器为斜面倾角，，为传动机构的效率，这里为平摩擦传动，查机械零件手册表这里取，。

所以取按液压传动与气压传动公式为汽缸的内径，为工作压力，由液压传动与气压传动表表负载工作压力取。

由液压系统设计可查得，所以扩展数据存储器片主扩展可编程串行通信接口芯片片可编程多功能接口芯片片电平转换芯片片从扩展可编程多功能接口芯片六片转换器六片运算放大器六片功率放大器六片光电编码器六片地址锁存器译码器各两片键盘电路，显示电路光电编码电路，功率放大电路报警电路，暂停急停电路，复位电路电路接口说明主计算机采用芯片，由于片内无程序存储器，数据存储器也只有字节，因此，扩展外部程序存储器片，数据存储器片。

的口也不能满足输入输出口的要求，本系统也扩展了片可编程接口芯片。

采用三八译码器的输出作为片选信号。

，的片选信号分别接到译码器的。

系列单片机，字节外部是由根地址线决定的，它由口提供低位，口提供高位。

要想扩大空间，可用增加地址线的办法来解决。

这里，利用口增加地址线。

的输入口分别接的。

由于和芯片都是，需要根地址线。

其低位接芯片的输出端线，接芯片的，地址锁存器在选通号为高电平时直接传送口低位地址，当在高电平变低电平的下降沿时，低位地址被锁存，此时，口可用来向片外传送读写数据。

主机要和示教盒通信，因此扩展片增加个串行接口。

的数据线与的口相接。

对应相连。

的接的，接的，。

和经或非门接到的，当准备好接收或发送数据时都能向申请中断。

时钟部分，的接到的和接在起，由经过个分频电路后提供时钟。

电平与电平的转换通过专门的电平转换芯片。

由于不用调制解调器，和接地。

的作为显示器位选信号，显示器的段选信号由的和发出，两边都接上反相驱动器。

通过软件译码静态显示，个显示器，每个分别显示轴的坐标。

的是键盘扫描输入，采用行列式结构，键。

行线经限流电阻接电源，按键跨接在行线和列线上。

的接控制面板上的按钮开关，设有启动暂停急停示教等操作方式。

从计算机采用芯片，扩展外部程序存储器片，数据存储器片。

从要控制个关节位置的伺服量，的口不能满足输入输出口的要求，本系统扩展了片可编程接口芯片。

每个芯片负责其相应伺服系统的输入输出量。

采用三八译码器的输出作为片选信号。

六片的片选信号分别接到译码器的。

的输入口分别接的。

由于和芯片都是，用芯片的输出端线及口的输出地址作为的根地址线，寻址空间各为字节。

用的输入输出口来控制伺服电机，在计算机系统求出控制量之后，把这个控制数据送出到转换器去，把数字量转换成模拟电压，再去控制功率放大器工作。

的输入数据线接到的口，内部有输入寄存器，所以可以这样直接相连而不必另加锁存器。

输入寄存器允许信号固定置于高电平。

片选信号和传送控制信号起接到的高位地址，写信号和起接到的端。

转换器和运算放大器组成个完整的转换电路，它可以把数字转换成模拟电压信号。

按照常规的用法，以电流开关方式进行转换的。

其转换结果以电流形式在端输出，而再接个运算放大器的两个输入端，同时运算放大器的输出再接反馈电阻端这样由个运算放大器把的输出的信号转换成电压信号输出。

其输出的电压去控制功率放大器，就可以使伺服电机以不同的速度实现正转和反转。

光电编码盘是种可以直接把角度转换成二进制数码的元件，可以产生位数据。

它的分辨率是。

当光电编码盘随伺服电机的旋转处于不同位置时，它送出的数据不同每个数据和个角度对应。

光电编码盘输出的数据的最高位从的输入，而低八位则从端口输入。

读取光电编码盘的数据时，单片机只需读取口和的内容。

第五章工业机器人运行时应采取的安全措施有些国家已经颁布了关于机器人的安全法规和相应的规程，国际标准化协会也有业机器人安全规范。

在工业机器人的生产厂家，有严格的管理规定和详尽的技术保障体系。

在机器人应用工程中，要参照有关规程规范以及工业机器人的说明资料，注意落实安全措施，杜绝发生机器人伤人或其它事故。

安全要求工业机器人能代替人在危险有害的环境作业。

但又给人另种危险，即机器人伤人事故。

这是工业机器人安全管理的最为重要的条原则。

此外，除了通用的工业安全规程外，还要注意工业机器人的特殊性，采取相应可靠的对策。

对工业机器人应用工程的安全要求有如下几条必须为工业机器人和周边设备安装安全护栏，以防止人靠近而造成伤害。

工业机器人的动作范围不能超越护栏。

在护栏出入口的门上必须设置插拔式电接点点开关，其插座有导线与控制系统的电路连接。

只有拔下开关的插头，才能打开对应的门。

这时，工业机器人及周边设备停止运转，并且将工业机器人锁定在示教模式。

在距操作者的地方设置紧急停止开关。

按下此开关，工业机器人和有关的设备立即停止运转。

在人机结合部设置传感器。

当操作者在此处上下料或装卡工作时，控制系统要有相应的安全对策。

在生产设备旁边的显著位置用大型指示灯箱表示生产系统的当前状态。

如运转调试停止等。

设置工业机器人的作业的作业原点，并在生产系统的操作盘上设置相应的指示灯，使操作者容易判断工业机器人本体的位置状态。

示教作业时应降低工业机器人的运动速度，并且要另有人专门监护，但发现异常应立即停机。

由经过操作培训的人员进行工业机器人的示教作业。

制定生产系统及工业机器人的操作规程和安全规程，张贴在护栏上并认真执行。

实施方法在工业机器人应用工程中，不仅要注意对人员的危险性，而且还要考虑包括工业机器人在内的设备的安全性。

为此生产厂家在工业机器人及控制系统的软硬件方面应尽可能地增加有关功能，以确保安全。

例如，用软极限的功能可设定工业机器人操作机本体的实际动作小于标称最大动作范围。

当控制点运动到软极限位置时，工业机器人自动停止并报警，不会超越设定的区间。

因此，可以将工业机器人本体的动作限制在实际作业的领域内。

又如对于弧焊的应用，生产厂家可提供种带有碰撞传感器的焊枪把持器及焊枪后，示教作业及再现运动时，但焊枪撞上工件或其他物体时，工业机器人将立即停机。

为了确保工业机器人应用工程中的安全，必须实施确保安全要求的具体措施。

总结机械设计制造及其自动化毕业设计是我们学完了大学的全部基础课，技术基础课以及专业基础课之后进行的。

这是我们对所学课程的次深入