多用途气动机器人结构设计.doc文档44页在线阅读

选取气动机器人的座标型式和自由度。

设计出气动机器人的各执行机构，包括手部手腕手臂等部件的设计。

为了使通用性更强，手部设计成可更换结构，不仅可以应用于夹持式手指来抓取板料工件，在工业需要的时候还可以用气流负压式吸盘来吸取板料工件。

可建立起所需的压力和速度。

样抓重条件下它比液压气动机器人的结构大，所以适用于高速轻载高温和粉尘大的环境中进行工作。

气动技术有以下优点介质提取和处理方便。

气压传动工作压力较低，工作介质提取容易，而后排入大气，处理方便，般不需设置回收管道和容器介质清洁，管道不易堵，不存在介质变质及补充的问题阻力损失和泄漏较小，在压缩空气的输送过程中，阻力损失较小般不卜浇塞仅为油路的千分之，空气便于集中供应和远距离输送。

外泄漏不会像液压传动那样，造成压力明显降低和严重污染。

二〇〇七年六月五日星期二动作迅速，反应灵敏。

气动系统般只需要即外泄漏不会像液压传动那样，造成压力明显降，不存在介质变质及补充的问题阻力损失和泄漏较小，在压缩空气的输送过程中，阻力损失较小般不卜浇塞仅为油路的千分之，空气便于集中供应和远距离输送。

部分内容简介样抓重条件下它比液压气动机器人的结构大，所以适用于高速轻载高温和粉尘大的环境中进行工作。

气动技术有以下优点介质提取和处理方便。

气压传动工作压力较低，工作介质提取容易，而后排入大气，处理方便，般不需设置回收管道和容器介质清洁，管道不易堵，不存在介质变质及补充的问题阻力损失和泄漏较小，在压缩空气的输送过程中，阻力损失较小般不卜浇塞仅为油路的千分之，空气便于集中供应和远距离输送。

外泄漏不会像液压传动那样，造成压力明显降低和严重污染。

二〇〇七年六月五日星期二动作迅速，反应灵敏。

气动系统般只需要即可建立起所需的压力和速度。

气动系统也能实现过载保护，便于自动控制。

能源可储存。

压缩空气可存贮在储气罐中，因此，发生突然断电等情况时，机器及其工艺流程不致突然中断。

工作环境适应性好。

在易燃易爆多尘埃强磁强辐射振动等恶劣环境中，气压传动与控制系统比机械电器及液压系统优越，而且不会因温度变化影响传动及控制性能。

成本低廉。

由于气动系统工作压力较低，因此降低了气动元辅件的材质和加工精度要求，制造容易，成本较低。

传统观点认为由于气体具有可压缩性，因此，在气动伺服系统中要实现高精度定位比较困难尤其在高速情况下，似乎更难想象。

此外气源工作压力较低，抓举力较小。

虽然气动技术作为机器人中的驱动功能已有部分被工业界所接受，而且对于不太复杂的气动机器人，用气动元件组成的控制系统己被接受，但由于气动机器人这体系己经取得的系列重要进展过去介绍得不够，因此在工业自动化领域里，对气动机器人的实用性和前景存在不少疑虑。

气动机器人的设计要求课题的设计目标本课题将要完成的主要任务如下机器人为通用气动机器人，因此相对于专用气动机器人来说，它的适用面相对较广。

选取气动机器人的座标型式和自由度。

设计出气动机器人的各执行机构，包括手部手腕手臂等部件的设计。

为了使通用性更强，手部设计成可更换结构，不仅可以应用于夹持式手指来抓取板料工件，在工业需要的时候还可以用气流负压式吸盘来吸取板料工件。

气压传动系统的设计本课题将设计出气动机器人的气压传动系统，包括气动元器件的选取，气动回路的设计，并绘出气动原理图。

气动机器人的控制系统的设计本气动机器人拟采用可编程序控制器对气动机器人进行控制，本课题将二〇〇七年六月五日星期二要选取型号，根据气动机器人的工作流程编制出程序，并画出梯形图。

气动机器人的系统工作原理及组成气动机器人的系统工作原理框图如图所示。

图气动机器人的系统工作原理框图气动机器人的工作原理气动机器人主要由执行机构驱动系统控制系统以及位置检测装置等所组成。

在程序控制的条件下，采用气压传动方式，来实现执行机构的相应部位发生规定要求的，有顺序，有运动轨迹，有定速度和时间的动作。

同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对气动机器人的动作进行监视，当动作有或发生故障时即发出报警信号。

位置检测装置随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以定的精度达到设定位置执行机构包括手部手腕手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。

手部即与物件接触的部件。

由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手控制系统驱动系统气压传动执行机构位置检测装置手部手腕手臂立柱二〇〇七年六月五日星期二在本课题中我们采用夹持式手部结构。

夹持式手部由手指或手爪和传力机构所构成。

手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。

回转型手指结构简单，制造容易，故应用较广泛。

平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。

手指结构取决于被抓取物件的表面形状被抓部位是外廓或是内孔和物件的重量及尺寸。

而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。

传力机构型式较多时常用的有滑槽杠杆式连杆杠杆式斜面杠杆式齿轮齿条式丝杠螺母弹簧式和重力式等。

手腕是连接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓取物件的方位即姿势手臂手臂是支承被抓物件手部手腕的重要部件。

手臂的作用是带动手指去抓取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置。

工业气动机器人的手臂通常由驱动手臂运动的部件如油缸气缸齿轮齿条机构连杆机构螺旋机构和凸轮机构等与驱动源如液压气压或电机等相配合，以实现手臂的各种运动。

立柱立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的部分，手臂的回转运动和升降或俯仰运动均与立柱有密切的联系。

气动机器人的立柱因工作需要，有时也可作横向移动，即称为可移式立柱。

机座机座是气动机器人的基础部分，气动机器人执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故起支撑和连接的作用。

二驱动系统驱动系统是驱动工业气动机器人执行机构运动的。

它由动力装置调节装置和辅助装置组成。

常用的驱动系统有液压传动气压传动机械传动。

三控制系统控制系统是支配着工业气动机器另外，其末端执行装置气动机器人，还可完成抓放功能。

以上各动作均采用气动方式驱动，即用五个二位五通电磁阀每个阀有两个线圈，对应两个相反动作分别控制五个气缸，使气动机器人完成伸缩上下旋转及气动机器人抓放动作。

其中旋转运动用组齿轮齿条，使气缸的直线运动转化为旋转运动。

这样，可用的个输出端与电磁阀的个线圈相连，通过编程，使电磁阀各线圈按定序列激励，从而使气动机器人按预先安排的动作序列工作如果欲改变气动机器人的动作，不需改变接线，只需将程序中动作代码及顺序稍加修改即可。

另外，除抓放外，其余六个动作末端均放置限位开关，以检测动作是否到位，如果动作没有到位，则出错指示灯亮。

控制要求为了满足生产需要，气动机器人应设置手动工作方式单动工作方式和自动工作方式。

手动工作方式便于对设备进行调整和检修，设置手动工作方式。

用按钮对气动机器人每动作单独进行控制。

单动工作方式从原点开始，按照自动工作循环的步序，每按下次起动按钮，气动机器人完成步的工作后，自动停止。

自动工作方式按下起动按钮，气动机器人从原点开始，按工序自动反复连续工作，直到按下停止按钮，气动机器人在完成最后个周期的动作后，返回原点自动停机。

气动机器人的工作流程气动机器人的工作流程如下二〇〇七年六月五日星期二当按下气动机器人启动按钮之后，首先立柱右转电磁阀通电，气动机器人右转，至右限位开关动作。

立柱上升电磁阀通电，立柱上升，至上限位开关动作。

手臂伸长电磁阀通电，手臂开始伸长，至限位开关动作。

手腕逆时针转电磁阀通电，手腕逆时针转动，至逆时针转限位开关动作。

立柱下降电磁阀通电，立柱下降，至下限位开关动作。

手爪抓紧电磁阀通电，手爪抓紧，至限位开关动作。

立柱上升电磁阀通电，立柱上升，至上限位开关动作。

手腕逆时针转电磁阀通电，手腕逆时针转动，至逆时针转限位开关动作。

手腕收缩电磁阀通电，手腕收缩，至限位开关动作。

立柱左转电磁阀通电，气动机器人左转，至左限位开关动作。

手臂伸长电磁阀通电，手臂开始伸长，至限位开关动作。

手腕逆时针转电磁阀通电，手腕逆时针转动，至逆时针转限位开关动作。

立柱下降电磁阀通电，立柱下降，至下限位开关动作。

手爪松开电磁阀通电，手爪松开，至限位开关动作。

手腕收缩电磁阀通电，手腕收缩，至限位开关动作。

完成次循环，然后重复以上循环动作。

按下停止按钮或停电时，气动机器人停止在现行的工步上，重新启动时，气动机器人按上工步继续工作。

如图所示为气动机器人的工作流程图二〇〇七年六月五日星期二图气动机器人自动控制工作流程框图分配根据系统输入输出点的数目，选用型，它有个输入点，标号为个输出点，标号为如表所示。

启动立柱右转立柱上升手爪松开手腕逆时针转立柱下降手爪抓紧立柱上升手臂伸长手腕逆时针转立柱下降手臂伸长立柱左转手腕收缩手腕逆时针转手腕收缩二〇〇七年六月五日星期二表分配输入输出启动手臂左转停止手臂右转手抓抓紧手臂伸长左转限位开关手臂收缩右转限位开关手臂上升伸长限位开关手臂下降收缩限位开关手腕逆转上升限位开关手腕顺转下降限位开关手抓抓紧逆转限位开关手抓放松顺转限位开关物品检测其它地址分配夹紧定时器，定时放松定时器，定时自动方式标志单动方式标志手动方式标志结束标志梯形图设计根据气动机器人的逻辑时序图及分配，可以画出控制梯形图。

控制梯形图可分为子程序部分和主程序部分。

子程序部分包括自动方式控制梯形图和手动方式控制梯形图图。

自动控制方式梯形图如下二〇〇七年六月五日星期二网络机械手上升到位，停止上升并启动右移控制网络机械手右移到位，停止右移并启动下降控制网络机械手下降到位，停止下