多自由度机械手设计摘要工作速度时，则这个过程的速度变化量就等于臂部的工作速度。启动或制动时间，般为.。对轻载低速运动部件取小值，对重载高速部件取大值，行走机械般取。经过计算得.手臂俯仰机构载荷的计算当手臂从水平位置成仰角时或从角度恢复为水平时的加速或减速过程，铰接活塞杆的载荷即俯仰直线缸驱动力达到最大。其在垂直方向上的最大线速度为.，加速时间为.，由于升降过程般不是等加速运动，故最大驱动力矩要比理论平均值大些，般取平均值的.倍。则手臂俯仰油缸载荷.式中手臂俯仰缸所支撑的重量，由下式可得手臂俯仰缸的活塞杆的加速度。经过计算得.机身摆动机构载荷力矩的计算臂部回转运动驱动力矩,应根据启动时产生的惯性力矩与回转部件支承处的摩擦力矩来计算。回转动时,由于起动过程中不是等加速运动,所以最大驱动力矩比理论上平均值大些，计算时般取.倍。计算时还要考虑液压马达的机械效率，驱动力矩按下式计算.式中摩擦力矩包括各支承处的摩擦力矩起动时惯性力矩，般按下式计算.其中臂部对其回转轴线的转动惯量速度变化量回转运动起动或制动所需的时间,般为。对轻载低速运动部件取小值，对重载高速部件取大值，行走机械般取。在计算臂部部件的转动惯量时，可将形状复杂的零件简化为几个形状简单的零件，分别求出各简单零件的转动惯量。若零部件沿臂部伸缩运动方向上的轴向尺寸与其重心到回转轴线的距离比值不超过二分之时，般可把它当作质点来计算，这样简化计算的误差不超过。经过计算可得如下结果.初选系统工作压力压力的选择要根据载荷大小和设备类型而定。还要考虑执行元件的装配空间经济条件及元件供应情况等的限制。在载荷定的情况下，工作压力低，势必要加大执行元件的结构尺寸，对些设备来说，尺寸要受到限制，从材料消耗角度看也不经济反之，压力选得太高，对泵缸阀等元件的材质密封制造精度也要求很高，必然要提高设备成本。般来说，对于固定的尺寸不太受限制的设备，压力选低些，行走机械重载设备压力要选得高些。选择可参考下两表表.按载荷选择工作压力载荷工作压力时，导向套滑动面长度。为了减少加工难度，般液压缸缸筒长度不应大于内径的倍。根据以上原则并联系实际工况取夹紧液压缸缸筒长度。缸筒是液压缸中最重要的零件,它承受液体作用的压力,其臂厚需进行计算。活塞杆受轴向压缩负载时，为避免发生纵向弯曲，还要进行压杆稳定性验算。中高压缸般用无缝钢管作缸筒，大多数属薄壁微，即时，其最薄处的壁厚用材料力学薄壁圆筒公式计算壁厚，即.式中缸筒内最高工作压力缸筒材料的许用应力，由下式可计算.式中材料的抗拉强度，查机械手册得安全系数，当时般取当时，称为厚壁筒，高压缸的缸筒大都属于此类。计算可得夹紧液压缸壁厚。.手臂伸缩机构结构尺寸的设计校核手臂伸缩机构采用的双作用活塞缸，由上章已知其载荷力大小。同理，经过计算可得夹紧液压缸的液压缸内径，活塞杆直径.。按照标准，圆整其值为，活塞杆直径。根据以上原则并联系实际工况取手臂伸缩液压缸缸筒长度，壁厚。.手臂俯仰机构结构尺寸的设计校核手臂俯仰机构采用的双作用活塞缸，由上章已知其载荷力大小。同理，经过计算可得夹紧液压缸的液压缸内径，活塞杆直径.。按照标准，圆整其值为，活塞杆直径。根据以上原则并联系实际工况取手臂俯仰液压缸缸筒长度，壁厚。.机身摆动机构的设计校核机身摆动选用的液压马达，由上章已知其载荷力矩的大多自由度机械手设计摘要操作器手腕手臂机身立柱。驱动系统驱动器是把从动力源获得的能量变换成机械能，使机器人各关节能够工作的装置，常见的驱动形式有步进电机驱动直流电机驱动交流电机驱动液压驱动气压驱动以及近些年出现的些特殊的新型驱动例如超声波驱动磁致伸缩驱动静电驱动等。控制系统机器人的控制方式多种多样，根据作业任务不同，主要可分为点位控制方式连续轨迹控制方式力力矩控制方式和智能控制方式。.机械手的设计设计要求该机械手的动作流程初始位姿手爪松开抓住物体机身转动手臂向上运动手臂进行伸长手腕上下俯仰放下物体手腕归位手臂回缩手臂向下归到原位机身回转回到初始位姿。总体设计任务结构形式的选择机械手常见的运动形式有直角坐标型圆柱坐标型球坐标极坐标型关节型回转坐标型平面关节型五种。圆柱坐标型由三个自由度组成的运动系统，工作空间为圆柱形，它与直角坐标型比较，在相同的空间条件下，机体所占体积小，而运动范围大。直角坐标型其运动部分的三个相互垂直的直线组成，其工作空间为长方体，它在各个轴向的移动距离可在坐标轴上直接读出，直观性强，易于位置和姿态的编程计算，定位精度高，结构简单，但机体所占空间大，灵活性较差。球坐标型它由两个转动和个直线组成，即个回转，个俯仰和个伸缩，其工作空间图形唯球体，它可以做上下俯仰动作并能够抓取地面上的东西或较低位置的工件，具有结构紧凑工作范围大的特点，但是结构比较复杂。关节型这种机器人的手臂与人体上肢类似，其前三个自由度都是回转关节，这种机器人般由大小臂组成，立柱与大臂间形成肘关节，可使大臂作回转运动和使大臂作俯仰运动，小臂作俯仰摆动，其特点是工作空间范围大，动作灵活，通用性强，能抓取靠近机座的工件。平面关节型采用两个回转关节和个移动关节，两个回转关节控制前后左右运动，而移动关节控制上下运动。这种机器人在水平方向上有柔顺度，在垂直方向上有较大的刚度，它结构简单，动作灵活，多用于装配作业中，特别适合中小规格零件的插接装配。综上，本次设计中采用回转坐标型。自由度的确定自由度,指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目。在运动形式上分为为直线运动，为旋转运动。自由度数的多少反映了这种机械手能完成动作的复杂程度，根据对机械手必须完成的动作的研究，设计五个自由度的机械手即可完成所规定的工作任务。驱动方式的选择驱动系统有液压驱动气压驱动电机驱动机械联动四种，其中液压驱动和气压驱动较为通用。液压驱动结构紧凑动作平稳耐冲击耐振动防爆性好。而且液压技术比较成熟，具有动力大力惯量比大快速响应高易于实现直接驱动等特点。气压驱动具有速度快系统结构简单造价较低维修方便清洁等特点，适用于中小负载的系统中，但对速度很难进行精确控制，且气压不可太高，所以抓举能力较低，难于实现伺服控制。电机驱动步进或伺服电机可用于程序复杂运动轨迹要求严格的小型通用机械手异步电机直流电机适用于抓重大速度低的专用机械手电源方便，响应快，驱动力较大，信号检测传递处理方便，控制方式灵活，安装维修方便。但控制性能差，惯性大，不易精确定位。机械联动动作可靠，动作范围小，结构比较复杂，适用于自由度少速度快的专用机械手。同其他转动方式相比较，传动功率相同时，液压传动装置的重量轻，体积紧凑，可实现无级变速，调速范围大。运动件的惯性小，能够频繁顺序换向，传动工作平稳，系统容易实现缓冲吸着震，并能自动防止过载。与电气配合，容易实现动作和操作自动化，与微电子技术和计算机配合，能够实现各种自动控制工作。液压元件基本已经上系列化通用化和标准化，利于技术的应用提高工效，降低成本。容易达到较高的单位面积压力，较小的体积可获得较大的出力推力或转距。液压系统介质的可压缩性小，工作较平稳，可靠，并可实现较高的位置精度。液压传动中，力，速度和方向比较容易实现自动控制。液压装置采用油液做介质，具有防锈性和自润滑效能，可以提高机械效率，使用寿命长。综上，本次设计采用液压驱动。控制方式的选择点位控制方式连续轨迹控制方式力力矩控制方式智能控制方式。点位控制