码垛机器人设计.docx
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1、码垛机器人设计说明速度特性比拟全面的,所以平均速度和日程,已故的平均速度显示速度的速 度更适合速度特性。除了运动速度以外,手臂设计的基本参数也伸缩日程和工作 半径。大局部的机械手设计成相当于人工坐或站着一点点操作的空间里走。大的 伸缩日程和工作半径,必然偏重增大刚性力矩。在这种情况下宜自动传输装置好。 统计相比,这个机器的手腕伸缩最大工作半径约1800。定位精度也基本参数的一 个。这台机械手定位精度。2. 8.机械手技术参数列表一、用途:用于自动输送线的上下料。二、设计技术参数:1、抓重:5必2、自由度数:5个自由度3、坐标型式:圆柱坐标4、最大工作半径:1800mm5、手臂最大中心高:180
2、0niiii6、手臂运动参数:伸缩距离900mm伸缩速度90 /s升降距离900inni回转距离0到150回转速度90。/s7、手肘运动参数:回转距离。到270回转速度120。/s8、底盘运动参数:回转距离0到270 回转速度90 /s9、定位方式:距离开关或可调机械挡块等10、定位精度:1加篦11、驱动方式:电动传动12、控制方式:10机械手臂效果图2-6第三章手部结构设计3.1夹持式手部结构支持式是最常见的一种,其中常用的2,式,多指式和双手双和式:手指支 持工作的部位可分为内卡带(或内膨胀式)和外别针式的2种:模仿人手上,手 指的活动手指可分为一支点回转型,二支点回转型和移动型(或是直线
3、型),其 中两支点回转型基本型式。3. 1. 1手指的形状和分类支持式是最常见的一种,其中常用的2,式,多指式和双手双和式:手指支 持工作的部位可分为内卡带(或内膨胀式)和外别针式的2种:模仿人手上,手 指的活动手指可分为一支点回转型,二支点回转型和移动型(或是直线型),其 中两支点回转型基本型式。设计时考虑的几个问题(-)具有脚够的握力(即夹紧力)在确定手指握力,除考虑重量外,还考虑传送过程中产生性力和振动,保证工件 不产生松动。(二)手指间应具有一定的开闭角应按最大直径的工件考虑。对于移动型手指只有开闭幅度度的要求。(三)保证工件准确定位11翻译圆柱形工件采用带“V”形方面的手指,以航班自
4、动定心。(四)根据桌子桌子机械手工作需求,通过比拟,我们采用的桌子桌子机械手手部结构 是一次转型支点两指,由于工件多为圆柱形状,已故的手指形状设计成V型,其 结构如附图所示。3.1. 3动力设计1、手部驱动力计算本课题电机机械手手部结构如图3-2所示,蜗轮蜗杆参数受力分析其工件重量G=5公斤,12V形手指的角度23 = 120,人= 120%根R = 24加,摩擦系数为/ = 0.10(1)根据手部结构的传动示意图,其驱动力为:2b 2p = N R(2)根据手指夹持工件的方位,可得握力计算公式:N = Q5tg(e (p)= 0.5x5x(60-542)=25(N)2h所以 p = / N
5、=245(N)实际驱动力:KK实际之PI,因为传力机构为齿轮齿条传动,故取77 = 0.94,并取& =1.5。假设被抓取工件的最大加速度取3g时、那么:坞=1 +旦=4 一 g1 5乂4所以 p实际=245xj&- = 1563(N) V-/ 7 I所以夹持工件时所需夹紧气缸的驱动力为1563N o第四章手腕结构设计4.1手腕自由度手臂手和手腕连接部件,其作用的调整和工作的方向改变的,因此它是独 立的自由度的机械手适应复杂的动作求。手臂的自由度的选择和机械手通用 性,加工技术要求放下工作方位和定位精度等很多因素有关。这个机器的手抓 住工作水平,同时考虑放在通用性,所以转动手臂设置X轴旋转运开
6、工作要求 的现在实现手臂旋转运动机构,应用最多的是旋转油(气)缸,因此我们使用 旋转气缸。它的结构紧凑,旋转角度,并且严格的贴纸。4. 2手腕驱动力矩的计算4. 2.1手腕转动时所需的驱动力矩13手臂的旋转,上下左右摆动的同时旋转运动,手腕旋转驱动传动扭矩必须克服 时的手腕启动时产生的惯性力矩,手腕上的旋转轴与支持加的摩擦阻力力矩,动 片内径,定片帽等密封装置摩擦阻力和旋转力矩件中心旋转轴重叠的偏重力矩. 图41显小的是手腕应力的小意图。图4-1手碗回转时受力状态手腕转动时所需的驱动力矩可按下式计算:M驱=M惯+ M偏+ M摩+ M封式中:M驱-驱动手腕转动的驱动力矩渭-惯性力矩(Ncm);M
7、偏-参与转动的零部件的重量(包括工件、手部、手腕回转电机)对转 动轴线所产生的偏重力矩(N-cm).,; M封-手腕回转与定片端盖等处密封装置的摩擦阻力矩(N C77?);下面以图4-1所示的手腕受力情况,分析各阻力矩的计算:1、手腕加速运动时所产生的惯性力矩M悦14假设手腕起动过程按等加速运动,手腕转动时的角速度为。,起动过程所用的 时间为加,那么:M 惯=+ J)?N )式中:参与手腕转动的部件对转动轴线的转动惯量(N );Jr工件对手腕转动轴线的转动惯量(Me”.1)、。假设工件中心与转动轴线不重合,其转动惯量,为:G1 2J = Jc + Gg式中:J-工件对过重心轴线的转动惯量(Me
8、”.1): VG,-工件的重量(N);e,-工件的重心到转动轴线的偏心距(cm),一手腕转动时的角速度(弧度/s);加-起动过程所需的时间(S);(p-起动过程所转过的角度(弧度)。2、手腕转动件和工件的偏重对转动轴线所产生的偏重力矩M偏加偏=G, +G3e3 (N, cm)式中:G3-手腕转动件的重量(N);4-手腕转动件的重心到转动轴线的偏心距(cm)当工件的重心与手腕转动轴线重合时,那么G品=0.3、手腕转动轴在轴颈处的摩擦阻力矩M封M封=(此4 + R/i)( N cvn)式中:4 ,出-转动轴的轴颈直径(cm);-摩擦系数,对于滚动轴承/ = 0.01,对于滑动轴承/ = 0.1 ;
9、15Ra,Rb一处的支承反力(N),可按手腕转动轴的受力分析求解,根据ZW/尸)= 0,得:RBl + G3/3 = G2/9 + G_ G- +G2/2 -63/3 b- i同理,根据XMb(F) = 0,得:_ G1(Z + Z,) + G2(/ + /2) + G3(/-/3)a 二 i :式中:G2-的重量(N)I,hl2,k,一如图4T所示的长度尺寸(cm).第五章手臂伸缩的尺寸设计与校核5. 1手臂伸缩结构的尺寸设计与校核5. 1. 1手臂尺寸手臂伸缩为900mms所用电机为90TDY060-3A:最大功率为70W同步转 速为60R/min最大转矩为3600mN.m自重3.2kg转
10、轴转动距离为270 ,设计 思路在。到270。的2边各安装一个距离开关,或者红外传感器。5. 2. 2尺寸校核长度设计为/=900mm,电机功率:P=1.732xUx|xcos(p电机转矩:T=9549xP/n ;电机功率转矩=9550*输出功率/输出转速转矩=9550*输出功率/输出转速P = T*n/9550公式推导电机功率,转矩,转速的关系16功率=力*速度P=F*V公式 1转矩(T)=扭力(F)*作用半径(R)推出F=T/R-公式21 .测定手腕质量为10kg,那么重力G = mg= 10x10= 100(N)b设计加速度。= 5(m/s),那么惯性力G = ma二 10x5= 50(
11、N)总受力G,/ =G + GGq G。所以设计尺寸符合实际使用要求。5. 3. 2尺寸校核1 .测定参与手臂转动的部件的质量叫=120Zg,分析部件的质量分布情况,质量密度等效分布在一个半径r = 200利机的圆盘上,那么转动惯量:120x0.1()22=0.6 ( kg.m2 )c, 90=0.6 x 0.5= 108(A.m)考虑轴承,油封之间的摩擦力,设定摩擦系数左= 0.2,17加摩二惯= 0.2x108= 5A(N.m)总驱动力矩= 108 + 5.4=113.4( M/n)MAM设计尺寸满足使用要求。第五章机械手PLC控制设计6. 1可编程序控制器的选择及工作过程6. 1. 1可
12、编程序控制器的选择考虑到机械手通用性,同时使用点位控制,因此我们采用可编程序控制器 (PLC)对机械手进行控制.当机械手动作流程改变时,只需改变PLC程序即可实现, 非常方便快捷。6.1. 2可编程序控制器的工作过程可编程控制器实施,通过各种各样的用户程序控制完成任务。因此采用 了循环扫描的工作方式。具体的工作过程4个阶段,可分为。第一阶段是初始化处理。可编程控制器的输入端子直接与主机CPU相连,输入输出状态的询问,输 入输出模式寄存器来说。输入输出模式寄存器别名I / 0状态表。这个表的专 业保管输入输出状态信息的记忆领域。那个保存输入状态信息的内存和输入 状态寄存器;保管输出状态信息的内存
13、和输出模式寄存器。开机CPU,首先1/ 0状态表复位,自我诊断。工作确认其硬件正常后,进入下一个阶段。第二阶段,输入信号处理阶段。输入信号处理阶段,CPU对输入状态扫描,各自的输入端子获得的状态信 息送到I / 0状态表保管。同样的扫描周期,各自的输入时的状态I / 0状态 表来维持,各自的输入端子不接受信号的变化的影响所造成的混乱,因此不 能运算结果,这个周期用户程序的正确执行。第三阶段程序处理阶段。18输入状态信息全部的I / 0状态表后,CPU工作第三阶段进入。在这一阶 段,可编程控制器用户程序顺次扫描,各I / 0状态和关系运算处理指令进行 最后的结果写入的I / 0状态表状态输出寄存
14、器。第四阶段是输出处理阶段。段CPU对用户程序是扫描处理完成,运算结果写入的I / 0状态表状态寄 存器。这个时候的输入信号输出模式寄存器中取出,送到输出闩锁电路,驱 动功率继电器线圈的罪,控制设备的各种各样的相应的动作。然后,CPU执行 下面循环的扫描周期。6. 2机械手可编程序控制器控制方案X O19机器人码垛机非常适合用于柔性包装流水线,大大缩短了包装周期时间。体积小、 速度快,配有全套辅助设备(从集成式空气与信号系统至抓料器)。可配套使用包装软 件,机械方面集成简单,编程更是十分方便。从效率上说,码垛机器人不仅能承当高负 重,而且速度和质量远远高于人工。关键词:机器人,码垛第七章结论1
15、,本次设计的电通用机械手,对专用机械手,通用机械手自由次可变,控制 程序可以调节,所以更广泛适用面。2,电力驱动采用,快,敏感,能实现过负荷保护,容易自动控制。作业环境 适应性好,环境的变化的影响是不传动和控制性能。同时本钱低廉。3,电力驱动系统通过工作原理图的参数化描绘,大大地描画速度,节省了大 量的时间和为了防止不必要的重复劳动,同时做到了图纸统一。4,机械手PLC控制,采用信赖性高,灵活改变程序等的长处也进行时间控制 的距离都控制和混合动力控制,PLC程序设定。根据机械手动作顺序程序修改, 机械手通用性强。总结毕业设计也接近尾声了,也意味我在大学的生活就要划上一个句号。回过头来看 看自己
16、做设计的过程,也有很多体会。助推器的助推方案不断推倒,不断重建。 也让我对专业技能有了更深的了解。首先,诚挚感谢我的指导老师。每当我有不懂的问题的时候,老师总是耐心 为我解答,而且解答地很详细,让我对下一步的工作有了清晰的认识。在我没有 头绪的时候,老师总是适时地提出自己的建议,循循善诱,给我思考的空间,锻 炼了我的专业思维。老师总是抽出自己的时间来催促我论文的进度,这是很无私 的。在此,向老师表示崇高的谢意!感谢四年来同学、老师的陪伴,感谢他们为我提出的有益的和珍贵的建议, 有了他们的支持和鼓励,才让我度过了四年充实的大学生活。参考文献1 .孙桓 等主编.机械原理(第六版).高等教育出版社,
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