通用液壓機械手的設(shè)計【四自由度】

通用液壓機械手的設(shè)計【四自由度】,四自由度,通用液壓機械手的設(shè)計【四自由度】,通用,液壓,機械手,設(shè)計,自由度 摘 要在現(xiàn)代的制造業(yè)中，企業(yè)為提高生產(chǎn)效率，保障產(chǎn)品質(zhì)量，普遍重視生產(chǎn)過程的自動化程度，同時中國各大城市的勞動力出現(xiàn)緊張的現(xiàn)象，工業(yè)機器人作為自動化生產(chǎn)線上的重要成員，逐漸被企業(yè)所認同并采用，其發(fā)展趨勢十分迅猛。它的技術(shù)水平和應(yīng)用程度反映了一個國家現(xiàn)代工業(yè)化的水平。目前，工業(yè)機器人主要承擔著焊接、噴涂、搬運以及堆垛等重復(fù)性并且勞動強度極大的工作，在某些復(fù)雜的裝配生產(chǎn)中也逐步被采納。通過對機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)大學(xué)所學(xué)知識，對機械手各部分機械結(jié)構(gòu)和功能的了解和分析，設(shè)計了此液壓傳動機械手。本課題重點針對機械手的手部、腕部、臀部等各部分機械結(jié)構(gòu)以及液壓系統(tǒng)進行了詳細的設(shè)計與計算。大致可分為機械手的總體設(shè)計、機身結(jié)構(gòu)的設(shè)計、機械手手臂結(jié)構(gòu)的設(shè)計、機械手腕部的結(jié)構(gòu)設(shè)計、手部的結(jié)構(gòu)設(shè)計、機械手驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計以及液壓系統(tǒng)的設(shè)計。本設(shè)計的機械手可在空間抓放物體，動作靈活多樣，可代替人工機械手，在高溫和危險的作業(yè)區(qū)進行作業(yè)，可抓取材料特殊的工件，并保證工件不變形損壞。關(guān)鍵詞：手部，腕部，臂部，液壓系統(tǒng)IVABSTRACTIn the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the production efficiency, and guarantee the product quality，saving in labor. At the same time, with the phenomenon of labor force in Chinas cities appeared, industrial robot, as an important member of automation production line, gradually become enterprise is accepted and adopted, its development trend is very rapidly. The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the job of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way.Integrate the knowledge of Machine, discuss and analysis the each part and function of manipulator; design a kind of cylinder coordinate manipulator used to pack and unload work piece for CNC machine tools. In particular, made the detailed design about base, arm, and end device and the control system etc. including Total design, waists construction design, the arms construction design, the wrists construction design, the end devices construction design, and the drive system of manipulator. At the same time, analysis and compute the hydraulic pressure system and control system. The design of the manipulator can be catch and put objects in space flexibility. It can also replace artificial to operate at high temperatures and dangerous areas and can grab weight larger artifacts, guaranteeing the work piece deformation damage.Key words: Manipulator ,Hand,Wrist ,Buttock,Hydraulic system目 錄 第1章 緒論21.1工業(yè)機械手概述21.1.1機械手的應(yīng)用性31.1.2機械手的先進性31.2設(shè)計目的41.3設(shè)計的內(nèi)容及要求4第2章 機械手方案設(shè)計5第3章 機械手的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計73.1 手部設(shè)計73.1.1夾鉗式手部設(shè)計的基本要求83.1.2夾鉗式手部的典型結(jié)構(gòu)83.1.3滑槽杠桿式手部的設(shè)計計算83.2腕部設(shè)計123.2.1腕部的結(jié)構(gòu)形式123.2.2手腕驅(qū)動力矩的計算133.3臂部的結(jié)構(gòu)163.3.1手臂直線運動機構(gòu)163.3.2手臂伸縮運動163.3.3 導(dǎo)向裝置173.3.4手臂的升降運動183.3.5手臂回轉(zhuǎn)運動183.3.6手臂的設(shè)計計算19第4章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計244.1各種驅(qū)動系統(tǒng)特點244.2機械手驅(qū)動系統(tǒng)的選擇原則244.3機械手液壓系統(tǒng)原理介紹254.4液壓系統(tǒng)簡單計算274.5液壓系統(tǒng)的性能驗算294.5.1系統(tǒng)壓力損失驗算294.5.2系統(tǒng)總效率驗算304.5.3系統(tǒng)發(fā)熱升溫驗算31第5章 機械手的使用與維護325.1 液壓系統(tǒng)的一般使用與維護335.2 一般技術(shù)安全事項33結(jié) 論34參考文獻35致 謝36第1章 緒論機械手是在自動化生產(chǎn)過程中使用的一種具有抓取、移動工件功能的自動化裝置。近年來，隨著電子技術(shù)，特別是電子計算機的廣泛應(yīng)用，機器人的研制和生產(chǎn)已經(jīng)成為高科技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它更加促進了機械手的發(fā)展，使得機械手能更好的實現(xiàn)機械化和自動化的有機結(jié)合。機械手能代替人類完成危險、重復(fù)枯燥的機械式工作，可以減輕人類的勞動強度，提高生產(chǎn)力。機械手越來越廣泛的獲得了應(yīng)用，在機械行業(yè)中，它可用于零部件的組裝，加工工件的搬運、裝卸，特別是在自動化的數(shù)控機床、組合機床上使用更為頻繁。把車床設(shè)備和機械手組成一個共同的機械加工制造單元，應(yīng)用于中小批量生產(chǎn)，可以節(jié)省龐大的工件運輸裝置，結(jié)構(gòu)緊湊且實用性較強。目前，我國的工業(yè)機器人技術(shù)應(yīng)用的水平和國外相比還有一定的距離，應(yīng)用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低，技術(shù)還不夠成熟，機械手的研究和開發(fā)直接關(guān)系到我國自動化生產(chǎn)水平的提高。因此，進行機械手的研究和設(shè)計是十分有意義1。 1.1工業(yè)機械手概述美國是最早研究機械手的國家。1954年由美國學(xué)者戴沃爾提出了關(guān)于工業(yè)機器人的相關(guān)概念，并且申請了專利。此項專利其中說：通過借助伺服技術(shù)，控制機器人的關(guān)節(jié)，然后利用人手，對機器人進行相關(guān)動作的示教，機器人完成其相關(guān)的動作，這個就是示教再現(xiàn)機器人。當今社會發(fā)明的機器人基本上都是采用這種控制方式。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出了第一臺機械手鉚接機器人。作為機器人產(chǎn)品最早的實用機型（示教再現(xiàn)）是1962年美國AMF公司推出的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。工業(yè)機械手是近幾十年發(fā)展起來的，應(yīng)用于自動化生產(chǎn)的一種高科技設(shè)備。工業(yè)機械手是工業(yè)機器人的一個重要組成部分。它的特點是：可通過編程來完成機械手各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼?zhèn)淙撕蜋C器各自的優(yōu)點，充分體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性2。機械手現(xiàn)今有很多的種類，按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手；按驅(qū)動方式可以分為液壓式、電動式、機械式機械手；按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續(xù)軌跡控制機械手等。機械手主要由手部、運動機構(gòu)、控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用于抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量和作業(yè)要求可以分為多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構(gòu)是使手部完成轉(zhuǎn)動（擺動）、移動或復(fù)合等各種運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，來改變被抓持物件的位置和姿勢?？刂葡到y(tǒng)是通過對機械手每個自由度電機的控制，來完成機械手特定的動作的。同時接收傳感器反饋過來的信息，形成穩(wěn)定的閉環(huán)控制。控制系統(tǒng)的核心通常是由單片機等微控制芯片構(gòu)成，通過對其編程實現(xiàn)所需要的功能3。1.1.1機械手的應(yīng)用性1、有利于提高生產(chǎn)過程的自動化程度。應(yīng)用機械手，可以提高草料的傳送、工件的裝卸以及機器的裝配等自動化程度，因此可以提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)共贏生產(chǎn)機械化和自動化的目的。2、有利于提高改善勞動條件、有效的使事故大大減小。在高溫、低溫、有放射性、噪聲、臭味、以及其它毒性污染的工作空間狹窄等場所中，如果直接用手操作的話，非常的危險。但是如果應(yīng)用機械手的話，在很大程度上地改善工人的相對勞動條件，也有利于提高生產(chǎn)率。并且在某些動作簡單可是重復(fù)作業(yè)的機械式操作里面，要是用機械手代替人手進行工作，可以大大避免由于操作疲勞等原因造成的相關(guān)人身事故。3、有利于減少人力，便于生產(chǎn)有節(jié)奏的進行。應(yīng)用機械手代替人工進行工作，這是直接減少人力的一個側(cè)面，另外由于機械手可以連續(xù)地工作，這是減少人力的另外一個側(cè)面。因此，在目前的自動化機床和綜合加工自動化生產(chǎn)線上幾乎都設(shè)有機械手，以便于減少人力以及更準確地控制生產(chǎn)的節(jié)拍，使生產(chǎn)有節(jié)奏地進行4。1.1.2機械手的先進性機械工業(yè)發(fā)展的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國家經(jīng)濟實力和科學(xué)技術(shù)水平的一個重要標志。因此，世界各國都把發(fā)展機械工業(yè)作為發(fā)展經(jīng)濟戰(zhàn)略的重點之一。生產(chǎn)水平和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進步帶動了整個機械工業(yè)的快速發(fā)展。現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機械化、自動化已成為發(fā)展的重點。然而在機械工業(yè)中，許多加工、裝配等生產(chǎn)還是不連續(xù)的。如果單靠人力將這些不連續(xù)的生產(chǎn)工序銜接起來，不僅費時費力而且效率也低，同時人的勞動強度也會非常大，有時還會出現(xiàn)失誤甚至傷害。顯然，這嚴重影響和制約了整個生產(chǎn)過程的效率和自動化程度。機械手的應(yīng)用很好的解決了這一問題，它不存在重復(fù)的偶然失誤，也能在一定程度上避免了人身事故。工業(yè)機械手在近代，是一項新的技術(shù)，而且快速成長，很短的時間里已成為現(xiàn)代機械制造生產(chǎn)體系里面的一個非常重要的一點，這種技術(shù)也逐漸發(fā)展成為一個新的學(xué)科機械手工程。機械手涉及到機械學(xué)、力學(xué)和電器液壓技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動控制技術(shù)、還有計算機技術(shù)等諸多學(xué)科領(lǐng)域，是一門跨多學(xué)科技術(shù)5。 1.2設(shè)計目的畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生完成專業(yè)教學(xué)計劃的最后一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，通過畢業(yè)設(shè)計可以使學(xué)生在綜合運用所學(xué)的基本理論、基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問題進行的一次基本的訓(xùn)練。也對學(xué)生即將從事的工作和未來事業(yè)的開拓具有一定的意義。其主要目的：鍛煉學(xué)生綜合分析和解決本專業(yè)的一般技術(shù)問題的能力，鞏固和深化學(xué)生的基本知識。鍛煉學(xué)生樹立正確的設(shè)計思想和設(shè)計構(gòu)思以及創(chuàng)新思維的能力。掌握工程設(shè)計的一般程序規(guī)范和方法。鍛煉學(xué)生使用技術(shù)資料、國家標準手冊、圖冊工具進行設(shè)計計算，進行數(shù)據(jù)處理，編寫技術(shù)文件等方面的工作能力。鍛煉學(xué)生進行研究調(diào)查，面向生產(chǎn)，面向?qū)嶋H，向工人和技術(shù)人員學(xué)習(xí)的基本工作態(tài)度，工作作風(fēng)和工作方法。 1.3設(shè)計的內(nèi)容及要求 此次設(shè)計主要內(nèi)容是基于液壓系統(tǒng)的機械工業(yè)手的設(shè)計。主要分三個部分:機械部分、驅(qū)動部分、控制部分。本次設(shè)計的主要內(nèi)容是機械部分和驅(qū)動部分。對于機械部分，主要是對機械手的手部、腕部、臂部和機身進行設(shè)計，通過對各個部分的受力分析，設(shè)計出符合參數(shù)要求的零部件。對于驅(qū)動系統(tǒng)，采用液壓驅(qū)動系統(tǒng)，擬訂液壓系統(tǒng)方案，井對系統(tǒng)方案安全性可靠性進行論證。 此次設(shè)計的要求或技術(shù)指標：1. 采用圓柱坐標2. 具有4個以上自由度3. 機械手抓緊重量為5-30KG4. 手臂運動行程和速度 水平伸縮：500 mm,750 mm/s 升降：100mm,250mm/s 回轉(zhuǎn)：220，110/s5. 定位采用點位控制，定位精度為1mm 第2章 機械手方案設(shè)計方案一：可以采用如圖2.1所示結(jié)構(gòu)的機械手： 1-機座 2-手臂升降液壓缸 3-手臂回轉(zhuǎn)液壓缸 4-手臂伸縮液壓缸 5-手腕回轉(zhuǎn)液幾缸 6-手部 圖2.1 機械手簡圖該方案中機械手采用圓柱式坐標，其運動系包含兩個直線運動和兩個回轉(zhuǎn)運動，即沿X軸方向的伸縮，沿Z軸方向的升降和繞X軸和Z軸的回轉(zhuǎn)。此種設(shè)計的機械手占地面積小而且活動范圍大，結(jié)構(gòu)簡單，井且能達到較高的定位精度。這種機械手主要部件由四個液壓液壓缸組成:手臂升降液壓缸、手臂回轉(zhuǎn)液壓缸、手臂伸縮液壓缸和手腕回轉(zhuǎn)液壓缸，如圖2.1的機械簡圖所示。方案二：可以采用如圖2.2的機械手： 1、機身 2、液壓缸 3、手腕 4、手部 圖2.2 機械手簡圖此方案采用全液壓系統(tǒng)控制，實現(xiàn)4自由度的工作，實現(xiàn)方式也非常的簡單，可以根據(jù)推程實現(xiàn)不同工況，這種機械手是由四大部分組成的，其中，機身部分可以旋轉(zhuǎn)滿足一個自由度，液壓缸部分可以完成上下的運動，手腕部能夠進行旋轉(zhuǎn)，手指部分進行抓到工件，這種機械手可以是用液壓來進行全部的操作，也可以是用電來進行控制，這種機械手的優(yōu)點是，它的運行比較其他的而言可以進行一些比較高物件的加工，它的可選擇范圍也是很大的，面積也是非常的廣，缺點或者不足之處是這個機械手不是很容易的去安裝，當不要繼續(xù)使用的時候也不好往下拆，而且這種機械手的造價一般也是比較的昂貴。一般情況下，我們的工廠或者企業(yè)里面用的不是特別的廣泛。就是從以上的這些方面來看，它在運動軌跡方面不如第一個方案的簡單一些，等驅(qū)動裝置使用相對較多，維護相對困難一些。由此可見，選擇第一種方案比較的合適一些。 第3章 機械手的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.1 手部設(shè)計手部，一般是用來夾持工件的部件，因為被握持工件的尺寸大小、重量、材料性能、形狀、表面狀況等的不同，因此機械手的手部結(jié)構(gòu)多種多樣，多數(shù)手部結(jié)構(gòu)都是由特定工件的要求來設(shè)計。大部分的手部，根據(jù)握持工件原理，可分為夾持及吸附兩大類。夾持類一般有夾鉗式，還有鉤托式和彈簧式。吸附類的有氣吸式和磁吸式。由于所設(shè)計的是通用型的機械手，因此對手部應(yīng)具有通用性，能適應(yīng)與不同的場合。因此，采用可更換的手部結(jié)構(gòu)或組合式的手部結(jié)構(gòu)，但是組合式的手部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。平移型手指的張開閉合靠手指的平行移動，適用于夾持平板、放料。在夾持直徑不同的圓棒時，不會引起中心位置的偏移。但是這種手指結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、體積大，要求加工精度高。夾鉗式的手部結(jié)構(gòu)比較簡單，是由手指、和驅(qū)動裝置，傳動機構(gòu)三部分組成，它對于抓取多種形狀的工件也有比較大的適應(yīng)性，其中能夠抓取軸、套類零件。運用行廣泛，因此這里選用夾鉗式手部結(jié)構(gòu)進行設(shè)計6。3.1.1夾鉗式手部設(shè)計的基本要求1.應(yīng)具有適當?shù)募泳o力和驅(qū)動力，手指握力的大小要適宜，力量過大則動力消耗多，不經(jīng)濟，結(jié)構(gòu)龐大，甚至?xí)茐墓ぜ?。力量太小就夾持不住或者產(chǎn)生松動、脫落。在確定握力的時候，除了要考慮工件重量，還要考慮到傳送或操作中產(chǎn)生的慣性力和振動，以此保證工件夾持的安全可靠。2.手指也有開閉的一些范圍，手指要有一定的開閉角度V或開閉距離(對平移型手指從張開到閉合的直線移動距離)S，以此來方便工件。3.盡量能夠要保證加工精度，使工件有比較正確的位置。這對于方位要求的地方，比如有曲拐、凸輪軸等工件，在機床上安裝的位置要求非常嚴格，所以機械手在手部夾持工件以后要保持一定的相對位置精度。4.要求結(jié)構(gòu)必須緊揍、重量輕、效率高，需要在保證其強度前提下，盡量要結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，以使手臂的重量減少。5.考慮通用性及特殊要求，普通下，手部一般是專用的，為了能夠擴大使用范圍，提高其通用化程度，以此來夾持不同尺寸和形狀的工件、，一般采用手指可調(diào)辦法。除此，還需要考慮是不是適應(yīng)工作環(huán)境的特殊要求，例如耐高溫、耐腐蝕、能承受鍛錘沖擊力等。3.1.2夾鉗式手部的典型結(jié)構(gòu)主要有以下幾種結(jié)構(gòu)形式: （1)回轉(zhuǎn)型 有滑槽杠桿式、連桿杠桿式、內(nèi)卡式、彈簧杠桿式等形式。 （2)移動型 移動型即手指相對支座作往復(fù)移動。 (3)平面平行移動型這里選用滑槽杠桿式3.1.3滑槽杠桿式手部的設(shè)計計算 一、驅(qū)動力的計算 1.手 2.銷軸 3.拉桿 4.指座 圖3.1 滑槽杠桿式手部受力分析如圖為滑槽式手部結(jié)構(gòu)。在拉桿3作用下銷軸2向上拉力為F，并通過銷軸中心O點，兩手指滑槽對銷軸的反作用力為、 ，其力的方向垂直于滑槽中心線O1和O2并指向O點，和的延長線交O1O2于A及B，AOC=BOC=。根據(jù)銷軸的力平衡條件，即1 Fx=0 得 ; Fy=0 得 (3.1) 銷軸對手指的作用力為。手指握緊工件時所需要的力稱為握力（即夾緊力），假想握力作用在手指與工件接觸面的對稱平面內(nèi)，并且設(shè)兩力的大小相等，方向相反，以表示。由于手指的力矩平衡條件，即得 (3.2) h=a/cos F= (3.3)式中 a手指的回轉(zhuǎn)支點到對稱中心線的距離（mm） 工件被夾緊時手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點連線間的夾角；由此可知，當驅(qū)動力F一定時，角增大則握力也增加，但角過大會導(dǎo)致拉桿行程過大，以及手指滑槽尺寸長度增大，使其結(jié)構(gòu)加大，所以，一般=3040。這里取角=30 。此種手部的結(jié)構(gòu)簡單，動作靈活，手指開閉角大等特點。綜合上面驅(qū)動力的計算方法，可以求出驅(qū)動力的大小。為了考慮工件在傳送過程中產(chǎn)生的慣性力、振動以及傳力機構(gòu)效率的影響，其實際的驅(qū)動力F實際應(yīng)按照下面公式計算，即4： (3.4)二、 夾緊缸的設(shè)計計算夾緊裝置是使手指夾緊工件的動力裝置，選用液壓驅(qū)動，為單向作用缸，回程用彈簧驅(qū)動，手指夾緊工件時，手指對工件的夾緊力按下列公式計算1 F KKKG (3.5)式中 K安全指數(shù)，一般是最開始的設(shè)計規(guī)定，如1.22.0 K工件情況系數(shù)，由力的大小決定，通過計算運動，可以了解到K2， K 位置，通過工件大小可以確定 G-手部的作用對象本次設(shè)計的要求是： T響=0.05s所以 a=0.9m/s2 K2=1+=1.09 由此 K3=0.5 K1=1.6 G=30kg 則由3.5式得 所以夾緊力為 查表可得齒輪齒條傳動的回轉(zhuǎn)型夾鉗手部驅(qū)動力計算公式為1 其中 b=120mm R=30mm由此可得 F計算=2558N而實際采用的驅(qū)動力要大于計算得出的數(shù)據(jù)。一般都要提到，這里規(guī)定0.850.9。即 =0.85實際的大小為3000N b-手到零件的長度 R-這個大圓的半徑手指加緊工件時，此時便有彈力5 F= (3.6)式中 F彈簧由于彎曲的力 手部對于零件的系數(shù) G-彈簧的切削模量 d為了使手指松開的復(fù)位彈簧直徑 d=4mm； C為彈簧的旋繞比 C= (3.7) Z彈簧所有的數(shù)目由上可得 F=400N求夾緊缸的工作壓力5 P=P實際+P彈+P封 (3.8)式中 P夾緊活塞上的機械載荷； P實際實現(xiàn)驅(qū)動力； P封密封處的工作壓力，由摩擦力較工作阻力小計算得 p =1.06 P實際+P彈=3572.12N因為動力與其相等，所以由此可以確定液壓缸的直徑5：由 F實際= 根據(jù)要求來算 D= =0.040mm (3.9) 3.2腕部設(shè)計 腕部是連接手部與臂部的部件，起支承手部的作用。設(shè)計腕部時要注意以下幾點： 結(jié)構(gòu)緊湊，重量盡量輕。 轉(zhuǎn)動靈活，密封性要好。 注意解決好腕部也手部、臂部的連接，以及各個自由度的位置檢測、管線的布置以及潤滑、維修、調(diào)整等問題 要適應(yīng)工作環(huán)境的需要。 此外，通往手腕液壓缸的管道盡量從手臂內(nèi)部通過，以便于手腕轉(zhuǎn)動時管路不扭轉(zhuǎn)和不外露，使外形整齊。3.2.1腕部的結(jié)構(gòu)形式本機械手采用了回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動實現(xiàn)腕部回轉(zhuǎn)運動，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，但密封性差，回轉(zhuǎn)角度為110。如下圖所示為腕部的結(jié)構(gòu)，定片與后蓋，回轉(zhuǎn)缸體和前蓋都用螺釘和銷子進行連接和定位，動片與手部的夾緊液壓缸缸體用鍵連接。夾緊缸體也是指座固連成一體。當回轉(zhuǎn)液壓缸的兩腔分別通入壓力油時，驅(qū)動動片連同夾緊液壓缸缸體和指座一同轉(zhuǎn)動，便為手腕的回轉(zhuǎn)運動。 圖3.4 機械手的腕部結(jié)構(gòu)3.2.2手腕驅(qū)動力矩的計算驅(qū)動手腕回轉(zhuǎn)時的驅(qū)動力矩須克服手腕起動時所產(chǎn)生的慣性力矩須克服手腕起動時所產(chǎn)生的慣性力矩，手腕的轉(zhuǎn)動軸與支承孔處的摩擦阻力矩，動片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩和由于轉(zhuǎn)動的重心與軸線不重合所產(chǎn)生的偏重力矩。手腕轉(zhuǎn)動時所要的驅(qū)動力矩按下式計算1： (3.10)式中 驅(qū)動手腕轉(zhuǎn)動的驅(qū)動力矩 慣性力矩 參與轉(zhuǎn)動的零部件的重量（包括工件、手部、手腕回轉(zhuǎn)缸體的動片） 對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩 手腕轉(zhuǎn)動軸與支承孔處的摩擦力矩 圖3.5 腕部回轉(zhuǎn)力矩計算圖摩擦阻力矩5 (3.11)式中 f軸承的摩擦系數(shù)，滾動軸承取f=0.010.02，滑動軸承取f=0.1； N1 、N2 軸承支承反力 （N）； D1 、D2 軸承直徑（m）由設(shè)計知 D1=0.035m D2=0.075m N1=800N N2=200N G1=294N e=0.020時 (3.12) 得 =2.15（N.m）工件重心引起的偏置力矩2 式中 G1工件重量（N） e偏心距（即工件重心到碗回轉(zhuǎn)中心線的垂直距離），當工件重心與手腕回 轉(zhuǎn)中心線重合時，為零當 e=0.020，G1=294N時 =5.88 （Nm） 腕部啟動時的慣性阻力矩M慣 當知道手腕回轉(zhuǎn)角速度時，可用下式計算2 (3.13)式中 手腕回轉(zhuǎn)角速度 （1/s） t手腕啟動過程中所用時間（s），（假定啟動過程中近為加速運動）一般取 0.050.3s J手腕回轉(zhuǎn)部件對回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量（kgm） 工件對手腕回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量 （kgm） 故 = 0.29（Nm） 考慮到驅(qū)動缸密封摩擦損失的因素，一般將M取大一些，可取2： (3.14）得 回轉(zhuǎn)液壓缸所產(chǎn)生的驅(qū)動力矩計算回轉(zhuǎn)液壓缸要產(chǎn)生的驅(qū)動力矩須大于總的阻力矩。下圖是機械手的手腕回轉(zhuǎn)液壓缸，定片1與缸體2固定連接，動片3與轉(zhuǎn)軸5固定連接，當a、b口分別進出油時，動片帶動轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)，達到手腕回轉(zhuǎn)目的。1-定片 2-缸體 3-動片 4-密封圈 5-轉(zhuǎn)軸 圖3.6回轉(zhuǎn)缸簡圖 (3.15)式中 手腕回轉(zhuǎn)時的總的阻力矩 p回轉(zhuǎn)液壓缸的工作壓力 R缸體內(nèi)孔半徑 r輸出軸半徑 b動片寬度 3.3臂部的結(jié)構(gòu)概述 臂部是機械手的主要執(zhí)行部件，它的作用是支承手部和腕部，并且將被抓取的工件傳送到給定位置和方位上，所以一般機械手的手臂有三個自由度，即手臂的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和升降運動。手臂回轉(zhuǎn)和升降運動都是通過立柱進行實現(xiàn)。立柱進行橫向移動的時候，手臂也進行的向移動。手臂的多種運動一般由驅(qū)動機構(gòu)以及各種傳動機構(gòu)實現(xiàn)的，因此，它不僅僅承受被抓取工件的重量，還要承受著手部、手腕、以及手臂自身的重量。手臂的工作范圍、結(jié)構(gòu)、靈活性還有它抓重的大小以及定位精度等都可以直接影響機械手工作性能，所以它必須根據(jù)機械手的抓取重量、自由度數(shù)、運動形式、運動速度和其定位精度的要求來進行設(shè)計手臂的結(jié)構(gòu)型式。而且設(shè)計時必須考慮到手臂受力情況、液壓缸及導(dǎo)向裝置的布置、內(nèi)部管路和手腕的連接形式等因素8。所以設(shè)計臂部的時候應(yīng)當注意以下幾點要求： 剛度要大 為防止臂部在運動過程當中產(chǎn)生過大的變形，手臂的截面形狀的選擇要合理。弓字形截面彎曲剛度通常比圓截面大；空心管的彎曲剛度和扭曲剛度都比實心軸大很多。所以通常用鋼管作臂桿及導(dǎo)向桿，用工字鋼和槽鋼作支承板。 導(dǎo)向性要好 避免手臂直線運動的時候，沿手臂的運動軸線發(fā)生相對運動，或是設(shè)置導(dǎo)向裝置，設(shè)計方形、花鍵等形式的臂桿。 偏重力矩要小 偏重力矩指的是說臂部的重量對它支承回轉(zhuǎn)軸所能夠產(chǎn)生的靜力矩。一般為能夠提高運動速度，都要盡可能的減少臂部運動部分的重量，以此來減少偏重力矩和整個手臂對于回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量。 運動平穩(wěn)、定位精度高 由于臂部運動速度越高、重量越大，慣性力引起定位前的沖擊也會越來越大，運動就會不平穩(wěn)，定位精度也不夠高。應(yīng)盡量減少臂部的重量，使結(jié)構(gòu)緊湊，同時要采取相應(yīng)的緩沖措施10。3.3.1手臂直線運動機構(gòu)機械手手臂的伸縮、升降都是屬于直線運動，而實現(xiàn)手臂往復(fù)直線運動的機構(gòu)形式較多，常用的都有活塞油（氣）缸、活塞缸和齒輪齒條機構(gòu)、絲桿螺母機構(gòu)以及活塞缸和連桿機構(gòu)。3.3.2手臂伸縮運動這里能夠?qū)崿F(xiàn)直線往復(fù)運動是采用液壓驅(qū)動的活塞液壓缸。由于活塞液壓缸的體積小、重量輕。由圖所知為雙導(dǎo)向桿手臂的伸縮結(jié)構(gòu)。手臂和手腕都是通過連接板安裝在升降液壓缸的上端，當雙作用液壓缸1的兩腔分別通入壓力油時，則推動活塞桿2（即手臂）都在作往復(fù)直線運動。導(dǎo)向桿3在導(dǎo)向套4內(nèi)移動，為了防止手臂伸縮時的轉(zhuǎn)動（并兼做手腕回轉(zhuǎn)缸6及手部7的夾緊液壓缸用的輸油管道）。因為手臂的伸縮液壓缸安裝在兩導(dǎo)向桿之間，由導(dǎo)向桿承受彎曲作用，活塞桿只受拉壓作用，因此受力簡單，傳動平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)緊湊?？梢杂迷谧ブ卮?、行程較長的場合9。3.3.3 導(dǎo)向裝置液壓驅(qū)動機械手手臂在進行伸縮（或升降）運動時，為了防止手臂繞軸線發(fā)生一定的相對轉(zhuǎn)動，用來保證手指正確方向，而且使活塞桿可以不受較大彎曲力矩作用，以此來增加手臂的剛性，在設(shè)計手臂結(jié)構(gòu)時，應(yīng)采用合適的導(dǎo)向裝置。它一般要由手臂安裝形式，具體的結(jié)構(gòu)以及其抓取重量多種因素來確定，并且在結(jié)構(gòu)設(shè)計和布局上也要減少運動部件的重量以及減少手臂對回轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動慣量。目前采用的導(dǎo)向裝置有單導(dǎo)向桿、雙導(dǎo)向桿、四導(dǎo)向桿和其他導(dǎo)向裝置，本此設(shè)計的機械手采用雙導(dǎo)向桿。雙導(dǎo)向桿配置是在手臂伸縮液壓缸兩側(cè)，可以兼做手部和手腕油路的管道。對于一些伸縮行程很大的手臂，為了防止導(dǎo)向桿懸伸部分的彎曲變形，可以在導(dǎo)向桿尾部增設(shè)輔助支承架，也就是提高導(dǎo)向桿剛性11。如圖所示，對于伸縮行程大的手臂，為了防止導(dǎo)向桿懸伸部分彎曲變形，可以在導(dǎo)向桿尾部增設(shè)輔助支承架，可以提高導(dǎo)向桿的剛性。如下圖所示，在導(dǎo)向桿的尾端用支承架將兩個導(dǎo)向桿連接起來，支承架兩側(cè)安裝兩個滾動軸承，當導(dǎo)向桿隨同伸縮缸的活塞桿一起移動的時候時，支承架上的滾動軸承就在支承板的支承面上滾動。1-導(dǎo)向桿 2-滾動軸承 3-支撐板 4-支撐架 圖3.7 雙導(dǎo)向桿手臂結(jié)構(gòu)3.3.4手臂的升降運動 如圖3-8所示為手臂的升降運動機構(gòu)。當升降缸上下兩腔通壓力油時，活塞杠4做上下運動，活塞缸體2固定在旋轉(zhuǎn)軸上。由活塞桿帶動套筒3做升降運動。其導(dǎo)向作用靠立柱的平鍵9實現(xiàn)。圖中6為位置檢測裝置。1升降臺 2缸體 3套筒 4活塞桿 5活塞 6固定立柱 7齒條 8平鍵 圖3.8 手臂升降和回轉(zhuǎn)機構(gòu)圖3.3.5手臂回轉(zhuǎn)運動為了實現(xiàn)手臂回轉(zhuǎn)運動的機構(gòu)形式是多種多樣的，通常有回轉(zhuǎn)缸、齒輪傳動機構(gòu)、鏈輪傳動機構(gòu)、連桿機構(gòu)等。本此設(shè)計的機械手采用齒條缸式臂回轉(zhuǎn)機構(gòu)，如圖所示，回轉(zhuǎn)運動是有齒條活塞桿8驅(qū)動齒輪，帶動配油軸和缸體一起轉(zhuǎn)動，并且通過缸體上的平鍵9帶動外套一起轉(zhuǎn)動實現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)。3.3.6手臂的設(shè)計計算 為了進行液壓機械手的設(shè)計計算，可以進行伸縮液壓缸、升降液壓缸、回轉(zhuǎn)液壓缸的設(shè)計計算，解決臂部運動驅(qū)動力計算問題，結(jié)合上面有關(guān)臂部和機身的結(jié)構(gòu)設(shè)計，最終確定出臂部和機身的結(jié)構(gòu)。計算出臂部運動驅(qū)動力（包括力矩）時，必須把臂部所受的全部負荷考慮進去。機械手工作的時候，臂部所承受的負荷主要有慣性力、摩擦力和重力等。手臂水平伸縮缸的設(shè)計計算作水平伸縮在線運動液壓缸的驅(qū)動力為手臂在做水平伸縮運動的時候，必須要克服摩擦阻力，包括了液壓缸與活塞之間的摩擦阻力和導(dǎo)向桿與支承滑套之間的摩擦阻力等，而且要克服啟動過程中的慣性力及加油背壓等方面阻力13。其理論驅(qū)動力可按下式計算1： (3.16)估計參與手臂伸縮運動部件總重量,且重心位置距導(dǎo)向套前端面的距離為200mm。 的計算： 由于導(dǎo)向桿對稱分布，導(dǎo)向桿受力均衡，則可以一個導(dǎo)向桿計算。 圖3.9 導(dǎo)向桿 (3.17) 又 則 (3.18)其中 L重心距導(dǎo)向套前端距離,184.5mm a 導(dǎo)向套長度，300mm 當量摩擦系數(shù)，取=0.15的計算：當液壓缸的工作壓力小于 ，活塞桿直徑為液壓缸直徑的一半，則活塞和活塞桿都采用O型密封圈，此時液壓缸的密封阻力為7： (3.19) 計算：一般背壓阻力較小，取0.05 的計算2： (3.20)式中 v由靜止加速到常速的變化量t起動過程時間，一般取0.010.5s，取t=0.02s則 (3.21)得 =305.5N實際驅(qū)動力 式中 k安全系數(shù)，k=2； 傳力機構(gòu)機械效率，=0.8.確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸 圖3.10 液壓缸 液壓缸內(nèi)徑的結(jié)構(gòu)尺寸，如圖，當進入無桿腔1 (3.22)當油進入有桿腔1 (3.23)液壓缸的有效面積1：因此2 ，取D=63mm式中 F驅(qū)動力 液壓缸的工作壓力 d活塞桿直徑 D液壓缸內(nèi)徑 液壓缸機械效率，在工程機械中用耐油橡膠可取0.95 液壓缸臂厚計算此缸工作壓力為，屬低壓，則缸筒臂厚采用薄壁計算公式5式中 液壓缸內(nèi)工作壓力 d強度系數(shù)，無縫鋼管=1 C計入管壁公差及侵蝕的附加厚度，一般圓整到標準臂厚值 D液壓缸內(nèi)徑聯(lián)接螺釘強度計算螺釘數(shù)目Z=4，工作載荷： (3.24)預(yù)緊力 則 查手冊取螺紋直徑，p=0.75,材料為35號鋼的內(nèi)六角螺釘。臂垂直升降運動驅(qū)動力的計算 手臂在作垂直運動時，除了要克服摩擦阻力和慣性力之外，還要克服臂部運動部件的重力，故其驅(qū)動力可按下式計算1： (3.25)其中 各支承處的摩擦力（N），f=0.16； 同上， 同上， G臂部運動部件及工件的總重量（N），490N； 上升時為正，下降時為負。則 (3.26)得出 F=727N 結(jié)構(gòu)尺寸的確定缸內(nèi)徑計算2： ，取D=160mm根據(jù)強度要求，計算活塞桿直徑d2: ，結(jié)構(gòu)上，活塞桿內(nèi)部裝有花鍵及花鍵套，能實現(xiàn)導(dǎo)向作用，同時可使活塞桿在升降運動中傳動平穩(wěn)，且獲得較大剛度。臂厚同伸縮缸一樣，取聯(lián)接螺釘強度計算：取螺釘數(shù)目Z=4，工作載荷1 則 查手冊取，螺距P=0.75 材料為35號鋼的內(nèi)六角螺釘。臂部回轉(zhuǎn)運動驅(qū)動力矩的計算臂部回轉(zhuǎn)運動驅(qū)動力矩應(yīng)當根據(jù)啟動時產(chǎn)生的慣性力矩與回轉(zhuǎn)部件支承處的摩擦力矩來計算。若軸承處的摩擦力忽略不計，則，在設(shè)計計算時，為了簡化計算可以不計?？芍苯佑嬋牖剞D(zhuǎn)缸效率中5，則 ，取0.9 (3.27)式中 角速度變化量（rad/s） 啟動過程時間，0.050.5s,取 手臂回轉(zhuǎn)部件（包括工件）對回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量。經(jīng)分析知， 當手臂完全伸出時，此時達到最大值，估算此時回轉(zhuǎn)零件的重 心到轉(zhuǎn)軸線的距離為=150mm,則 回轉(zhuǎn)缸參數(shù)的計算5 (3.28）式中 D回轉(zhuǎn)缸內(nèi)徑 d轉(zhuǎn)軸直徑 p回轉(zhuǎn)缸工作壓力 b動片寬度為減少動片與輸出軸的聯(lián)接螺釘所受的載荷及動片的懸伸長度，選擇動片寬度（即液壓缸寬度）時，可選用5 ,這里取，且D=2d對于活塞、導(dǎo)向套筒和液壓缸等的轉(zhuǎn)動慣量都應(yīng)當做詳細計算，由于這些零件的重量較大或回轉(zhuǎn)半徑較大，對總的計算結(jié)果影響也很大，對于小零件則可以作為質(zhì)點計算其轉(zhuǎn)動慣量，對其質(zhì)心轉(zhuǎn)動慣量也可忽略不計。 第4章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計機械手的驅(qū)動系統(tǒng)，按照動力源一般分為液壓、氣壓和電動三大類。有時也可以是這三種基本類型組成復(fù)合式的驅(qū)動系統(tǒng)。 4.1各種驅(qū)動系統(tǒng)特點 （1)液壓驅(qū)動系統(tǒng) 由于液壓技術(shù)是一種比較成熟的技術(shù)，它具有動力大、力慣量比大、快速響應(yīng)高、能夠?qū)崿F(xiàn)直接驅(qū)動等一些特點，適用在承載能力大、慣量大和防爆環(huán)境中作業(yè)的機械手。 （2)氣動驅(qū)動系統(tǒng) 擁有速度快、維修方便、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、價格低等一系列特點，適用于中、小負載的系統(tǒng)，但是一般難于實現(xiàn)伺服控制，所以一般都用于程序控制的機械手。 （3)電動驅(qū)動系統(tǒng) 由于低慣量、大轉(zhuǎn)矩的交、直流伺服電機以及配套的伺服驅(qū)動器(交流變頻器、直流脈沖調(diào)制器)中廣泛使用，這類驅(qū)動系統(tǒng)在機械手中被大量選用。 4.2機械手驅(qū)動系統(tǒng)的選擇原則一般在設(shè)計機械手時，選擇一類驅(qū)動系統(tǒng)，都是根據(jù)機械手的用途、作業(yè)的要求、機械手的性能規(guī)范、維護的復(fù)雜程度、運行的功耗、控制功能、性價比和現(xiàn)有條件等綜合因素來考慮。在注意各類驅(qū)動系統(tǒng)特點的基礎(chǔ)上，綜合各因素，論證其合理性、經(jīng)濟性、可行性及可靠性后進行最終選擇。一般情況下機械手驅(qū)動系統(tǒng)的選擇按如下原則:(1) 物料搬運用有限點位控制的程序控制機械手，重負載的可選用液壓驅(qū)動系統(tǒng)，中等負載的可以選用電動驅(qū)動系統(tǒng)，輕負載的可選用氣動驅(qū)動系統(tǒng)。 （2)用于點焊和弧焊及噴漆作業(yè)的機械手，要求具有任意點位和軌跡控制的功能，則可以采用伺服驅(qū)動系統(tǒng)，采用液壓或電動伺服驅(qū)動系統(tǒng)才能滿足要求，根據(jù)設(shè)計要求，本次設(shè)計中選用液壓驅(qū)動系統(tǒng)8。 4.3機械手液壓系統(tǒng)原理介紹 圖4.1 機械手液壓系統(tǒng)圖 電磁鐵的動作順序表 4.4液壓系統(tǒng)簡單計算雙作用單桿活塞液壓缸 圖4.2 雙作用單桿活塞液壓缸計算簡圖流量、驅(qū)動力的計算 當壓力油輸入無桿腔，使活塞以速度V1運動時所需輸入液壓缸的流量Q1為3 Q1 = DV1 (4.1)對于手臂伸縮液壓缸：Q1=0.98cm/s， 對于手指夾緊液壓缸：Q1=1.02 cm/s ,對于手臂升降液壓缸：Q1=0.83 cm/s 液壓缸的無桿腔內(nèi)壓力油液作用在活塞上合成液壓力P1即液壓缸的驅(qū)動力為3： P1 = Dp1 (4.2)對于手臂伸縮液壓缸：p1=196N， 對于手指夾緊液壓缸：p1=126N ，對于手臂升降液壓缸：p1=320N當壓力油輸入有桿腔，使活塞以速度V2運動時所需輸入液壓缸的流量Q2為3： Q2 = （D-d）V2 (4.3)對于手臂伸縮液壓缸：Q1=0.87cm/s， 對于手指夾緊液壓缸：Q1=0.96 cm/s ,對于手臂升降液壓缸：Q1=0.72 cm/s 液壓缸的有桿腔內(nèi)壓力油液作用在活塞上的合成液壓力P2即液壓缸的驅(qū)動力3： P2 = （D-d）p1 (4.4)對于手臂伸縮液壓缸：p1=172N， 對于手指夾緊液壓缸：p1=108N ，對于手臂升降液壓缸：p1=305N 計算作用在活塞上的總機械載荷機械手手臂移動時，作用在機械手活塞上的總機械載荷P為3 P = P工 + P導(dǎo) + P封 + P慣 + P回其中 P工 為工作阻力 P導(dǎo) 導(dǎo)向裝置處的摩擦阻力 P封 密封裝置處的摩擦阻力 P慣 慣性阻力 P回 背壓阻力 P = 83+125+66+80+208=562(N)液壓缸內(nèi)徑的計算 液壓缸工作時，作用在活塞上的合成液壓力即驅(qū)動力與活塞桿上所受的總機械載荷平衡，即 P = P1（無桿腔） = P2 （有桿腔）液壓缸（即活塞）的直徑可由下式計算3 D = = 1.13 厘米 （無桿腔） (4.5)對于手臂伸縮液壓缸：D=50mm， 對于手指夾緊液壓缸：D=30mm ，對于手臂升降液壓缸：D=80mm ，對于立柱橫移液壓缸：D = 40mm3 D = 厘米 （有桿腔） (4.6) （二）液壓缸壁厚的計算： 依據(jù)材料力學(xué)薄壁筒公式，液壓缸的壁厚可用下式計算9： 2.3機械手手臂結(jié)構(gòu)的設(shè)計按照抓取工件的要求，車床上料機械手的手臂有三個自由度，及手臂的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和降（或俯仰）運動。手臂的回轉(zhuǎn)和升降運動是通過立柱來實現(xiàn)的，立柱的橫向移動即為手臂的橫移。手臂的各種運動有氣缸來實現(xiàn)。2.3.1機械手手臂設(shè)計要求機器人手臂的作用，是在一定的載荷和一定的速度下，實現(xiàn)在機器人所要求的工作空間內(nèi)的運動。在進行機器人手臂設(shè)計時，要遵循下述原則；1.應(yīng)盡可能使機器人手臂各關(guān)節(jié)軸相互平行；相互垂直的軸應(yīng)盡可能相交于一點，這樣可以使機器人運動學(xué)正逆運算簡化，有利于機器人的控制。2.機器人手臂的結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)滿足機器人工作空間的要求。工作空間的形狀和大小與機器人手臂的長度，手臂關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動范圍有密切的關(guān)系。但機器人手臂末端工作空間并沒有考慮機器人手腕的空間姿態(tài)要求，如果對機器人手腕的姿態(tài)提出具體的要求，則其手臂末端可實現(xiàn)的空間要小于上述沒有考慮手腕姿態(tài)的工作空間。3.為了提高機器人的運動速度與控制精度，應(yīng)在保證機器人手臂有足夠強度和剛度的條件下，盡可能在結(jié)構(gòu)上、材料上設(shè)法減輕手臂的重量。力求選用高強度的輕質(zhì)材料，通常選用高強度鋁合金制造機器人手臂。目前，在國外，也在研究用碳纖維復(fù)合材料制造機器人手臂。碳纖維復(fù)合材料抗拉強度高，抗振性好，比重?。ㄆ浔戎叵喈斢阡摰?/4，相當于鋁合金的2/3），但是，其價格昂貴，且在性能穩(wěn)定性及制造復(fù)雜形狀工件的工藝上尚存在問題，故還未能在生產(chǎn)實際中推廣應(yīng)用。目前比較有效的辦法是用有限元法進行機器人手臂結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。在保證所需強度與剛度的情況下，減輕機器人手臂的重量。4.機器人各關(guān)節(jié)的軸承間隙要盡可能小，以減小機械間隙所造成的運動誤差。因此，各關(guān)節(jié)都應(yīng)有工作可靠、便于調(diào)整的軸承間隙調(diào)整機構(gòu)。5.機器人的手臂相對其關(guān)節(jié)回轉(zhuǎn)軸應(yīng)盡可能在重量上平衡，這對減小電機負載和提高機器人手臂運動的響應(yīng)速度是非常有利的。在設(shè)計機器人的手臂時，應(yīng)盡可能利用在機器人上安裝的機電元器件與裝置的重量來減小機器人手臂的不平衡重量，必要時還要設(shè)計平衡機構(gòu)來平衡手臂殘余的不平衡重量。6.機器人手臂在結(jié)構(gòu)上要考慮各關(guān)節(jié)的限位開關(guān)和具有一定緩沖能力的機械限位塊，以及驅(qū)動裝置，傳動機構(gòu)及其它元件的安裝。2.3.2設(shè)計具體采用方案機械手的垂直手臂（大臂）升降和水平手臂（小臂）的伸縮運動都為直線運動。直線運動的實現(xiàn)一般是氣動傳動，液壓傳動以及電動機驅(qū)動滾珠絲杠來實現(xiàn)?？紤]到搬運工件的重量較大，考慮加工工件的質(zhì)量達30KG，屬中型重量，同時考慮到機械手的動態(tài)性能及運動的穩(wěn)定性，安全性，對手臂的剛度有較高的要求。綜合考慮，兩手臂的驅(qū)動均選擇液壓驅(qū)動方式，通過液壓缸的直接驅(qū)動，液壓缸既是驅(qū)動元件，又是執(zhí)行運動件，不用再設(shè)計另外的執(zhí)行件了；而且液壓缸實現(xiàn)直線運動，控制簡單，易于實現(xiàn)計算機的控制。因為液壓系統(tǒng)能提供很大的驅(qū)動力，因此在驅(qū)動力和結(jié)構(gòu)的強度都是比較容易實現(xiàn)的，關(guān)鍵是機械手運動的穩(wěn)定性和剛度的滿足。因此手臂液壓缸的設(shè)計原則是缸的直徑取得大一點（在整體結(jié)構(gòu)允許的情況下），再進行強度的較核。同時，因為控制和具體工作的要求，機械手的手臂的結(jié)構(gòu)不能太大，若僅僅通過增大液壓缸的缸徑來增大剛度，是不能滿足系統(tǒng)剛度要求的。因此，在設(shè)計時另外增設(shè)了導(dǎo)桿機構(gòu)，小臂增設(shè)了兩個導(dǎo)桿，與活塞桿一起構(gòu)成等邊三角形的截面形式，盡量增加其剛度；大臂增設(shè)了四個導(dǎo)桿，成正四邊形布置，為減小質(zhì)量，各個導(dǎo)桿均采用空心結(jié)構(gòu)。通過增設(shè)導(dǎo)桿，能顯著提高機械手的運動剛度和穩(wěn)定性，比較好的解決了結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性的問題。2.4機械手腕部的結(jié)構(gòu)設(shè)計機器人的手臂運動（包括腰座的回轉(zhuǎn)運動），給出了機器人末端執(zhí)行器在其工作空間中的運動位置，而安裝在機器人手臂末端的手腕，則給出了機器人末端執(zhí)行器在其工作空間中的運動姿態(tài)。機器人手腕是機器人操作機的最末端，它與機器人手臂配合運動，實現(xiàn)安裝在手腕上的末端執(zhí)行器的空間運動軌跡與運動姿態(tài)，完成所需要的作業(yè)動作。2.4.1機器人手腕結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求1.機器人手腕的自由度數(shù)，應(yīng)根據(jù)作業(yè)需要來設(shè)計。機器人手腕自由度數(shù)目愈多，各關(guān)節(jié)的運動角度愈大，則機器人腕部的靈活性愈高，機器人對對作業(yè)的適應(yīng)能力也愈強。但是，自由度的增加，也必然會使腕部結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，機器人的控制更困難，成本也會增加。因此，手腕的自由度數(shù)，應(yīng)根據(jù)實際作業(yè)要求來確定。在滿足作業(yè)要求的前提下，應(yīng)使自由度數(shù)盡可能的少。一般的機器人手腕的自由度數(shù)為2至3個，有的需要更多的自由度，而有的機器人手腕不需要自由度，僅憑受臂和腰部的運動就能實現(xiàn)作業(yè)要求的任務(wù)。因此，要具體問題具體分析，考慮機器人的多種布局，運動方案，選擇滿足要求的最簡單的方案。2.機器人腕部安裝在機器人手臂的末端，在設(shè)計機器人手腕時，應(yīng)力求減少其重量和體積，結(jié)構(gòu)力求緊湊。為了減輕機器人腕部的重量，腕部機構(gòu)的驅(qū)動器采用分離傳動。腕部驅(qū)動器一般安裝在手臂上，而不采用直接驅(qū)動，并選用高強度的鋁合金制造。3.機器人手腕要與末端執(zhí)行器相聯(lián)，因此，要有標準的聯(lián)接法蘭，結(jié)構(gòu)上要便于裝卸末端執(zhí)行器。4.機器人的手腕機構(gòu)要有足夠的強度和剛度，以保證力與運動的傳遞。5.要設(shè)有可靠的傳動間隙調(diào)整機構(gòu)，以減小空回間隙，提高傳動精度。6.手腕各關(guān)節(jié)軸轉(zhuǎn)動要有限位開關(guān)，并設(shè)置硬限位，以防止超限造成機械損壞。2.4.2設(shè)計具體采用方案通過對數(shù)控機床上下料作業(yè)的具體分析，考慮數(shù)控機床加工的具體形式及對機械手上下料作業(yè)時的具體要求，在滿足系統(tǒng)工藝要求的前提下提高安全和可靠性，為使機械手的結(jié)構(gòu)盡量簡單，降低控制的難度，本設(shè)計手腕不增加自由度，實踐證明這是完全能滿足作業(yè)要求的，3個自由度來實現(xiàn)機床的上下料完全足夠。具體的手腕（手臂手爪聯(lián)結(jié)梁）結(jié)構(gòu)見圖8。圖8 車床上料機械手手指2.5機械手末端執(zhí)行器（手爪）的結(jié)構(gòu)設(shè)計2.5.1機械手末端執(zhí)行器的設(shè)計要求機器人末端執(zhí)行器是安裝在機器人手腕上用來進行某種操作或作業(yè)的附加裝置。機器人末端執(zhí)行器的種類很多，以適應(yīng)機器人的不同作業(yè)及操作要求。末端執(zhí)行器可分為搬運用、加工用和測量用等。搬運用末端執(zhí)行器是指各種夾持裝置，用來抓取或吸附被搬運的物體。加工用末端執(zhí)行器是帶有噴槍、焊槍、砂輪、銑刀等加工工具的機器人附加裝置，用來進行相應(yīng)的加工作業(yè)。測量用末端執(zhí)行器是裝有測量頭或傳感器的附加裝置，用來進行測量及檢驗作業(yè)。在設(shè)計機器人末端執(zhí)行器時，應(yīng)注意以下問題；1.機器人末端執(zhí)行器是根據(jù)機器人作業(yè)要求來設(shè)計的。一個新的末端執(zhí)行器的出現(xiàn)，就可以增加一種機器人新的應(yīng)用場所。因此，根據(jù)作業(yè)的需要和人們的想象力而創(chuàng)造的新的機器人末端執(zhí)行器，將不斷的擴大機器人的應(yīng)用領(lǐng)域。2.機器人末端執(zhí)行器的重量、被抓取物體的重量及操作力的總和機器人容許的負荷力。因此，要求機器人末端執(zhí)行器體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。3.機器人末端執(zhí)行器的萬能性與專用性是矛盾的。萬能末端執(zhí)行器在結(jié)構(gòu)上很復(fù)雜，甚至很難實現(xiàn)，例如，仿人的萬能機器人靈巧手，至今尚未實用化。目前，能用于生產(chǎn)的還是那些結(jié)構(gòu)簡單、萬能性不強的機器人末端執(zhí)行器。從工業(yè)實際應(yīng)用出發(fā)，應(yīng)著重開發(fā)各種專用的、高效率的機器人末端執(zhí)行器，加之以末端執(zhí)行器的快速更換裝置，以實現(xiàn)機器人多種作業(yè)功能，而不主張用一個萬能的末端執(zhí)行器去完成多種作業(yè)。因為這種萬能的執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜且造價昂貴。4.通用性和萬能性是兩個概念，萬能性是指一機多能，而通用性是指有限的末端執(zhí)行器，可適用于不同的機器人，這就要求末端執(zhí)行器要有標準的機械接口（如法蘭），使末端執(zhí)行器實現(xiàn)標準化和積木化。5.機器人末端執(zhí)行器要便于安裝和維修，易于實現(xiàn)計算機控制。用計算機控制最方便的是電氣式執(zhí)行機構(gòu)。因此，工業(yè)機器人執(zhí)行機構(gòu)的主流是電氣式，其次是液壓式和氣壓式（在驅(qū)動接口中需要增加電-液或電-氣變換環(huán)節(jié)）。2.5.2機器人夾持器的運動和驅(qū)動方式機器人夾持器及機器人手爪。一般工業(yè)機器人手爪，多為雙指手爪。按手指的運動方式，可分為回轉(zhuǎn)型和移動型，按夾持方式來分，有外夾式和內(nèi)撐式兩種。機器人夾持器（手爪）的驅(qū)動方式主要有三種1.氣動驅(qū)動方式這種驅(qū)動系統(tǒng)是用電磁閥來控制手爪的運動方向，用氣流調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)其運動速度。由于氣動驅(qū)動系統(tǒng)價格較低，所以氣動夾持器在工業(yè)中應(yīng)用較為普遍。另外，由于氣體的可壓縮性，使氣動手爪的抓取運動具有一定的柔順性，這一點是抓取動作十分需要的。2.電動驅(qū)動方式電動驅(qū)動手爪應(yīng)用也較為廣泛。這種手爪，一般采用直流伺服電機或步進電機，并需要減速器以獲得足夠大的驅(qū)動力和力矩。電動驅(qū)動方式可實現(xiàn)手爪的力與位置控制。但是，這種驅(qū)動方式不能用于有防爆要求的條件下，因為電機有可能產(chǎn)生火花和發(fā)熱。3.液壓驅(qū)動方式液壓驅(qū)動系統(tǒng)傳動剛度大，可實現(xiàn)連續(xù)位置控制。2.5.3機器人夾持器的典型結(jié)構(gòu)1.楔塊杠桿式手爪利用楔塊與杠桿來實現(xiàn)手爪的松、開，來實現(xiàn)抓取工件。2.滑槽式手爪當活塞向前運動時，滑槽通過銷子推動手爪合并，產(chǎn)生夾緊動作和夾緊力，當活塞向后運動時，手爪松開。這種手爪開合行程較大，適應(yīng)抓取大小不同的物體。3.連桿杠桿式手爪這種手爪在活塞的推力下，連桿和杠桿使手爪產(chǎn)生夾緊（放松）運動，由于杠桿的力放大作用，這種手爪有可能產(chǎn)生較大的夾緊力。通常與彈簧聯(lián)合使用。4.齒輪齒條式手爪這種手爪通過活塞推動齒條，齒條帶動齒輪旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生手爪的夾緊與松開動作。5.平行杠桿式手爪采用平行四邊形機構(gòu)，因此不需要導(dǎo)軌就可以保證手爪的兩手指保持平行運動，比帶有導(dǎo)軌的平行移動手爪的摩擦力要小很多。2.5.4設(shè)計具體采用方案結(jié)合具體的工作情況，本設(shè)計采用連桿杠桿式的手爪。驅(qū)動活塞往復(fù)移動，通過活塞桿端部齒條，中間齒條及扇形齒條使手指張開或閉合。手指的最小開度由加工工件的直徑來調(diào)定。本設(shè)計按照工件的直徑為80-130mm來設(shè)計。手爪的具體結(jié)構(gòu)形式如圖9所示：圖9 手爪的具體結(jié)構(gòu)2.6機械手的機械傳動機構(gòu)的設(shè)計2.6.1工業(yè)機器人傳動機構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的問題機器人是由多級聯(lián)桿和關(guān)節(jié)組成的多自由度的空間運動機構(gòu)。除直接驅(qū)動型機器人以外，機器人各聯(lián)桿及各關(guān)節(jié)的運動都是由驅(qū)動器經(jīng)過各種機械傳動機構(gòu)進行驅(qū)動的。機器人所采用的傳動機構(gòu)與一般機械的傳動機構(gòu)相類似。常用的機械傳動機構(gòu)主要有螺旋傳動、齒輪傳動、同步帶傳動、高速帶傳動等。由于傳動部件直接影響著機器人的精度、穩(wěn)定性和快速響應(yīng)能力，因此，應(yīng)設(shè)計和選擇滿足傳動間隙小，精度高，低摩擦、體積小、重量輕、運動平穩(wěn)、響應(yīng)速度快、傳遞轉(zhuǎn)矩大、諧振頻率高以及與伺服電動機等其它環(huán)節(jié)的動態(tài)性能相匹配等要求的傳動部件。在設(shè)計機器人的傳動機構(gòu)時要注意以下問題：1.為了提高機器人的運動速度及控制精度，要求機器人各運動部件的重量要輕，慣量要小。因此，機器人的傳動機構(gòu)要力求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，體積小。2.在傳動鏈及運動副中要采用間隙調(diào)整機構(gòu)，以減小反向空回所造成的運動誤差。3.系統(tǒng)傳動部件的靜摩擦力應(yīng)盡可能小，動摩擦力應(yīng)是盡可能小的正斜率，若為負斜率則易產(chǎn)生爬行，精度降低，壽命減小。因此，要采用低摩擦阻力的傳動部件和導(dǎo)向支承部件，如滾珠絲杠副、滾動導(dǎo)向支承等。4.縮短傳動鏈，提高傳動與支承剛度，如用預(yù)緊的方法提高滾珠絲杠副和滾動導(dǎo)軌副的傳動和支承剛度；采用大扭矩、寬調(diào)速的直流或交流伺服電機直接與絲杠螺母副連接，以減小中間傳動機構(gòu)；絲杠的支承設(shè)計采用兩端軸向預(yù)緊或預(yù)拉伸支承結(jié)構(gòu)等。5.選用最佳傳動比，以達到提高系統(tǒng)分辨率、減少等效到執(zhí)行元件輸出軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量，盡可能提高加速能力。6.縮小反向死區(qū)誤差，如采取消除傳動間隙、減少支承變形等措施。7.適當?shù)淖枘岜?，機械零件產(chǎn)生共振時，系統(tǒng)的阻尼越大，最大振幅就越小，且衰減越快；但大阻尼也會使系統(tǒng)的失動量和反轉(zhuǎn)誤差增大，穩(wěn)態(tài)誤差增大，精度降低。故在設(shè)計時要使傳動機構(gòu)的阻尼合適。2.6.2工業(yè)機器人常用的傳動機構(gòu)形式1.齒輪傳動機構(gòu)在機器人中常用的齒輪傳動機構(gòu)有圓柱齒輪，圓錐齒輪，諧波齒輪，擺線針輪及蝸輪蝸桿傳動等。機器人系統(tǒng)中齒輪傳動設(shè)計的一些問題齒輪傳動形式及其傳動比的最佳匹配選擇。齒輪傳動部件是轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的變換器用于伺服系統(tǒng)的齒輪減速器是一個力矩變換器。齒輪傳動比應(yīng)滿足驅(qū)動部件與負載之間的位移及轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速的匹配要求，其輸入電動機為高轉(zhuǎn)速，低轉(zhuǎn)矩，而輸出則為低轉(zhuǎn)速，高轉(zhuǎn)矩。故齒輪傳動系統(tǒng)要有足夠的剛度，還要求其轉(zhuǎn)動慣量盡量小，以便在獲得同一加速度時所需的轉(zhuǎn)矩小，即在同一驅(qū)動功率時，其加速度響應(yīng)最大。齒輪的嚙合間隙會造成傳動死區(qū)（失動量），若該死區(qū)是閉環(huán)系統(tǒng)中，則可能造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，常使系統(tǒng)產(chǎn)生低頻振蕩，因此要盡量采用齒側(cè)間隙小，精度高的齒輪；為盡量降低制造成本，要采用調(diào)整齒側(cè)間隙的方法來消除或減小嚙合間隙，從而提高傳動精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2.3 manipulator arm structure designAccording to the requirement, lathe to grab workpiece material arm has three degrees of freedom of the manipulator arm, and adjustable, turning around and drop (or pitch) movement.Turn and lifting movement of the arm is realized by pillar, column the lateral movement known as the shifting arm. Different campaigns have cylinder arm to realize. 2.3.1 manipulator arm design requirementsThe robotic arm role, it is in a certain load and a certain speed, realize the work required in robot in space sport. When designing the robotic arm, follow the following principles;1. Should as far as possible make the robotic arm each joint axis parallel; Perpendicular axis should as far as possible fellowship in a bit, so can make the robot kinematics inverse robot control simplifies, helps.2. The robotic arm structure size should satisfy the requirements of robots work space. Working space shapes and sizes and robot arm length, arm joint rotation range have close relationship. But the robotic arm end work space does not consider the space robot wrist gesture requirements, if robot wrist gesture to specific request, it can realize space arms ends to less than the above did not consider the wrist gesture work space.3. In order to improve the robot movement speed and control accuracy, should keep the robotic arm have enough under the condition of the strength and stiffness, as far as possible on the structure, material manage to reduce the weight of his arm. Strive to choose high intensity of lightweight materials, usually choose high-strength aluminum alloy manufacture a robotic arm. At present, in a foreign country, is also studying with carbon fiber composite materials manufacturing robot arm. Carbon fiber composite materials tensile strength, high ant-vibration sex good, small proportion (its proportion of 1/4 quite to steel, equivalent to aluminum alloy 2/3), but it is expensive, and in the performance stability and manufacturing complex shape workpiece exist problems of technology, it is not in application in practical production. At present more effective method is to use the finite element method for the optimization design of the robotic arm structure. The intensity and stiffness in ensuring the required under the weight of his arm, reduce the robot.4. The robot of each joint bearing clearance as small as possible, in order to reduce to mechanical clearance error motion caused. Therefore, the joints should have reliable operation, easy adjustment bearing clearance adjustment institutions.5. The robot arm relative to rotate the joints should as far as possible under the weight of the balance, the mechanical load and enhance decreases the response speed of the robotic arm movement is very favorable. In the design of robot arm, should as far as possible use in the robot of mechanical and electronic components and devices installed the weight of robotic arm to reduce weight, the unbalanced balancing mechanism when necessary to balance design remnants of unbalanced weight arm.6. The robotic arm on the structure to consider all the joints with certain limit switches and buffering mechanical set blocks, and driving device, transmission mechanism and other components installed.2.3.2 Design specific using schemeManipulator arm (arm) vertical lifting and level of arm (forearm) for linear motion telescopic movement. Linear motion realization is generally pneumatic transmission, hydraulic transmission and motor drive the ball screw to achieve. Considering the weight of carrying workpieces larger, consider the machining quality reaches the 30KG, belong to medium weight of the manipulator, and considering the stability of the dynamic performance and movement of the arm, the stiffness of safety, have higher demand. Comprehensive consideration, two arms driver all choose hydraulic drive mode, through hydraulic cylinder of direct drive, hydraulic cylinder is drive component and executive moving parts, and not to design another executive pieces; And the hydraulic cylinder realizing linear motion control simple, easy to realize the computer control.For hydraulic system can provide great motivation, so in driving force and structural strength are relatively easy to implement, and the key is manipulator of stability and stiffness of the sports meet. Therefore the arm hydraulic cylinder of design principle is the diameter of the cylinder made great point (in overall structures permission), then a nuclear strength.manipulator arm cannot too big, if only by increasing the hydraulic cylinder of cylinder size to increase stiffness, cannot satisfy the system is the rigidity requirement. Therefore, in the design of the additional guide-bar mechanism, forearm add two guide bar, and piston rod together constitute an equilateral triangle section form, try to increase its stiffness; Big arms add four guide bar, a positive quadrilateral layout, to reduce the quality, each guide bar adopts hollow structure. By adding a guide bar, can significantly improve the stability and stiffness of the manipulator movement, good solve structure, reliability problems. 2.4 structure design of robot wristRobot arm movement (including the waist of the seat, and gives the rotary motion) robot end actuators in its working space position, which the movement in the end of the installation of robotic arm, then gives the wrist robot end actuators in the motion of its working space gesture. CaoZuoJi robot wrist is the end of the robot, and the robotic arm with exercise, realize the end of installation of wrist of actuators space with movement trajectory posture, finish the homework action needed.2.4.1 The robot wrist structure design requirements1. Freedom of robot wrist readings, should according to assignments need to design. The more robot wrist freedom, the number of each joint Angle, the robot wrist the greater flexibility of the robot is higher, the adaptability also rightness homework more strong. However, the increase of freedom, also will make the wrist structure more complex, robot control more difficult, costs will increase. Therefore, the wrist of freedom, should according to actual operation degree is required to determine. In meet operational requirements of the premise, should make free degree as less. General robot wrist freedom for 2 to 3 degree, some needs more freedom, and some robot wrist dont need freedom, with only the movement by the arm and waist can achieve operational requirements of the task. Therefore, to the concrete analysis of multiple layouts, consider robot, sports scheme, choose the simplest satisfy the requirements of the plan.2. Robot wrist installed in the end of robot arm robot wrist, in the design, should strive to reduce the weight and volume to compact structure. In order to reduce the weight of robot wrist, wrist institutions drive sperating transmission. Wrist drive general installation in the arm, and do not adopt direct drive, and choose high-strength aluminum alloy manufacture.3. Robot wrist to and end actuators connected, accordingly, want to have the standard connection to facilitate the flange, structure of loading and unloading end actuators.4. Robot wrist institutions should have enough strength and stiffness, strength and movement to ensure the relay.5. To have reliable transmission gap adjusting mechanism, to minimize returned empty clearance, improve the transmission precision.6. The wrist of each joint axis rotation to limited a switch, and set limit to prevent hard out-of-gauge cause mechanical damage.2.4.2 design specific adopts planThrough the nc machine tools for feeding and unloading operations, considering the concrete analysis of concrete form CNC machine processing and manipulator up-down material operations in the specific requirements, and technological requirements of meet the system under the premise of improving safety and reliability of the structure of the manipulator, to make as far as possible simple, reduce the difficulty of the design and control of freedom, not to increase his wrist proved it is fully meet operational requirements of the three degrees of freedom, to realize the up-down material completely enough machine. Specific wrist (arms PAWS coupling beam) structure see figure 8.Figure 8 . Lathe feeding manipulator finger2.5 manipulator actuators (PAWS) structure designing2.5.1 manipulator actuator design requirementsRobot end actuator is installed on the robot wrist used for an operation or additional device homework. Robot end, many different kinds of actuators, in order to adapt to the different assignments and operation robot requirements. End actuators can be divided into move use, processing with with and measurement etc.Move use end actuators refers to all clamping device used to grab or adsorption transported objects.Processing with end actuators with gun, welding torch is milling cutter, grinding wheel, such as the robot machining tool, used for additional device corresponding processing work.With end actuator is measured with the additional head or sensors measuring device used to measuring and test operations.In design robot end actuators, should pay attention to the following questions;1. The robot end actuator is designed according to the operation requirement robot. A new terminal actuators occurrence, can increase a robotic new application places. Accordingly, according to the needs of the homework with people and create a new robot imagination, will continue at actuators expansion of the application field of robot.2. The weight of the robot end actuators to grab objects and the sum of weight and operating force the load force. The robot allow Therefore, request the end-effector actuators small volume, light weight, compact structure.3. The end-effector actuators with specificity is universal sexual paradox. Universal end actuators on the structure is complex, and even harder to achieve, for example, the universal humanoid multisensory dexterous robot hand yet practional utilization. At present, can be used to produce or those simple structure, universal sex not strong robot end actuators. Starting from the industrial application, should focus on the development of special, efficient robot end actuators, plus end actuators, in order to achieve the fast changing device of function, the robot is not advocated homework with a universal end actuators to complete variety of homework. Because this kind of everything the implementation of the structure is complex and expensive.4. Versatility and universal sex are two concepts, universal sex machine, and refers to the multi-energy refers to the end of generality, limited actuators, suitable for different robots, which requires the end actuators have standard machine interface (such as flange), make end actuators realizes standardization and blocks digestion.5. The end-effector actuators to facilitate installation and maintenance, easy to realize the computer control. Use computer control the most convenient is electric type actuator. Therefore, the industrial robot actuators mainstream is electric type, followed by the hydraulic and pneumatic type (in driving interface to increase electricity - liquid or electricity - air transform link).2.5.2 robot grippers sports and drive modeRobot grippers and machine hand claw. General industrial machine hand for double refers to how claws, PAWS. According to finger movement way, can be divided into back transformation and mobile type, press clamping way to points, within the clip type and supporting type two kinds.Robot grippers (PAWS) drive mode basically has 3 kinds1. Pneumatic drive mode this drive system is by electromagnetic valve to control the movement direction of the PAWS, with air regulator to adjust its movement speed. The pneumatic drive system of lower prices, so pneumatic grippers are widely used in industry. In addition, because gas compressibility, contentious hands-on claw grab motion has certain compliant sex, it is very need to grab action.2. Electric drive mode of electric drive PAWS application also more widely. The PAWS, generally USES the dc servo motor or stepping motor, and need to get enough gear reducer driving force and torque. Electric drive mode can realize the force PAWS with position control. But this cannot be used for driving way under the condition of a explosion-proof requirements, because motor may produce sparks and fever.3. Hydraulic drive mode hydraulic drive system transmission can achieve great stiffness.wherever continuous position control.2.5.3 The typical structure robot grippers1. Leveraged wedge PAWSUsing wedge block and levers to realize the pine, open PAWS, come to grab workpiece.2. Slide groove PAWSWhen the pistons forward movement, sliding channel through the pin PAWS merger, pushing produce clamping action and clamping force, when the pistons backward motion, PAWS loosen. This trip is larger, PAWS switching to grab different sizes of the object.3. Connecting rod leveraged PAWSThe PAWS in Detroit, connecting rod and leverage thrust PAWS produce clamped to relax) movement, because (the force-magnifying function, leverage the PAWS might produce larger clamping force. Usually use a combination of and the spring.4. Rack-and pinion type PAWSThe PAWS through the pistons pushing rack, rack driving gear rotating, produce the clamping PAWS with loosen action.5. Parallel leveraged PAWSAdopt parallelogram frame, so there is no need to guide can guarantee to keep the two fingers PAWS with parallel movement, the parallel rails than PAWS friction move to smaller.2.5.4 design specific adopts planCombined with concrete works, this design USES the connecting rod of lever PAWS. Driven by piston, piston rod ends move, the middle rack and rack is fan rack makes the fingers open or closed. The minimum opening finger by machining diameter to the setting. This design according to the workpiece diameter of 80-130mm to design. The concrete structure form PAWS shown as shown in figure 9:Figure 9 The specific structure PAWS2.6 manipulator mechanical transmission design2.6.1 industrial robot transmission mechanism design problems should be paid attention toRobot is by multistage league stem and joint space composed of multi-degree-of-freedom sports organization. In addition to direct drive robot, robot outside each league rod and exercise is of each joint by drive through all kinds of mechanical transmission mechanism driven. Robot adopted the transmission mechanism