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1、
可控式管道清理機研制
1引言
機械手作為工業(yè)機器人一種末端執(zhí)行器，是機器人直接用于抓?。站o、吸附專用工具進(jìn)行操作的部件，是最重要的執(zhí)行機構(gòu)，安裝于機器人手臂的前端。機械手是模仿著人手的部分動作。按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取，搬運或操作的自動機械裝置。
2硬件設(shè)計
主要包括：根據(jù)管道機械手所特有的工作環(huán)境，選取適當(dāng)?shù)臋C械手類型。設(shè)計出機械手的各執(zhí)行機構(gòu)，包括手部、手腕、手臂、立柱和機座等部件。機械手的控制系統(tǒng)設(shè)計．本機械手?jǐn)M采用手動、自動相結(jié)合的控制方式。分析管道機械手特有的工作環(huán)境，要求管道機械手應(yīng)滿足耐腐蝕，重量輕、體積小，消耗能量少、在惡略環(huán)境下
2、能安全王作和笏于操作。選擇常用的機械手類型，分析對比。管道疏通機械手在整個裝置上的布置，原計劃采用多數(shù)水下機器人把機械手前置的布局方式，但是考慮到這樣的布局會對偶然的撞擊缺乏保護(hù)，并往往會遮住視野，同時給安放存污槽和布置照明帶來困難，所以最終決定將機械手安放在整個裝置的中間偏后位置。為了便于操作人員及時了解設(shè)備狀態(tài)，應(yīng)對突發(fā)事件，為機械手安裝攝像頭和照明裝置，照明裝置和攝像頭隨機械手一起轉(zhuǎn)動。手指是夾鉗式取料手直接于待夾取物件接觸的部件。指端的形狀有V性指、平面指、尖指或薄、長指及特性指。V形指一般用于夾持圓柱形工件，特點是夾持平穩(wěn)可靠，夾持誤差小。平面指一般用于夾持方形零件(具有兩個平行平面
3、)、板型或細(xì)小棒料-尖指和薄、長指，一般用于夾持小型或柔性工件，其中薄紙一般用于堅持位于狹窄工作場地的細(xì)小工件，以避免和周圍障礙物相碰，長指一般用于夾持炙熱的工件，以避免輻射對手部傳動機構(gòu)的影響。對于形狀不規(guī)則的工件，必須設(shè)計與工件形狀相適應(yīng)的專用特型手指，才能穩(wěn)定可靠地夾持工件。
手指的材料對機器人的使用效果也有很大影響。夾鉗式手指一般選用碳素鋼或合金結(jié)構(gòu)鋼。為使手指經(jīng)久耐用，指面可以鑲嵌硬質(zhì)合金，高溫作業(yè)的手指，可選用耐熱鋼。在腐蝕性氣體環(huán)境下工作的手指，可以鍍鉻或進(jìn)行搪瓷處理，也可選用耐腐蝕的玻璃或聚四氟乙烯。由于本機械手抓取物體一般是水平放置，同時考慮到通用性，因此給手腕設(shè)一
4、繞x軸轉(zhuǎn)動回轉(zhuǎn)運動就可滿足工作的要求。按照設(shè)計的要求，本機械手的手臂有三個自由度。即手臂的伸縮、左右回輸入轉(zhuǎn)和升降(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。手臂的各種運動由液壓缸來實現(xiàn)。機座采用合金制造，有足夠大的安裝基面，保證機械手工作時的穩(wěn)定性。機座承受機械手的全部重量和工作載荷，保證有足夠的剛度和承載能力。機座的設(shè)計按照以下原則進(jìn)行。首先有足夠的大的安裝基面，以保證機器人工作是的穩(wěn)定性。其次機座承受機器人全部重量和工作載荷，應(yīng)保證足夠的強度、剛度和承載能力。再次機座軸系及傳動鏈的精度和剛度對末端執(zhí)行器的運動精度影響最大，因此機座和手臂的連接要有
5、可靠的定位基準(zhǔn)面。本設(shè)計采用的是履帶式移動機構(gòu)，因為：
1．支撐面積大，接地比壓小，適合于松軟或泥濘場地作業(yè)，下陷度小，滾動阻力小通過性能較好，
2．越野機動性好，爬坡、越溝等性能優(yōu)越于輪式移動機構(gòu)。
3．履帶支撐面上有腹齒，不易打滑，牽引附著性能好。有利于發(fā)揮較大的牽引力。
3控制系統(tǒng)設(shè)計
前面提到，該系統(tǒng)采用手動結(jié)合自動的控制方式實現(xiàn)機械手的運行。整個機械手下放到管道以后．將安裝在機械手上的攝像頭拍攝的視頻信號通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)降孛骘@示屏，用操縱桿實現(xiàn)對機械手的手動遠(yuǎn)程控制。用PLC實現(xiàn)對機械手的自動化控制。通過I／O分析后，確定了本裝置的I／O分配表如下：
本文所設(shè)計的管道疏通機械手能滿足我們對現(xiàn)有城市中管道的疏通需求，能大大降低原有疏通管道時需要的巨額成本．也能減小疏通作業(yè)時破壞原有設(shè)施給交通帶來的不利影響。分析管道機械手特有的工作環(huán)境，要求管道機械手應(yīng)滿足耐腐蝕、重量輕、體積小、消耗能量少，在惡略環(huán)境下能安全工作和易于操作。選擇常用的機械手類型，分析對比。管道作業(yè)機械手是一種可以沿著管道內(nèi)行走的機構(gòu)。可以攜帶一種或者多種傳感器及操作裝置。
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可控式管道清理機研制
