智能伸缩运载机械臂..docVIP

2016全国大学生机械创新设计大赛 说明书 作者：刘捷、乾陈立新、隋晓张世鹏 指导教师：王洪博、刘元义 目录 第一章、绪论 1 1.1快递的运输存在的主要问题 1 1.2创新点及预想方案 1 、的设计 1 1.1传统快递分拣的方式设计任务 1 3.2 3 3.3臂：垂直升降运动驱动力的计算 4 3.4回转运动驱动力矩的计算 4 3.5驱动力的计算 53.6两支点回转式钳爪的定位误差的分析 8 四、液压系统设计 9 4.1 9 4.2液压系统的组成 9 4.3码垛侠客液压系统的控制回路 10 4.4 码垛侠客 10 五、识别搬运系统 10 、底座结构 11 、 11 八、技术推广及应用 12 一、作品背景 随着科技的发展,机器人应用越来越广泛。机器人技术的研究在经历了第一代示教再现型机器人和第二代感知型机器人两个阶段之后进入第三代智能机器人的发展阶段。智能伸缩运载机械臂运载机械臂运载机械臂3．1、臂部概述 臂部是智能伸缩运载机械臂侠客 3．2、臂：水平伸缩运动驱动力的计算 手臂做水平伸缩运动时，首先要克服摩擦阻力，包括油缸与活塞之间的摩擦阻力及导向杆与支承滑套之间的摩擦阻力等，还要克服启动过程中的惯性力。其驱动力Pq可按下式计算： 式中 Fm——各支承处的摩擦阻力； Fg——启动过程中的惯性力，其大小可按下式估算： W ——手臂伸缩部件的总重量 （N）； g ——重力加速度（9.8m/s） a ——启动过程中的平均加速度（m/s）而 △v ——速度变化量。如果手臂从静止状态加速到工作速度V时，则这个过程的速度变化量就等于手臂的工作速度； t ——启动过程中所用的时间，一般为0.010.5s。 当Fm=80N,W=1098（N），V = 500mm/s时， 3．3、臂：垂直升降运动驱动力的计算 手臂作垂直运动时，除克服摩擦阻力Fm和惯性力Fg之外，还要克服臂部运动部件的重力，故其驱动力Pq可按下式计算： 式中 Fm——各支承处的摩擦力（N）； Fg——启动时惯性力（N）可按臂伸缩运动时的情况计算； W——臂部运动部件的总重量（N）； ±——上升时为正，下降时为负。 当Fm=40N，Fg=100N，W =1098N时 3．4、回转运动驱动力矩的计算 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。由于启动过程一般不是等加速度运动，故最大驱动力矩要比理论平均值大一些，一般取平均值的1.3倍。故驱动力矩Mq可按下式计算： Mm——各支承处的总摩擦力矩； Mg——启动时惯性力矩，一般按下式计算： J——手臂部件对其回转轴线的转动惯量 ——回转手臂的工作角速度（rad/s）t——回转臂的启动时间（s） 当Mm=84(N·m) 3.5、驱动力的计算 1、手指2、销轴 3、拉杆4、指座 图1 杠杆式手部受力分析 如图所示为滑槽式手部结构。在拉杆3作用下销轴2向上的拉力为P，并通过销轴中心O点，两手指1的滑槽对销轴的反作用力为P1、P2，其力的方向垂直于滑槽中心线OO1和OO2并指向O点，P1和P2的延长线交O1O2于A及B，由于O1OA和O2OA均为直角三角形，故AOC=∠BOC=α。根据销轴的力平衡条件，即 ， 销轴对手指的作用力为p1′。手指握紧工件时所需的力称为握力（即夹紧力），假想握力作用在过手指与工件接触面的对称平面内，并设两力的大小相等，方向相反，以N表示。由手指的力矩平衡条件，即得 因 所以 式中a——手指的回转支点到对称中心线的距离（毫米）。 α——工件被夹紧时手指的滑槽方向与两回转支点连线间的夹角。 由上式可知，当驱动力P一定时，α角增大则握力N也随之增加，但α角过大会导致拉杆（即活塞）的行程过大，以及手指滑槽尺寸长度增大，使之结构加大，因此，一般取α=30°~40°这里取角α=30度。 这种手部结构简单，具有动作灵活，手指开闭角大等特点。查《工业机械手设计基础》中表2-1可知，V形手指夹紧圆棒料时，握力的计算公式N=0.5G，综合前面驱动力的计算方法，可求出驱动力的大小。为了考虑工件在传送过程中产生的惯性力、振动以及传力机构效率的影响，其实际的驱动力P实际应按以下公式计算，即： η——手部的机械效率，一般取0.85~0.95； K1——安全系数，一般取1.2~2 K2——工作情况系数，主要考虑惯性力的影响，K2可近似按下式估计，K2=1+a/g，其中a为被抓取工件运动时的