SolidWorks 機械手仿真設(shè)計

刀刃上的機械

主體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

該機械手的工作空間很窄,，僅為700 mm,所以要求機械手結(jié)構(gòu)要緊湊，外形尺寸要小,，但不要小到影響機械手的抓取能力,。根據(jù)該機械手的工作環(huán)境及各坐標(biāo)形式的優(yōu)缺點，因此考慮采用折疊式關(guān)節(jié)型的設(shè)計方案,。

其中2 處和3 處的鉸接,，1 處和2 處鉸接小臂須有2 個自由度。

驅(qū)動方式的選擇

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該機器人一共有4 個獨立的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié),，連同末端機械手的運動,，總計需要5 個動力源。常用的驅(qū)動方式為氣壓驅(qū)動,、電機驅(qū)動和液壓驅(qū)動3 種類型,。基于這3 種驅(qū)動方式的優(yōu),、缺點和機器人驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計要求,，選用直流伺服電機驅(qū)動的方式對機器人進行驅(qū)動。

自由度的分配

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人的手臂有肩,、肘,、腕3 個關(guān)節(jié)，共6 個自由度,。機械手的設(shè)計以模仿人的手臂為基礎(chǔ),，再根據(jù)實際情況，由于運載小車和爬臂機器人均可在自身所在的區(qū)域內(nèi)移動和轉(zhuǎn)動,，所以大臂和腕部各有一擺動自由度,，而小臂有2 個自由度，即擺動和有限的轉(zhuǎn)動,，且小臂可轉(zhuǎn)回到大臂的空隙,，工作時可展開。最后一個自由度就是手腕的擺動,。

手部設(shè)計

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因為被握持工件的形狀,、大小、材料性能,、重量和表面情況等的不同,，從而機械手的手部結(jié)構(gòu)也多種多樣， 手部結(jié)構(gòu)是根據(jù)特定的工件要求而定的。常用的手部分為吸附和夾持兩大類,。根據(jù)設(shè)計要求,，采用夾持式的手部結(jié)構(gòu)，它對抓取各種形狀的工件具有較強的適應(yīng)性,。

該設(shè)計手爪的動力由電機提供,，通過將絲杠與電機相連， 利用手爪的特有結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)手爪的開合,。本文設(shè)計出2 種機械手手爪,。

腕部設(shè)計

腕部的作用是在臂部動作的基礎(chǔ)上進行調(diào)整或改變手部的方位， 從而擴大機械手的運動范圍,，使得機械手變得更加靈巧,，適應(yīng)性更強。腕部具有獨立的自由度,，要求有繞中軸的擺動運動,。機械手的工作條件是用于檢查核儲罐焊縫，在腐蝕性的場合中工作,，所以對機械手的腕部材料選用耐腐蝕不銹鋼316L,。

臂部設(shè)計

臂部的作用是把手部送到空間運動范圍內(nèi)任意位置。若改變手部姿態(tài),，可用腕部的自由度加以實現(xiàn),。因此，臂部必須具備3 個自由度才能滿足基本要求,，即手臂伸縮,、左右回轉(zhuǎn)和升降運動。

臂部的結(jié)構(gòu)設(shè)計必須根據(jù)機器人的運動形式,、抓取質(zhì)量,、動作自由度、運動精度等因素來確定,。同時設(shè)計時必須考慮到手臂的受力情況,，油缸及導(dǎo)向裝置的布置、內(nèi)部管路與手腕的連接形式等因素,。臂部運動速度越高,，慣性力引起的定位前的沖擊也就越大，運動既不平穩(wěn),，定位精度也不高,。因此，在臂部設(shè)計時除了要求結(jié)構(gòu)緊湊,、重量輕外，同時采用一定形式的緩沖措施。

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自由度的分配在總體方案中已經(jīng)介紹過,，本文有4 個自由度,，其中大、小臂的擺動,，小臂的轉(zhuǎn)動,，都是通過電機驅(qū)動來實現(xiàn)。 大,、小臂的擺動靠擺動油缸來實現(xiàn),，而小臂部分利用電機軸帶動與其配合的板轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)其轉(zhuǎn)動。

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小臂的結(jié)構(gòu)主要由2 塊板,、細(xì)軸組合而成,，利用SolidWorks 建模后，其三維模型其三維模型如圖5 所示,。

機械手的建模

本機械手的夾持對象是矩形焊縫檢測儀,，所以設(shè)計的機械手手爪應(yīng)適合夾持矩形且夾持可靠。應(yīng)用SolidWorks 軟件對機械手的所有的零件建完模型后,， 再在SolidWorks 的裝配環(huán)境下進行裝配,，最終完成機械手的完整模型的裝配， 建模結(jié)果如圖6所示,。

機械手的運動仿真

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運動仿真是生產(chǎn)制造前的一種檢查過程和方法,，為了達(dá)到高效和有力地生產(chǎn)，所以運動仿真是設(shè)計制造前的重要操作環(huán)節(jié),。對產(chǎn)品進行運動仿真,，能夠生動形象地進行產(chǎn)品的運動模擬，使產(chǎn)品的工作原理清楚地表達(dá)出來,。

機械手的仿真過程,，這里不再贅述。仿真后機械手實現(xiàn)預(yù)期的結(jié)果,，機械手運動起來,，達(dá)到了仿真的目的，如圖7 所示,。

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孤城領(lǐng)主領(lǐng)主

學(xué)習(xí)了

樂花生

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刀刃上的機械

樂花生 發(fā)表于 2016-7-11 16:15
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5 S$ ~- `2 w: n$ ?) [$ E& x$ B8 _圖片,，我明明上了，怎么會沒了呢,？
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