文档介绍：目录
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三. 电控部分---------------------------------------------17
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一方案构思

我们通过三个手臂来抓紧杆件再通过手臂上的电机来实现机器人的爬升和下降。
原理上两个就能实现,但三个手臂是一作联结,二可起稳定作用。手臂上升下降是通过齿轮齿条来实现的。

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图1
我们是通过三个手臂爬杆的,上手臂装在一个齿条的最上端,并且固定,在具体设计时我们可以使上手臂有一定的上下和左右转动范围,具体的设计将在下面介绍。下手臂装在下杆C上齿条的下端,中间手臂固定在滑槽上,,中间手臂的升降是通过上下两对齿轮齿条反转来实现的。
1 升降设备———液压剪叉升降
剪叉机构由两根中间用枢轴连接,可在平面内相互转动的剪杆组成,每根剪杆又可以认为由两段一端铰接和一端固接的梁单元连接而成。剪杆作为机构折叠变化的对象,铰点约束剪杆的变化,折叠过程既剪杆围绕铰点旋转,最后达到指定位置,从而完成一个折叠过程。剪叉式升降台主要由底
座、剪叉机构和工作台三个部分组成,其中剪叉机构是剪叉式升降台的主体,也是主要承力构件。剪叉式升降台按驱动形式主要分为液压式和电机式驱动。其中,液压水平驱动剪叉式升降台具有结构紧凑、设计简单、压缩比大、噪声小、工作平稳可靠等突出优点,作为机器人的升降装置非常合适。
(1)升降装置的运动学分析
以单片剪叉式升降台为研究对象,如图1 所示,分析滑块B水平速度v1与升降平台CD 在垂直速度v 之间的关系。
该运动为平面运动,采用速度瞬心法进行求解。因为D点速度垂直向上,B 点速度水平向左,所以剪杆BD 运动瞬心为点C,令其瞬时角速度为ω,则D、B 点的速度为:
V=W*R=W*Lcosα
V=W*R=W*Lsinα
由(1)、(2)式可得:
V=V*cotα
由几何关系可得:
cotα=L/
将(4)代入(3)可得:
V= V* L/=K
式中,K 为速度放大系数。
由(5)式可以得出,当B 点的运动速度确定,即vB 为已知时,某一时刻t 对应的LAB 确定,则t 时刻平台的升降速
度v 确定。因此,调整vB 可使升降台具备良好的运动性能。
剪叉机构几何简图
(2)液压剪叉升降装置装置二维模型
。模型中升降台上下面板尺寸为:××。。。
这种液压剪叉式升降机,包括有液压系统、剪叉臂、上支架、下支架、上轨道、下轨道、上动轮、下动轮。
(3)液压系统设计
选用单活塞杆式液压缸,,,液压杆的外形设计
液压系统
2 机器手臂的设计
图3 机械手的结构
我们设计的这个机器手采用了曲柄滑块机构,A,B,C点处安装了橡胶皮,1,2两点固定在支撑板上,当滑块W向前移动时,根据杆子的结构,A,B,C点将向中心收缩,产生一个收缩的趋势,就抓紧杆件。当滑块W向后移动时,A,B,C点会张开,即松开杆件。再配合机构的移动构件,机械手就能很好的实现上升和下降。
在本方案中,由曲柄滑块机构的一系列动作,使机械手实现抱紧松开的动作,机械手的夹紧依靠滑块使3个橡胶皮与构件紧紧地接触。在接触的时间内实现另一个机械手的升降,在松开杆件的时间内实现自身的升降。这两段时间的长度很难控制,可以说光靠电机是不可能实现的。此外考虑到机械手垂直夹紧杆件时支撑板所受的力矩很大,难以锁住杆件,因此可以改变机械手臂与杆件的角度来减小力矩,但角度不能太小,太小的话就会使上升的速度变慢,因此角度应在70——80度之间为好,具体的角度要计算后为准。
机械手臂是这个机器人的主体,在这个设计过程中我们花了好多时间查阅了很多资料,最后选用了这个曲柄滑块机构,在设计时我们想了很多,最初设计时觉得比较容易,可是真正设计时碰到了很多困难。
其中最主要的问题是如何使手臂按我们要求的实现放开和抓紧,特别是时间上的控制最重要。我们刚开始时想到了凸轮来控制,凸轮能够实现,但是也有缺陷,就是凸轮的设计难度较大,时间上的控制也很难,我大致算了一下,如果我的转速是10r/min ,那么转