文档介绍：集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
智能伸缩运载机械臂
2016全国大学生机械创新设计大赛
说明书
作者：刘捷、孙伯乾、陈立新、隋晓谦、张世鹏
指导教师：王洪博、刘元义
目录
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是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。
智能伸缩运载机械臂已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分，可以使复杂而繁琐的事情变得简单，工人们只需简单的操作就可以完成大量复杂的搬运工作，同时也降低了人工搬运的危险性。所以大量的智能伸缩运载机械臂出现了。
二、作品特点
。
，对部分物品具有识别功能。
，成本较低，故障率低。
。
，此机器人的功率只有5kw，可很大的节约客户的运行成本。
6．占地面积小，可在极其狭小的空间搬运。
三、作品结构及工作原理
3．1、臂部概述
臂部是智能伸缩运载机械臂的主要执行部件，其作用是支承手部和腕部，并将被抓取的工件传送到给定位置和方位上，因而码垛侠客的手臂有三个自由度，即手臂的伸缩
、左右回转和升降运动。手臂的回转和升降运动是通过立柱来实现的。立柱的横向移动即为手臂的横向移动。手臂的各种运动通常由驱动机构和各种传动机构来实现，因此，它不仅仅承受被抓取工件的重量，而且承受手部、手腕、和手臂自身的重量。手臂的结构、工作范围、灵活性以及抓重大小（即臂力）和定位精度等都直接影响机械手的工作性能，所以必须根据机械爪的抓取重量、运动形式、自由度数、运动速度及其定位精度的要求来设计手臂的结构型式。同时，设计时必须考虑到手臂的受力情况、油缸及导向装置的布置、内部管路与手腕的连接。
刚度要大:为防止臂部在运动过程中产生过大的变形，手臂的截面形状的选择要合理。曲形截面弯曲刚度一般比圆截面大；空心管的弯曲刚度和扭曲刚度都比实心轴的好。所以常用钢管臂杆及导向杆，用工字钢和槽钢作支承板。
导向性要好:为防止手臂在直线移动中，沿运动轴线发生相对运动，或设置导向装置，或设计方形、花键等形式的臂杆。
偏重力矩要小:所谓偏重力矩就是指臂部的重量对其支承回转轴所产生的静力矩。为提高机器人的运动速度，要尽量减少臂部运动部分的重量，以减少偏重力矩和整个手臂对回转。轴的旋转惯量。
运动要平稳、定位精度要高:由于臂部运动速度越高、重量越大，惯性力引起的定位前的冲击也就越大，运动即不平稳，定位精度也不会高。故应尽量减少小臂部运动部分的重量，使结构紧凑、重量轻，同时要采取一定的缓冲措施
。
如图手臂的横向移动机构。手臂的横向移动是由活塞缸5来驱动的，回转缸体与滑台1用螺钉联结，活塞杆4通过两块连接板3用螺钉固定在滑坐 2上。当活塞缸 5 通过压力油时，其缸体就带动滑台1，沿着燕尾形滑 2做横向往复运动。
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（）；
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，∽。
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