基于電氣與氣壓混合驅(qū)動的搬運機(jī)械手設(shè)計.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展以及“機(jī)器換人”工作的不斷推進(jìn)，機(jī)械手在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。它可以在惡劣環(huán)境下取代人工完成重復(fù)的、單調(diào)的以及精確度要求高的工作，對減輕工人勞動強(qiáng)度，提高工作效率具有現(xiàn)實意義。
　　本文在綜述機(jī)械手國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，以“物料搬運機(jī)械手研制”實際工程項目為背景，針對其功能與性能需求，對物料搬運機(jī)械手進(jìn)行了機(jī)電一體化設(shè)計。論文主要完成的工作和成果如下：
　　(1)分析了搬運機(jī)械手的

2、工作過程與性能需求，設(shè)計了基于直角坐標(biāo)形式的三自由度機(jī)械手整體結(jié)構(gòu)，結(jié)合各自優(yōu)點提出了采用電氣與氣壓混合驅(qū)動的總體設(shè)計方案。
　　(2)根據(jù)搬運機(jī)械手需要實現(xiàn)的功能，確定了機(jī)械手的部件組成以及各部件的結(jié)構(gòu)形式，采用Pro/E完成了底座及X、Y、Z軸手臂等部件的機(jī)械設(shè)計；為滿足高精度定位與簡單實用的要求，提出了X軸采用電氣驅(qū)動，Y和Z軸采用氣壓驅(qū)動的模式，構(gòu)建了伺服電機(jī)、氣缸等零部件的模型，計算了負(fù)載/電機(jī)慣量比、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等電氣參

3、數(shù)，進(jìn)行了電機(jī)與減速器的選配，并完成了氣缸的選型設(shè)計。最后對所有零件進(jìn)行組裝，完成機(jī)械手的整機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計。
　　(3)設(shè)計了搬運機(jī)械手的電氣與氣壓驅(qū)動系統(tǒng)。為實現(xiàn)X軸的高精度定位，分析了永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，針對因外部轉(zhuǎn)矩擾動變化引起的控制器跟蹤性能下降問題，設(shè)計了基于模糊控制和擾動觀測器的雙閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)，仿真結(jié)果顯示，該算法具有良好的動態(tài)性能以及較強(qiáng)的魯棒性。根據(jù)機(jī)械手的工作特性，設(shè)計了電氣驅(qū)動原理圖，為使整體結(jié)構(gòu)簡單實