2.1 機械手機械系統的比較與選擇
本畢業設計的機械臂，要求有較高的定位精度，其結構形式方案一般有一下幾種：
表2.1 機械手結構選型表
1. 直角座標型機械手
直角座標式機械手是適用於工作位置成行排列或與傳送帶配合使用的一種機械手。它的手臂可作伸縮，左右和上下移動，按直角座標形式x、y、z三個方向的直線進行運動。結構簡圖見表2-1。
其工作範圍可以使乙個直線運動；二個直線運動或三個直線運動。如在x、y、z三個直線運動方向上各具有a、b、c三個迴轉運動，即構成六個自由度。但在實際上是很少有的。
缺點是這種機械手作業範圍較小，占空比大，靈活性差。
2. 圓柱座標型機械手
圓柱座標式機械手適用於搬運和測量工作。 具有直觀性好，結構簡單，而動作範圍較大等優點。
圓柱座標式機械手由x、z、φ三個運動組成。它的工作範圍可分為：乙個旋轉運動，乙個直線運動，加乙個不在直線運動所在平面內的旋轉運動；二個直線運動加乙個旋轉運動。
結構簡圖見表2-1.
圓柱座標式機械手有五個基本動作：
(1) 手臂水平迴轉；
(2) 手臂伸縮；
(3) 手臂上下；
(4) 手臂迴轉動作；
(5) 手爪夾緊動作。
圓柱座標式機械手的特徵是在垂直導柱上裝有滑動套筒、手臂裝在滑動套筒上，手臂可作上下直線運動（z）和在水平面內做圓弧狀的左右擺動（φ）。
圓柱座標式機械手的缺點是結構龐大，兩個移動軸的設計比較複雜，難於其他裝置協調工作。
3 球座標型機械手
球座標式機械手是一種自由度較多，用途較廣的機械手。它是由x、θ、φ三個方向的運動組成。結構簡圖見表2-1。
球座標式機械手的工作範圍包括：乙個旋轉運動；二個旋轉運動；二個旋轉運動加乙個直線運動。
球座標式機械手可實現以下八個動作：
(1) 手臂上下動作，即俯仰動作；
(2) 手臂左右動作，即迴轉動作；
(3) 手臂前後動作，即伸縮動作；
(4) 手腕上下彎曲；
(5) 手腕左右擺動；
(6) 手腕旋轉運動；
(7) 手爪夾緊動作；
(8) 機械手整體移動。
球座標式機械手的特徵是將手臂裝在樞軸上，樞軸又裝在叉形架上，能在垂直面內做圓弧狀上下俯仰運動，它的臂可作伸縮，橫向水平擺動，工作範圍和人手的動作類似。它的特點是能自動選擇最合理的動作路線。所以工效高。
另外由於上下擺動，它的相對體積小，動作範圍大。其缺點是壁障性差，有平衡問題，位置誤差與臂長成正比，控制難度大。
4 關節型機械手
又稱迴轉座標型，分為垂直關節座標和平面（水平）關節座標，機械手由立柱和大小臂組成，立柱與大臂通過肩關節相連線，立柱繞z軸旋轉，形成腰關節，大臂與小臂形成肘關節，可使大臂作迴轉和俯仰，小臂作俯仰。機械手工作空間範圍大，動作靈活，避障性好，能抓取靠近機座的物體，其缺點是位置精度較低，控制耦合比較複雜，目前應用越來越多。
本次設計的是實驗用三自由度機械手，要求體積小，重量輕，靈活性強，對精度要求不高，抓取重量較輕，上述4種型別機械手中圓柱座標型結構剛度較好，運動所需功率較小，控制難度較小，能夠達到設計要求且結構不複雜，所以本次設計選擇圓柱座標型機械臂。
工業機械手臂的驅動可分為液壓，氣動和電動三種基本型別。
1 液壓驅動
液壓傳動機械手有很大的驅動能力，液壓力可達7mpa，液壓傳動平穩，動作靈敏，但對密封性要求高，不宜在高或低溫現場工作，需配備一套液壓系統，整體結構龐大。
液壓驅動有以下特點：
(1) 輸出功率很大，壓力範圍為50-140n/cm2。
(2) 控制效能較強，利用液體的不可壓縮性，控制精度較高，輸出功率大，可無級調速，反應靈敏，可實現連續軌跡控制。
(3) 結構適當，執行機構可標準化、模擬化，易實現直接驅動。功率/質量比大，體積小，結構緊湊，密封問題較大。
(4) 液壓系統可實現自我潤滑，過載保護方便，使用壽命長。
液壓驅動需配置液壓系統，易產生洩漏而影響運動精度。系統易發熱，出現故障後較難找出原因。
2 氣壓驅動
氣壓傳動機械手結構簡單，動作迅速，**低廉，由於空氣可壓縮，所以工作速度穩定性差，氣壓一般為0.7mpa，因而驅動力，只有幾十牛到百牛力。
氣壓驅動具有以下特點：
(1) 輸出功率不大，壓力範圍為48-60n/cm2，最高可達100n/cm2
(2) 可控性不強，氣體壓縮效能大，精度低，阻尼效果差，低速不易控制，難以實現高速高精度的連續軌跡控制。
(3) 執行機構可標準化、模擬化，易實現直接驅動。功率/質量比大，體積小，結構緊湊，密封問題比液壓小。
(4) 適用於中小負載驅動，精度要求較低的有限點位程式控制機械人，如沖壓機械手本體的氣動平衡和及裝配機械手氣動夾具。
3 電力驅動
這種驅動是目前在機器手中用的最多的一種。早期多採用步進電動機（sm）驅動，後來發展了直流伺服電動機（dc），現在交流伺服電動機（ac）驅動也開始廣泛應用。上述驅動單元有的直接驅動機構運動，有的通過減速器裝置來減速，結構簡單緊湊。
電動驅動的控制精度高，功率較大，能精確定位，反應靈敏，可實現高速、高精度的連續軌跡控制，伺服特性好，控制系統複雜。適用於中小負載、要求具有較高的位置控制精度和軌跡控制精度、速度較高的機械手，如ac伺服噴塗機械手、點焊機械手、弧焊機械手、裝配機械手等。
電力驅動可分為普通交流電動機驅動，交、直流伺服電動機驅動和步進電動機驅動。
各種電機驅動的特點：
(1) 普通交、直流電動機驅動需加減速裝置，輸出力矩大，但控制效能差，慣性大，適用於中型或重型機械手。
(2) 直流伺服電動機：直流伺服電動機具有良好的啟動、制動和調速特性，可很方便地在較寬範圍內實現平滑的無級調速，動態響應特性和穩定性好，可適應頻繁啟動、反向、制動等工作狀況。直流伺服電動機按勵磁方式不同，有永磁式和電磁式之分；按轉速高低及轉子的轉動慣量大小，有高速、小慣量（小慣量直流伺服電動機有多種：
無槽電樞直流伺服電動機，繞組鐵芯細長，故轉動慣量小，其功率較大；空心杯轉子直流伺服電動機，轉動慣量很小，靈敏度更高，功率較小；印製繞組直流伺服電動機，可承受頻繁的起動、換向，功率中等。這類電動機的轉子轉動慣量小，電感小，故換向效能好，動態響應快，快速效能好，低速無爬行。）和低速、大慣量（大慣量直流伺服電動機有永磁式和電磁式兩種，其中永磁式用得較多，它的低速效能好，輸出轉矩大，調速範圍寬，轉子慣量大，受負載影響小，故可與絲槓直接連線，承受過載、過載能力強。
）之分。
(3) 交流伺服電動機：交流伺服電動機幾乎具有直流伺服電動機的所有優點，且結構簡單，製造、維護簡單，具有調速範圍寬、穩速精度高，動態響應特性更好等技術特點，可達到更大的功率和更高的轉速。
(4) 步進電動機：步進電動機是由電脈衝訊號控制的，它可將電脈衝訊號轉換成相應的角位移或直線位移，有迴轉式和直線式兩種。步進電動機結構簡單、控制簡便、**較低，但易失步，具有轉子慣量低、反應靈敏、能提供較大的低速轉矩、無漂移、無積累定位誤差等優良效能，其控制線路簡單，不需反饋編碼器和相應的電子線路。
步進電動機輸出轉角與輸入脈衝個數成嚴格正比關係，轉子速度主要取決於脈衝頻率，故控制簡便。步進電動機系統主要由步進控制器、功率放大器及步進電動機組成。純硬體的步進電動機控制器由脈衝發生器、環形分配器、控制邏輯等組成，它的作用就是把脈衝串分配給步進電動機的各個繞組，使步進電動機按既定的方向和速度旋轉。
若採用微機技術，用軟體與硬體相結合，則控制器不僅可在硬體上簡化線路，降低成本，而且又提高可靠性。
綜上所述，由於本次設計機械手臂負載較小，對體積有一定要求，又考慮到機械手臂的特點和各驅動方式的優缺點，直流伺服電機體積小，控制精度高，與傳動系統配合結構最為緊湊，故機械臂轉動關節處選擇直流伺服電機驅動；氣壓驅動執行機構可標準化、模擬化，易實現直接驅動，故機械臂直線運動關節處選擇氣壓驅動。
在完成了機械臂的座標系系統的選擇與驅動系統的選擇後我們可以初步確定機械臂的機械結構：
圖2.1 機械臂效果圖
本次設計的機械臂的效果圖如圖所示，又乙個旋轉機構和兩個伸縮機構組成。旋轉機構由伺服電機驅動，伸縮機構由氣缸驅動。
機械部分通用檢修標準
1 緊韌體 1.1 螺紋連線件和鎖緊件必須齊全 牢固可靠。螺栓頭部和螺母不得有鏟傷 稜角嚴重變形。螺孔亂扣 滑扣時，允許擴孔，增大螺栓直徑，但不能因擴孔而影響被擴工件的機械強度和工作效能。1.2 螺母必須擰緊，擰緊後螺栓的螺紋應露出螺母1 3個螺距，不得在螺母下加多餘的墊圈來減少螺栓露出長度。1.3...
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1 填空 1 按照聯接型別不同，常用的不可拆卸聯接型別分為和過盈量大的配合。2 按照螺紋牙型不同，常見的螺紋分為和等。其中 螺紋主要用於聯接，螺紋主要用於傳動。3 根據螺紋聯接防鬆原理的不同，它可分為 防鬆和 防鬆。螺紋聯接的防鬆，其根本問題在於防止螺紋副 4 對於螺紋聯接，當兩被聯接件中其一較厚不...
資料結構部分試題
1 資料的邏輯結構包括四種型別。2 在棧中，訪問資料遵循的原則是 3 二分查詢法，表中元素必須按存放 4 雜湊表一般按儲存方式構造的儲存結構 5 圖有和三種結構 6 評價演算法優劣的主要標準是和 7 在佇列結構中，允許插入的一端成為允許刪除的一端稱為8 順序表相對於鍊錶的優點有和 9 解決佇列假溢位...