一吨救灾机器人工作装置的设计(附件)
目录
1. 绪论 1
1.1 设计产品的目的和意义 1
1.2国内与其他各国的研究发展状况 1
1.3机器臂的分类 2
2.设计的任务和整体方案 3
2.1机械臂设计的主要零部件及其作用和满足要求 3
2.2机械臂的工作原理 4
2.3手抓的设计 4
2.4 手腕的设计 8
2.5手臂的设计 11
3. 液压机构的设计 14
3.1手部液压缸的设计原理 14
3.2手臂工作时的液压系统示意图 14
3.3液压总系统图 15
3.4其他零部件的选择 16
4.控制机械臂的位置和保证它的平稳 17
4.1保证机械臂的平稳性和定位精度 17
4.2缓冲装置的设计 18
4.3机械臂的控制 18
结论 20
致谢 21
参考文献 22
1. 绪论
1.1 设计产品的目的和意义
由于人为因素和自然灾害等条件会发生越来越多的灾害发生，所以救援工作也越来越多同事也越来越复杂，给救援人员带来了很多的不便甚至是对救援人员也带来了各种各样的伤害甚至威胁到它们的生命安全。因此救援机器人也随之发展了起来，机器人可以代替救援人员做出很多事情很多不方便救援人员到不了的地方而救灾机器人却能够到达。所以为了应对更复杂的环境救灾机器人的工作装置也需要不断的进行升级改造[1]。
在很多环境中，比如人口密集的城市、高层的建筑、地下室、人多的大型购物商场和休闲娱乐的场所这些地方搜救起来诗风场麻烦的，同时受灾人员也是非常多的而救援人员赶到现场救援时任务非常重而且内部环境很复杂，然而救援人员却不能进入内部进行勘察给救援任务带来了很多的不便，因此救灾机器人的出现便为这些事情提供了很多的方便为其提供各种帮助，所以各国对这类机器人的研究越来越重视出现了各类的功用、适用范围更广的救灾机器人。而其中机器人的工作装置又是重要部件，机器人的工作装置根据不同的救灾环境又有好多种的不同种类。机器人更好的工作装置可以更高效、更便捷的执行各种救灾任务，适应各 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
种不同的危险的人类不能到达的工作场地执行救灾任务。
现如今救灾机器人工作装置正朝着越来越高精度，多功能，且向着集成化、系
统化，智能化的方向发展。未来的工作装置将会有高速操作臂、柔性操作臂、多自度
操作臂、高精度多自由度控制操作臂、微型操作臂等[2]。
1.2国内与其他各国的研究发展状况
救灾机器人在工业发达的美国和欧洲一些发达的国家研究的起步比较早发展迅速。在上世纪四十年代后期就已经出现了一些简单的机器人手臂，但是它只能完成一些很简单的工作，无法完成一些难度较高的工作，所以当时也就没有加入到救援的想法里。一直到上世纪末期随着机器人的发展迅速各种智能的出现救援机器人也随着不断的出现。其中以日本的研究最为迅速，这与日本的国情有着密不可分的关系。日本是个地震频繁各种自然灾害较多的国家，在救灾机器人的研究方面一直处于领先地位，而其中最重要的机械，手臂的研究一直不断进步。日本研究人员在去年开发的救灾机器人的基础上，创建了一个远程操控的灾害搜救建筑机器人原型。这种机器人的两臂可以围绕其中心旋转360度，并提供多任务功能。该团队还开发出有四根手指的“机器手”，帮助机器人掌握重型建筑工作。为了解决现有的重型救灾施工设备的远程操作和移动性问题，这个机器人原型设计有两个能够围绕中心轴摆动360度的液压臂。
而我国因为人力资源丰富且低廉所以在机器人发面发展一直处于落后状态。知道先进的机器人的技术不断地改进 国也不断的应用其中最主要的就是应用的各种救灾之中比如煤矿救灾机器人，由于要下到矿井里面里面危险性很高所以更需要这种机器人的的存在。国内机器人的发展更偏向于救灾电焊的危险工作，而国外更倾向于工业的生产。在国内关于救灾机器人工作装置的研究在近几年也取得的重大的突破，从原本的2个自由度发展到了6个自由度.从单一式发展到多种功能一体式。越来越多的将各种救灾机器人的工作装置进行不断的改进让它们更适应各种不同的环境[3]。
1.3机器臂的分类
机器人的工作装置的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机器人的工作装置；按适用范围可分为专用机器人的工作装置和通用机器人的工作装置两种[4]。 2.设计的任务和整体方案
2.1机械臂设计的主要零部件及其作用和满足要求
本次论文设计的救灾机器人工作装置（即机器人的手臂）是四自由度的由液压提供动力的。机械臂的主要构成由手臂、手腕、手抓、液压机构和最后的齿轮泵所构成的。
机械臂需要满足一下的几个条件：
（1）机械臂能够有四个自由度也就是旋转和三维方向的四个自由度。（旋转的角度不能超过300度）
（2）机械臂可以在指定的空间里将钢精混泥土抬起一定的高度和能够将其水平移动一定的距离（本次设计的上下移动高度为0.4米水平移动距离为1.2米）
（3）机械臂的手抓抓取重量为一吨，机械臂的定位精度0.5到+0.5之间。
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