零件自动定位机械臂设计

学历继续教育毕业设计说明书题目：零件自动定位机械臂设计二〇二三年十一月摘要零件自动定位机械臂是能够使装夹的压力传感器从夹盘中取出并准确定位入夹具中的机械臂部件。简单介绍自动定位机械臂在现今的研究背景和在世界范围内的发展趋势。并按设计要求对机械臂的整体进行结构设计，对机械臂每个部件的整体尺寸进行设计并对其强度寿命进行校核，对抓取方式与零件识别定位方式进行判别选取与设计：确定机械臂的关节形式，自由度和结构的各项参数；设计机械臂抓取端的抓取方式和抓取真空盘的直径；选择抓取时控制抓取端旋转的伺服电机。关键词：零件自动定位机械臂；结构设计；抓取方式AbstractPartautomaticpositioningmanipulatorisapartofthemanipulatorthatcanmakethepressuresensorofclampingremovefromtheclampandaccuratelypositionintotheclamp.Thispaperbrieflyintroducestheresearchbackgroundanddevelopmenttrendofautomaticpositioningmanipulatorintheworld.Accordingtothedesignrequirements,theoverallstructureofthemanipulatorisdesigned,theoverallsizeofeachpartofthemanipulatorisdesignedanditsstrengthlifeischecked,andthegraspingmodeandpartidentificationandpositioningmodeareselectedanddesigned：Determinethejointform,degreeoffreedomandstructuralparametersofthemanipulator；Designthegraspingmethodofthegrabendofthemanipulatorandthediameterofthevacuumdisc；Aservomotorthatcontrolstherotationofthegraspingendwhenthegraspingisselected.

Keywords:partsautomaticpositioningmanipulator;structuredesign;graspingmethod目录TOC\o"1-3"\h\u13427目录 124115第一章前言 153851.1研究背景 1126641.2研究意义 1168441.3国内外研究现状及发展趋势 298821.3.1国内外发展现状 288971.3.2发展趋势 2109511.4本课题的主要内容 326801第二章自动定位机械臂的总体设计方案 427372.1工作对象 4144412.2机械臂的主要参数确定 6162002.2机械臂自由度的确定 7227952.3抓取方案的选择 895492.3.1真空吸附取料手 8178752.3.2气流负压吸附取料手 978202.3.3挤压排气式取料手 9181632.3.4识别方案的选择 920916第三章机械臂结构设计 1047343.1机械臂的总体结构设计 1097713.2机械臂杆的设计与尺寸 10157343.3机械臂材料的选择 12172343.4机械臂杆心轴的设计与校核 13180373.5机械臂轴承的选择与校核 15222913.6旋转舵机的选型 163733第四章抓取设计 18178384.1抓取端设计 18313494.2真空吸附式吸盘杆的设计 19135994.3抓取旋转伺服电机的选择 201168第五章识别方案设计 2214492总结 234942参考文献 2413995致谢 2513091附录 27PAGEPAGE24第一章前言1.1研究背景随着工业自动化技术的快速发展，传统的人工操作方式已逐渐无法满足现代制造业对效率和精度的严格要求。在众多自动化设备中，机械臂因其高效率、高精度和高灵活性而被广泛应用于各个生产环节。特别是在精密组装、搬运、分类等环节，机械臂的作用尤为凸显。然而，在零件的自动定位领域，传统机械臂仍面临着定位效率低、精度受限等问题。因此，设计一款能够实现零件自动定位的机械臂，不仅可以提高生产效率，还能确保零件装配的质量和精度，这一需求已成为工业自动化领域的研究热点。1.2研究意义设计一款零件自动定位机械臂具有重大的理论意义和应用价值。从理论层面来看，这不仅涉及机械设计、电子技术、控制理论与人工智能等多个学科的综合应用，也为解决复杂工业环境下机械臂的智能化和精确控制提供了新的研究思路。从应用的角度来讲，零件自动定位机械臂的设计能够显著提升生产线的自动化水平，降低劳动力成本，减少人为错误，提高产品的一致性和质量。此外，这种机械臂的应用还能够为工作人员提供一个更为安全的工作环境，特别是在处理重物或危险品时，减少工伤事故的发生。因此，这一研究不仅具有深远的工程实践意义，也为工业生产提供了一种新的解决方案。1.3国内外研究现状及发展趋势1.3.1国内外发展现状中国在机械臂技术方面取得了巨大成就，未来将集中在提高精度、增加灵活性、实现智能化等方面的发展，以适应更广泛的应用场景。政府为了促进产业升级，提升工业机械臂产量，出台了相关政策，旨在提升中国工业机械臂的核心竞争力。工业机械臂在制造和金属加工行业、实验室自动化以及服务机器人应用中得到广泛使用。尽管需求量大大超过产量，但国内外品牌价格逐渐接近，显示国内生产的竞争力在提高。全球机械臂市场预计在2018至2030年间的复合年增长率为7.5%。这一增长归因于各行业对自动化的日益需求和机器人技术的广泛应用。机械臂作为电子机械执行器，在物料搬运、组装和焊接等领域有着重要应用，并且广泛应用于制造业、金属加工业以及实验室自动化中。6轴机械臂市场预计会见证显著增长，特别是在汽车、食品饮料和包装等行业的工业自动化应用中。7轴机械臂作为6轴机械臂的进阶版，其额外的轴向提供了更好的灵活性，使得机械臂能够更远距离地到达和捡取物体。亚太地区在2017年主导了全球市场，并预计会继续保持其主导地位，这主要归功于中国、印度和日本等国家的增加投资和快速工业化。北美市场也占据了显著份额，得益于电影和电视制作、广播自动化等终端行业的不断采用。1.3.2发展趋势零件自动定位机械臂是自动化工业中的一个重要组成部分，特别是在高精度和高效率要求的制造过程中。随着工业4.0理念的广泛推广和智能制造的不断深入，零件自动定位机械臂的设计和应用趋于高度智能化、灵活化和集成化。智能化是未来零件自动定位机械臂发展的重要趋势。通过集成更加高级的传感器和视觉系统，机械臂能够实现更加精确的定位和操作。利用机器学习和人工智能算法，机械臂可以自我学习和优化生产过程，预测和处理潜在的问题，从而提高生产效率和减少停机时间。灵活化也是零件自动定位机械臂设计的发展方向。未来的机械臂将不再局限于固定的操作路径和单一的功能，而是能够根据生产需求的变化进行快速调整和重配置。这种灵活性使得机械臂可以适应小批量、多样化的生产方式，特别适合定制化和个性化生产需求的增长。集成化是提高零件自动定位机械臂性能的另一个关键方向。未来的机械臂将与生产线上的其他机器和系统更加紧密地集成，形成一个高度互联的智能网络。这种集成不仅提高了生产的灵活性和效率，而且通过实时数据的交换和分析，还能提升整个生产系统的智能决策能力。在材料科学的进步推动下，零件自动定位机械臂的设计也将变得更加轻巧而强大。新型材料的应用能够减少机械臂的重量，降低能耗，同时提高其承载能力和速度。随着无线通讯技术的发展，未来的机械臂有望实现无线控制，只能操作。1.4本课题的主要内容随着工业自动化的发展,为了实现零件的自动化生产和装配,设计自动定位机械臂已成为一个重要课题。本课题的目的是设计一个能够自动识别和定位不同零件的机械臂。首先需要分析不同零件的形状、大小和材质特点,设计不同的机械手来适应不同零件的抓取。同时,要给机械臂安装视觉传感器,利用图像处理技术识别零件的位置和方向。然后通过设计机械臂的运动规划算法,计算出抓取每个零件需要的关节运动轨迹。最后,通过仿真软件验证设计的机械臂运动是否可行,并优化关节参数,最终完成一个集成视觉、运动控制和路径规划的自动定位机械臂的设计。本课题的研究对实现工业机器人在自动化装配线上的应用具有重要意义。第二章自动定位机械臂的总体设计方案2.1工作对象所进行定位夹取的是三个不同型号的压力传感器，分别是82型号，85型号和154N型号。82型压力传感器是质量为7.6克，外壳为19mm的外径采用316不锈钢封装结构一种经过补偿、且与介质兼容的硅压阻式传感器。外界压力通过316不锈钢膜片及内部灌充硅油传递到传感器件敏感元件上。82型号尺寸图纸如下图2-1。图2-182型号尺寸图纸85型号压力传感器是质量为5.9克，它的外壳采用316不锈钢，采用微机械加工技术制造而成的硅压阻式压力传感器，传感芯片通过电阻焊方式焊接到316不锈钢外壳上。85型号的图纸尺寸如下图2-2：图2-SEQ"图"\*ARABIC185型号尺寸图纸154N型压力传感器是质量为1.72克，其外壳采用的是316不锈钢封装结构，一种经过补偿、且与介质兼容的硅压阻式传感器。154N型号的图纸尺寸如下图2-3：图2-SEQ"图"\*ARABIC2154N型号尺寸图纸2.2机械臂的主要参数确定首先，机械臂极限长。根据下图2-4，待上板产品放置盘尺寸参数和机械臂的位置，得出机械臂极限伸长时臂长为。图2-4待上板产品放置盘尺寸参数和机械臂的位置机械臂极限伸长计算如下：因考虑机械臂与待上板产品放置盘存在高度差，所以将定为。其次，机械臂最大回转角度如下：最大回转角然后，该机械手装夹运送100个工件的时间为，装夹一个工件的平均最长时间就为9个/s。该机械臂的定位精度为。再者，设臂1的长度为，臂2的长度为，臂3的长度为。最后，如下表3-1主要设计参数所示：表3-1主要设计参数1抓重82：7.6g85：9.5g154N：1.72g2自由度6个3最大工作半径4机械臂回转角度5抓取方式吸附式6抓取参数9s/个7定位精度mm8定位方式视觉拍照定位9驱动方式气压传动10控制方式程序控制11机械臂加上工件运动质量10kg2.2机械臂自由度的确定机械臂自由度的设计对于实现定位功能至关重要。本设计的机械臂采用六自由度结构,包含臂体的法兰面连接、臂体转动关节、前臂枢转关节、腕部转动关节、机械手连杆枢转关节和机械手开合关节。六自由度设计使机械臂获得了充分的灵活性,能够在三维空间内实现任意取向和位置的组合,从而实现对不同方位、不同形状的零件进行定位。其中,臂体的两个转动关节确保机械臂能够在平面内活动到任意位置;前臂的枢转关节提供相对臂体的上下摆动;腕部的转动关节使末端执行器具有方向自由度;机械手的两个关节实现对不同形状、尺寸零件的适应性抓取。六自由度结构使机械臂获得人手般的灵活性,但也增加了控制系统的复杂度。下一步还需研究运动学模型,规划机械臂的最优轨迹,实现精确高效的定位运动控制。如下机构简图2-5所示。其中旋转的底盘旋转，控制机械手水平方向，机械臂杆1，机械臂杆2摆动控制机械臂垂直方位和长度的确定，机械臂杆3控制机械臂末端执行器结构垂直向下对压力传感器进行准确抓取。1-机械臂杆12-机械臂杆23-机械臂杆3图2-5机构简图2.3抓取方案的选择压力传感器的准确定位和夹取对于机械臂的抓取运动至关重要。将传感器置于夹具盘时,需要约1.5牛顿的向下力量将其按压固定,使传感器与检测线路正确连接。末端执行器的设计直接影响抓取的精确度。常见的抓取方式有夹持和吸附两种。相比之下,吸附式执行器结构简单、重量轻,气流分布均匀,更具优势。它利用大气压与系统内部的压力差来吸附工件。根据压差的形成方式,可分为真空吸附、气流负压吸附和挤压排气负压吸附等类型。末端执行器的选择需要综合考虑抓取对象的形状、重量等因素,以确保高精度的抓取、放置和重复定位运动。2.3.1真空吸附取料手真空吸附取料手是一种利用真空原理来抓取物体的机械手，它主要由真空泵、真空吸盘、真空开关、电磁阀、气缸、传感器等组成。真空吸附取料手的工作原理如下：当需要抓取物体时，电磁阀打开，真空泵开始工作，将真空吸盘与物体表面之间的空气抽走，形成负压，使物体被吸附在吸盘上。真空开关检测到吸盘内的真空度达到设定值后，发送信号给控制系统，控制系统指令气缸伸出，将吸盘和物体一起提起。当需要放下物体时，电磁阀关闭，真空泵停止工作，真空吸盘与大气相通，失去负压，物体脱离吸盘。气缸缩回，吸盘回到初始位置，等待下一次抓取。真空吸附取料手的优点是结构简单，控制方便，适用于抓取表面平整、光滑、无孔洞的物体，如玻璃、金属、塑料等。真空吸附取料手的缺点是吸附力受物体表面粗糙度、温度、湿度等因素的影响，不适用于抓取表面粗糙、多孔、易变形的物体，如纸张、布料、橡胶等。真空吸附取料手的应用范围包括物流、包装、食品、电子、玻璃、汽车等行业。2.3.2气流负压吸附取料手气流负压吸附是另一种常用的取料方式。其原理基于流体机理,通过高速气流喷嘴产生负压区实现吸附。喷嘴处气流速度大且连续排出,使吸盘内部产生相对负压。这种压力差使吸盘内气体带出,从而吸附物体完成取料动作。放料时切断压缩空气源,即可释放物料。这种取料结构简单成本低,操作范围广,是机械臂运用广泛的执行器方式。合理选择气流参数,可以进行针对不同物体的适应性抓取。同时气流吸附避免了物体表面损伤,保证了取放料的精度。2.3.3挤压排气式取料手挤出排气取料器是通过在抽取过程中产生的负压，实现对材料的抓取。首先使橡胶取料盘变形，使其挤压，使吸盘空隙中的过剩气体排出，使取料器抬起，这时取料盘具有一种恢复原有形状的作用力，产生负压，将该物体吸附；当物品被放下时，圆盘的空腔就会和空气连通，从而产生负压，从而达到出料的目的。但这种取料器具有很低的吸附力，无法对大体积的物体进行吸附，并且在很长一段时间内难以维持。本次抓取的是形状微小的压力传感器，而且为避免在抓取、放料时产生不必要的撞击损害压力传感器，所以选用真空吸附取料手2.3.4识别方案的选择压力传感器的准确定位对机械臂抓取至关重要。需要在抓取过程中识别传感器的安装位置,与预设的位置信息进行比对定位。目前图像定位方法主要有激光视觉和摄像头视觉两种。激光视觉通过激光扫描零件表面,提取形状特征信息,根据成像原理获得位置信息。摄像头视觉直接使用摄像头拍摄零件,获取表面形状作为位置信息。考虑到摄像头的成像功能更强,可以获取更丰富的表面特征信息。因此本设计选择摄像头视觉识别方式。与预设图像比较可以更精确定位,有利于机械臂精确抓取。摄像头视觉结合图像处理算法,可以实现对不同零件的快速定位,满足机械臂的灵活抓取需要。第三章机械臂结构设计3.1机械臂的总体结构设计本设计的机械臂参考了挖掘机液压驱动的手臂结构和运动原理。总体结构如图所示,由多个手臂段组成。手臂1和手臂2通过对应气缸的伸缩带动摆动运动;手臂3气缸调整抓取端姿态;抓取端位置气缸使抓取端与传感器保持平行。气缸运动控制实现手臂伸缩、回转、升降等复合运动。气泵单向导杆提升刚性和导向性。手臂段之间参考自行车前叉固定轴承连接方式:轴承固定不动,手臂绕轴承旋转转动。这种连接方式机构简单、运动灵活。综上,参考现有机械设备结构原理,设计出符合定位抓取需求的多关节手臂和驱动方式,实现精确、灵活的机械臂运动控制。1-机械臂杆12-机械臂杆23-机械臂杆34-驱动机械臂杆1气缸5-驱动机械臂杆2气缸6-驱动机械臂杆3气杠7-调整抓取端位置气缸8-真空抓取端9-底座10-固定心轴图3-1机械臂的总体结构简图3.2机械臂杆的设计与尺寸根据设定的图3-1的机械臂总体结构简图，和设定的参数机械臂杆1的长度为，机械臂杆2的长度为，机械臂杆3的长度为，所以进行如下的机械臂杆件设计。如下图3-2为设计的机械臂杆1的尺寸结构设计：图3-2机械臂杆1如下图3-3为设计的机械臂杆2的尺寸结构设计：图3-3机械臂杆2如下图3-4为设计的机械臂杆3的尺寸结构设计：图3-4机械臂杆3将机械臂杆件，机械臂杆1、机械臂杆2、机械臂杆3装配起来的机械臂杆件装配示意图3-5为如下：3-5机械臂杆件装配示意图3.3机械臂材料的选择机械臂的材料选择铝合金，它是轻金属材料之一，其密度为。铝合金除具备铝的基本性能之外，加入不同种类、不同含量的合金元素，还具备一些特殊的性能。其强度高，比强度与高合金钢相近，比硬度高于钢材，具有良好的浇注性和塑性加工性，导热性好，耐蚀性好，焊接性好。该产品广泛用于航空航天、交通运输、建筑、机电、轻化工、日用等领域。本次选用的铝合金代号为：2A12的硬质铝合金。这类铝合金的主要合金元素是铜、镁，它们主要成为的强化相是及，通过固溶处理时效可显著提高强度，其比强度与高强度钢相似。其用于制造中等强度的飞机受力结构件，如螺旋桨叶片及仪器仪表等。在对铝材进行加工、应用时，应注意到两个方面：一是在热处理过程中，淬火温度范围很小（只有5~10℃），需要严格控制；二是硬质铝材的耐蚀性能较差，因此必须进行保护，一般采用外层覆以高纯度铝材。3.4机械臂杆心轴的设计与校核本设计的机械臂采用心轴连接方式,机械臂杆经轴承装配在心轴上进行旋转运动。根据力学分析,计算心轴在机械臂运动过程中所受弯曲力矩。为获得足够强度,选择碳素结构钢Q235作为心轴材料,其抗弯性能良好。根据心轴最小直径和许用弯曲应力条件进行设计计算,并通过有限元软件仿真分析应力分布情况,验证心轴强度满足要求。同时考虑轴承的匹配性,选择合适的轴承型号。经设计计算和仿真分析,最终确定心轴结构尺寸和材料选用方案。优化设计的心轴,能够承受机械臂运动过程中的载荷,是实现精确定位的重要基础部件之一，下图3-6为设计的固定心轴连接图。1-六角螺母2-平垫圈3-机械臂杆4-滚动轴承15-轴肩6-滚动轴承27-套筒8-平垫圈9-六角螺母图3-6固定心轴连接图机械臂加上工件运动质量大约为10kg，当主动件机械臂杆转动时固定心轴只受到径向载荷的作用，设固定心轴的最小轴径为，该轴的工作强度载荷不大，工作条件一般，所以轴的材料选取是碳素结构钢Q235。查轴材料的许用弯曲应力表得，固定心轴支承转动零件，所以只承受弯矩而不传递扭矩。两角接触球轴承所受径向载荷，求轴的支座反力：，在两个滚动轴承中的受力，，轴承的主动力为如下图3-7受力分析所示：图3-7受力分析图固定心轴的重心于心轴的中心处，所以中心的弯矩图[见图3-8(a)]：固定心轴截面的抗弯截面系数：，固定心轴承受弯矩而不传递扭矩，所以扭矩，当量弯矩图[见图3-8(a)]：图3-8轴的弯矩图、当量弯矩图本设计的机械臂采用固定心轴连接方式。这种连接方式在运动过程中会受到载荷变化的影响。例如在抓取过程中,机械臂先进行运动抓取,然后停止等待末端执行器抓取工件,会形成间歇性的载荷作用。因此固定轴承所受弯曲应力实际上等效为脉动应力。这种间歇载荷情况下,轴承会面临疲劳问题。为此,需要考虑轴承的动载荷评定与选择。比较不同轴承类型的疲劳寿命计算方法,选择高可靠性的轴承。同时,优化手臂运动方式,尽量保持均匀的轴负荷,减少间歇载荷对轴承的不利影响。此外,还需要评估轴承的预紧力设计、润滑方案,对轴承进行定期维护保养。这些措施综合实施,可以确保固定心轴连接的可靠性与使用寿命,保证机械臂的长期稳定工作，则固定心轴的许用弯曲应力应取，查阅轴的常用材料及其许用弯曲应力表，可知。计算危险截面的当量应力：所以轴的设计符合标准。3.5机械臂轴承的选择与校核本设计的机械臂中,多轴联动需要轴承进行转动支撑。考虑到滚动轴承具有摩擦系数低、转动灵活等优点,选择了动载荷评定较高的球面接触轴承。根据机械臂关节的负荷分析,确定选用自调心球面轴承6210型号。该轴承可以承受径向载荷和轴向载荷，其基本动载荷评定数为61.5kN，寿命可达30000h。针对机械臂工况进行轴承寿命计算,结果满足设计要求。选用合理型号、动载荷匹配的滚动轴承,能够保证机械臂运动的灵活性和平稳性,是实现精确定位的重要支撑。后续仍需定期维护保养,以延长轴承使用寿命。验算如下：第一，计算派生轴向力。对型轴承，有第二，计算当量动载荷。由表查得型轴承（）的判别系数，故，由此可得，。既能承受径向载荷又能承受轴向载荷的角接触向心轴承计算当量动载荷为：第三，验算轴承寿命，查轴承手册轴承，其，，，。3.6旋转舵机的选型机械臂需要进行旋转运动,将夹取的压力传感器从放置盘移到夹具盘上。根据运动规划,旋转角度为80°，设计参数如下:·机械臂及工件总质量m约为10kg。·旋转底座直径D底座=120mm。机械臂作用力看作为均匀分布的集中力，则底座所需扭矩T的计算公式为:T=m×g×D底座/2×sin80°,=，m是质量,g为重力加速度,D底座为底座直径。通过计算可以得到底座所需的扭矩值,从而设计匹配的驱动系统,实现精确控制机械臂的旋转运动。所以扭矩的计算为：我按照规定的步骤，把方向盘从0度转到180度，并且准确地停下来。这个控制过程很简单，容易实现。我用的是数字式舵机，它和普通的舵机不一样，它多了一个微处理机和一个晶体振荡器。这样它可以先根据设定的参数对输入的功率脉冲进行处理，然后再把它送给转向电机。这个功率就是驱动电机的，它可以通过微处理机的程序来调整，适应不同的功能要求，实现最好的控制效果。电机还能接收更多的激励信号，对发射器信号的反应频率也更高，电机的“无反应区”更小，反应速度更快；加速度和速度也更高，更平稳，更精确，更强的固定力。所以我选择了达盛舵机这个品牌，型号是DS5160，扭矩为的数字舵机参数为下表3-2。表3-2舵机参数质量200尺寸65*30*48扭矩65速度0.14工作电压7.4工作频率脉冲宽度500-2500旋转角度范围舵机的外形尺寸外形尺寸如下图3-9。图3-9舵机外形尺寸第四章抓取设计4.1抓取端设计抓取部位是压力传感器的金属座如下图4-1，其在不同型号中具有相同的结构尺寸。图4-1金属座真空吸盘选型计算：式中：-吸盘直径，单位为；-吸吊物的重量，单位为N；-安全系数，水平≥4，垂直t≥8；-吸盘个数；-吸盘的真空度，单位为MPa第一，吸盘内的真空度安全系数应在真空发生器（或真空泵）的最大真空度的选择范围是在内，要确保并提高零件的真空情况下的抓取吸能力，又要达到不能够长时间的的吸着响应。第二，真空发生器（或真空泵）的真空度，使用真空发生器的场合，真空压力大约为。带入公式得：故，根据金属座的尺寸，吸盘的直径。针对本设计需要抓取的不同型号压力传感器,其共同的抓取部位是金属座结构。根据金属座的尺寸参数,设计采用直径20mm的波纹硅胶吸盘作为抓取端执行器。这种吸盘底部的波纹结构,可以适应曲面及表面不平整情况,实现更稳定的吸附抓取。材质选择丁腈橡胶,它耐用且不易损伤零件表面。根据传感器重量计算吸盘所需的真空度参数。抓取动作控制为:机械臂运动到达指定抓取点位置后,启动真空系统吸附零件;吸附成功后,再由机械臂运动将其移至放置位。这种简单实用的抓取端设计,配合真空吸附系统实现了对不同压力传感器的精确抓取要求。后续还可继续优化吸盘结构,提高抓取的适应性。我设计的波纹吸盘的结构如图4-2所示：图4-2波纹吸盘的结构图4.2真空吸附式吸盘杆的设计考虑到本设计的抓取对象为质量较轻的压力传感器,选择采用真空吸附方式进行抓取。因此设计了一种真空吸附式吸盘杆结构。该吸盘杆采用直径20mm的波纹硅胶吸盘,可以适应零件表面不平整。吸盘杆两端可快速连接真空管路。为减小抓取冲击,在吸盘和杆间设置有弹簧弹性缓冲结构。弹簧缓冲区段可调节,通过锁紧螺栓固定。快速换气结构可以使吸附动作更灵敏。整个吸盘杆结构简单可靠,适用于轻质零件的抓取。匹配真空吸附系统,可以实现对压力传感器无损伤、精确定位的抓取任务。该吸盘杆的设计是真空吸附抓取系统的核心部件。1-螺母2-弹簧3,4-锁止螺栓图4-3真空吸附式吸盘杆草图4.3抓取旋转伺服电机的选择为使机械臂的抓取端能够对压力传感器进行准确定位,需要选择合适的伺服电机来驱动抓取端的旋转运动。根据抓取端直径最大为20mm以及最大抓取质量9.5g的条件,考虑安全系数,确定抓取端旋转所需扭矩至少为0.16Nm。为满足这一扭矩需求,选择了松下MSMD042AZ1型号的伺服电机,其额定输出功率为50W,额定转矩为0.16Nm。该电机转速范围广,起动响应快,可以精确控制抓取端的旋转角度和方位。伺服电机与关闭环路控制系统联合,可以实现对抓取端位置的实时检测与自主调节,从而保证机械臂对压力传感器的准确定位。选择性能匹配的伺服电机是实现机械臂精确定位功能的关键部件之一。图4-4MSMD伺服电机伺服电机的牌号为MSMD5AZS1T。具体参数如下表4-1：表4-1抓取伺服电机参数额定输出功率50电压200额定转矩0.16额定电流1.1额定转速3000最高转速5000转子转动惯量（）0.027第五章识别方案设计为实现对不同零件的自动识别和定位,机械臂需要配备视觉识别系统。本设计计划采用工业相机与图像处理算法相结合的识别方案。首先,确定抓取零件的关键识别特征,根据零件的几何形状、表面等特征提取对应的图像处理算法。然后,选择分辨率、帧率、接口等参数匹配的工业相机,安装于机械臂末端合适位置。通过灯光设计,保证相机拍摄图像质量。相机实时捕获零件图像发送到图像处理模块,在此与模板图像进行匹配,输出零件的位置和姿态信息。最后,该信息反馈给机械臂控制系统,指引机械臂对零件进行定位。本识别方案结合视觉感知与自动控制,实现了对零件准确、实时的定位,为后续的抓取运动提供了关键支持。总结本文主要阐述了零件自动定位机械臂的设计过程和关键技术。首先阐述了设计零件自动定位机械臂的背景和意义。它可以提高自动化水平,确保产品质量和精度,为工业生产提供更高效的解决方案,具有重要的工程应用价值。接着论述了国内外在这一领域的发展现状和趋势。当前正致力于实现机械臂的高度智能化、灵活化和集成化,以适应个性化需求和复杂环境。这方面技术进步迅速,应用范围不断拓展。然后详细说明了设计的机械臂抓取对象是三种不同型号的压力传感器,给出了这三种传感器的结构尺寸图。根据抓取需求确定机械臂的主要设计参数。对机械臂的自由度进行设计,采用六自由度结构。这种结构使其运动更灵活,能适应不同方位的抓取。选择真空吸附抓取方式,确定机械臂的总体结构。接下来进行机械臂杆件的尺寸设计和材料选择,计算轴承的载荷并选择合适的轴承,对固定心轴进行设计计算。合理选择结构材料,确保强度与寿命。详细设计了抓取端的真空吸附结构和驱动电机。选择合适的图像识别方案,以实现对不同零件的快速定位。最后,通过仿真和计算