科研训练 垃圾分拣机机械手设计

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1、垃圾分拣机机械手设计1.垃圾分拣机机械手设计的意义：垃圾分拣经济是从源头上对垃圾进行分类，便于垃圾进行分类处理，废纸、金属、玻璃、塑料等垃圾可以回收利用，用于制造新的产品；碳含量高的垃圾则可以送到垃圾焚烧厂发电；不能回收而且热值不高的垃圾则需要填埋。而通常来说，难以进行垃圾分类的原因之一是不知如何分类；还有一个原因是不少人家里空间有限，很难设置多个不同类别的垃圾桶，一般把所有垃圾都扔到一个垃圾桶。有了垃圾分拣机，就可让人们不必为垃圾进行分类的问题烦恼。它们能在众多垃圾中识别出可回收利用的物品，并将其分类。这种机器人的构造相对比较简单，由机械手和一台电脑组成。但是，它所依

2、靠的智能程序和传感器阵列则比较先进，能够识别不同的材料。它可根据安装在垃圾入口的传感器阵列传来的数据，从成堆的垃圾中分拣出可回收利用的材料，如金属、混凝土、木材和塑料等，并进行分类。因此本课题设计垃圾分拣机的执行机构机械手。机械手是模仿人的手部动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置。本课题以PLC作为控制核心，经传感器的实时检测，以液压传动为制动机构。2.国内外研究现状及其发展趋势：2.1课题来源：内蒙古工业大学2.2机械手研究现状及其发展趋势：性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修)，而价格不断下降。机械结构向模块化、可重构化发

3、展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化。控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化;器件集成度高。传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人机械手还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人机械手则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。虚拟现实技术的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制。发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统。73.研究的主要内容：机

4、械手能够模仿人手部的部分动作，按照设定的程序、轨迹和要求，代替人手对工件进行搬运等操作。这不仅可以使人手避免可能出现的危险情况，保障生产安全，还能促进工作线的流水化，提高工作效率。鉴于PLC顺序控制的自身特点，应用PLC控制机械手实现各种规定的动作工序，可以简化控制线路，提高可靠性，在保证劳动生产率的条件下节约成本。利用去气压系统制动，在手抓前部装置力觉，温觉传感器从成堆的垃圾中分拣出可回收利用的材料，如金属、混凝土、木材和塑料等，并进行分类。3.1垃圾分拣机机械手结构及系统组成根据设计要求所设计的垃圾分拣机机械手是集机械、电子、气压于一体的自动化装备，同时应用面广。精

5、度要求一般，针对机械手工作要求，机械手由气爪、伸缩气缸、回转气缸和提升气缸组成。因此采用如下基本结构。机械手由机身、机械臂、手爪、气源装置及PLC控制部分组成。机械手共有3个自由度，动作由气缸驱动，PLC控制，可以完成手臂的左右摆动、手臂伸展、手抓臂伸缩以及抓取工件等动作。机械手能准确地抓取工件，并送到指定的工位。机械手部分如图所示，由4个双作用气缸组成，有8个输出口（QB0）其中，每个气缸有2个磁性开关传感器，手抓气缸有抓紧传感器，共7个传感器，构成7个输入口（IB0）手抓内侧有力觉温觉传感器，检测所抓取物体。机械手结构简图双爪部装入力觉，温觉传感器用以检测所抓取的物

6、体。力觉传感器【forcesensor】用来检测机器人自身力与外部环境力之间相互作用力的传感器。力觉传感器经常装于机器人关节处，通过检测弹性体变形来间接测量所受力。装于机器人关节处的力觉传感器常以固定的三坐标形式出现，有利于满足控制系统的要求。7腕力觉传感器大部分采用应变电测原理，按其弹性体结构形式可分为两种，筒式和十字形腕力觉传感器。其中筒式具有结构简单、弹性梁利用率高、灵敏度高的特点；而十字形的传感器结构简单、坐标建立容易，但加工精度高。因此采用筒式腕力觉传感器。利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为电量的传感器。这些呈现规律性变化的物理性质主要有体。温度

7、传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。所抓取物体在力觉和温觉传感器的综合检测下通过计算机判断出为何中物体，以此分辨所抓取物体并将此分类。3.2垃圾分拣机机械手基本控制系统工业机械手的特点，是可通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上有人和机器各自的优点，有广阔的发展前景。计算机控制系统以上位PC机和下位PLC为核心。PLC控制具有系统简单、可靠，控制灵活等特点。因此选择PLC控制分拣机械手。PLC逻辑控制主要是对生产装置的逻辑动作和工作流程