自动落纱系统机械手的运动分析与机构设计.pdf

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1、I匐出自动落纱系统机械手的运动分析与机构设计Themotionanalysisandthemechanica_designofmanipulatorsonautomaticdoferingsystem冯世亮，何勇FENGShi．1iang，HEYong(东华大学机械工程学院，上海201620)摘要：在一些实际问题中，代表机械手的刚体杆在精确点处的角度与精确点的轨迹切线之间必须满足一定的条件才能保证整个运动过程的Jli~U进行，因此在计算过程中需要综合考虑两个分运动之间的相互影响。由于机械手工作时的客

2、观因素所带来的角度约束，将该约束引入三位置刚体导引运动综合的分析过程中，提出了一种图谱法与解析法相结合的设计方法，并使用实际事例获得可靠的验证。该方法大大降低了机构综合的盲目性，提高了设计效率。关键词：自动落纱系统；机械手；四杆机构；刚体导引；运动综合。中囝分类号：TP241文献标识码：A文章编号：1009-0134(2013)04(下)-0073-05Doi：10．3969／J．1ssn．1009-0134．2013．04(下)．220引言广，最小二乘法口】、傅立叶级数理论鹏和小波分析等都可以成为

3、其使用工具。自动落纱系统是半自动转杯纺的重要组成部由于篇幅有限，本文以整个多机械手体系中分之一，它的主要功能是卸下已经络满的纱筒，的一部分——换简机械手为切入点，通过分析其然后将新的空纱筒运送到筒子架上固定并将纱线具体功能，确定机械手的刚体导引精确点及大致卷绕到纱筒上。整个过程必须快速稳定，因此需轨迹与执行部分的运动方式，根据精确的刚体导要由多个机械手分步完成各个规定的动作。引点计算出复演四杆机构作为驱动部分，而执行机械手的组成主要分为执行与驱动两个部部分则考虑其抓取过程的特点同样选择四杆机构分。执

4、行部分的作用是实现其具体的分步功能，实现其要求功能，同时本文也提出了一些涉及实主要有推、拉、吸、抓等，其结构随着各功能的际问题所应注意的事项。不同也会有非常大的差异。驱动部分的作用是将执行机构运动到精确的操作位置，主要的传动机1换筒机械手的介绍构为单轴或平面四杆机构。1．1运动过程已有的平面四杆机构综合方法大致可分为三换筒机械手的主要功能是将新的空纱筒从传类：精确、方程和优化，其中精确和优化是两种送带上取下，并将其转移到固定纱筒的筒子架比较常用的方法。精确法能够使获得的机构准确上。由于整个过程的运动

5、轨迹比较复杂，因此在地通过需要的点，但只限于该机构的独立可调参工程实践中广泛使用连杆机构，特别是四杆机构数的数量与点的数量相等这一条件，对于四杆机来满足预定的要求。构而言，这个数是九。精确法以解析法为基础，换简机械手的运动过程可以分解出三个精确是由Sandor首创，其学生Erdman等在其基础上进点，一个是等待位置，一个是抓取位置，另一个一步发展u】。由于解析综合过程是代数的而非图是释放位置。在等待位置时，机械手处于关闭形求解，因此没有直观性，但同时也使它特别适状态并且手中没有空筒。机械手抓取空筒的

6、过程用于计算机计算。优化法对需要通过的点的数量为：空筒被传送机构运到抓取位置；然后机械手一般没有上限要求，但它通过优化迭代的方法获向该位置移动，并且在移动过程中打开；机械手得的只是一个相对最优解，并且它受到计算时间到达目标位置后关闭并成功抓取，然后沿原路返和数值取舍偏差的限制。优化法的研究方向非常回等待位置。机械手释放空筒的过程为：机械手收稿日期：2013-02-18作者简介：冯世亮(1988一)，男，上海人，硕士研究生，主要从事机械设计方向的研究工作。第35卷第3期2013—04(下)【73】l訇

7、化移动到目标位置后打开；空筒被传送机构获取但角度3。其中P。为释放位置，P：为抓取位置，P，为不立即离开；机械手继续按预定轨迹向前移动，等待位置。确定四个构件的长度和角度以及连杆即脱离释放位置；机械手关闭，传送机构将空筒构件的尺寸A。P和B，P。，如图2所示。带离；机械手沿原路返回等待位置。1．2设计难点为了便于分析，我们可以将机械手的执行部分用一根刚体杆来代替，刚体杆的一端为通过三个精确位置的连杆点，刚体杆的方向与机械手的参考方向相同(机械手的参考方向为平行于其中心线，由手心指向外)。上述的两个变

8、量分别代表了由刚体导引运动分解出的两个分运动，即连杆点沿着某一轨迹运行的同时，固连其上的刚体绕着连杆点摆动。将分析范围缩小到抓取位置和释放位置附近的运动过程，如图1所示可以发现，考虑到机械图2三位置解析综合手所能达到的最大打开范围，在机械手抓取空筒2．1．1结合经验与图谱确定假定值前，如果它的运动方向不合适，会出现空筒无法现在已知三个精确点的相对位置，以及机械进入它的执行范围，这就导致了抓取失败；在机手通过精确点时的参考方向，可以使用三维造型械手释放空筒后，如果它的运