沖床自動卸料機械手設計,沖床自動卸料機械手設計,沖床,自動,卸料,機械手,設計 沖床自動卸料機械手的設計 沖床自動卸料機械手的設計 總計：畢業(yè)論文： 38 頁 表 格： 1 表 插 圖： 11 幅 題目名稱： 沖床自動卸料機械手的設計 所在學院： 專業(yè)（班級）： 學生姓名： 指導教師： 評閱人： 院 長 ： 大 連 大 學本 科 畢 業(yè) 論 文 (設 計 )開 題 報 告論 文 題 目 ： 沖 床 自 動 卸 料 機 械 手 的 設 計學 院 ： 機 械 工 程 學 院 專 業(yè) 、 班 級 ： 機 械 設 計 制 造 及 其 自 動 化 機 英 131學 生 姓 名 ： 肖 育 鵬指 導 教 師 （ 職 稱 ） ： 賈 衛(wèi) 平 （ 副 教 授 ）20016 年 12 月 28 日 填 畢 業(yè) 論 文 （ 設 計 ） 開 題 報 告 要 求開 題 報 告 既 是 規(guī) 范 本 科 生 畢 業(yè) 論 文 工 作 的 重 要 環(huán) 節(jié) ， 又 是 完 成 高 質(zhì) 量 畢 業(yè) 論 文（ 設 計 ） 的 有 效 保 證 。 為 了 使 這 項 工 作 規(guī) 范 化 和 制 度 化 ， 特 制 定 本 要 求 。一 、 選 題 依 據(jù)1.論 文 （ 設 計 ） 題 目 及 研 究 領 域 ；2.論 文 （ 設 計 ） 工 作 的 理 論 意 義 和 應 用 價 值 ；3.目 前 研 究 的 概 況 和 發(fā) 展 趨 勢 。二 、 論 文 （ 設 計 ） 研 究 的 內(nèi) 容1.重 點 解 決 的 問 題 ；2.擬 開 展 研 究 的 幾 個 主 要 方 面 （ 論 文 寫 作 大 綱 或 設 計 思 路 ） ； 3.本 論 文 （ 設 計 ） 預 期 取 得 的 成 果 。三 、 論 文 （ 設 計 ） 工 作 安 排1.擬 采 用 的 主 要 研 究 方 法 （ 技 術 路 線 或 設 計 參 數(shù) ） ；2.論 文 （ 設 計 ） 進 度 計 劃 。四 、 文 獻 查 閱 及 文 獻 綜 述學 生 應 根 據(jù) 所 在 學 院 及 指 導 教 師 的 要 求 閱 讀 一 定 量 的 文 獻 資 料 ， 并 在 此 基 礎 上 通過 分 析 、 研 究 、 綜 合 ， 形 成 文 獻 綜 述 。 必 要 時 應 在 調(diào) 研 、 實 驗 或 實 習 的 基 礎 上 遞 交 相關 的 報 告 。 綜 述 或 報 告 作 為 開 題 報 告 的 一 部 分 附 在 后 面 ， 要 求 思 路 清 晰 ， 文 理 通 順 ，較 全 面 地 反 映 出 本 課 題 的 研 究 背 景 或 前 期 工 作 基 礎 。五 、 其 他 要 求1.開 題 報 告 應 在 畢 業(yè) 論 文 （ 設 計 ） 工 作 開 始 后 的 前 四 周 內(nèi) 完 成 ； 2.開 題 報 告 必 須 經(jīng) 學 院 教 學 指 導 委 員 會 審 查 通 過 ；3.開 題 報 告 不 合 格 或 沒 有 做 開 題 報 告 的 學 生 ， 須 重 做 或 補 做 合 格 后 ， 方 能 繼 續(xù) 論文 （ 設 計 ） 工 作 ， 否 則 不 允 許 參 加 答 辯 ；4.開 題 報 告 通 過 后 ， 原 則 上 不 允 許 更 換 論 文 題 目 或 指 導 教 師 ；5.開 題 報 告 的 內(nèi) 容 ， 要 求 打 印 并 裝 訂 成 冊 （ 部 分 專 業(yè) 可 根 據(jù) 需 要 手 寫 在 統(tǒng) 一 紙 張上 ， 但 封 面 需 按 統(tǒng) 一 格 式 打 印 ） 。 一 、 選 題 依 據(jù)1.論 文 （ 設 計 ） 題 目沖 床 自 動 卸 料 機 械 手 的 設 計2. 研 究 領 域機 械 手 技 術 是 綜 合 了 計 算 機 、 控 制 論 、 機 構 學 、 信 息 和 傳 感 技 術 、 人 工 智 能 、仿 生 學 等 多 學 科 而 形 成 的 高 新 技 術 ,本 課 題 研 究 領 域 為 機 械 手 ， 機 械 結(jié) 構 設 計 。3. 論 文 （ 設 計 ） 工 作 的 理 論 意 義 和 應 用 價 值本 方 案 設 計 的 是 傳 統(tǒng) 的 工 業(yè) 搬 運 機 械 手 中 的 沖 床 卸 料 機 械 手 。 在 機 電 液 一 體 化的 大 規(guī) 模 發(fā) 展 中 ， 高 強 度 ， 高 精 度 的 工 作 已 經(jīng) 不 是 很 適 合 人 工 進 行 ， 因 此 ， 工 業(yè) 機器 人 應 運 而 生 ， 工 業(yè) 機 器 人 由 操 作 機 （ 機 械 本 體 ） 、 控 制 器 、 伺 服 驅(qū) 動 系 統(tǒng) 和 檢 測傳 感 裝 置 構 成 ， 是 一 種 仿 人 操 作 、 自 動 控 制 、 可 重 復 編 程 、 能 在 三 維 空 間 完 成 各 種作 業(yè) 的 機 電 一 體 化 自 動 化 生 產(chǎn) 設 備 。 特 別 適 合 于 多 品 種 、 變 批 量 的 柔 性 生 產(chǎn) 。 它 對穩(wěn) 定 、 提 高 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 ， 提 高 生 產(chǎn) 效 率 ， 改 善 勞 動 條 件 和 產(chǎn) 品 的 快 速 更 新 換 代 起 著 十分 重 要 的 作 用 。 沖 床 沖 壓 頻 率 約 為 40次 /分 ,每 一 次 進 給 、 沖 壓 、 卸 料 的 時 間 約 為 1.5s， 具 體到 卸 料 的 時 間 應 小 于 1s， 系 統(tǒng) 需 要 快 速 響 應 ， 另 外 ， 系 統(tǒng) 需 要 將 沖 壓 件 從 沖 模 中 取出 至 某 一 特 定 位 置 ， 有 位 置 精 度 要 求 。 作 為 機 械 加 工 生 產(chǎn) ， 為 了 降 低 成 本 ， 提 高 生產(chǎn) 效 率 ， 必 須 是 首 要 考 慮 的 因 素 。 從 沖 床 的 整 個 加 工 最 后 生 成 產(chǎn) 品 的 整 個 過 程 當 中 ，卸 料 所 占 的 時 間 比 例 較 多 ， 我 們 可 以 從 卸 料 環(huán) 節(jié) 進 行 改 進 ， 達 到 提 高 生 產(chǎn) 效 率 的 目的 。 傳 統(tǒng) 的 生 產(chǎn) 加 工 ， 依 靠 工 人 手 工 進 行 卸 料 ， 其 勞 動 量 大 動 作 單 一 ， 很 容 易 造 成工 人 的 疲 勞 ， 從 而 發(fā) 生 危 險 的 事 故 。 設 計 一 個 自 動 卸 料 機 械 手 ， 即 降 低 了 生 產(chǎn) 成 本 ，又 提 高 了 生 產(chǎn) 效 率 ， 還 能 夠 避 免 加 工 當 由 于 手 工 操 作 不 當 引 起 的 中 工 件 誤 差 。4. 目 前 研 究 的 概 況 和 發(fā) 展 趨 勢機 器 人 的 研 究 進 程 可 以 分 成 三 個 階 段 ：（ 1） 第 一 代 機 器 人第 一 代 機 器 人 具 有 示 教 在 線 功 能 ， 或 具 有 可 編 程 的 NC 裝 置 ， 但 對 外 部 信 息 不具 備 反 饋 能 力 。（ 2） 第 二 代 機 器 人 第 二 代 機 器 人 不 僅 具 有 內(nèi) 部 傳 感 器 而 且 具 有 外 部 傳 感 器 ， 能 獲 取 外 部 環(huán) 境 信息 。 雖 然 沒 有 應 用 人 工 智 能 技 術 ， 但 是 能 進 行 機 器 人 環(huán) 境 交 互 ， 具 有 在 線 自 適 應能 力 。 例 如 ， 機 器 人 從 運 動 著 的 傳 送 帶 上 送 來 的 零 件 中 抓 取 零 件 并 送 到 加 工 設 備 上 。因 為 送 來 的 每 一 個 零 件 具 體 位 置 和 姿 態(tài) 是 隨 意 的 、 不 同 的 ， 要 完 成 上 述 作 業(yè) 必 須 被抓 取 零 件 狀 態(tài) 的 在 線 信 息 。（ 3） 第 三 代 機 器 人第 三 代 機 器 人 具 有 多 種 智 能 傳 感 器 ， 能 感 知 和 領 會 外 部 環(huán) 境 信 息 ， 包 括 具 有 理解 像 人 下 達 語 言 指 令 這 樣 的 能 力 。 能 進 行 學 習 ， 具 有 決 策 上 的 自 治 能 力 。工 業(yè) 機 械 手 作 為 機 器 人 的 一 種 ， 目 前 ， 工 業(yè) 機 械 手 大 部 分 還 屬 于 第 一 代 ， 主 要依 靠 工 人 進 行 控 制 ； 改 進 的 方 向 主 要 是 降 低 成 本 和 提 高 精 度 。 近 20年 來 ， 氣 動 技術 的 應 用 領 域 迅 速 拓 寬 ， 尤 其 是 在 各 種 自 動 化 生 產(chǎn) 線 上 得 到 廣 泛 應 用 。 電 氣 可 編 程控 制 技 術 與 氣 動 技 術 相 結(jié) 合 ， 使 整 個 系 統(tǒng) 自 動 化 程 度 更 高 ， 控 制 方 式 更 靈 活 ， 性 能更 加 可 靠 ； 氣 動 機 械 手 、 柔 性 自 動 生 產(chǎn) 線 的 迅 速 發(fā) 展 ， 對 氣 動 技 術 提 出 了 更 多 更 高的 要 求 ； 微 電 子 技 術 的 引 入 ， 促 進 了 電 氣 比 例 伺 服 技 術 的 發(fā) 展 ， 現(xiàn) 代 控 制 理 論 的 發(fā) 展 ， 使 氣 動 技 術 從 開 關 控 制 進 入 閉 環(huán) 比 例 伺 服 控 制 ， 控 制 精 度 不 斷 提 高 ； 由 于 氣 動脈 寬 調(diào) 制 技 術 具 有 結(jié) 構 簡 單 、 抗 污 染 能 力 強 和 成 本 低 廉 等 特 點 ， 國 內(nèi) 外 都 在 大 力 開發(fā) 研 究 。 機 械 手 在 機 械 制 造 行 業(yè) 中 應 用 較 多 ， 發(fā) 展 也 很 快 。 目 前 主 要 用 于 注 塑 輔 機 上 自動 取 出 產(chǎn) 品 、 機 床 、 橫 鍛 壓 力 機 的 上 下 料 ， 以 及 點 焊 、 噴 漆 等 作 業(yè) ， 它 可 按 照 事 先指 定 的 作 業(yè) 程 序 來 完 成 規(guī) 定 的 操 作 。 機 械 手 的 發(fā) 展 趨 勢 是 大 力 研 制 具 有 某 種 智 能 的機 械 手 。 使 它 具 有 一 定 的 傳 感 能 力 ， 能 反 饋 外 界 條 件 的 變 化 ， 作 相 應 的 變 更 。 如 位置 發(fā) 生 稍 許 偏 差 時 ， 即 能 更 正 并 自 行 檢 測 ， 重 點 是 研 究 視 覺 功 能 和 觸 覺 功 能 。近 幾 年 來 ,隨 著 自 動 化 工 業(yè) 的 不 斷 發(fā) 展 ,機 械 手 也 將 隨 之 壯 大 起 來 .在 未 來 幾 年里 它 的 發(fā) 展 趨 勢 如 下 也 越 來 越 明 顯 ， 可 以 歸 納 以 下 幾 點 :（ 1） 工 業(yè) 機 械 手 性 能 不 斷 提 高 (高 速 度 、 高 精 度 、 高 可 靠 性 、 便 于 操 作 和 維 修 )。（ 2） 機 械 結(jié) 構 向 模 塊 化 、 可 重 構 化 發(fā) 展 。 例 如 關 節(jié) 模 塊 中 的 伺 服 電 機 、 減 速 機 、檢 測 系 統(tǒng) 三 位 一 體 化 :由 關 節(jié) 模 塊 、 連 桿 模 塊 用 重 組 方 式 構 造 機 械 手 整 機 ;國 外 已 有模 塊 化 裝 配 機 械 手 產(chǎn) 品 問 市 。（ 3） 工 業(yè) 機 械 手 控 制 系 統(tǒng) 向 基 于 PC機 的 開 放 型 控 制 器 方 向 發(fā) 展 ， 便 于 標 準 化 、 網(wǎng)絡 化 ;器 件 集 成 度 提 高 ， 控 制 柜 日 見 小 巧 ， 且 采 用 模 塊 化 結(jié) 構 :大 大 提 高 了 系 統(tǒng) 的 可靠 性 、 易 操 作 性 和 可 維 修 性 。 （ 4） 傳 感 器 作 用 日 益 重 要 ， 除 采 用 傳 統(tǒng) 的 位 置 、 速 度 、 加 速 度 等 傳 感 器 外 ， 裝 配 、焊 接 機 械 手 還 應 用 了 視 覺 、 力 覺 等 傳 感 器 ， 而 遙 控 機 械 手 則 采 用 視 覺 、 聲 覺 、 力 覺 、觸 覺 等 多 傳 感 器 的 融 合 技 術 來 進 行 環(huán) 境 建 模 及 決 策 控 制 ;多 傳 感 器 融 合 配 置 技 術 在產(chǎn) 品 化 系 統(tǒng) 中 已 有 成 熟 應 用 。（ 5） 虛 擬 現(xiàn) 實 技 術 在 機 械 手 中 的 作 用 已 從 仿 真 、 預 演 發(fā) 展 到 用 于 過 程 控 制 ， 如 使遙 控 機 械 手 操 作 者 產(chǎn) 生 置 身 于 遠 端 作 業(yè) 環(huán) 境 中 的 感 覺 來 操 縱 機 械 手 。（ 6） 當 代 遙 控 機 械 手 系 統(tǒng) 的 發(fā) 展 特 點 不 是 追 求 全 自 治 系 統(tǒng) ， 而 是 致 力 于 操 作 者 與機 械 手 的 人 機 交 互 控 制 ， 即 遙 控 加 局 部 自 主 系 統(tǒng) 構 成 完 整 的 監(jiān) 控 遙 控 操 作 系 統(tǒng) ， 使智 能 機 械 手 走 出 實 驗 室 進 入 實 用 化 階 段 。 二 、 論 文 （ 設 計 ） 研 究 的 內(nèi) 容1.重 點 解 決 的 問 題（ 1） 沖 床 自 動 卸 料 機 械 手 結(jié) 構 設 計 方 案 和 控 制 系 統(tǒng) 設 計 ；（ 2） 自 動 卸 料 機 械 手 升 降 機 構 設 計 ；（ 3） 自 動 卸 料 機 械 手 回 轉(zhuǎn) 機 構 設 計 ；2.擬 開 展 研 究 的 幾 個 主 要 方 面 （ 論 文 寫 作 大 綱 或 設 計 思 路 ）（ 1） 沖 床 自 動 卸 料 機 械 手 總 體 結(jié) 構 設 計 ；（ 2） 沖 床 自 動 卸 料 機 械 手 的 控 制 部 分 設 計 ；（ 3） 有 關 參 數(shù) 的 設 定 、 機 械 結(jié) 構 設 計 、 零 部 件 設 計 等 領 域 。3.本 論 文 （ 設 計 ） 預 期 取 得 的 成 果結(jié) 構 部 分 完 成 機 械 手 的 圖 紙 繪 制 ， 編 寫 設 計 說 明 書 。 控 制 部 分 完 成 原 理 圖 和 設計 說 明 書 。 設 計 出 的 機 械 手 ， 應 能 達 到 結(jié) 構 合 理 、 可 靠 性 高 、 抗 干 擾 能 力 高 、 效 率高 的 特 點 。通 過 做 此 設 計 希 望 學 到 更 多 的 專 業(yè) 知 識 ， 并 對 先 進 的 生 產(chǎn) 技 術 做 更 多 學 習 ， 對 以 后 的 工 作 有 較 大 的 幫 助 。 即 使 本 設 計 在 實 際 生 產(chǎn) 上 暫 不 可 行 ， 但 在 理 論 上 應 該 盡量 正 確 。三 、 論 文 （ 設 計 ） 工 作 安 排1.擬 采 用 的 主 要 研 究 方 法 （ 技 術 路 線 或 設 計 參 數(shù) ）因 為 沖 床 采 用 上 出 料 模 具 的 工 作 方 式 ， 通 過 運 用 所 學 的 專 業(yè) 知 識 （ 機 械 原 理 、機 械 設 計 、 液 壓 傳 動 、 控 制 工 程 等 ） 完 成 各 部 分 的 結(jié) 構 設 計 和 控 制 系 統(tǒng) 原 理 設 計 。對 開 展 工 作 作 技 術 可 行 性 分 析 先 做 結(jié) 構 設 計 ， 確 保 結(jié) 構 合 理 后 ， 完 成 控 制 系 統(tǒng)設 計 。 本 設 計 經(jīng) 濟 無 污 染 ， 適 合 在 工 廠 中 廣 泛 應 用 。2.論 文 （ 設 計 ） 進 度 計 劃第 一 周 ： 了 解 設 計 的 內(nèi) 容 和 要 求 ， 查 閱 資 料 ， 了 解 課 題 內(nèi) 容 ；第 二 周 ： 查 閱 資 料 ， 撰 寫 開 題 報 告 ， 確 定 慰 問 翻 譯 文 章 ；第 三 周 ： 修 改 開 題 報 告 ， 撰 寫 文 獻 綜 述 ；第 四 周 ： 開 題 答 辯 ， 完 成 外 文 翻 譯 ；第 五 周 ： 了 解 工 業(yè) 機 械 手 功 能 和 結(jié) 構 ， 提 出 自 動 卸 料 機 械 手 結(jié) 構 設 計 方 案 ； 第 六 周 ： 關 鍵 參 數(shù) 計 算 和 選 擇 ；第 七 周 ： 結(jié) 合 設 計 方 案 ， 細 化 參 數(shù) 選 擇 和 計 算 ；第 八 周 ： 升 降 機 構 設 計 ；第 九 周 ： 升 降 機 結(jié) 構 設 計 ：第 十 周 ： 回 轉(zhuǎn) 機 構 設 計 ， 中 期 檢 查 ；第 十 一 周 ： 回 轉(zhuǎn) 機 構 設 計 ；第 十 二 周 ： 自 動 卸 料 機 械 手 控 制 系 統(tǒng) 設 計 ；第 十 三 周 ： 自 動 卸 料 機 械 手 控 制 系 統(tǒng) 設 計 ；第 十 四 周 ： 整 理 設 計 資 料 ， 編 寫 設 計 說 明 書 ；第 十 五 周 ： 修 改 完 善 設 計 說 明 書 ， 準 備 答 辯 ；第 十 六 周 ： 修 改 完 善 整 套 設 計 ， 答 辯 。 四 、 需 要 閱 讀 的 參 考 文 獻1 李 允 文 主 編 .工 業(yè) 機 械 手 設 計 M. 機 械 工 業(yè) 出 版 社 , 19962 王 平 ,著 .沖 壓 加 工 設 備 及 自 動 化 M. 華 中 理 工 大 學 出 版 社 , 20063 郭 劍 暉 .機 械 手 PLC控 制 系 統(tǒng) 設 計 D. 南 昌 大 學 20124 宋 娟 .上 下 料 機 械 手 PLC控 制 系 統(tǒng) 設 計 .電 氣 技 術 與 自 動 化 （ 2008年 10期 ）5 蔡 自 興 ,編 著 .機 器 人 學 基 礎 M. 機 械 工 業(yè) 出 版 社 , 20096吳 振 彪 ， 王 正 家 主 編 .工 業(yè) 機 器 人 （ 第 二 版 ） .華 中 科 技 大 學 出 版 社 ， 20067 肖 南 峰 等 ,編 著 .智 能 機 器 人 M. 華 南 理 工 大 學 出 版 社 , 20088 殷 際 英 ,何 廣 平 編 著 .關 節(jié) 型 機 器 人 M. 化 學 工 業(yè) 出 版 社 , 20039 孫 恒 ， 陳 作 模 .機 械 原 理 M.8版 .北 京 ： 高 等 教 育 出 版 社 ， 201310張 濤 .機 器 人 引 論 M.北 京 ： 機 械 工 業(yè) 出 版 社 ， 2010.11濮 良 貴 ,紀 名 剛 .機 械 設 計 M. 北 京 ： 高 等 教 育 出 版 社 ， 2002.12聞 梆 椿 .機 械 設 計 手 冊 M. 北 京 ： 機 械 工 業(yè) 出 版 社 ， 2010.13劉 宏 新 .機 電 一 體 化 技 術 M. 北 京 ： 機 械 工 業(yè) 出 版 社 ， 2015. 14郭 斌 ,王 彥 明 ,陸 藝 等 .沖 床 上 下 料 機 械 手 臂 及 驅(qū) 動 系 統(tǒng) 設 計 J.機 械 傳 動 ,2016,40(2),150 153， 157.15田 樂 帥 .沖 床 上 下 料 機 械 手 的 設 計 與 研 究 D.青 島 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文 ,2016.16孫 瓏 .沖 壓 機 上 下 料 機 械 手 的 開 發(fā) 與 研 究 D.華 南 理 工 大 學 碩 士 學 位 論 文 ， 2015.17覃 南 強 ,譚 仲 海 .基 于 工 業(yè) 機 器 人 的 沖 壓 自 動 上 下 料 系 統(tǒng) 的 設 計 J.企 業(yè) 科 技與 發(fā) 展 ,2015,10(398） ， 43 45.18李 娜 .氣 動 技 術 在 沖 壓 行 業(yè) 中 的 應 用 J.液 壓 氣 動 與 密 封 ,2016， 2： 73-75.19于 衍 偉 .適 于 中 小 型 沖 床 的 經(jīng) 濟 性 自 動 送 料 機 械 手 研 制 J.鍛 壓 技 術 ,2011， 36（ 6） ： 66 69.20王 建 明 .自 動 線 與 工 業(yè) 機 械 手 技 術 M.天 津 ， 天 津 大 學 出 版 社 ,2009.21鐘 全 熊 .沖 壓 工 藝 及 設 備 M.北 京 ， 北 京 理 工 大 學 出 版 社 ， 2010.22鄭 崢 .沖 壓 注 塑 成 型 設 備 M.北 京 ， 機 械 工 業(yè) 出 版 社 ， 2015. 23ThomasRKurfess.RoboticsandAutomationHandbook.2005.23Andrzej J. Cebula,Paul J. Zsombor-Murray. Formulation of the workspace equation for wrist-partitioned spatial manipulatorsJ. Mechanism and Machine Theory . 2005 (7) 文 獻 綜 述一 、 工 業(yè) 機 械 手 的 工 作 原 理機 械 手 是 工 業(yè) 機 器 人 的 一 種 ， 工 業(yè) 機 器 人 是 由 三 大 部 分 六 個 子 系 統(tǒng) 組 成 。 三 大 部 分是 ： 機 械 部 分 、 傳 感 部 分 、 控 制 是 部 分 。 六 個 子 系 統(tǒng) 是 ： 驅(qū) 動 系 統(tǒng) 、 機 械 結(jié) 構 系 統(tǒng) 、感 受 系 統(tǒng) 、 機 器 人 環(huán) 境 交 互 系 統(tǒng) 、 人 機 交 互 系 統(tǒng) 、 控 制 系 統(tǒng) 。 美 國 機 器 人 工 業(yè) 協(xié)會 (U.S.RIA)提 出 的 工 業(yè) 機 器 人 的 定 義 為 ： “ 工 業(yè) 機 器 人 是 用 來 進 行 搬 運 材 料 、 零 件 、工 具 等 可 再 編 程 的 多 功 能 機 械 手 ， 或 通 過 不 同 程 序 的 調(diào) 用 來 完 成 各 種 工 作 任 務 的 特 種裝 置 。 ” 由 此 可 以 得 出 工 業(yè) 機 器 人 具 有 可 編 程 、 擬 人 化 、 通 用 性 、 機 電 一 體 化 的 顯 著特 點 。 作 為 機 器 人 其 中 一 種 的 工 業(yè) 機 械 手 ， 能 模 仿 人 手 和 臂 的 某 些 動 作 功 能 ， 按 照 固定 程 序 抓 取 、 搬 運 物 件 或 操 作 工 具 的 自 動 裝 置 。 機 械 手 是 最 早 出 現(xiàn) 的 工 業(yè) 機 器 人 ， 它可 代 替 繁 重 勞 動 以 實 現(xiàn) 生 產(chǎn) 的 機 械 化 和 自 動 化 ， 能 在 有 害 環(huán) 境 下 操 作 以 保 護 人 身 安全 。 二 、 工 業(yè) 機 械 手 的 主 要 結(jié) 構其 主 要 是 由 執(zhí) 行 機 構 、 驅(qū) 動 機 構 、 和 控 制 系 統(tǒng) 三 大 部 分 組 成 。 （ 1） 機 械 手 的 執(zhí) 行 機 構 可 以 分 為 手 部 、 手 臂 和 軀 干 等 三 部 分 。 手 部 一 般 安 裝 在 手臂 的 前 端 其 構 造 是 模 仿 人 的 手 指 。 手 臂 可 以 分 為 無 關 節(jié) 臂 和 有 關 節(jié) 臂 ， 其 主 要 作 用 是引 導 手 指 準 確 地 抓 住 工 件 ， 并 運 送 到 所 需 要 的 位 置 上 。 軀 干 是 安 裝 手 臂 、 動 力 源 和 執(zhí)行 機 構 的 支 架 。（ 2） 機 械 手 的 驅(qū) 動 機 構 主 要 有 四 種 :液 壓 驅(qū) 動 、 氣 壓 驅(qū) 動 、 電 氣 驅(qū) 動 和 機 械 驅(qū) 動 。其 中 以 液 壓 、 氣 動 用 的 最 多 ， 電 動 和 機 械 用 的 較 少 。（ 3） 機 械 手 控 制 的 要 素 包 括 工 作 順 序 、 到 達 位 置 、 動 作 時 間 、 運 動 時 間 、 運 動 速度 和 加 減 速 度 等 。 機 械 手 的 控 制 可 以 分 為 點 位 控 制 、 連 續(xù) 軌 跡 控 制 、 力 控 制 和 智 能 控制 方 式 等 。三 、 工 業(yè) 機 械 手 的 國 內(nèi) 外 研 究 現(xiàn) 狀 和 發(fā) 展 趨 勢工 業(yè) 機 械 手 作 為 機 器 人 的 一 種 ， 目 前 ， 工 業(yè) 機 械 手 大 部 分 還 屬 于 第 一 代 ， 主 要 依靠 工 人 進 行 控 制 ； 改 進 的 方 向 主 要 是 降 低 成 本 和 提 高 精 度 。 近 20 年 來 ， 氣 動 技 術 的應 用 領 域 迅 速 拓 寬 ， 尤 其 是 在 各 種 自 動 化 生 產(chǎn) 線 上 得 到 廣 泛 應 用 。 電 氣 可 編 程 控 制 技術 與 氣 動 技 術 相 結(jié) 合 ， 使 整 個 系 統(tǒng) 自 動 化 程 度 更 高 ， 控 制 方 式 更 靈 活 ， 性 能 更 加 可 靠 ； 氣 動 機 械 手 、 柔 性 自 動 生 產(chǎn) 線 的 迅 速 發(fā) 展 ， 對 氣 動 技 術 提 出 了 更 多 更 高 的 要 求 ； 微 電子 技 術 的 引 入 ， 促 進 了 電 氣 比 例 伺 服 技 術 的 發(fā) 展 ， 現(xiàn) 代 控 制 理 論 的 發(fā) 展 ， 使 氣 動 技 術從 開 關 控 制 進 入 閉 環(huán) 比 例 伺 服 控 制 ， 控 制 精 度 不 斷 提 高 ； 由 于 氣 動 脈 寬 調(diào) 制 技 術 具 有結(jié) 構 簡 單 、 抗 污 染 能 力 強 和 成 本 低 廉 等 特 點 ， 國 內(nèi) 外 都 在 大 力 開 發(fā) 研 究 。機 械 手 在 機 械 制 造 行 業(yè) 中 應 用 較 多 ， 發(fā) 展 也 很 快 。 目 前 主 要 用 于 注 塑 輔 機 上 自 動取 出 產(chǎn) 品 、 機 床 、 橫 鍛 壓 力 機 的 上 下 料 ， 以 及 點 焊 、 噴 漆 等 作 業(yè) ， 它 可 按 照 事 先 指 定的 作 業(yè) 程 序 來 完 成 規(guī) 定 的 操 作 。 機 械 手 的 發(fā) 展 趨 勢 是 大 力 研 制 具 有 某 種 智 能 的 機 械手 。 使 它 具 有 一 定 的 傳 感 能 力 ， 能 反 饋 外 界 條 件 的 變 化 ， 作 相 應 的 變 更 。 如 位 置 發(fā) 生稍 許 偏 差 時 ， 即 能 更 正 并 自 行 檢 測 ， 重 點 是 研 究 視 覺 功 能 和 觸 覺 功 能 。 在 未 來 幾 年 里它 的 發(fā) 展 趨 勢 如 下 也 越 來 越 明 顯 ， 可 以 歸 納 以 下 幾 點 ：（ 1） 工 業(yè) 機 械 手 性 能 不 斷 提 高 (高 速 度 、 高 精 度 、 高 可 靠 性 、 便 于 操 作 和 維 修 )。（ 2） 機 械 結(jié) 構 向 模 塊 化 、 可 重 構 化 發(fā) 展 。 例 如 關 節(jié) 模 塊 中 的 伺 服 電 機 、 減 速 機 、 檢測 系 統(tǒng) 三 位 一 體 化 :由 關 節(jié) 模 塊 、 連 桿 模 塊 用 重 組 方 式 構 造 機 械 手 整 機 ;國 外 已 有 模 塊化 裝 配 機 械 手 產(chǎn) 品 問 市 。 （ 3） 工 業(yè) 機 械 手 控 制 系 統(tǒng) 向 基 于 PC機 的 開 放 型 控 制 器 方 向 發(fā) 展 ， 便 于 標 準 化 、 網(wǎng) 絡化 ;器 件 集 成 度 提 高 ， 控 制 柜 日 見 小 巧 ， 且 采 用 模 塊 化 結(jié) 構 :大 大 提 高 了 系 統(tǒng) 的 可 靠 性 、易 操 作 性 和 可 維 修 性 。 （ 4） 傳 感 器 作 用 日 益 重 要 ， 除 采 用 傳 統(tǒng) 的 位 置 、 速 度 、 加 速 度 等 傳 感 器 外 ， 裝 配 、焊 接 機 械 手 還 應 用 了 視 覺 、 力 覺 等 傳 感 器 ， 而 遙 控 機 械 手 則 采 用 視 覺 、 聲 覺 、 力 覺 、觸 覺 等 多 傳 感 器 的 融 合 技 術 來 進 行 環(huán) 境 建 模 及 決 策 控 制 ;多 傳 感 器 融 合 配 置 技 術 在 產(chǎn)品 化 系 統(tǒng) 中 已 有 成 熟 應 用 。（ 5） 虛 擬 現(xiàn) 實 技 術 在 機 械 手 中 的 作 用 已 從 仿 真 、 預 演 發(fā) 展 到 用 于 過 程 控 制 ， 如 使 遙控 機 械 手 操 作 者 產(chǎn) 生 置 身 于 遠 端 作 業(yè) 環(huán) 境 中 的 感 覺 來 操 縱 機 械 手 。（ 6） 當 代 遙 控 機 械 手 系 統(tǒng) 的 發(fā) 展 特 點 不 是 追 求 全 自 治 系 統(tǒng) ， 而 是 致 力 于 操 作 者 與 機械 手 的 人 機 交 互 控 制 ， 即 遙 控 加 局 部 自 主 系 統(tǒng) 構 成 完 整 的 監(jiān) 控 遙 控 操 作 系 統(tǒng) ， 使 智 能機 械 手 走 出 實 驗 室 進 入 實 用 化 階 段 。四 、 本 課 題 研 究 內(nèi) 容要 設 計 沖 床 自 動 卸 料 機 械 手 ， 就 首 先 要 了 解 沖 壓 工 作 原 理 和 特 點 。 通 常 的 沖 壓 都在 常 溫 下 進 行 的 ， 所 以 我 們 稱 之 為 冷 沖 壓 。 冷 沖 壓 是 利 用 安 裝 在 壓 力 機 上 的 沖 模 對 材料 施 加 壓 力 ， 使 其 產(chǎn) 生 分 離 或 塑 性 變 形 ， 從 而 獲 得 所 需 要 零 件 的 一 種 壓 力 加 工 方 法 。這 種 方 法 既 可 以 加 工 金 屬 材 料 ， 又 可 以 加 工 非 金 屬 材 料 和 復 合 材 料 。 冷 沖 壓 生 產(chǎn) 過 程 的 主 要 特 征 是 依 靠 沖 模 和 沖 壓 設 備 完 成 加 工 ， 便 于 實 現(xiàn) 自 動 化 ，生 產(chǎn) 率 很 高 ， 操 作 簡 便 。 所 獲 得 的 零 件 一 般 不 需 要 再 進 行 切 削 加 工 ， 它 是 一 種 節(jié) 省 能源 、 節(jié) 省 材 料 的 無 屑 加 工 方 法 。 由 于 沖 件 的 尺 寸 公 差 由 沖 模 來 保 證 ， 所 以 產(chǎn) 品 尺 寸 穩(wěn)定 ， 互 換 性 好 。 冷 沖 壓 在 大 批 量 工 業(yè) 生 產(chǎn) 中 ， 應 用 十 分 廣 泛 ， 而 且 越 來 越 多 的 工 業(yè) 部門 采 用 冷 沖 壓 進 行 加 工 產(chǎn) 品 ， 其 比 重 也 越 來 越 大 。為 了 提 高 生 產(chǎn) 的 效 率 ， 降 低 成 本 ， 除 了 從 機 床 本 身 進 行 改 進 之 外 ， 還 有 其 他 簡 單可 行 的 方 案 ， 那 就 是 將 上 下 料 的 過 程 從 人 工 改 為 機 械 手 去 自 動 上 下 料 。 而 且 機 械 手 代替 人 手 ， 杜 絕 了 在 機 械 加 工 過 程 中 由 于 操 作 不 當 ， 而 發(fā) 生 的 傷 人 事 故 。 從 長 期 來 講 ，大 大 的 降 低 了 人 工 的 成 本 。本 課 題 所 研 究 的 ， 就 是 為 了 提 高 生 產(chǎn) 效 率 ， 實 現(xiàn) 半 自 動 化 所 設 計 的 一 個 與 沖 床 機身 相 連 的 工 業(yè) 機 械 手 。 本 次 機 械 手 的 設 計 更 多 的 偏 向 于 機 構 的 設 計 ， 再 通 過 驅(qū) 動 系 統(tǒng)和 控 制 系 統(tǒng) ， 達 到 卸 料 的 目 的 。 審核意見 指 導 教 師 評 閱 意 見 （ 對 選 題 情 況 、 研 究 內(nèi) 容 、 工 作 安 排 、 文 獻 綜 述 等 方 面 進 行 評閱 ） 簽 字 ： 年 月 日 教 研 室 主 任 意 見 簽 字 ： 年 月 日學 院 教 學 指 導 委 員 會 意 見 簽 字 ： 年 月 日公 章 ： 開題報告 論 文 題 目： 沖床自動卸料機械手的設計 學 院： 專 業(yè) 、班 級： 1 學 生 姓 名： 指導教師（職稱）： 20016 年 12 月 28 日填 畢業(yè)論文（設計）開題報告要求 開題報告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質(zhì)量畢業(yè)論文（設計）的有效保證。為了使這項工作規(guī)范化和制度化，特制定本要求。 一、選題依據(jù) 1.論文（設計）題目及研究領域； 2.論文（設計）工作的理論意義和應用價值； 3.目前研究的概況和發(fā)展趨勢。 二、論文（設計）研究的內(nèi)容 1.重點解決的問題； 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路）； 3.本論文（設計）預期取得的成果。 三、論文（設計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數(shù)）； 2.論文（設計）進度計劃。 四、文獻查閱及文獻綜述 學生應根據(jù)所在學院及指導教師的要求閱讀一定量的文獻資料，并在此基礎上通過分析、研究、綜合，形成文獻綜述。必要時應在調(diào)研、實驗或?qū)嵙暤幕A上遞交相關的報告。綜述或報告作為開題報告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通順，較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎。 五、其他要求 1.開題報告應在畢業(yè)論文（設計）工作開始后的前四周內(nèi)完成； 2.開題報告必須經(jīng)學院教學指導委員會審查通過； 3.開題報告不合格或沒有做開題報告的學生，須重做或補做合格后，方能繼續(xù)論文（設計）工作，否則不允許參加答辯； 4.開題報告通過后，原則上不允許更換論文題目或指導教師； 5.開題報告的內(nèi)容，要求打印并裝訂成冊（部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫在統(tǒng)一紙張上，但封面需按統(tǒng)一格式打?。?。 一、選題依據(jù)1.論文（設計）題目 沖床自動卸料機械手的設計 2. 研究領域 機械手技術是綜合了計算機、控制論、機構學、信息和傳感技術、人工智能、仿生學等多學科而形成的高新技術,本課題研究領域為機械手，機械結(jié)構設計。 3. 論文（設計）工作的理論意義和應用價值 本方案設計的是傳統(tǒng)的工業(yè)搬運機械手中的沖床卸料機械手。在機電液一體化的大規(guī)模發(fā)展中，高強度，高精度的工作已經(jīng)不是很適合人工進行，因此，工業(yè)機器人應運而生，工業(yè)機器人由操作機（機械本體）、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構成，是一種仿人操作、自動控制、可重復編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機電一體化自動化生產(chǎn)設備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。 沖床沖壓頻率約為 40 次/分,每一次進給、沖壓、卸料的時間約為 1.5s，具體到卸料的時間應小于 1s，系統(tǒng)需要快速響應，另外，系統(tǒng)需要將沖壓件從沖模中取出至某一特定位置，有位置精度要求。作為機械加工生產(chǎn)，為了降低成本，提高生產(chǎn)效率，必須是首要考慮的因素。從沖床的整個加工最后生成產(chǎn)品的整個過程當中，卸料所占的時間比例較多，我們可以從卸料環(huán)節(jié)進行改進，達到提高生產(chǎn)效率的目的。傳統(tǒng)的生產(chǎn)加工，依靠工人手工進行卸料，其勞動量大動作單一，很容易造成工人的疲勞，從而發(fā)生危險的事故。設計一個自動卸料機械手，即降低了生產(chǎn)成本，又提高了生產(chǎn)效率，還能夠避免加工當由于手工操作不當引起的中工件誤差。 4. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢 機器人的研究進程可以分成三個階段：（1）第一代機器人 第一代機器人具有示教在線功能，或具有可編程的 NC 裝置，但對外部信息不具備反饋能力。 （2）第二代機器人 第二代機器人不僅具有內(nèi)部傳感器而且具有外部傳感器，能獲取外部環(huán)境信息。雖然沒有應用人工智能技術，但是能進行機器人—環(huán)境交互，具有在線自適應能力。例如，機器人從運動著的傳送帶上送來的零件中抓取零件并送到加工設備上。因為送來的每一個零件具體位置和姿態(tài)是隨意的、不同的，要完成上述作業(yè)必須被抓取零件狀態(tài)的在線信息。 （3）第三代機器人 第三代機器人具有多種智能傳感器，能感知和領會外部環(huán)境信息，包括具有理解像人下達語言指令這樣的能力。能進行學習，具有決策上的自治能力。 工業(yè)機械手作為機器人的一種，目前，工業(yè)機械手大部分還屬于第一代，主要依靠工人進行控制；改進的方向主要是降低成本和提高精度。近 20 年來，氣動技術的應用領域迅速拓寬，尤其是在各種自動化生產(chǎn)線上得到廣泛應用。電氣可編程控制技術與氣動技術相結(jié)合，使整個系統(tǒng)自動化程度更高，控制方式更靈活，性能更加可靠；氣動機械手、柔性自動生產(chǎn)線的迅速發(fā)展，對氣動技術提出了更多更高的要求；微電子技術的引入，促進了電氣比例伺服技術的發(fā)展，現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，使氣動技術從開關控制進入閉環(huán)比例伺服控制，控制精度不斷提高；由于氣動脈寬調(diào)制技術具有結(jié)構簡單、抗污染能力強和成本低廉等特點，國內(nèi)外都在大力開發(fā)研究。 機械手在機械制造行業(yè)中應用較多，發(fā)展也很快。目前主要用于注塑輔機上自動取出產(chǎn)品、機床、橫鍛壓力機的上下料，以及點焊、噴漆等作業(yè)，它可按照事先指定的作業(yè)程序來完成規(guī)定的操作。機械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的機械手。使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，作相應的變更。如位置發(fā)生稍許偏差時，即能更正并自行檢測，重點是研究視覺功能和觸覺功能。 近幾年來,隨著自動化工業(yè)的不斷發(fā)展,機械手也將隨之壯大起來.在未來幾年里它的發(fā)展趨勢如下也越來越明顯，可以歸納以下幾點: （1）工業(yè)機械手性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修)。（2）機械結(jié)構向模塊化、可重構化發(fā)展。例如關節(jié)模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統(tǒng)三位一體化:由關節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構造機械手整機;國外已有模塊化裝配機械手產(chǎn)品問市。 （3）工業(yè)機械手控制系統(tǒng)向基于 PC 機的開放型控制器方向發(fā)展，便于標準化、網(wǎng)絡化;器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構:大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。 （4）傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機械手還應用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機械手則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術來進行環(huán)境建模及決策控制;多傳感器融合配置技術在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應用。 （5）虛擬現(xiàn)實技術在機械手中的作用已從仿真、預演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機械手操作者產(chǎn)生置身于遠端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機械手。 （6）當代遙控機械手系統(tǒng)的發(fā)展特點不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機械手的人機交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機械手走出實驗室進入實用化階段。 二、論文（設計）研究的內(nèi)容1.重點解決的問題 （1）沖床自動卸料機械手結(jié)構設計方案和控制系統(tǒng)設計；（2）自動卸料機械手升降機構設計；（3）自動卸料機械手回轉(zhuǎn)機構設計； 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路） （1）沖床自動卸料機械手總體結(jié)構設計；（2）沖床自動卸料機械手的控制部分設計； （3）有關參數(shù)的設定、機械結(jié)構設計、零部件設計等領域。 3.本論文（設計）預期取得的成果 結(jié)構部分完成機械手的圖紙繪制，編寫設計說明書?？刂撇糠滞瓿稍韴D和設計說明書。設計出的機械手，應能達到結(jié)構合理、可靠性高、抗干擾能力高、效率高的特點。 通過做此設計希望學到更多的專業(yè)知識，并對先進的生產(chǎn)技術做更多學習，對以后的工作有較大的幫助。即使本設計在實際生產(chǎn)上暫不可行，但在理論上應該盡量正確。 三、論文（設計）工作安排1.擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數(shù)） 因為沖床采用上出料模具的工作方式，通過運用所學的專業(yè)知識（機械原理、機械設計、液壓傳動、控制工程等）完成各部分的結(jié)構設計和控制系統(tǒng)原理設計。 對開展工作作技術可行性分析先做結(jié)構設計，確保結(jié)構合理后，完成控制系統(tǒng)設計。本設計經(jīng)濟無污染，適合在工廠中廣泛應用。 2.論文（設計）進度計劃 第一周：了解設計的內(nèi)容和要求，查閱資料，了解課題內(nèi)容；第二周：查閱資料，撰寫開題報告，確定慰問翻譯文章；第三周：修改開題報告，撰寫文獻綜述；第四周：開題答辯，完成外文翻譯； 第五周：了解工業(yè)機械手功能和結(jié)構，提出自動卸料機械手結(jié)構設計方案；第六周：關鍵參數(shù)計算和選擇；第七周：結(jié)合設計方案，細化參數(shù)選擇和計算；第八周：升降機構設計；第九周：升降機結(jié)構設計： 第十周：回轉(zhuǎn)機構設計，中期檢查；第十一周：回轉(zhuǎn)機構設計； 第十二周：自動卸料機械手控制系統(tǒng)設計；第十三周：自動卸料機械手控制系統(tǒng)設計；第十四周：整理設計資料，編寫設計說明書；第十五周：修改完善設計說明書，準備答辯；第十六周：修改完善整套設計，答辯。 四、需要閱讀的參考文獻 [1] 李允文主編.工業(yè)機械手設計[M]. 機械工業(yè)出版社, 1996 [2] 王平,著.沖壓加工設備及自動化[M]. 華中理工大學出版社, 2006 [3] 郭劍暉.機械手 PLC 控制系統(tǒng)設計[D]. 南昌大學 2012 [4] 宋娟.上下料機械手 PLC 控制系統(tǒng)設計.電氣技術與自動化 （2008 年 10 期） [5] 蔡自興,編著.機器人學基礎[M]. 機械工業(yè)出版社, 2009 [6]吳振彪，王正家主編.工業(yè)機器人（第二版）.華中科技大學出版社，2006 [7] 肖南峰等,編著.智能機器人[M]. 華南理工大學出版社, 2008 [8] 殷際英,何廣平編著.關節(jié)型機器人[M]. 化學工業(yè)出版社, 2003 [9] 孫恒，陳作模.機械原理[M].8 版.北京：高等教育出版社，2013 [10]張濤.機器人引論[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010. 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Mechanis m and Machine Theory . 2005 (7) 文獻綜述 一、工業(yè)機械手的工作原理機械手是工業(yè)機器人的一種，工業(yè)機器人是由三大部分六個子系統(tǒng)組成。三大部分 是：機械部分、傳感部分、控制是部分。六個子系統(tǒng)是：驅(qū)動系統(tǒng)、機械結(jié)構系統(tǒng)、感受系統(tǒng)、機器人—環(huán)境交互系統(tǒng)、人—機交互系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。美國機器人工業(yè)協(xié)會(U.S.RIA)提出的工業(yè)機器人的定義為：“工業(yè)機器人是用來進行搬運材料、零件、工具等可再編程的多功能機械手，或通過不同程序的調(diào)用來完成各種工作任務的特種裝置?！庇纱丝梢缘贸龉I(yè)機器人具有可編程、擬人化、通用性、機電一體化的顯著特點。作為機器人其中一種的工業(yè)機械手，能模仿人手和臂的某些動作功能，按照固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動裝置。機械手是最早出現(xiàn)的工業(yè)機器人，它可代替繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全。 二、工業(yè)機械手的主要結(jié)構其主要是由執(zhí)行機構、驅(qū)動機構、和控制系統(tǒng)三大部分組成。 （1）機械手的執(zhí)行機構可以分為手部、手臂和軀干等三部分。手部一般安裝在手臂的前端其構造是模仿人的手指。手臂可以分為無關節(jié)臂和有關節(jié)臂，其主要作用是引導手指準確地抓住工件，并運送到所需要的位置上。軀干是安裝手臂、動力源和執(zhí)行機構的支架。 （2）機械手的驅(qū)動機構主要有四種:液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、電氣驅(qū)動和機械驅(qū)動。其中以液壓、氣動用的最多，電動和機械用的較少。 （3）機械手控制的要素包括工作順序、到達位置、動作時間、運動時間、運動速度和加減速度等。機械手的控制可以分為點位控制、連續(xù)軌跡控制、力控制和智能控制方式等。 三、工業(yè)機械手的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢工業(yè)機械手作為機器人的一種，目前，工業(yè)機械手大部分還屬于第一代，主要依 靠工人進行控制；改進的方向主要是降低成本和提高精度。近 20 年來，氣動技術的應用領域迅速拓寬，尤其是在各種自動化生產(chǎn)線上得到廣泛應用。電氣可編程控制技術與氣動技術相結(jié)合，使整個系統(tǒng)自動化程度更高，控制方式更靈活，性能更加可靠；氣動機械手、柔性自動生產(chǎn)線的迅速發(fā)展，對氣動技術提出了更多更高的要求；微電子技術的引入，促進了電氣比例伺服技術的發(fā)展，現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，使氣動技術從開關控制進入閉環(huán)比例伺服控制，控制精度不斷提高；由于氣動脈寬調(diào)制技術具有結(jié)構簡單、抗污染能力強和成本低廉等特點，國內(nèi)外都在大力開發(fā)研究。 機械手在機械制造行業(yè)中應用較多，發(fā)展也很快。目前主要用于注塑輔機上自動取出產(chǎn)品、機床、橫鍛壓力機的上下料，以及點焊、噴漆等作業(yè)，它可按照事先指定的作業(yè)程序來完成規(guī)定的操作。機械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的機械手。使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，作相應的變更。如位置發(fā)生稍許偏差時，即能更正并自行檢測，重點是研究視覺功能和觸覺功能。在未來幾年里它的發(fā)展趨勢如下也越來越明顯，可以歸納以下幾點： （1）工業(yè)機械手性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修)。（2）機械結(jié)構向模塊化、可重構化發(fā)展。例如關節(jié)模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統(tǒng)三位一體化:由關節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構造機械手整機;國外已有模塊化裝配機械手產(chǎn)品問市。 （3）工業(yè)機械手控制系統(tǒng)向基于 PC 機的開放型控制器方向發(fā)展，便于標準化、網(wǎng)絡化;器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構:大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。 （4）傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機械手還應用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機械手則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術來進行環(huán)境建模及決策控制;多傳感器融合配置技術在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應用。 （5）虛擬現(xiàn)實技術在機械手中的作用已從仿真、預演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機械手操作者產(chǎn)生置身于遠端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機械手。 （6）當代遙控機械手系統(tǒng)的發(fā)展特點不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機械手的人機交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機械手走出實驗室進入實用化階段。 四、本課題研究內(nèi)容 要設計沖床自動卸料機械手，就首先要了解沖壓工作原理和特點。通常的沖壓都在常溫下進行的，所以我們稱之為冷沖壓。冷沖壓是利用安裝在壓力機上的沖模對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需要零件的一種壓力加工方法。這種方法既可以加工金屬材料，又可以加工非金屬材料和復合材料。 冷沖壓生產(chǎn)過程的主要特征是依靠沖模和沖壓設備完成加工，便于實現(xiàn)自動化，生產(chǎn)率很高，操作簡便。所獲得的零件一般不需要再進行切削加工，它是一種節(jié)省能源、節(jié)省材料的無屑加工方法。由于沖件的尺寸公差由沖模來保證，所以產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定，互換性好。冷沖壓在大批量工業(yè)生產(chǎn)中，應用十分廣泛，而且越來越多的工業(yè)部門采用冷沖壓進行加工產(chǎn)品，其比重也越來越大。 為了提高生產(chǎn)的效率，降低成本，除了從機床本身進行改進之外，還有其他簡單可行的方案，那就是將上下料的過程從人工改為機械手去自動上下料。而且機械手代替人手，杜絕了在機械加工過程中由于操作不當，而發(fā)生的傷人事故。從長期來講，大大的降低了人工的成本。 本課題所研究的，就是為了提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)半自動化所設計的一個與沖床機身相連的工業(yè)機械手。本次機械手的設計更多的偏向于機構的設計，再通過驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，達到卸料的目的。 指導教師評閱意見（對選題情況、研究內(nèi)容、工作安排、文獻綜述等方面進行評閱） 簽字： 年 月 日 審 核 教研室主任意見 意 見 簽字： 年 月 日 學院教學指導委員會意見 簽字： 年 月 日 公章：