沖床自動卸料機(jī)械手設(shè)計,沖床自動卸料機(jī)械手設(shè)計,沖床,自動,卸料,機(jī)械手,設(shè)計 大 連 大 學(xué)本 科 畢 業(yè) 論 文 (設(shè) 計 )開 題 報 告論 文 題 目 ： 沖 床 自 動 卸 料 機(jī) 械 手 的 設(shè) 計學(xué) 院 ： 機(jī) 械 工 程 學(xué) 院 專 業(yè) 、 班 級 ： 機(jī) 械 設(shè) 計 制 造 及 其 自 動 化 機(jī) 英 131學(xué) 生 姓 名 ： 肖 育 鵬指 導(dǎo) 教 師 （ 職 稱 ） ： 賈 衛(wèi) 平 （ 副 教 授 ）20016 年 12 月 28 日 填 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 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(shè) 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(shè) 計 ） 題 目 及 研 究 領(lǐng) 域 ；2.論 文 （ 設(shè) 計 ） 工 作 的 理 論 意 義 和 應(yīng) 用 價 值 ；3.目 前 研 究 的 概 況 和 發(fā) 展 趨 勢 。二 、 論 文 （ 設(shè) 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(shè) 計 思 路 ） ； 3.本 論 文 （ 設(shè) 計 ） 預(yù) 期 取 得 的 成 果 。三 、 論 文 （ 設(shè) 計 ） 工 作 安 排1.擬 采 用 的 主 要 研 究 方 法 （ 技 術(shù) 路 線 或 設(shè) 計 參 數(shù) ） ；2.論 文 （ 設(shè) 計 ） 進(jìn) 度 計 劃 。四 、 文 獻(xiàn) 查 閱 及 文 獻(xiàn) 綜 述學(xué) 生 應(yīng) 根 據(jù) 所 在 學(xué) 院 及 指 導(dǎo) 教 師 的 要 求 閱 讀 一 定 量 的 文 獻(xiàn) 資 料 ， 并 在 此 基 礎(chǔ) 上 通過 分 析 、 研 究 、 綜 合 ， 形 成 文 獻(xiàn) 綜 述 。 必 要 時 應(yīng) 在 調(diào) 研 、 實 驗 或 實 習(xí) 的 基 礎(chǔ) 上 遞 交 相關(guān) 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(chǔ) 。五 、 其 他 要 求1.開 題 報 告 應(yīng) 在 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計 ） 工 作 開 始 后 的 前 四 周 內(nèi) 完 成 ； 2.開 題 報 告 必 須 經(jīng) 學(xué) 院 教 學(xué) 指 導(dǎo) 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(xué) 生 ， 須 重 做 或 補(bǔ) 做 合 格 后 ， 方 能 繼 續(xù) 論文 （ 設(shè) 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(dǎo) 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(shè) 計 ） 題 目沖 床 自 動 卸 料 機(jī) 械 手 的 設(shè) 計2. 研 究 領(lǐng) 域機(jī) 械 手 技 術(shù) 是 綜 合 了 計 算 機(jī) 、 控 制 論 、 機(jī) 構(gòu) 學(xué) 、 信 息 和 傳 感 技 術(shù) 、 人 工 智 能 、仿 生 學(xué) 等 多 學(xué) 科 而 形 成 的 高 新 技 術(shù) ,本 課 題 研 究 領(lǐng) 域 為 機(jī) 械 手 ， 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 。3. 論 文 （ 設(shè) 計 ） 工 作 的 理 論 意 義 和 應(yīng) 用 價 值本 方 案 設(shè) 計 的 是 傳 統(tǒng) 的 工 業(yè) 搬 運 機(jī) 械 手 中 的 沖 床 卸 料 機(jī) 械 手 。 在 機(jī) 電 液 一 體 化的 大 規(guī) 模 發(fā) 展 中 ， 高 強(qiáng) 度 ， 高 精 度 的 工 作 已 經(jīng) 不 是 很 適 合 人 工 進(jìn) 行 ， 因 此 ， 工 業(yè) 機(jī)器 人 應(yīng) 運 而 生 ， 工 業(yè) 機(jī) 器 人 由 操 作 機(jī) （ 機(jī) 械 本 體 ） 、 控 制 器 、 伺 服 驅(qū) 動 系 統(tǒng) 和 檢 測傳 感 裝 置 構(gòu) 成 ， 是 一 種 仿 人 操 作 、 自 動 控 制 、 可 重 復(fù) 編 程 、 能 在 三 維 空 間 完 成 各 種作 業(yè) 的 機(jī) 電 一 體 化 自 動 化 生 產(chǎn) 設(shè) 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(jìn) 給 、 沖 壓 、 卸 料 的 時 間 約 為 1.5s， 具 體到 卸 料 的 時 間 應(yīng) 小 于 1s， 系 統(tǒng) 需 要 快 速 響 應(yīng) ， 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(jī) 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(dāng) 中 ，卸 料 所 占 的 時 間 比 例 較 多 ， 我 們 可 以 從 卸 料 環(huán) 節(jié) 進(jìn) 行 改 進(jìn) ， 達(dá) 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(jìn) 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(shè) 計 一 個 自 動 卸 料 機(jī) 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(dāng) 由 于 手 工 操 作 不 當(dāng) 引 起 的 中 工 件 誤 差 。4. 目 前 研 究 的 概 況 和 發(fā) 展 趨 勢機(jī) 器 人 的 研 究 進(jìn) 程 可 以 分 成 三 個 階 段 ：（ 1） 第 一 代 機(jī) 器 人第 一 代 機(jī) 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(jī) 器 人 第 二 代 機(jī) 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(yīng) 用 人 工 智 能 技 術(shù) ， 但 是 能 進(jìn) 行 機(jī) 器 人 環(huán) 境 交 互 ， 具 有 在 線 自 適 應(yīng)能 力 。 例 如 ， 機(jī) 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(shè) 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(jī) 器 人第 三 代 機(jī) 器 人 具 有 多 種 智 能 傳 感 器 ， 能 感 知 和 領(lǐng) 會 外 部 環(huán) 境 信 息 ， 包 括 具 有 理解 像 人 下 達(dá) 語 言 指 令 這 樣 的 能 力 。 能 進(jìn) 行 學(xué) 習(xí) ， 具 有 決 策 上 的 自 治 能 力 。工 業(yè) 機(jī) 械 手 作 為 機(jī) 器 人 的 一 種 ， 目 前 ， 工 業(yè) 機(jī) 械 手 大 部 分 還 屬 于 第 一 代 ， 主 要依 靠 工 人 進(jìn) 行 控 制 ； 改 進(jìn) 的 方 向 主 要 是 降 低 成 本 和 提 高 精 度 。 近 20年 來 ， 氣 動 技術(shù) 的 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 迅 速 拓 寬 ， 尤 其 是 在 各 種 自 動 化 生 產(chǎn) 線 上 得 到 廣 泛 應(yīng) 用 。 電 氣 可 編 程控 制 技 術(shù) 與 氣 動 技 術(shù) 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(jī) 械 手 、 柔 性 自 動 生 產(chǎn) 線 的 迅 速 發(fā) 展 ， 對 氣 動 技 術(shù) 提 出 了 更 多 更 高的 要 求 ； 微 電 子 技 術(shù) 的 引 入 ， 促 進(jìn) 了 電 氣 比 例 伺 服 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 現(xiàn) 代 控 制 理 論 的 發(fā) 展 ， 使 氣 動 技 術(shù) 從 開 關(guān) 控 制 進(jìn) 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(shù) 具 有 結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 抗 污 染 能 力 強(qiáng) 和 成 本 低 廉 等 特 點 ， 國 內(nèi) 外 都 在 大 力 開發(fā) 研 究 。 機(jī) 械 手 在 機(jī) 械 制 造 行 業(yè) 中 應(yīng) 用 較 多 ， 發(fā) 展 也 很 快 。 目 前 主 要 用 于 注 塑 輔 機(jī) 上 自動 取 出 產(chǎn) 品 、 機(jī) 床 、 橫 鍛 壓 力 機(jī) 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(jī) 械 手 的 發(fā) 展 趨 勢 是 大 力 研 制 具 有 某 種 智 能 的機(jī) 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(yīng) 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(jī) 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(jī) 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(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 向 模 塊 化 、 可 重 構(gòu) 化 發(fā) 展 。 例 如 關(guān) 節(jié) 模 塊 中 的 伺 服 電 機(jī) 、 減 速 機(jī) 、檢 測 系 統(tǒng) 三 位 一 體 化 :由 關(guān) 節(jié) 模 塊 、 連 桿 模 塊 用 重 組 方 式 構(gòu) 造 機(jī) 械 手 整 機(jī) ;國 外 已 有模 塊 化 裝 配 機(jī) 械 手 產(chǎn) 品 問 市 。（ 3） 工 業(yè) 機(jī) 械 手 控 制 系 統(tǒng) 向 基 于 PC機(jī) 的 開 放 型 控 制 器 方 向 發(fā) 展 ， 便 于 標(biāo) 準(zhǔn) 化 、 網(wǎng)絡(luò) 化 ;器 件 集 成 度 提 高 ， 控 制 柜 日 見 小 巧 ， 且 采 用 模 塊 化 結(jié) 構(gòu) :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(jī) 械 手 還 應(yīng) 用 了 視 覺 、 力 覺 等 傳 感 器 ， 而 遙 控 機(jī) 械 手 則 采 用 視 覺 、 聲 覺 、 力 覺 、觸 覺 等 多 傳 感 器 的 融 合 技 術(shù) 來 進(jìn) 行 環(huán) 境 建 模 及 決 策 控 制 ;多 傳 感 器 融 合 配 置 技 術(shù) 在產(chǎn) 品 化 系 統(tǒng) 中 已 有 成 熟 應(yīng) 用 。（ 5） 虛 擬 現(xiàn) 實 技 術(shù) 在 機(jī) 械 手 中 的 作 用 已 從 仿 真 、 預(yù) 演 發(fā) 展 到 用 于 過 程 控 制 ， 如 使遙 控 機(jī) 械 手 操 作 者 產(chǎn) 生 置 身 于 遠(yuǎn) 端 作 業(yè) 環(huán) 境 中 的 感 覺 來 操 縱 機(jī) 械 手 。（ 6） 當(dāng) 代 遙 控 機(jī) 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(jī) 械 手 的 人 機(jī) 交 互 控 制 ， 即 遙 控 加 局 部 自 主 系 統(tǒng) 構(gòu) 成 完 整 的 監(jiān) 控 遙 控 操 作 系 統(tǒng) ， 使智 能 機(jī) 械 手 走 出 實 驗 室 進(jìn) 入 實 用 化 階 段 。 二 、 論 文 （ 設(shè) 計 ） 研 究 的 內(nèi) 容1.重 點 解 決 的 問 題（ 1） 沖 床 自 動 卸 料 機(jī) 械 手 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 方 案 和 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計 ；（ 2） 自 動 卸 料 機(jī) 械 手 升 降 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計 ；（ 3） 自 動 卸 料 機(jī) 械 手 回 轉(zhuǎn) 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計 ；2.擬 開 展 研 究 的 幾 個 主 要 方 面 （ 論 文 寫 作 大 綱 或 設(shè) 計 思 路 ）（ 1） 沖 床 自 動 卸 料 機(jī) 械 手 總 體 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 ；（ 2） 沖 床 自 動 卸 料 機(jī) 械 手 的 控 制 部 分 設(shè) 計 ；（ 3） 有 關(guān) 參 數(shù) 的 設(shè) 定 、 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 、 零 部 件 設(shè) 計 等 領(lǐng) 域 。3.本 論 文 （ 設(shè) 計 ） 預(yù) 期 取 得 的 成 果結(jié) 構(gòu) 部 分 完 成 機(jī) 械 手 的 圖 紙 繪 制 ， 編 寫 設(shè) 計 說 明 書 。 控 制 部 分 完 成 原 理 圖 和 設(shè)計 說 明 書 。 設(shè) 計 出 的 機(jī) 械 手 ， 應(yīng) 能 達(dá) 到 結(jié) 構(gòu) 合 理 、 可 靠 性 高 、 抗 干 擾 能 力 高 、 效 率高 的 特 點 。通 過 做 此 設(shè) 計 希 望 學(xué) 到 更 多 的 專 業(yè) 知 識 ， 并 對 先 進(jìn) 的 生 產(chǎn) 技 術(shù) 做 更 多 學(xué) 習(xí) ， 對 以 后 的 工 作 有 較 大 的 幫 助 。 即 使 本 設(shè) 計 在 實 際 生 產(chǎn) 上 暫 不 可 行 ， 但 在 理 論 上 應(yīng) 該 盡量 正 確 。三 、 論 文 （ 設(shè) 計 ） 工 作 安 排1.擬 采 用 的 主 要 研 究 方 法 （ 技 術(shù) 路 線 或 設(shè) 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(xué) 的 專 業(yè) 知 識 （ 機(jī) 械 原 理 、機(jī) 械 設(shè) 計 、 液 壓 傳 動 、 控 制 工 程 等 ） 完 成 各 部 分 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 和 控 制 系 統(tǒng) 原 理 設(shè) 計 。對 開 展 工 作 作 技 術(shù) 可 行 性 分 析 先 做 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 ， 確 保 結(jié) 構(gòu) 合 理 后 ， 完 成 控 制 系 統(tǒng)設(shè) 計 。 本 設(shè) 計 經(jīng) 濟(jì) 無 污 染 ， 適 合 在 工 廠 中 廣 泛 應(yīng) 用 。2.論 文 （ 設(shè) 計 ） 進(jìn) 度 計 劃第 一 周 ： 了 解 設(shè) 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(xiàn) 綜 述 ；第 四 周 ： 開 題 答 辯 ， 完 成 外 文 翻 譯 ；第 五 周 ： 了 解 工 業(yè) 機(jī) 械 手 功 能 和 結(jié) 構(gòu) ， 提 出 自 動 卸 料 機(jī) 械 手 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 方 案 ； 第 六 周 ： 關(guān) 鍵 參 數(shù) 計 算 和 選 擇 ；第 七 周 ： 結(jié) 合 設(shè) 計 方 案 ， 細(xì) 化 參 數(shù) 選 擇 和 計 算 ；第 八 周 ： 升 降 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計 ；第 九 周 ： 升 降 機(jī) 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 ：第 十 周 ： 回 轉(zhuǎn) 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計 ， 中 期 檢 查 ；第 十 一 周 ： 回 轉(zhuǎn) 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計 ；第 十 二 周 ： 自 動 卸 料 機(jī) 械 手 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計 ；第 十 三 周 ： 自 動 卸 料 機(jī) 械 手 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計 ；第 十 四 周 ： 整 理 設(shè) 計 資 料 ， 編 寫 設(shè) 計 說 明 書 ；第 十 五 周 ： 修 改 完 善 設(shè) 計 說 明 書 ， 準(zhǔn) 備 答 辯 ；第 十 六 周 ： 修 改 完 善 整 套 設(shè) 計 ， 答 辯 。 四 、 需 要 閱 讀 的 參 考 文 獻(xiàn)1 李 允 文 主 編 .工 業(yè) 機(jī) 械 手 設(shè) 計 M. 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 , 19962 王 平 ,著 .沖 壓 加 工 設(shè) 備 及 自 動 化 M. 華 中 理 工 大 學(xué) 出 版 社 , 20063 郭 劍 暉 .機(jī) 械 手 PLC控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計 D. 南 昌 大 學(xué) 20124 宋 娟 .上 下 料 機(jī) 械 手 PLC控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計 .電 氣 技 術(shù) 與 自 動 化 （ 2008年 10期 ）5 蔡 自 興 ,編 著 .機(jī) 器 人 學(xué) 基 礎(chǔ) M. 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 , 20096吳 振 彪 ， 王 正 家 主 編 .工 業(yè) 機(jī) 器 人 （ 第 二 版 ） .華 中 科 技 大 學(xué) 出 版 社 ， 20067 肖 南 峰 等 ,編 著 .智 能 機(jī) 器 人 M. 華 南 理 工 大 學(xué) 出 版 社 , 20088 殷 際 英 ,何 廣 平 編 著 .關(guān) 節(jié) 型 機(jī) 器 人 M. 化 學(xué) 工 業(yè) 出 版 社 , 20039 孫 恒 ， 陳 作 模 .機(jī) 械 原 理 M.8版 .北 京 ： 高 等 教 育 出 版 社 ， 201310張 濤 .機(jī) 器 人 引 論 M.北 京 ： 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 ， 2010.11濮 良 貴 ,紀(jì) 名 剛 .機(jī) 械 設(shè) 計 M. 北 京 ： 高 等 教 育 出 版 社 ， 2002.12聞 梆 椿 .機(jī) 械 設(shè) 計 手 冊 M. 北 京 ： 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 ， 2010.13劉 宏 新 .機(jī) 電 一 體 化 技 術(shù) M. 北 京 ： 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 ， 2015. 14郭 斌 ,王 彥 明 ,陸 藝 等 .沖 床 上 下 料 機(jī) 械 手 臂 及 驅(qū) 動 系 統(tǒng) 設(shè) 計 J.機(jī) 械 傳 動 ,2016,40(2),150 153， 157.15田 樂 帥 .沖 床 上 下 料 機(jī) 械 手 的 設(shè) 計 與 研 究 D.青 島 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 ,2016.16孫 瓏 .沖 壓 機(jī) 上 下 料 機(jī) 械 手 的 開 發(fā) 與 研 究 D.華 南 理 工 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 ， 2015.17覃 南 強(qiáng) ,譚 仲 海 .基 于 工 業(yè) 機(jī) 器 人 的 沖 壓 自 動 上 下 料 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計 J.企 業(yè) 科 技與 發(fā) 展 ,2015,10(398） ， 43 45.18李 娜 .氣 動 技 術(shù) 在 沖 壓 行 業(yè) 中 的 應(yīng) 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(jì) 性 自 動 送 料 機(jī) 械 手 研 制 J.鍛 壓 技 術(shù) ,2011， 36（ 6） ： 66 69.20王 建 明 .自 動 線 與 工 業(yè) 機(jī) 械 手 技 術(shù) M.天 津 ， 天 津 大 學(xué) 出 版 社 ,2009.21鐘 全 熊 .沖 壓 工 藝 及 設(shè) 備 M.北 京 ， 北 京 理 工 大 學(xué) 出 版 社 ， 2010.22鄭 崢 .沖 壓 注 塑 成 型 設(shè) 備 M.北 京 ， 機(jī) 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(xiàn) 綜 述一 、 工 業(yè) 機(jī) 械 手 的 工 作 原 理機(jī) 械 手 是 工 業(yè) 機(jī) 器 人 的 一 種 ， 工 業(yè) 機(jī) 器 人 是 由 三 大 部 分 六 個 子 系 統(tǒng) 組 成 。 三 大 部 分是 ： 機(jī) 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(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 系 統(tǒng) 、感 受 系 統(tǒng) 、 機(jī) 器 人 環(huán) 境 交 互 系 統(tǒng) 、 人 機(jī) 交 互 系 統(tǒng) 、 控 制 系 統(tǒng) 。 美 國 機(jī) 器 人 工 業(yè) 協(xié)會 (U.S.RIA)提 出 的 工 業(yè) 機(jī) 器 人 的 定 義 為 ： “ 工 業(yè) 機(jī) 器 人 是 用 來 進(jìn) 行 搬 運 材 料 、 零 件 、工 具 等 可 再 編 程 的 多 功 能 機(jī) 械 手 ， 或 通 過 不 同 程 序 的 調(diào) 用 來 完 成 各 種 工 作 任 務(wù) 的 特 種裝 置 。 ” 由 此 可 以 得 出 工 業(yè) 機(jī) 器 人 具 有 可 編 程 、 擬 人 化 、 通 用 性 、 機(jī) 電 一 體 化 的 顯 著特 點 。 作 為 機(jī) 器 人 其 中 一 種 的 工 業(yè) 機(jī) 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(jī) 械 手 是 最 早 出 現(xiàn) 的 工 業(yè) 機(jī) 器 人 ， 它可 代 替 繁 重 勞 動 以 實 現(xiàn) 生 產(chǎn) 的 機(jī) 械 化 和 自 動 化 ， 能 在 有 害 環(huán) 境 下 操 作 以 保 護(hù) 人 身 安全 。 二 、 工 業(yè) 機(jī) 械 手 的 主 要 結(jié) 構(gòu)其 主 要 是 由 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 、 驅(qū) 動 機(jī) 構(gòu) 、 和 控 制 系 統(tǒng) 三 大 部 分 組 成 。 （ 1） 機(jī) 械 手 的 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 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(gòu) 造 是 模 仿 人 的 手 指 。 手 臂 可 以 分 為 無 關(guān) 節(jié) 臂 和 有 關(guān) 節(jié) 臂 ， 其 主 要 作 用 是引 導(dǎo) 手 指 準(zhǔn) 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(jī) 構(gòu) 的 支 架 。（ 2） 機(jī) 械 手 的 驅(qū) 動 機(jī) 構(gòu) 主 要 有 四 種 :液 壓 驅(qū) 動 、 氣 壓 驅(qū) 動 、 電 氣 驅(qū) 動 和 機(jī) 械 驅(qū) 動 。其 中 以 液 壓 、 氣 動 用 的 最 多 ， 電 動 和 機(jī) 械 用 的 較 少 。（ 3） 機(jī) 械 手 控 制 的 要 素 包 括 工 作 順 序 、 到 達(dá) 位 置 、 動 作 時 間 、 運 動 時 間 、 運 動 速度 和 加 減 速 度 等 。 機(jī) 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(jī) 械 手 的 國 內(nèi) 外 研 究 現(xiàn) 狀 和 發(fā) 展 趨 勢工 業(yè) 機(jī) 械 手 作 為 機(jī) 器 人 的 一 種 ， 目 前 ， 工 業(yè) 機(jī) 械 手 大 部 分 還 屬 于 第 一 代 ， 主 要 依靠 工 人 進(jìn) 行 控 制 ； 改 進(jìn) 的 方 向 主 要 是 降 低 成 本 和 提 高 精 度 。 近 20 年 來 ， 氣 動 技 術(shù) 的應(yīng) 用 領(lǐng) 域 迅 速 拓 寬 ， 尤 其 是 在 各 種 自 動 化 生 產(chǎn) 線 上 得 到 廣 泛 應(yīng) 用 。 電 氣 可 編 程 控 制 技術(shù) 與 氣 動 技 術(shù) 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(jī) 械 手 、 柔 性 自 動 生 產(chǎn) 線 的 迅 速 發(fā) 展 ， 對 氣 動 技 術(shù) 提 出 了 更 多 更 高 的 要 求 ； 微 電子 技 術(shù) 的 引 入 ， 促 進(jìn) 了 電 氣 比 例 伺 服 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 現(xiàn) 代 控 制 理 論 的 發(fā) 展 ， 使 氣 動 技 術(shù)從 開 關(guān) 控 制 進(jìn) 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(shù) 具 有結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 抗 污 染 能 力 強(qiáng) 和 成 本 低 廉 等 特 點 ， 國 內(nèi) 外 都 在 大 力 開 發(fā) 研 究 。機(jī) 械 手 在 機(jī) 械 制 造 行 業(yè) 中 應(yīng) 用 較 多 ， 發(fā) 展 也 很 快 。 目 前 主 要 用 于 注 塑 輔 機(jī) 上 自 動取 出 產(chǎn) 品 、 機(jī) 床 、 橫 鍛 壓 力 機(jī) 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(jī) 械 手 的 發(fā) 展 趨 勢 是 大 力 研 制 具 有 某 種 智 能 的 機(jī) 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(yīng) 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(jī) 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(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 向 模 塊 化 、 可 重 構(gòu) 化 發(fā) 展 。 例 如 關(guān) 節(jié) 模 塊 中 的 伺 服 電 機(jī) 、 減 速 機(jī) 、 檢測 系 統(tǒng) 三 位 一 體 化 :由 關(guān) 節(jié) 模 塊 、 連 桿 模 塊 用 重 組 方 式 構(gòu) 造 機(jī) 械 手 整 機(jī) ;國 外 已 有 模 塊化 裝 配 機(jī) 械 手 產(chǎn) 品 問 市 。 （ 3） 工 業(yè) 機(jī) 械 手 控 制 系 統(tǒng) 向 基 于 PC機(jī) 的 開 放 型 控 制 器 方 向 發(fā) 展 ， 便 于 標(biāo) 準(zhǔn) 化 、 網(wǎng) 絡(luò)化 ;器 件 集 成 度 提 高 ， 控 制 柜 日 見 小 巧 ， 且 采 用 模 塊 化 結(jié) 構(gòu) :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(jī) 械 手 還 應(yīng) 用 了 視 覺 、 力 覺 等 傳 感 器 ， 而 遙 控 機(jī) 械 手 則 采 用 視 覺 、 聲 覺 、 力 覺 、觸 覺 等 多 傳 感 器 的 融 合 技 術(shù) 來 進(jìn) 行 環(huán) 境 建 模 及 決 策 控 制 ;多 傳 感 器 融 合 配 置 技 術(shù) 在 產(chǎn)品 化 系 統(tǒng) 中 已 有 成 熟 應(yīng) 用 。（ 5） 虛 擬 現(xiàn) 實 技 術(shù) 在 機(jī) 械 手 中 的 作 用 已 從 仿 真 、 預(yù) 演 發(fā) 展 到 用 于 過 程 控 制 ， 如 使 遙控 機(jī) 械 手 操 作 者 產(chǎn) 生 置 身 于 遠(yuǎn) 端 作 業(yè) 環(huán) 境 中 的 感 覺 來 操 縱 機(jī) 械 手 。（ 6） 當(dāng) 代 遙 控 機(jī) 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(jī)械 手 的 人 機(jī) 交 互 控 制 ， 即 遙 控 加 局 部 自 主 系 統(tǒng) 構(gòu) 成 完 整 的 監(jiān) 控 遙 控 操 作 系 統(tǒng) ， 使 智 能機(jī) 械 手 走 出 實 驗 室 進(jìn) 入 實 用 化 階 段 。四 、 本 課 題 研 究 內(nèi) 容要 設(shè) 計 沖 床 自 動 卸 料 機(jī) 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(jìn) 行 的 ， 所 以 我 們 稱 之 為 冷 沖 壓 。 冷 沖 壓 是 利 用 安 裝 在 壓 力 機(jī) 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(fù) 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(shè) 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(jìn) 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(yīng) 用 十 分 廣 泛 ， 而 且 越 來 越 多 的 工 業(yè) 部門 采 用 冷 沖 壓 進(jìn) 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(jī) 床 本 身 進(jìn) 行 改 進(jìn) 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(jī) 械 手 去 自 動 上 下 料 。 而 且 機(jī) 械 手 代替 人 手 ， 杜 絕 了 在 機(jī) 械 加 工 過 程 中 由 于 操 作 不 當(dāng) ， 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(shè) 計 的 一 個 與 沖 床 機(jī)身 相 連 的 工 業(yè) 機(jī) 械 手 。 本 次 機(jī) 械 手 的 設(shè) 計 更 多 的 偏 向 于 機(jī) 構(gòu) 的 設(shè) 計 ， 再 通 過 驅(qū) 動 系 統(tǒng)和 控 制 系 統(tǒng) ， 達(dá) 到 卸 料 的 目 的 。 審核意見 指 導(dǎo) 教 師 評 閱 意 見 （ 對 選 題 情 況 、 研 究 內(nèi) 容 、 工 作 安 排 、 文 獻(xiàn) 綜 述 等 方 面 進(jìn) 行 評閱 ） 簽 字 ： 年 月 日 教 研 室 主 任 意 見 簽 字 ： 年 月 日學(xué) 院 教 學(xué) 指 導(dǎo) 委 員 會 意 見 簽 字 ： 年 月 日公 章 ：