取料機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-四自由度多用途氣動機(jī)器人含proe三維及10張CAD圖帶開題,機(jī)械手,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),自由度,多用途,氣動,機(jī)器人,proe,三維,10,cad,開題 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書 20XX 年 3 月 3 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 取料機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 職稱 副教授 專業(yè)名稱 班級 學(xué)生姓名 學(xué)號 設(shè)計(jì)要求 內(nèi)容包括 ：1、第一章為引言； 2、第二章為本選題總體設(shè)計(jì)方面的論述； 3、從第三章起為畢業(yè)設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)框架和設(shè)計(jì)過程的詳細(xì)論述； 4、倒數(shù)第二章為畢業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)果和討論； 5、最后一章為展望與總結(jié)。 完成畢業(yè)課題的計(jì)劃安排 序號 內(nèi)容 時(shí)間安排 1 外文資料翻譯 2019-2-20至2019-3-3 2 搜集課題相關(guān)資料 2019-3-4至2019-3-14 3 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2019-3-15至2019-3-31 4 預(yù)審，修改 2019-4-1至2019-4-11 5 答辯 2019-4-20 答辯提交資料 外文資料翻譯，畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 計(jì)劃答辯時(shí)間 20XX-4-20 XXXX 20XX 年 3 月 3日 取料機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘要 本文簡要介紹了工業(yè)機(jī)器人的概念，機(jī)械手硬件和軟件的組成，即PLC控制的氣動機(jī)械手的系統(tǒng)工作原理，機(jī)械手各個(gè)部件的整體尺寸設(shè)計(jì)，氣動技術(shù)的特點(diǎn)，PLC控制的特點(diǎn)。本文對機(jī)械手進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)，確定了機(jī)械手的坐標(biāo)形式和自由度，確定了機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)。同時(shí)，設(shè)計(jì)了機(jī)械手的夾持式手部結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了機(jī)械手的手腕結(jié)構(gòu)，計(jì)算出了手腕轉(zhuǎn)動時(shí)所需的驅(qū)動力矩和回轉(zhuǎn)氣缸的驅(qū)動力矩。設(shè)計(jì)了機(jī)械手的手臂結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)出了機(jī)械手的氣動系統(tǒng)，繪制了機(jī)械手氣壓系統(tǒng)工作原理圖，大大提高了繪圖效率和圖紙質(zhì)量。利用可編程序控制器對機(jī)械手進(jìn)行控制，選取了合適的PLC型號，根據(jù)機(jī)械手的工作流程制定了可編程序控制器的控制方案，畫出了機(jī)械手的工作時(shí)序圖，并繪制了可編程序控制器的控制程序。 關(guān)鍵詞： 工業(yè)機(jī)器人 機(jī)械手 氣動 可編程序控制器（PLC） Abstract At first, the paper introduces the conception of the industrial robot and the Eller. Dairy information of the development briefly. What’s more, the paper accounts for the background and the primary mission of the topic. The paper introduces the function, composing and classification of the manipulator, tells out the free-degree and the form of coordinate. At the same time, the paper gives out the primary specification parameter of this manipulator,The paper designs the structure of the hand and the equipment of the drive of the manipulator. This paper designs the structure of the wrist, computes the needed moment of the drive when the wrist wheels and the moment of the drive of the pump.The paper designs the structure of the arm.The paper designs the system of air pressure drive and draws the work principle chart, the manipulator uses PLC to control. The paper institutes two control schemes of PLC according to the work flow of the manipulator. The paper draws out the work time sequence chart and the trapezium chart. What’s more, the paper workout the control program of the PLC, KEY WORDS: industrial robot manipulator pump air pressure drive PLC 目 錄 摘要 I Abstract II 第一章 引 言 1 1.1 工業(yè)機(jī)械手概述 1 1.2 氣動機(jī)械手的設(shè)計(jì)要求 2 1.3 機(jī)械手的系統(tǒng)工作原理及組成 2 第二章 機(jī)械手的整體設(shè)計(jì)方案 4 2.1 機(jī)械手的座標(biāo)型式與自由度 4 2.2 機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 5 2.3 機(jī)械手的手腕結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 6 2.4 機(jī)械手的手臂結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 6 2.5 機(jī)械手的驅(qū)動方案設(shè)計(jì) 6 2.6 機(jī)械手的主要技術(shù)參數(shù) 6 第三章 夾持式手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 3.1手指的形狀和分類 9 3.2設(shè)計(jì)時(shí)考慮的幾個(gè)問題 9 3.3手部夾緊氣缸的設(shè)計(jì) 10 第四章 手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 4.1 手腕的自由度 14 4.2 手腕的驅(qū)動力矩的計(jì)算 14 4.2.1手腕轉(zhuǎn)動時(shí)所需的驅(qū)動力矩 14 4.2.2回轉(zhuǎn)氣缸的驅(qū)動力矩計(jì)算 16 4.2.3 手腕回轉(zhuǎn)缸的尺寸及其校核 17 第五章 手臂伸縮，升降，回轉(zhuǎn)氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 20 5.1 手臂伸縮氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 20 5.2 手臂升降氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 21 5.3 手臂回轉(zhuǎn)氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 22 第六章 氣動系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 第七章 結(jié) 論 26 致 謝 27 參考文獻(xiàn) 28 IV 第一章 引 言 1.1 工業(yè)機(jī)械手概述 工業(yè)機(jī)器人的組成部分有機(jī)械自身，控制器，伺服驅(qū)動系統(tǒng)還有檢測傳感部分，可以仿照人手進(jìn)行工作，控制是自動化的，能夠?qū)Τ绦蜻M(jìn)行編寫，在三維空間里面進(jìn)行工作，機(jī)械手實(shí)際上是機(jī)電自動一體化的機(jī)器。他可以將產(chǎn)品質(zhì)量變得更好，更穩(wěn)定，并且生產(chǎn)效率還高，將勞動條件變得更好，對于產(chǎn)品的更新?lián)Q代也有很多的幫助。一個(gè)國家工業(yè)水準(zhǔn)如何，從機(jī)器人的使用狀況就能看出來。在生產(chǎn)里面使用機(jī)械手，可以將自動化水準(zhǔn)變高，對于使用者勞動強(qiáng)度沒有那么大，確保加工出來產(chǎn)品的質(zhì)量，生產(chǎn)能夠安全進(jìn)行，特別是在一些非常惡劣的狀況下，比方說溫度很高，壓力很高，有毒的地方，機(jī)械手都可以代替人類去完成任務(wù)，所以在現(xiàn)實(shí)中使用還是非常有意義的。所以，現(xiàn)在很多行業(yè)都開始使用機(jī)械手，最開始的時(shí)候機(jī)械手結(jié)構(gòu)很簡單，工作專一性非常強(qiáng)，裝在某個(gè)機(jī)床上只能進(jìn)行上料，下料的工作，是依附于機(jī)床進(jìn)行生產(chǎn)的一部分?，F(xiàn)在工業(yè)技術(shù)發(fā)展這么快，能夠獨(dú)立于程序，對工作進(jìn)行完成，這種機(jī)械手能夠使用的范圍很大，叫他通用機(jī)械手。因?yàn)檫@種機(jī)械手可以將工作程序改變，適應(yīng)性很好，現(xiàn)在生產(chǎn)批量不多，并且產(chǎn)品品種不停更換的時(shí)候會用它。 氣壓傳動機(jī)械手，他對空氣進(jìn)行壓縮，帶動執(zhí)行裝置進(jìn)行運(yùn)動。它的特征是：需要的介質(zhì)尋找非常便利，輸出力不大，啟動很快，結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，花的錢也比較少。不過，因?yàn)榭諝饽軌蜻M(jìn)行壓縮，工作的時(shí)候穩(wěn)定性不好，沖擊很大，還有起源的壓力沒有多大，抓取重量最多只能是三十公斤，一樣的抓重條件下，它的結(jié)構(gòu)跟液壓機(jī)械手對比，還是要大很多的，正常工作的環(huán)境只能是速度更快，載荷更輕，溫度更高，并且粉塵比較大的地方。 氣動技術(shù)的好處有: (1)尋找介質(zhì)，還有處理介質(zhì)非常便利。進(jìn)行氣壓傳動的時(shí)候，工作壓力很小，提取工作需要的介質(zhì)非常簡單，之后將空氣排入進(jìn)去，處理起來很便利，不需要專門安排回收的裝置，很干凈，也不會在管道里面堵起來的狀況。 (2)損失的阻力還有出現(xiàn)泄漏的狀況不多，運(yùn)輸壓縮空氣的時(shí)候，損失的阻力沒有多大，空氣可以集中起來提供，距離很遠(yuǎn)也能進(jìn)行運(yùn)輸，就算是漏到外面，也不可能像液壓傳動，會導(dǎo)致壓力明顯的降低，另外對環(huán)境也不會造成污染。 (3)動作很快，反應(yīng)也很快。啟動系統(tǒng)要想將需要的壓力還有速度都建立起來，只需要0.02s-0.3s就行了。氣動系統(tǒng)過載也會進(jìn)行保護(hù)的，自動化控制方便實(shí)現(xiàn)。 (4)能夠保存能源?？梢栽趦夤蘩锩鎸嚎s空氣保存進(jìn)去，所以一旦有斷電的狀況出現(xiàn)，機(jī)器還有正在進(jìn)行工作也不會突然停下來。 (5)工作環(huán)境適應(yīng)性好。在一些非常惡劣的工作環(huán)境里面，比方說易燃易爆，輻射強(qiáng)的地方，將氣壓傳動還有控制系統(tǒng)來對比機(jī)械，電器還有液壓的系統(tǒng)，明顯好很多，并且它也不會受到周邊溫度的影響。 (6)前期的投入少。因?yàn)闅怏w系統(tǒng)工作的壓力不高，所以氣動零配件對于材質(zhì)還有生產(chǎn)精度要求自然就沒有那么高，加工起來簡單，花的錢也就少。之前大家都覺得：因?yàn)闅怏w能夠被壓縮，那么在氣動伺服系統(tǒng)里面，想要定位精準(zhǔn)的話難度大，特別是速度很快的時(shí)候，更沒法實(shí)現(xiàn)。還有起源進(jìn)行工作壓力不大，抓舉時(shí)候力氣很小。盡管在機(jī)器人的驅(qū)動里面，氣動現(xiàn)在大家都可以接受，機(jī)械手要是簡單的話，控制系統(tǒng)基本上都開始用氣動零件了，只是氣動的發(fā)展之前說的不多，所以在工業(yè)自動化的發(fā)展中，氣動機(jī)械手還有氣動機(jī)器人究竟實(shí)用性怎么樣，現(xiàn)在大家還是心里有擔(dān)憂的。 1.2 氣動機(jī)械手的設(shè)計(jì)要求 1.2.1 課題的設(shè)計(jì)要求 這篇論文要做的事情有： (1)機(jī)械手通用的，跟專用型的進(jìn)行對比，它的使用范圍更大。 (2)對機(jī)械手的坐標(biāo)型式還有自由度來進(jìn)行確定。 (3)將機(jī)械手每一個(gè)執(zhí)行部分設(shè)計(jì)出來，有機(jī)械手，機(jī)械手腕，機(jī)械手臂等。要想通用性更好，設(shè)計(jì)機(jī)械手的時(shí)候，它的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是可以更換的，不光能夠?qū)Π袅线M(jìn)行抓取，有的時(shí)候還能夠更換成吸盤裝置，對板料進(jìn)行吸取。 (4)設(shè)計(jì)氣壓傳動系統(tǒng) 論文對機(jī)械手的氣壓傳動系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要是用哪些氣動零部件，氣動回路如何，將氣動的原理圖紙給畫出來。 1.3 機(jī)械手的系統(tǒng)工作原理及組成 機(jī)械手的工作原理：通過PLC來進(jìn)行控制，傳動用的氣壓，這樣就可以讓機(jī)械手去按照事先的規(guī)定完成任務(wù)，順序，運(yùn)動軌跡，速度，還有時(shí)間這些都是事先設(shè)定好的，執(zhí)行裝置受到控制部分發(fā)來的信息，有需要的話還要監(jiān)視機(jī)械手的動作，一旦動作有不對，或者是出現(xiàn)故障的話，就要進(jìn)行報(bào)警。機(jī)械手有位置檢測裝置，任何時(shí)候都可以將執(zhí)行部分具體的地點(diǎn)告訴控制系統(tǒng)，將這個(gè)位置跟設(shè)定的地點(diǎn)進(jìn)行對比，之后控制系統(tǒng)就會進(jìn)行更正，那么執(zhí)行裝置的精度才能夠滿足要求，達(dá)到預(yù)期設(shè)定的要求。 (一)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 這個(gè)部分有手，手腕，手臂還有立柱等，有的機(jī)械手還加裝了行走裝置。 1、手部 也就是跟抓取物品接觸的零部件，因?yàn)楦鷸|西接觸的樣子不一樣，有夾持式的，還有吸附式的。論文里面的機(jī)械手是夾持式的。夾持式手爪它的組成有手指還有傳力部分。跟抓取的物品進(jìn)行接觸的就是機(jī)械手指，用的比較多的機(jī)械手指有回轉(zhuǎn)型的，還有平移型的。手指要是回轉(zhuǎn)型，結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，生產(chǎn)起來簡單，花的錢少，所以用的很多。平移的這種類型用的很少，是因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，花的錢也多，這樣的機(jī)械手指抓取圓形物品的時(shí)候，東西的直徑有改變對于軸心所處地點(diǎn)不會改變，所以可以用來抓取直徑改變比較大的物品。手指是什么樣的結(jié)構(gòu)就在于抓取物件的面是什么樣子，抓的這個(gè)地方還有抓的這個(gè)東西有多大，有多重。手指會有夾緊力產(chǎn)生，通過它將物品進(jìn)行夾放。用的比較多的傳力裝置有：滑槽杠桿式、斜面杠桿式、齒輪齒條式等。 2、手腕 用來對機(jī)械手還有機(jī)械手臂進(jìn)行連接的，能夠?qū)ψト∥锲返奈恢眠M(jìn)行修正，那樣就會在正確的地點(diǎn)上。 3、手臂 被抓取的物品，機(jī)械手，還有機(jī)械手腕都是通過機(jī)械手臂來支承的。手臂可以帶著機(jī)械手指對物品來進(jìn)行抓取，根據(jù)之前設(shè)定好的地點(diǎn)，將物品搬運(yùn)到哪里去。工業(yè)上的機(jī)械手臂，在驅(qū)動手臂運(yùn)動的零部件配合動力源之后，這樣機(jī)械手臂不管多復(fù)雜的動作都能實(shí)現(xiàn)。 4、立柱 對機(jī)械手臂進(jìn)行支承的零件是立柱，它跟機(jī)械手臂可以看成一個(gè)整體，機(jī)械手臂進(jìn)行回轉(zhuǎn)還有升降的時(shí)候，都跟立柱的關(guān)系很大。因?yàn)楣ぷ鞯男枰?，立柱能夠在橫向上進(jìn)行移動，也叫做可移式立柱。 5、機(jī)座 對機(jī)械手來說，機(jī)座是基礎(chǔ)部分，在機(jī)座上安裝機(jī)械手的執(zhí)行零部件還有驅(qū)動系統(tǒng)，它能夠進(jìn)到支撐還有連接的作用。 (二)驅(qū)動系統(tǒng) 這個(gè)部分可以讓機(jī)械手動作起來，它的組成有動力部分，調(diào)節(jié)部分還有輔助部分。用的比較多的驅(qū)動系統(tǒng)有液壓的，氣壓的還有機(jī)械的。 第二章 機(jī)械手的整體設(shè)計(jì)方案 機(jī)械手是氣動的，需要它能夠很快，很準(zhǔn)的對物品進(jìn)行搬運(yùn)，所以它的精度要求很高，反應(yīng)速度很快，對系統(tǒng)要求能夠滿足之后，將產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，樣子，還有材料特征都進(jìn)行確定，定位一定要精準(zhǔn)，在對貨品進(jìn)行抓取，搬運(yùn)的時(shí)候受到的力有哪些，尺寸是多少，質(zhì)量怎么樣等，這樣就可以將機(jī)械手的結(jié)構(gòu)定下來，并且將運(yùn)行控制要求給定下來，使用定型的標(biāo)準(zhǔn)件，那么設(shè)計(jì)加工就很簡單了，不光要通用還要專用，這樣可以進(jìn)行柔性轉(zhuǎn)換，還能夠?qū)Τ绦蜻M(jìn)行編制，讓成本沒有那么高。論文設(shè)計(jì)的機(jī)械手是通用的，圖紙2-1里面展示，生產(chǎn)批量不多的可以用，能夠?qū)幼鞒绦蚋淖?，可以自己進(jìn)行搬運(yùn)，操作環(huán)境要是很差的話可以拿來使用。 圖2-1機(jī)械手的整體機(jī)械結(jié)構(gòu) 2.1 機(jī)械手的座標(biāo)型式與自由度 機(jī)械手臂運(yùn)動狀況不一樣，組合狀況不同，它的坐標(biāo)能分成直角的，圓柱座的，球坐標(biāo)的還有關(guān)節(jié)式的。因?yàn)檎撐睦锩鏅C(jī)械手對料要上還要下，所以它要能夠升降，收縮還有回轉(zhuǎn)。所以坐標(biāo)用的是圓柱坐標(biāo)的。對應(yīng)的機(jī)械手自由度有三個(gè)，要想機(jī)械手在進(jìn)行升降的時(shí)候，行程沒有太大的缺陷，加裝手臂擺動裝置，這樣手臂多了一個(gè)自由度，能夠進(jìn)行上下擺動。 圖2-2 機(jī)械手的運(yùn)動示意圖 2.2 機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 要想機(jī)械手更加通用，那么設(shè)計(jì)它手的結(jié)構(gòu)的時(shí)候要能夠更換，需要抓取的是棒料，那么手部用夾持式的，要是板料的話，用氣流負(fù)壓式吸盤。 2.3 機(jī)械手的手腕結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 因?yàn)槭峭ㄓ脵C(jī)械手，還有抓取的物品是放在水平面上的，那么手腕要能夠回轉(zhuǎn)運(yùn)動才行，那么設(shè)計(jì)手腕的時(shí)候，它的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是回轉(zhuǎn)的，所以要用回轉(zhuǎn)氣缸才能實(shí)現(xiàn)這個(gè)動作。 2.4 機(jī)械手的手臂結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 根據(jù)對物品抓取的要求，這個(gè)機(jī)械手自由度有三個(gè)，手臂伸縮，向左向右回轉(zhuǎn)，手臂升降。在立柱的幫助下機(jī)械手臂能夠進(jìn)行回轉(zhuǎn)還有升降，立柱進(jìn)行橫向移動其實(shí)就是機(jī)械手臂橫移。通過氣缸能夠讓機(jī)械手臂實(shí)現(xiàn)各種動作。 2.5 機(jī)械手的驅(qū)動方案設(shè)計(jì) 因?yàn)闅鈮簜鲃硬糠謩幼骱芸?，反?yīng)也很快，損失的阻力不大，泄漏也不大，占據(jù)面積不大，花銷不多。那么這個(gè)機(jī)械手傳動用的是氣壓。 2.6 機(jī)械手的主要技術(shù)參數(shù) 一.主參數(shù)：對機(jī)械手來說主參數(shù)就是它抓取物品最大重量，驅(qū)動是氣動，所以抓取的物品太重不行，對他的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查看，加上實(shí)際生產(chǎn)時(shí)候的需求，設(shè)計(jì)論文機(jī)械手抓取物品的重是5kg。 二.基本參數(shù)：對機(jī)械手來說，基本數(shù)據(jù)是運(yùn)動速度。對于機(jī)械手的速度來說，操作節(jié)拍對它的要求更高，設(shè)計(jì)的速度要是太慢的話，那它能用的區(qū)間就小。2-3圖里面畫的就是，對機(jī)械手動作快慢有影響的是機(jī)械手臂進(jìn)行伸縮還有回轉(zhuǎn)。這個(gè)機(jī)械手移動最快的速度是每秒一米，回轉(zhuǎn)最快速度是。移動時(shí)候速度的平均值。回轉(zhuǎn)速度的平均值。機(jī)械手有時(shí)候開啟，有時(shí)候停止，有時(shí)候加速度，有時(shí)候減速帶，也就是速度多快多慢對于速度特征更加滿足。除了運(yùn)動速度來說，設(shè)計(jì)機(jī)械手臂的數(shù)據(jù)，伸縮距離多少，另外工作半徑是多少。很多機(jī)械手進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，就看做是人坐著工作，或者是站著工作，要保留一定空間讓它操作。伸縮距離太大，還有工作半徑，那么偏重力矩就會變大，并且剛性變差。這個(gè)時(shí)候傳送裝置還是用自動化的。按照統(tǒng)計(jì)進(jìn)行對比，這個(gè)機(jī)械手臂伸縮距離在600mm,工作時(shí)候最大半徑在。機(jī)械手臂升降距離在?；緮?shù)據(jù)還有一個(gè)是定位精度，論文里面機(jī)械手定位精度是。 三. 用途:在自動運(yùn)輸線上對物料進(jìn)行上料，還有下料。 四．設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù): 1、抓取物品的重 2、自由度數(shù) 自由度有四個(gè) 3、座標(biāo) 圓柱座標(biāo) 4、工作半徑的最大值 5、手臂中心高度的最大值 6、手臂運(yùn)動數(shù)據(jù) 伸縮距離 伸縮快慢 升降距離 升降快慢 回轉(zhuǎn)區(qū)間 回轉(zhuǎn)快慢 7、手腕動的數(shù)據(jù) 回轉(zhuǎn)區(qū)間 回轉(zhuǎn)快慢 8、手指抓取的區(qū)間 棒料: 9、定位的辦法 行程開關(guān)或可調(diào)機(jī)械擋塊等 10、定位精度 11、驅(qū)動辦法 氣壓傳動 12、控制辦法 PLC 圖2-3機(jī)械手的工作范圍 第三章 夾持式手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)械手是夾持式的，它的組成有機(jī)械手指還有傳力部分。它的傳力結(jié)構(gòu)很多，比方說滑槽杠桿式，齒輪齒條式等等。 3.1手指的形狀和分類 見得最多就是夾持式，手指有兩個(gè)的，多個(gè)手指的，還有雙手雙指的，按照夾持物品的地點(diǎn)不一樣，分成內(nèi)卡式的，還有外夾式的；從對人手指的模仿來進(jìn)行劃分，有一支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型的，還有兩支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型，還有移動型，在這個(gè)里面基本類型是二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型的，在這種類型的機(jī)械手指上支點(diǎn)之間的距離變得非常小的時(shí)候，手指就變成一個(gè)支點(diǎn)；一樣的道理，這兩個(gè)支點(diǎn)手指的長變得很長的話，那就成為移動型的。手指是回轉(zhuǎn)型的，開閉角不大，結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，生產(chǎn)起來簡單，用的地方很多。移動型用的不多，它的結(jié)構(gòu)很大也很復(fù)雜，在抓取的物品直徑有改變，對它軸心的地點(diǎn)沒有改變，這樣抓取的物品直徑不一樣也行。 3.2設(shè)計(jì)時(shí)考慮的幾個(gè)問題 (一)要有很大的夾緊力 對手指的夾緊力進(jìn)行確定的時(shí)候，不光要注意物品的重量，還要注意在進(jìn)行運(yùn)送的時(shí)候出現(xiàn)的慣性力還有振動，那么在傳送物品的時(shí)候，不能有松動或者是脫落出現(xiàn)。 (二)手指跟手指中間的開閉角要一定 機(jī)械手指的開比較就是他們打開還有關(guān)閉時(shí)候極限地點(diǎn)行程的角度，這個(gè)角度要能夠確保產(chǎn)品順利的被抓取住，或者是松下來，要是抓取物品直徑不一樣，那么考慮的話按照最大直徑來進(jìn)行。手指要是移動型的，那么只需要對開閉的幅度進(jìn)行考慮。 (三)保證工件準(zhǔn)確定位 要想機(jī)械手指跟抓取物品之間處的地點(diǎn)正確，那么按照抓取物品的樣子，選用適合的手指。比方說物品要是圓柱型的話，手指應(yīng)該是V型的，這樣自動定心就能實(shí)現(xiàn)了，位置也對。 (四)強(qiáng)度，剛度都要滿足要求 機(jī)械手指抓取物品，不光會有反作用力還有摩擦力作用在上面，它在運(yùn)動的時(shí)候，還會有慣性力，振動作用在上面，那么對于強(qiáng)度，剛度都有很高的要求，避免機(jī)械手指出現(xiàn)折斷或者是彎曲變形的狀況出現(xiàn)。機(jī)械手指的結(jié)構(gòu)盡可能簡單點(diǎn)，結(jié)構(gòu)也要緊湊些，自身重量不大，機(jī)動性不錯(cuò)，讓機(jī)械手的中心在機(jī)械手腕回轉(zhuǎn)軸線的上面，那么機(jī)械手腕的扭轉(zhuǎn)力矩最好是最小的。 (五)對抓取物品的要求進(jìn)行思考 因?yàn)闄C(jī)械手工作有一定要求，進(jìn)行對比，用的機(jī)械手是一個(gè)支點(diǎn)的，兩指回轉(zhuǎn)類型的，抓取的物品大部分是圓柱形狀的，設(shè)計(jì)機(jī)械手指的時(shí)候，設(shè)計(jì)成V字形狀的，3-1里面就是它的結(jié)構(gòu)。 3.3手部夾緊氣缸的設(shè)計(jì) 1、算機(jī)械手部的驅(qū)動力 3-2圖紙里面就是論文設(shè)計(jì)的機(jī)械手的手部： 圖3-2齒輪齒條式手部 抓取物品的重， 手指是V型的，它的角度是，,摩擦系數(shù)為 (1)按照機(jī)械手部的結(jié)構(gòu)圖紙，將它的驅(qū)動力算出來: (2)按照對物品進(jìn)行抓取的位置，將夾緊力算出來: 就有 (3)真正的驅(qū)動力算出來: 1、傳動裝置用的是齒輪齒條，所以確定，跟著確定。要是要抓取物品的時(shí)候最快加速度是，那么說: 計(jì)算 對物品進(jìn)行夾緊的時(shí)候，需要的夾緊氣缸，它的驅(qū)動力就是。 2、氣缸的直徑 這個(gè)氣缸是單向作用的，按照力平衡，這種氣缸輸出的推力一定要比彈簧的反作用力還有活塞工作時(shí)候阻力的總數(shù)還要大，式子就是: - 活塞桿上的推力N - 彈簧反作用力N - 氣缸進(jìn)行工作阻力的總數(shù)N - 氣缸進(jìn)行工作的時(shí)候壓力大小Pa 用底下的式子算出來彈簧的反作用力: Gf = 式子里面 設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要對負(fù)載率進(jìn)行思考，那么 按照前面的分析，單向作用氣缸的直徑就能知道: 把數(shù)值放到里面算 那么說: 翻查資料對數(shù)據(jù)進(jìn)行圓整，就有 已經(jīng)知道,那就可以知道活塞桿的直徑: 進(jìn)行圓整之后，確定活塞桿直徑是 對它進(jìn)行校核，用式子 那么說: 這個(gè)里面，[]， 那么說: 對設(shè)計(jì)要求是完全符合的。 3、設(shè)計(jì)缸筒壁的厚度 有壓縮空氣的壓力作用在缸筒上，那么說厚度肯定存在，正常氣缸筒壁的厚比上里面直徑，數(shù)值要比1/10還要小，用下面的式子將壁厚算出來: 6- 缸筒壁的厚度mm - 氣缸里面的直徑mm 用的材質(zhì)是:ZL3,[] 將已經(jīng)知道的數(shù)值放到里面算，那么壁的厚度就知道: 確定，那么缸筒外面的直徑是: 第四章 手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1 手腕的自由度 對機(jī)械手還有機(jī)械手臂連接用的是機(jī)械手腕，他可以進(jìn)行調(diào)整，并且將物品的方位改變掉，它的自由度是獨(dú)立的，那么整個(gè)機(jī)械手完成多復(fù)雜的動作都可以。手腕自由度有哪幾個(gè)跟機(jī)械手是否通用，生產(chǎn)工藝的需要，產(chǎn)品擺放地點(diǎn)還有定位精度等有很大關(guān)聯(lián)。因?yàn)檫@個(gè)機(jī)械手抓取物品擺放在水平面上，另外還要注意通用性，所以安排這個(gè)手腕能夠繞著X軸進(jìn)行回轉(zhuǎn)動作，這樣工作要求才能實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在最多用回轉(zhuǎn)缸來讓手腕進(jìn)行回轉(zhuǎn)動作，論文里面用回轉(zhuǎn)氣缸，結(jié)構(gòu)非常緊湊，回轉(zhuǎn)角度達(dá)不到360°，對于密封性要求很高。 4.2 手腕的驅(qū)動力矩的計(jì)算 4.2.1手腕轉(zhuǎn)動時(shí)所需的驅(qū)動力矩 回轉(zhuǎn)動作表現(xiàn)在手腕的回轉(zhuǎn)，手腕的上下動作，手腕的左右動作。要想讓手腕進(jìn)行回轉(zhuǎn)，那么驅(qū)動力矩對于開啟時(shí)候出現(xiàn)的慣性力矩要能夠克服，手腕的轉(zhuǎn)動軸與支承孔處的摩擦阻力矩，動片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩以及由于轉(zhuǎn)動件的中心與轉(zhuǎn)動軸線不重合的話，會有偏重力矩出現(xiàn)。4-1圖紙里面就是手腕承受的力。 1.工件2.手部3.手腕 圖4-1手碗回轉(zhuǎn)時(shí)受力狀態(tài) 用下面式子將手腕轉(zhuǎn)動時(shí)候的驅(qū)動力矩算出來: - 能夠帶動手腕進(jìn)行轉(zhuǎn)動的驅(qū)動力矩 (); - 慣性力矩(); - 進(jìn)行轉(zhuǎn)動的零部件的重量對于轉(zhuǎn)動軸線可以出現(xiàn)多大的偏重力矩 (). - 手腕回轉(zhuǎn)缸的動片與定片、缸徑、端蓋等這些地方密封部分產(chǎn)生多大摩擦力矩 (); 4-1里面就使作用在手腕上的力，將每個(gè)阻力矩給算出來: 1、手腕運(yùn)動加速，出現(xiàn)的慣性力矩 要是手腕啟動的時(shí)候，運(yùn)動是等加速的，那么轉(zhuǎn)動角速度就是，啟動需要的時(shí)間是那么: - 實(shí)現(xiàn)手腕轉(zhuǎn)動零部件跟轉(zhuǎn)動軸線之間的轉(zhuǎn)動慣量; - 物品相對于手腕轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動慣量。 要是物品的中心跟轉(zhuǎn)動軸線沒有重合的話，它的轉(zhuǎn)動慣量就是: - 物品從重心軸線經(jīng)過的轉(zhuǎn)動慣量: - 物品有多重 (N); - 從物品的重心到轉(zhuǎn)動軸線，出現(xiàn)的偏心距 (cm), - 手腕轉(zhuǎn)動的時(shí)候，它的角速度 (弧度/s); - 啟動要花多長時(shí)間 (s); —啟動時(shí)候轉(zhuǎn)動多大角度 (弧度)。 2、手腕轉(zhuǎn)動零件跟產(chǎn)品的偏重對于轉(zhuǎn)動軸線出現(xiàn)的偏重力矩M偏 + () - 手腕上轉(zhuǎn)動零件的重 (N); - 手腕轉(zhuǎn)動零件的重心到轉(zhuǎn)動軸線之間的偏心距 (cm) 在抓取物品的重心跟手腕轉(zhuǎn)動時(shí)候的軸線重合起來，那么. 3、手腕轉(zhuǎn)動軸在軸頸這個(gè)地方摩擦阻力矩 () ，- 轉(zhuǎn)動軸軸頸這個(gè)地方的直徑 (cm); - 摩擦系數(shù)，要是滾動軸承，要是滑動軸承; ,- 代表支承反力(N)，從手腕轉(zhuǎn)動軸受到的力進(jìn)行分析和計(jì)算可， 已經(jīng)知曉,就有: 一樣的道理，按照(F),就有: 4、轉(zhuǎn)缸的動片與缸徑、定片、端蓋等地方密封部分摩擦力阻力矩，跟使用的密封裝置屬于哪一種有關(guān)聯(lián)，分析的話按照具體狀況進(jìn)行。 4.2.2回轉(zhuǎn)氣缸的驅(qū)動力矩計(jì)算 機(jī)械手進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動，它用的回轉(zhuǎn)缸是單葉片式的，4-2里面是它工作原理，定片1連接缸體2，動片3連接回轉(zhuǎn)軸5，氣腔被動片分圈4分成兩部分，孔a這個(gè)地方有壓縮空氣進(jìn)去，輸出軸被帶著進(jìn)行逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，那么低壓腔里面的氣從b孔這個(gè)地方出來。反過來，輸出軸回轉(zhuǎn)是順時(shí)針的話，單葉氣缸的壓力跟驅(qū)動力矩之間的關(guān)系式: 或 4.2.3 手腕回轉(zhuǎn)缸的尺寸及其校核 1.設(shè)計(jì)尺寸 設(shè)計(jì)氣缸的長是,氣缸里面的直徑是=96mm,半徑,軸的直徑是,半徑,氣缸工作時(shí)候角速度=，加速度需要時(shí)長=0.1s, 壓強(qiáng), 將力矩算出來： 2.校核尺寸 （1）將幫著實(shí)現(xiàn)手腕轉(zhuǎn)動的零部件的質(zhì)量確定,按照它質(zhì)量的布局，這些質(zhì)量在一個(gè)圓盤上等效分布，這個(gè)圓盤的半徑是，將轉(zhuǎn)動慣量算出來： （） 抓取的物品重5,質(zhì)量在棒料上分布，這個(gè)棒料長是，將轉(zhuǎn)動慣量算出來： 如果物品的中心線沒有重合轉(zhuǎn)動軸線，棒料長是，偏心距的最大值 ，它的轉(zhuǎn)動慣量就是: （2）手腕轉(zhuǎn)動零件跟物品的偏重相對于轉(zhuǎn)動軸線就會有偏重力矩出現(xiàn)，是M偏，因?yàn)闄C(jī)械手腕轉(zhuǎn)動零件的重心重合轉(zhuǎn)動軸線，夾緊物品一頭的時(shí)候，物品的重心偏離轉(zhuǎn)動軸,那么： + （3）在軸頸這個(gè)地方，手腕轉(zhuǎn)動軸產(chǎn)生的摩擦阻力矩，軸承要是滾動的，軸承要是滑動的=0.1， ，代表手腕轉(zhuǎn)動軸上軸頸這個(gè)地方直徑，, , ,代表軸頸這個(gè)地方支承反力，粗略計(jì)算,, 4．回轉(zhuǎn)缸的動片與缸徑、定片、端蓋等這些密封地方的摩擦阻力矩，跟使用的哪一種密封裝置有關(guān)系，按照具體狀況進(jìn)行分析，在這里應(yīng)該=3， 3 設(shè)計(jì)的大小對于用的要求能夠滿足，非常安全。 第五章 手臂伸縮，升降，回轉(zhuǎn)氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 5.1 手臂伸縮氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 5.1.1 手臂伸縮氣缸的尺寸設(shè)計(jì) 機(jī)械手臂的伸縮氣缸用的是標(biāo)準(zhǔn)的，煙臺廠家生產(chǎn)的，再加上這次設(shè)計(jì)的真正需要，氣缸型號CTA，內(nèi)徑確定100/63，對于這個(gè)氣缸的詳細(xì)數(shù)據(jù)看這家公司的介紹就行。 5.1.2 尺寸校核 1. 對尺寸進(jìn)行校核，只需要對氣缸內(nèi)徑進(jìn)行校核,半徑，氣缸的大小符合用的需要，用的時(shí)候壓強(qiáng), 那么驅(qū)動力是： 2．手腕質(zhì)量測量出來50kg,加速度是，將慣性力算出來： 3.因?yàn)榛钊葧心Σ亮?，假設(shè)摩擦系數(shù)是, 總共承受的力 選用的氣缸CTA對于驅(qū)動力的要求能夠滿足。 5.1.3 導(dǎo)向裝置 機(jī)械手臂驅(qū)動是氣動，在它進(jìn)行伸縮的時(shí)候，為了避免機(jī)械手臂圍繞著軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動，機(jī)械手指能夠指向正確的地方，并且不會有很大的彎曲力矩作用在活塞桿上，這樣手臂的剛性就變大了，對機(jī)械手臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，安排導(dǎo)向裝置在上面。安裝時(shí)候具體的結(jié)構(gòu)要按照論文里面設(shè)計(jì)的構(gòu)造還有抓取物品有多重等，并且設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)格局的時(shí)候，最好少用點(diǎn)運(yùn)動零部件，那么重量就可以變輕，這樣對于回轉(zhuǎn)中心的慣量就變少了。 論文里面導(dǎo)向桿用的是單的，這樣手臂的剛性會變好，導(dǎo)向性也更強(qiáng)。 5.1.4 平衡裝置 論文里面，要想讓機(jī)械手臂兩頭跟重力矩品狀況靠近一點(diǎn)，將手爪一邊的重力矩影響變少一些，所以加裝平衡裝置在伸縮氣缸的一邊，擺放砝碼在裝置里面，砝碼有多重按照抓取物料多重，還有氣缸運(yùn)行數(shù)據(jù)來進(jìn)行調(diào)整，一定要讓手臂兩頭盡量平衡些。 5.2 手臂升降氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 5.2.1 尺寸設(shè)計(jì) 氣缸運(yùn)行的長是=118mm,氣缸里面直徑是=110mm,半徑R=55mm,氣缸進(jìn)行加速度需要的時(shí)間=0.1s,壓強(qiáng)p=0.4MPa,那么將驅(qū)動力算出來： 5.2.2 尺寸校核 1．測出來手腕重是80kg,那么重力： 2．假設(shè)加速度是，那么慣性力就是： 3.因?yàn)榛钊葧心Σ亮?，假設(shè)摩擦系數(shù)是， 總共承受的力 那么設(shè)計(jì)的大小對于真正用的時(shí)候要求能夠滿足。 5.3 手臂回轉(zhuǎn)氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 5.3.1 尺寸設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)氣缸的長是,氣缸里面直徑是,半徑R=105mm,軸徑半徑,氣缸工作起來角速度=，加速度時(shí)間0.5s,壓強(qiáng), 將力矩算出來： 5.3.2 尺寸校核 1．測出來跟手臂一起轉(zhuǎn)動的零部件重,對零部件質(zhì)量布局狀況進(jìn)行分析， 圓盤半徑是，質(zhì)量在它上面等效布局，將轉(zhuǎn)動慣量計(jì)算出來： （） 軸承，油封的中間會有摩擦力出現(xiàn)，假設(shè)摩擦系數(shù)是, 驅(qū)動力矩的總值是： 對于設(shè)計(jì)要求完全能夠滿足。 第六章 氣動系統(tǒng)設(shè)計(jì) 氣壓傳動系統(tǒng)工作原理圖如下： 6-1圖里面展示的機(jī)械手氣壓傳動系統(tǒng)如何工作的。通過空氣壓縮機(jī)，在快換接頭的作用下，進(jìn)到儲氣罐里面，從分水這里到過濾器，調(diào)壓閥，油霧器，進(jìn)到每一個(gè)并聯(lián)氣路上的電磁閥上，這樣可以對氣缸還有機(jī)械手的動作進(jìn)行控制。 每一個(gè)通行裝置對速度調(diào)整，只要是排氣口節(jié)流的，那么都要裝一個(gè)節(jié)流阻尼螺釘在排氣口，這樣才能調(diào)整，這種辦法結(jié)構(gòu)很簡單，并且效果也不錯(cuò)。比方說在靠近氣缸的兩個(gè)地方裝兩個(gè)快速排氣閥，這樣啟動就很快，并且全程的速度都可以調(diào)整。安裝氣節(jié)流的單向節(jié)流閥在升降氣缸上，可以對手柄上升的速度進(jìn)行調(diào)整，因?yàn)槭直圩陨碛兄亓?，會向下降，所以調(diào)整的速度還是要裝一個(gè)節(jié)流阻尼螺釘在電磁閥排氣口這里。氣液傳送器氣缸的排氣節(jié)流，能夠?qū)剞D(zhuǎn)液壓緩沖器的背壓進(jìn)行調(diào)整。 把氣路弄的簡單點(diǎn)，電磁閥少用一些，安裝液壓緩沖器在每一個(gè)工作氣缸上，這樣的話不需要裝氣路阻尼零件在電磁閥還有切向節(jié)流閥，行程節(jié)流閥的上面。 電磁閥的通徑，按照工作氣缸的大小，行走距離，速度將需要的壓縮空氣流量給算出來，跟確定的電磁閥的壓力狀況下公稱使用流量進(jìn)行匹配。 第七章 結(jié) 論 1、論文里面機(jī)械手是啟動通用的，跟專用機(jī)械手進(jìn)行對比，這種機(jī)械手的自由度能夠改變，能夠?qū)刂瞥绦蜻M(jìn)行調(diào)整，所以用的范圍比較大。 2、傳動用的氣壓，動作很快，反應(yīng)也很快，過載能夠進(jìn)行保護(hù)，方便實(shí)現(xiàn)自動化控制。對工作環(huán)境能夠很好使用，環(huán)境有改變也不會對傳動或者控制效果產(chǎn)生影響。損失的阻力還有泄漏的阻力沒有多大，對環(huán)境沒有多大傷害。并且花銷不多。 3、畫出來氣壓系統(tǒng)的工作原理，這樣省去了不少時(shí)間，很多重復(fù)性工作不需要再做。 致 謝 論文是在指導(dǎo)老師俞云強(qiáng)的幫助和教導(dǎo)下做完的，老師對待學(xué)術(shù)非常認(rèn)真，所以在這里我尤其要感謝俞老師，沒有您的指導(dǎo)和幫助，相信我不會在這么快的時(shí)間將論文完成！剛開始拿到論文的題目的時(shí)候，老師就給了我很多幫助，給了我不少有用的資料，平時(shí)的生活里面，老師、同學(xué)們都幫了我不少，在這里對大家都表示感謝，對我的學(xué)校無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院也表示感謝。 參考文獻(xiàn) 1.張建民.工業(yè)機(jī)器人.北京:北京理工大學(xué)出版社，1988 2.蔡自興.機(jī)器人學(xué)的發(fā)展趨勢和發(fā)展戰(zhàn)略.機(jī)器人技術(shù)，2001, 4 3.金茂青，曲忠萍，張桂華.國外工業(yè)機(jī)器人發(fā)展勢態(tài)分析.機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用 ，2001 4.王雄耀.近代氣動機(jī)器人(氣動機(jī)械手)的發(fā)展及應(yīng)用.液壓氣動與密封，1999, 5 5.嚴(yán)學(xué)高，孟正大.機(jī)器人原理.南京:東南大學(xué)出版社，1992 6.機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1986 7.黃錫愷，鄭文偉.機(jī)械原理.北京:人民教育出版社，1981 8.成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊.北京:化學(xué)工業(yè)出版社 9.鄭洪生.氣壓傳動及控制.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1987 10.吳振順.氣壓傳動與控制.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1995 11.徐永生.氣壓傳動.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1990, 5 28 調(diào) 研 報(bào) 告 國外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個(gè)趨勢: (1)工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修)，而單機(jī)價(jià)格不斷下降，平均單機(jī)價(jià)格從91年的10.3萬美元降至97年的65萬美元。 (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)器人整機(jī);國外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問市。 (3)工業(yè)機(jī)器人控制系統(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)機(jī)器人中的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)器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺、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(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機(jī)器人。 (6)當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(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)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。美國發(fā)射到火星上的“索杰納”機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實(shí)例。 (7)機(jī)器人化機(jī)械開始興起。從94年美國開發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來，這種新型裝置已成為國際研究的熱點(diǎn)之一，紛紛探索開拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域。我國的工業(yè)機(jī)器人從80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，在國家的支持下，通過“七五”、“八五”科技攻關(guān)，目前己基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人;其中有130多臺套噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近30條自動噴漆生產(chǎn)線(站)上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人己應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來看，我國的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，如:可靠性低于國外產(chǎn)品:機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距;在應(yīng)用規(guī)模上，我國己安裝的國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約200臺，約占全球已安裝臺數(shù)的萬分之四。以上原因主要是沒有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，“一客戶，一次重新設(shè)計(jì)”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模塊化設(shè)計(jì)，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程.我國的智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在“863”計(jì)劃的支持下，也取得了不少成果。其中最為突出的是水下機(jī)器人，6000m水下無纜機(jī)器人的成果居世界領(lǐng)先水平，還開發(fā)出直接遙控機(jī)器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、管道機(jī)器人等機(jī)種:在機(jī)器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上開展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機(jī)器人、智能裝配機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)械等的開發(fā)應(yīng)用方面則剛剛起步，與國外先進(jìn)水平差距較大，需要在原有成績的基礎(chǔ)上，有重點(diǎn)地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實(shí)用的技術(shù)和產(chǎn)品，以期在“十五”后期立于世界先進(jìn)行列之中。 進(jìn)入21世紀(jì)，隨著我國人口老齡化的提前到來，近來在東南沿海還出現(xiàn)在大量的缺工現(xiàn)象，迫切要求我們提高勞動生產(chǎn)率，降低工人的勞動強(qiáng)度，提高我國工業(yè)自動化水平勢在必行，本設(shè)計(jì)的目的就是設(shè)計(jì)一個(gè)氣動搬運(yùn)機(jī)械手，應(yīng)用于工業(yè)自動化生產(chǎn)線，把工業(yè)產(chǎn)品從一條生產(chǎn)線搬運(yùn)到另外一條生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)，減輕產(chǎn)業(yè)工人大量的重復(fù)性勞動，同時(shí)又可以提高勞動生產(chǎn)率。。 現(xiàn)在的機(jī)械手大多采用液壓傳動，液壓傳動存在以下幾個(gè)缺點(diǎn): (1)液壓傳動在工作過程中常有較多的能量損失(摩擦損失、泄露損失等):液壓傳動易泄漏，不僅污染工作場地，限制其應(yīng)用范圍，可能引起失火事故，而且影響執(zhí)行部分的運(yùn)動平穩(wěn)性及正確性。 (2)工作時(shí)受溫度變化影響較大。油溫變化時(shí)，液體粘度變化，引起運(yùn)動特性變化。 (3)因液壓脈動和液體中混入空氣，易產(chǎn)生噪聲。 (4)為了減少泄漏，液壓元件的制造工藝水平要求較高，故價(jià)格較高;且使用維護(hù)需要較高技術(shù)水平。鑒于以上這些缺陷，本機(jī)械手?jǐn)M采用氣壓傳動， 氣動技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn): (1)介質(zhì)提取和處理方便。氣壓傳動工作壓力較低，工作介質(zhì)提取容易，而后排入大氣，處理方便，一般不需設(shè)置回收管道和容器:介質(zhì)清潔，管道不易堵存在介質(zhì)變質(zhì)及補(bǔ)充的問題. （2)阻力損失和泄漏較小，在壓縮空氣的輸送過程中，阻力損失較小(一般不卜澆塞僅為油路的千分之一)，空氣便于集中供應(yīng)和遠(yuǎn)距離輸送。外泄漏不會像液壓傳動那樣，造成壓力明顯降低和嚴(yán)重污染。 (3)動作迅速，反應(yīng)靈敏。氣動系統(tǒng)一般只需要0.02s-0.3s即可建立起所需的壓力和速度。氣動系統(tǒng)也能實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，便于自動控制。 (4)能源可儲存。壓縮空氣可存貯在儲氣罐中，因此，發(fā)生突然斷電等情況時(shí)，機(jī)器及其工藝流程不致突然中斷。 (5)工作環(huán)境適應(yīng)性好。在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、強(qiáng)輻射、振動等惡劣環(huán)境中，氣壓傳動與控制系統(tǒng)比機(jī)械、電器及液壓系統(tǒng)優(yōu)越，而且不會因溫度變化影響傳動及控制性能。 (6)成本低廉。由于氣動系統(tǒng)工作壓力較低，因此降低了氣動元、輔件的材質(zhì)和加工精度要求，制造容易，成本較低。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為:由于氣體具有可壓縮性，因此，在氣動伺服系統(tǒng)中要實(shí)現(xiàn)高精度定位比較困難(尤其在高速情況下，似乎更難想象)。此外氣源工作壓力較低，抓舉力較小。雖然氣動技術(shù)作為機(jī)器人中的驅(qū)動功能已有部分被工業(yè)界所接受，而且對于不太復(fù)雜的機(jī)械手，用氣動元件組成的控制系統(tǒng)己被接受，但由于氣動機(jī)器人這一體系己經(jīng)取得的一系列重要進(jìn)展過去介紹得不夠，因此在工業(yè)自動化領(lǐng)域里，對氣動機(jī)械手、氣動機(jī)器人的實(shí)用性和前景存在不少疑慮。 面對不斷飛速發(fā)展的社會以及經(jīng)濟(jì)增長速度，讓我們很容易想到這是高速發(fā)展的科技快速發(fā)展的結(jié)果?，F(xiàn)代科技發(fā)展的主要都會圍繞著效率以及機(jī)械化。本課題就是利用PLC控制系統(tǒng)控制的生產(chǎn)線上的機(jī)械手，可以幫助人工進(jìn)行貨物的運(yùn)送。即可以將生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)產(chǎn)品進(jìn)行搬運(yùn)，這樣可以減少勞動力，可以顯著地提高人民的生活水平。 3