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******本科畢業(yè)設計文獻綜述 學 院 機械工程 學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 **級**班 設計題目 自動上下料機械手系統(tǒng)設計 學生姓名 *** 學 號 ******* 指導教師 *** 文獻綜述完成日期 ******* 一、前言 機械手技術是近年來發(fā)展的重要領域之一，它主要是以微電子技術為主導的多種新興技術與機械技術融合而成的一種綜合性的高科技技術。這一技術不僅應用于傳統(tǒng)的制造業(yè)，如：采礦、化工、冶金等領域，目前已經擴大到國防、航天、醫(yī)療、家庭、辦公自動化等領域中。 機械手是由操作機、控制器、伺服驅動系統(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)的自動化生成設備，特別適用于多品種、變批量的柔性生產。機械手不僅可以提高產品質量和生產效率，并且對于產品的快速更新?lián)Q代具有十分重要的意義。 二、主題 根據(jù)文獻[1-5]了解到，1956 年，戴沃爾發(fā)明了世界上第一臺機械手Unimate，該機械手被首次應用于通用汽車的裝配生產線上。1969 年，Victor Scheinman設計了Stanford機械手，用于復雜的加工、切割、噴涂、裝配及焊接作業(yè)。1973 年，KUKA Robotics制造了世界上第一臺6自由度機械手Famulus，并使用電機作為其驅動器。隨著軟硬件性能的發(fā)展，機械手逐步往高度、重載、智能、精密等方向發(fā)展。 70 年代初，中國進入了機械手技術的萌芽期，當時主要以引進國外先進技術代替部分勞動力為主；進入 80 年代，誕生了一批如上海 ABB、沈陽新松等機械手企業(yè)，為我國機械手技術的發(fā)展奠定了基礎；進入 90 年代，如青島歐地希、上?？埋R汽車設備等公司均研發(fā)了面向用戶需求的機械手。而在進入 21 世紀，特別是2010年以后，國內機械手越發(fā)趨向于智能化。由于國家的支持及各制造業(yè)公司對自動化生產線的強烈需求，許多傳統(tǒng)機械集團也明確了機械手在中國發(fā)展的潛力，并紛紛轉向對機械手技術的研究和開發(fā)。歷經 50 多年的發(fā)展，國內機械手已趨向于“井噴”狀態(tài)，目前較出名的除了新松、歐地希等老牌企業(yè)，還有科沃斯電器、阿亦睿、北京拓博爾、西安超人等智能機械手研發(fā)公司。而一些中小型非標準自動化公司更是如雨后春筍般進入國內機械手市場。 通過對文獻[5-9]的閱讀，發(fā)現(xiàn)目前機械手多用于工業(yè)行業(yè)，通過機械手與機床、數(shù)控中心的有機結合，代替工人工作，從而減輕工人勞動強度，提高生產效率，目前主要應用于工業(yè)自動化、流水線、機械廠、汽車廠、電子廠等。機械手主要由手爪、手臂、腰座等組成。手爪是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求可分為夾持型、托持型和吸附型，通過手爪的各種轉動（擺動）、移動或復合運動，改變被抓持物件的位置和姿勢。 通過文獻[9-11]了解到，目前的機械手可分為三類。第一類是不需要人工操作的通用機械手，它是一種獨立的、不附屬于某一主機的裝置，能夠根據(jù)任務的需要編制程序，完成各項規(guī)定工作。第二類是需要人工操作的，稱為操作機，它主要應用于原子、軍事工業(yè)，前期通過操作機完成特定的作業(yè)，后來發(fā)展到用無線電信號操作機械手來進行探測月球、火星。第三類是專用機械手，主要附屬于自動機床或自動線上，用于解決機床上下料和工件傳送。這種機械手在國外稱為“Mechanical Hand”，它是為主機服務的，由主機驅動，除少數(shù)外，工作程序一般是固定的。 根據(jù)文獻[12-15]了解到，目前的機械手主要是采用液壓控制、伺服電機實現(xiàn)其定位。液壓機械手的運動速度和操作力是由油的流量與壓力來確定，因而只要控制油的流量和壓力，就可以控制機械手的運動速度和操作力，油壓壓力一般在5-140公斤/厘米范圍內，最大臂力可達160公斤以上。這類機械手的有優(yōu)點有： 1)液壓執(zhí)行元件(馬達和油缸)結構緊湊，重量輕，功率小。2) 可通過液壓油帶走大量熱能，保證機械的正常運行，并由于液壓油的潤滑作用，可延長元件的使用壽命。3)響應速度比較快，能高速啟動，無后滯現(xiàn)象。其力矩一慣量比也較大，因而其加速度能力較強；缺點是：1）液壓控制需要一套液壓系統(tǒng)，而且價格較貴。2) 油溫有上限，并難以保持不漏，比較臟，易于使閥和執(zhí)行元件堵塞。 近年來，可編程序控制系統(tǒng)的發(fā)展越來越迅速。 PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。綜上，PLC具有實用性強、維護方便、容易改造、體積小、重量輕等優(yōu)點被廣泛應用。 三、總結 通過查閱一系列文獻發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的機械手在機械配合的使用過程中存在定位不準確、生產精度低等問題，針對這一問題，結合國內外機械手的現(xiàn)狀，做到機械手的合理化、規(guī)范化、低成本化，設計一種自動上下料機械手系統(tǒng)設計。 目前，在國內很多工廠的生產線上數(shù)控機床裝卸工件仍由人工完成，這樣不僅勞動強度大，且生產效率低。為了提高生產加工的工作效率,降低成本,并使生產線發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng),適應于自動化生產,針對具體生產工藝,利用機械手技術，設計用一臺裝卸機械手代替人工工作，以提高勞動生產率。 本機械手主要采用PLC電氣控制與數(shù)控車床（數(shù)控銑床，加工中心等）組合最終形成生產線，實現(xiàn)加工過程（上料、加工、下料）的自動化、無人化以及準確定位。目前，我國的制造業(yè)正在迅速發(fā)展，越來越多的資金流向制造業(yè)，越來越多的廠商加入到制造業(yè)。本設計能夠應用到加工工廠車間，滿足數(shù)控機床以及加工中心的加工過程安裝、卸載加工工件的要求，從而減輕工人勞動強度，節(jié)約加工輔助時間，提高生產效率和生產力。 參考文獻（12—15篇） [1]鄧文俊.磁瓦自動生產線機械手系統(tǒng)的研究及開發(fā)[D].浙江理工大學.2016. [2]李昌輝.自動上料機械手系統(tǒng)開發(fā)[D].哈爾濱工業(yè)大學.2009. [3]陳從平.銅電解陽極自動生產線上、下料機械手的設計與研究[D].昆明理工大學.2002. [4]鄶紅藝.自動下料機的機械結構設計與研究[D].中北大學.2017. [5]周飛.M1020無心外圓磨床自動上料機設計[D].西京學院.2016. [6]方靈峰.電芯自動上下料機械手系統(tǒng)的研發(fā)[D].浙江理工大學.2016. [7]顧以進.鈑金沖壓自動上下料機械手的研究與開發(fā)[D].哈爾濱工業(yè)大學.2014. [8]談業(yè)明.腳輪支架沖壓自動化生產線的設計開發(fā)及其實現(xiàn)[D].東南理工大學.2012. [9]黃青青.基于機器視覺的自動上料機械手運動控制[D].東華大學.2015. [10]鐘雪崗.貴金屬首飾加工自動上下料機械手的研制[D].哈爾濱工業(yè)大學.2015. [11]杜雪亮.基于工業(yè)PC運動控制的陶瓷制品全自動取放料機械手的研制[D].天津工業(yè)大學.2012. [12]張俊.基于視覺定位的自動上下料機械手系統(tǒng)研究[D].石家莊鐵道大學.2012. [13]鄧大偉.基于PLC 控制的氣動機械手研制[D].哈爾濱工業(yè)大學.2010. [14]黃晨華,毛桂生.上下料工業(yè)機械手結構設計及仿真研究[J].機械設計與制造. 2013(3):162-164. [15]郭洪武.淺析機械手的應用與發(fā)展趨勢[J].中國西部科技.2012(10):10-12. 指導教師意見 指導教師簽字: 年 月 日 - 3 -