【正文】 。4 抓取機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 6 機(jī)械手 手部的設(shè)計(jì)計(jì)算 6 機(jī)械手腕部 的設(shè)計(jì)計(jì)算 10 機(jī)械手 臂 部設(shè)計(jì)計(jì)算 15 機(jī)械手 手臂升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 19 機(jī)械手 手臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 22 第三 章． 小結(jié) 與展望 26 參考文獻(xiàn) 27 致 謝 28 1 引 言 在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機(jī)械化、自動(dòng)化已成為突出的主題。隨著工業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)一步發(fā)展 ,自動(dòng)化已經(jīng)成為現(xiàn)代企 業(yè)中的重要支柱 ,無人車間、無人生產(chǎn)流水線等等，已經(jīng)隨處可見。同時(shí)，現(xiàn)代生產(chǎn)中，存在著各種各樣的生產(chǎn)環(huán)境，如高溫、放射性、有毒氣體、有害氣體場合以及水下作業(yè)等，這些惡劣的生產(chǎn)環(huán)境不利于人工進(jìn)行操作。 工業(yè)機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新的技術(shù)，是現(xiàn)代控制理論與工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化實(shí)踐相結(jié)合的產(chǎn)物，并以成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。工業(yè)機(jī)械手是提高生產(chǎn)過程自動(dòng)化、改善勞動(dòng)條件、 提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的有效手段之一。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲以及帶有放射性和污染的場合，應(yīng)用得更為廣泛。在我國，近 幾年來也有較快的發(fā)展，并取得一定的效果，受到機(jī)械工業(yè)和鐵路工業(yè)部門的重視。 本課題擬開發(fā)物料搬運(yùn)機(jī)械手，對(duì)機(jī)械手的上下、左右以及抓取運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。該裝置機(jī)械部分有滾珠絲杠、滑軌、機(jī)械抓手等；電氣方面由交流電機(jī)、變頻器、操作臺(tái)等部件組成。我們利用可編程技術(shù)，結(jié)合相應(yīng)的硬件裝置，控制機(jī)械手完成各種動(dòng)作。 由于時(shí)間倉促和個(gè)人水平限制，我的設(shè)計(jì)存在著許多還沒來得及解決的問題，希望廣大老師、同學(xué)能夠給予批評(píng)指正并予以解決。 工業(yè)機(jī)械手的概述 2 第一章 工業(yè) 機(jī)械手的概述 機(jī)械手的發(fā)展及現(xiàn)狀 機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。 ［ 4］ （ 1） 執(zhí)行機(jī)構(gòu)：包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機(jī)構(gòu)如圖 所示。 圖 機(jī)構(gòu)簡圖 ① 手部：是機(jī)械手與工件接觸的部件。由于與物體接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手部。由于本課題的工件是圓柱狀棒料，所以采用夾持式。由手指和傳力機(jī)構(gòu)所構(gòu)成，手指與工件接觸而傳力機(jī)構(gòu)則通過手指夾緊力來完成夾放工件的任務(wù)。 ② 手腕：是聯(lián)接手部和手臂的部件，起調(diào)整或改變工件方位的作用。 ③ 手 臂：支承手腕和手部的部件，用以改變工件的空間位置。 ④ 立柱：是支承手臂的部件。手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)均與立柱有密切的聯(lián)系。機(jī)械手的立柱通常為固定不動(dòng)的。 ⑤ 機(jī)座：是機(jī)械手的基礎(chǔ)部分。機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各部件和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)均安裝于機(jī)座上，故起支承和聯(lián)接的作用。 （ 2）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)執(zhí)行運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置。常用的有液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)、電力傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)等四種形式。 （ 3）控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)是機(jī)械手的指揮系統(tǒng) ，它控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，讓執(zhí)行機(jī)構(gòu) 3 按規(guī)定的要求進(jìn)行工作，并檢測其正確與否。一般常見的為電器與電子回路控 制，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)也不斷增多。 工業(yè)機(jī)械手（以下簡稱機(jī)械手）是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，已成為現(xiàn)代制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要的組成部分。機(jī)械手的迅速發(fā)展是由于它具有積極作用正日益為人們所認(rèn)識(shí)：其一，它能部分地代替人工操 作；其二，它能 照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位置來完成工件的傳送和裝卸；其三，它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配。因此，它能大大地改善工人的勞動(dòng)條件，顯著地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。因而，機(jī)械手受到各先進(jìn)工業(yè)國家的重視，并投入了大量的人力物力加以研究 和應(yīng)用，尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲以及帶有放射性和污染的場合，應(yīng)用得更為廣泛。該技術(shù)在我國近幾年來也有較快的 發(fā)展，并取得一定的成果，受到各工業(yè)企業(yè)的重視 。但目前使用的機(jī)械手的電氣控制系統(tǒng)一般采用繼電器和開關(guān)元件組成的控制系統(tǒng)，不能實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的邏輯控制和較多功能控制方式的選擇，因而現(xiàn)場使用功能和控制方式單一，不能進(jìn)行在線管理。 工業(yè)生產(chǎn) 上應(yīng)用的機(jī)械手，由于使用場合和工作要求的不同，其結(jié)構(gòu)型式亦各不相同，技術(shù)復(fù)雜程度也有很大差別。但它們都有類似人的手臂、手腕和手的部分動(dòng)作及功能；一般都能按預(yù)定程序，自動(dòng)地、 重復(fù)循環(huán)地進(jìn)行工作 。 課題研究的意義 機(jī)械手具有以下幾方面的性能： （ 1） 能準(zhǔn)確的抓住方位變化的物體。 （ 2） 能判斷對(duì)象的重量。 （ 3） 能自動(dòng)避開障礙物。 這種具有感知能力并能對(duì)感知的信息做出反應(yīng)的工業(yè)機(jī)械手稱為智能機(jī)械手，它是有發(fā)展前途的。 目前，工業(yè)機(jī)械手廣泛應(yīng)用于各種制造行業(yè)中，如電器制造行業(yè)、汽車制造行業(yè)、塑料加工行業(yè)、通用機(jī)械制造行業(yè)以及金屬加工行業(yè)等，都使用了工業(yè)機(jī) 械手。隨著社會(huì)生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)機(jī)械手的功能和性能將進(jìn)一步得到改善和提高，因此，工業(yè)機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒃絹碓?廣。 工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì) 4 第二章 工業(yè) 機(jī)械手的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)目的 畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)生在完成基礎(chǔ)課和專業(yè)課等學(xué)習(xí)之后進(jìn)行的綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，總的目的是在老師的指導(dǎo)下，使學(xué)生通過課程設(shè)計(jì)，對(duì)所學(xué)的理論知識(shí)進(jìn)行一次系統(tǒng)的回顧檢查復(fù)習(xí)和提高，并運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，通過調(diào)研，設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)電控制方面的課題，收到從理論到實(shí)踐應(yīng)用的綜合訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立運(yùn)用所學(xué)理論解決具體問題的能力，具體有以下幾點(diǎn)： （ 1） 通過檢索查閱運(yùn)用有關(guān)手冊、標(biāo)準(zhǔn)及參考資料，培養(yǎng)起學(xué)生檢索查閱資料、實(shí)用資料的方法和能力。 （ 2） 通過 查閱課程理論知識(shí)，運(yùn)用所學(xué)的 基礎(chǔ)課，專業(yè)技術(shù)課和專業(yè)課知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實(shí)際問題正確設(shè)計(jì)總體方案，分析具體問題，進(jìn)行工程設(shè)計(jì)能力。 設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求 設(shè)計(jì)通用圓柱坐標(biāo)系機(jī)械手及控制系統(tǒng)。設(shè) 計(jì)中的機(jī)械手各動(dòng)作由液壓缸驅(qū)動(dòng)，并有電磁閥控制，技術(shù)指標(biāo)如下： 表 機(jī)械手的技術(shù)指標(biāo) 1 動(dòng)作 符號(hào) 行程范圍 速度 伸縮 X 400mm 小于 250mm∕ s 升降 Z 400mm 小于 70 mm∕ s 回轉(zhuǎn) Φ 0210176。 小于 90176。 ∕ s 表 機(jī)械手的技術(shù)指標(biāo) 2 抓重 自由度 定位精度 控制方式 200N300N 四 個(gè) 177。 3mm PLC 手腕運(yùn)動(dòng)參數(shù) :