【正文】 ........................................................14 臂部結構 ...............................................................................14 ： .........................................................................15 手部結構： ...........................................................................15 夾緊力計算： .......................................................................15 手臂的設計計算 ..................................................................16 液壓缸結構尺寸液壓缸內徑計算 ： .............................................17 .............................................................................18 .................................................................20 總結 ……………………………………………………………. 22 致謝 ……………………………………………………………. 23 II 參考文獻 ………………………………………………………. 24 1 第一章 緒論 機械手發(fā)展狀況 發(fā)展歷史 1954年，被稱為“機器人之父”的美國科學家 Gee Devol取得了附有重放記憶裝置的第一臺機械手的專利權，該設備能執(zhí)行從一點到另一點的受控運動 (即點 點運動 )，這被認為是機器人時代的開始。五年后，普蘭耐特公司 (Pla Corp.)出售第一臺工業(yè)用 機器人。 60年代中期，隨著機器人學這一新領域的發(fā)展，在麻省理工學院、斯坦福大學、斯坦福研究所 (SRI)，以及蘇格蘭愛丁堡大學這樣的理工學院中，出現(xiàn)了好幾個研究中心，并出現(xiàn)了涉及人工智能的研究課題。 1970年，機器人學界早期的改革家之一， Victor Schenman在 斯坦福大學演示一種計算機控制的工業(yè)機械手，這就是非常著名的斯坦 機械手。它非常先進，技術很復雜，迄今還被很多研究中心使用。 70年代以后，機械手和以機械手為核心的自動化設備在工業(yè)發(fā)達國家，尤其在日本，有了廣泛的應用。由工業(yè)機械手與其它設備組成 的生產線極大的提高了企業(yè)的勞動生產率，提高和穩(wěn)定了產品質量，大大縮短了產品更新?lián)Q代的周期。這些應用在很大程度上激發(fā)了人們對機械手的研究和開發(fā)，它的技術也因此取得了長足的進步。 80年代，人們?yōu)榱俗寵C器人技術向各行各業(yè)擴展、應用，于有了用于社會服務、海洋開發(fā)、宇宙空間、地下采礦、軍事作戰(zhàn)、救災搶險等領域的機器人。應用于這些領域的機器人，絕大多數(shù)都是由機械手和與之對應的安裝平臺組成的。 到了上世紀 90年代，隨著計算機技術、微電子技術、網(wǎng)絡技術等的快速發(fā)展和它們之間的相互整合，機械手技術得到了飛速發(fā)展。除了 2 工業(yè)機 械手水平不斷提高之外，各種用于非制造業(yè)的特種機械手也有了長足的進展。現(xiàn)代控制理論使得機械手控制系統(tǒng)的性能進一步提高。傳感器技術的發(fā)展和應用大大的提高了機械手的作業(yè)性能和對環(huán)境的適應性。網(wǎng)絡通信技術實現(xiàn)了多個機械手的協(xié)調工作，也使得機械手山過去的專用設備向標準化設備發(fā)展。微電子技術的快速發(fā)展和大規(guī)模集成電路的應用，使機械手的可靠性有了很大的提高。還有通過諸如模態(tài)分析、有限元分析及仿真設計等現(xiàn)代設計方法的運用，某些領域的機械手己經(jīng)實現(xiàn)了優(yōu)化設計，在這個方面做的比較突出的是德國的 KUKA公司。 近年來，隨著人類 活動領域的進一步擴大，人們對非制造業(yè)用機械手的研究空前活躍起來。這些行業(yè)與制造業(yè)相比，其主要特點是工作環(huán)境的非結構化和不確定性，因而對機械手的要求更高，需要機械手具有對外感知能力以及局部的自主規(guī)劃能力等。美國的 AUSS、俄羅斯的 MT8法國的 EPAVLARD等裝有水下機械手的機器人系統(tǒng)己用于海洋石油開采，海底勘探、救撈作業(yè)、管道敷設和檢查、電纜敷設和維護等方面，形成了有纜水下機器人和無纜水下機器人兩大類。核工業(yè)用機械手，國外的研究主要集中在機構靈巧，動作準確可靠、反應快、重量輕、剛度好、便于裝卸與 維修的高性能伺服手。己完成的典型系統(tǒng)，如美國 ORML基于機器人的放射性儲罐清理系統(tǒng)、反應堆用雙臂操作器，加拿大研制成功的輻射監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，德國的 C7靈巧手等。目前，機器人技術發(fā)達的國家都在競相開發(fā)地下機械手、醫(yī)用機械手、建筑用機械手和 軍用機械手，并已經(jīng)取得了一些卓有成效的結果 。 現(xiàn)代研究趨勢 目前國際機器人界都在加大科研力度，進行機械手共性技術的研究，并朝著智能化和多樣化方向發(fā)展。主要研究內容集中在以下幾個方面 : 1)工業(yè)機械手的優(yōu)化設計技術 :探索新的高強度輕質材料，進一步提高負載 / 自重比，同時機構向著模塊化、可重構方向發(fā)展。 2)機械手控制技術 :重點研究開放式，模塊化控制系統(tǒng)，人機界面更加友好，語言、圖形編程界面正在研制之中。機械手控制器的標準化和網(wǎng)絡 3 化，以及從于 Pc機網(wǎng) 絡式控制器己成為研究熱點。編程技術除進一步提高在線編程的可操作性之外，離線編程的實用化將成為研究重點。 3)多傳感器系統(tǒng) :為進一步提高機械手的智能和適應性，多種傳感器的使用是其問題解決的關鍵。其研究熱點在于有效可行的多傳感器信息融合算法，特別是在非線性及非平穩(wěn)、非正態(tài)分布的情形下的多傳感器信息融合算法。另一 個問題就是傳感系統(tǒng)的實用化。 4)機械手的結構靈巧，控制系統(tǒng)愈來愈小，二者正朝著一體化方向發(fā)展。 5)機械手遙控及監(jiān)控技術，半自主和自主技術，多個機械手和操作者之間的協(xié)調控制，通過網(wǎng)絡建立大范圍內的機械手遙控系統(tǒng)，在有時延的情況下，建立預先顯示進行遙控等。 6)虛擬機械手技術，基于多傳感器、多媒體和虛擬現(xiàn)實以及臨場感技術，實現(xiàn)機械手的虛擬遙控操作和人機交互。 7)多智能體調節(jié)控制技術 :這是目前機械手研究的一個嶄新領域。主要對多智能體的群體體系結構、相互間的通信與磋商機理，感知與學習方法，建模和規(guī)劃、 群體行為控制等方面進行研究。 8)軟機械手技術 :主要用于醫(yī)療、護理、休閑和娛樂場合。傳統(tǒng)機械手設計未考慮與人緊密共處，因此其結構材料多為金屬或硬性材料，軟機械手技術要求其結構、控制方式和所用傳感系統(tǒng)在機械手意外地與環(huán)境或人碰撞時是安個，機器人對人是友好的。 9)仿人和仿生技術 :這是機械手技術發(fā)展的最高境界，目前僅在某些方面進行一些基礎研究。 1. 1. 3 國內發(fā)展狀況 我國的機械手研究與開發(fā)工作起步較早，曾經(jīng)有過一些成果，但在產業(yè)化和應用上， 一直步履維艱。改革開放以來，通過 “七五 ”、 “八五 ”科技攻 關，目前基本掌握了機械手的設計制造技術、控制系統(tǒng)硬件和軟件設計技術、運動 4 學和軌跡規(guī)劃技術，生產了部分機械手關鍵元器件，開發(fā)出了噴漆、弧焊、裝配、搬運等機械手 .但是，我國的機械手技術及其應用程度和發(fā)達國家相比還有很大的差距，如 :可靠性低于國外產品 。機械手應用工程起步較晚，應用領域窄，生產線系統(tǒng)技術與國外比有差距 。在應用規(guī)模上遠遠趕不上發(fā)達國家。以上原因主要是沒有實現(xiàn)機械手的高度產業(yè)化。當前我國機械手的生產幾乎都是應用戶的要求， “一個客戶，一次重新設計，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本高 ，而且質量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產業(yè)化前期的關鍵技術，對產品進行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模塊化設計，積極推進產業(yè)化進程。 應用舉例 移動機器人的研究始于 60 年代末期。斯坦福研究院 (SRI)的 Nils Nilssen 和 Charles Rosen 等人，在 1966 年至 1972 年中研制出了取名 Shakey 的自主移動機器人。目的是研究應用人工智能技術，在復雜環(huán)境下機器