【正文】 件的變化，作相應(yīng)的變更。 此外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及具有觸覺、視覺等性能的機(jī)械手，并考慮與計(jì)算機(jī)連用，逐步成為整個機(jī)械制造系統(tǒng)中 的一個基本單元。 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 在國內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，重點(diǎn)發(fā)展鑄造、熱處理方面的機(jī)械手，以減輕勞動強(qiáng)度，改善作業(yè)條件，在應(yīng)用 專用機(jī)械手的同時(shí)，相應(yīng)的發(fā)展通用機(jī)械手，有條件的還要研制示教式機(jī)械手、計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合機(jī)械手等。而目前我國的工業(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，應(yīng)用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低，機(jī)械手的研究和開發(fā)直接影響到我國自動化生產(chǎn)水平的提高，從經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上考慮都是十分必要的。機(jī)械手越來越廣泛的得到了應(yīng)用，在機(jī)械行業(yè)中它可用于零部件組裝 ，加工工件的搬運(yùn)、裝卸，特別是在自動化數(shù)控機(jī)床、組合機(jī)床上使用更普遍。機(jī)械手涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電器液壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 共 26 頁 第 1 頁 1 緒 論 機(jī)械手的簡介 機(jī)械手是模仿著人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動抓取、搬運(yùn)或操作的自動機(jī)械裝置。 機(jī)械手是在自動化生產(chǎn)過程中使用的一種具有抓取和移動工件功能的自動化裝置，它是 在機(jī)械化、自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。 目前，機(jī)械手已發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng) FMS 和柔性制造單元 FMC 中一 個重要組成部分。 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單，專用性較強(qiáng)。將機(jī)械手各運(yùn)動構(gòu)件，如伸縮、擺動、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)以及根據(jù)不同類型的加緊機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)成典型的通用機(jī)構(gòu)，所以便根據(jù)不同的作業(yè)要求選擇不同類型的基加緊機(jī)構(gòu)，即可組成不同用途的機(jī)械手。 國外發(fā)展現(xiàn)狀 在國外機(jī)械制造業(yè)中工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用較多，發(fā)展較快。如位置發(fā)生稍許偏差時(shí)，即能更正并自行檢測，重點(diǎn)是研究視覺功能和觸覺功能 ， 目前已經(jīng)取得一定成績。工作時(shí)機(jī)械手首先伸出手指尋找工作，通過安裝在手指內(nèi)的壓力敏感元件產(chǎn)生觸覺作用，然后伸向前方，抓住工件。 機(jī)械手的發(fā)展趨勢 (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 97年的 。 (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 。 (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。 1）手部 即與物件接觸的部件?；剞D(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，故應(yīng)用較廣泛。指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等。手臂的作用是帶動手指去抓取物件，并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)到指定的位置 .工業(yè)機(jī)械手的手臂通常由驅(qū)動手臂運(yùn)動的部件 (如油缸、氣缸、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等 )與驅(qū)動源 (如液壓、氣壓或電機(jī)等 )相配合，以實(shí)現(xiàn)手臂的各種運(yùn)動。滾輪式布為有軌的和無軌的兩種。常用的驅(qū)動系統(tǒng)有液壓傳動、 氣壓傳動、機(jī)械傳動。 (3)控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機(jī)械手按規(guī)定的要求運(yùn)動的系統(tǒng)。各結(jié)構(gòu)形式及其相應(yīng)的特點(diǎn)，分別介紹如下： （ 1）直角坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu) 直角坐標(biāo)機(jī)器人的空間運(yùn)動是用三個相互垂直的直線運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的，如圖a131.。 直角坐標(biāo)機(jī)器人的工作空間為一空間長方體。其工作空間是一個圓柱狀 的空間 （ 3）球坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu) 球坐標(biāo)機(jī)器人的空間運(yùn)動是由兩個回轉(zhuǎn)運(yùn)動和一個直線運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的，如圖 11,這種機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，但精度不很高。關(guān)節(jié)型機(jī)器人動作靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。 圖 11 四種機(jī)器人坐標(biāo)形式 課題主要研究內(nèi)容 本文研究了國內(nèi)外機(jī)械手發(fā)展的現(xiàn)狀，通過學(xué)習(xí)機(jī)械手的工作原理，熟悉了搬運(yùn)機(jī)械手的運(yùn)動機(jī)理。 小結(jié) 本章簡要的介紹了機(jī)械手的基本概念。各結(jié)構(gòu)形式及其相應(yīng)的特點(diǎn)，分別介紹如下： 1）直角坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 直角坐標(biāo)機(jī)械手的空間運(yùn)動是用三個相互垂直的直線運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的。 2）圓柱坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 圓柱坐標(biāo)機(jī)械手的空間運(yùn)動是用一個回轉(zhuǎn)運(yùn)動及兩個直線運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的。其工作空間是一個類球形的空間。此種機(jī)械手在工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，如焊接、噴漆、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)。 圖 21 圓柱坐標(biāo)機(jī)械手的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì) 常用驅(qū)動系統(tǒng)及其特點(diǎn) 工業(yè)常用驅(qū)動系統(tǒng)，按動力源分為液壓、氣動和電動三大類。 2）氣動驅(qū)動系統(tǒng) 具有速度快，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，維修方便、價(jià)格低 等特點(diǎn)。這類驅(qū)動系統(tǒng)不需要能量轉(zhuǎn)換，但大多數(shù)電機(jī)后面需安裝精密的傳動機(jī)構(gòu)。 至于控制系統(tǒng)和檢測裝置本文不作研究?？紤]到搬運(yùn)工件的重量一般，考慮加工工件的質(zhì)量達(dá) 10KG，屬于輕型重量，同時(shí)考慮到機(jī)械手的動態(tài)性能及運(yùn)動的穩(wěn)定性，安全性，對手臂的剛度有較高的要求。 導(dǎo)向裝置 液壓 壓驅(qū)動的機(jī)械手臂在進(jìn)行伸縮運(yùn)動時(shí)，為了防止手臂繞軸線轉(zhuǎn)動，以保證手指的正確方向，并使活塞桿不受較大的彎曲力矩作用，以增加手 臂的剛性，在設(shè)計(jì)手臂結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該采用導(dǎo)向裝置。通過增設(shè)導(dǎo)桿， 能顯著提高機(jī)械手的運(yùn)動剛度和穩(wěn)定性，比較好的解決了結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性的問題。 慣F ——— 啟動或制動時(shí)，活塞桿所受平均慣性力。 t? ——— 啟動過程時(shí)間 )(t ，一般取 ss ~ 。 尺寸校核 經(jīng)過上面計(jì)算，確定了液壓缸的驅(qū)動力 NF 1755?驅(qū) ，因此選擇液壓缸的工作壓力MPaP 1? 。 手臂啟動速度 smmv /2021?? ，啟動時(shí)間 st ?? ， kgNg /10? ，升降臂上的總重力G=500N,帶入數(shù)據(jù)得： Ntg vGF 100 2500 ?? ?????慣 （ 3） 密F 的計(jì)算 不同的密封圈其摩擦阻力不同，在手臂設(shè)計(jì)中，采用 O 型密封圈，當(dāng)液壓缸工作壓力小于 MPa10 時(shí)，液壓缸密封處的總的摩擦阻力為： 驅(qū)密 FF ? （ 4） 回F 的計(jì)算 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 15 頁 共 23 頁 一般背壓阻力較小，為了計(jì)算方便，將其省略。 圖 41手碗回轉(zhuǎn)時(shí)受力狀態(tài) 腕部在回轉(zhuǎn)時(shí)一般需要克服以下三種阻力： 1） 腕部回轉(zhuǎn)支承處的摩擦力矩 摩M 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 17 頁 共 23 頁 為簡化計(jì)算，一般取 總力矩摩 MM ? 2）克服由于工件重心偏置所需的力矩 偏M eGM 1?偏 式中 1G ——— 夾持工件重量 )(N 。 ? ——— 手腕回轉(zhuǎn)過程的角速度 )/( srad 啟t ——— 啟動過程中所需時(shí)間，一般取 ~ 。 由于 啟工件慣 tJJ?)(M ?? 2222 smNRgGmRJ ???????? 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 18 頁 共 23 頁 2221 smNlmJ ????