【正文】 ，綜合上述個因素，充分論證其合理性、 可行性、經(jīng)濟性及可靠性后進行最終的選擇。這里通過合理的結構布局和傳動 和傳動鏈優(yōu)化設計，采用簡單的自重平衡方法，在大臂和小臂轉(zhuǎn)軸的一側(cè)都集中安排了兩個較重的電機，這樣可以減小由于安裝電動機和減速運動裝置造成的附加力矩，從而使手臂的自重盡可能地接近平衡。 小臂結構與大臂結構類似，由復合材料 骨架 和薄鋼板組成。既作為機械手的 傳動手臂又作為傳動鏈的箱體。立柱是一個薄壁鋼管，主軸是 45 鋼空心軸。 （ 1） 基座與立柱 基座與立柱的機構圖可參照機械手總裝配圖。 結合所給的技術要求和上述兩種方案的綜合比較 ， 本人設計采用后一種方案 二 ， 即關節(jié)式機械手 ， 因為它相對與本設計的要求更具優(yōu)越性和實用性 ， 性能上也完全能達到預期的目的 。 因此 ， 為了實現(xiàn)一定的運動空間 ， 這種龍門式的機械手的結構尺寸要比其它類型的機械手結構尺寸大 ， 從而占地面積大 ， 工作范圍小 ， 慣性大 ， 靈活性差 。 控 制 方 式 點位過程控制 基 座部分輸出轉(zhuǎn)速為 5r/min,大臂部分固定轉(zhuǎn)速為 8r/min ,大臂俯仰速度為 /4 s??? ，小臂相對大臂俯仰速度 60 /s。在規(guī)定的學 時里要求我個人完成以下工作： （ 1）調(diào)查收集相關的資料和信息，了解工業(yè)機械手的技術和發(fā)展狀況，查找相關中外期刊 6 文獻，撰寫開題報告； （ 2）擬定整體方案，主要是機械原理方面的設計方案； （ 3）根據(jù)給定的自由度數(shù)和技術參數(shù)選擇合適的機身結構； （ 4）繪制系統(tǒng)原理圖，尋找最優(yōu)的任務實現(xiàn)功能元； （ 5）各部分的設計計算； （ 6）繪制工程技術圖紙，并給出相關的技術要求和注意事項； （ 7）編寫課題設計、計算說明書 。因此，機械手設計是有關專業(yè)基礎課和專業(yè)課后的綜合性的專業(yè)設計。 此外，還應大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及觸覺、視覺等性能的機械手，并考慮與 計算機聯(lián)用，逐步成為整個機械制造系統(tǒng)中的一個基本單元。在應用專用機械手的同時，相應地發(fā)展通用機械手，有條件的情況下研制示教式機械手，計算機控制機械手和組合機械手等。 現(xiàn)代世界各國的汽車工業(yè)皆已大量使用焊接機器人進行生產(chǎn)，焊接自動化率高，對穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量和加快生產(chǎn)進度有極大幫助。 采用機械手裝配是目前研制的重點，國外已研究采用攝相機和力的傳感器裝置及微型計算機聯(lián)接在一起，能確定零件的方位，達到裝配的目的。目前工業(yè)機械手主要用于機床加工、鑄鍛、熱處理等方面，無論數(shù)量、品種和性能方面還不能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。此外各有關單位已建立了機器人專門研究隊伍，正在從事各種用途機器人的研究。后來隨著自動化與電子技術的發(fā)展，到目前正是工業(yè)機械人發(fā)展的全盛時期。 機械手應用概況 在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機械化、自動化已成為突出的主題， 化工等連續(xù)性生產(chǎn)過程的自動化已經(jīng)基本得到解決。第三類是用專用機械手，主要附屬于自動機床或自動線上，用以解決機床上下料和工件送。它的特點是具備普通機械性能外，還具備通用機械、記憶智能的三元機械。它 與電子計算機和電視設備保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng) FMS（ Flexible Manufacturing system）和柔性制造單元 FMC(Flexible Manufacturing Cell)中重要的一環(huán)。 第二代機械手正在加緊研制，并以初見成效，已經(jīng)成功應用到多個領域。 1980 年底約有 3000 臺工業(yè)機械手與 ESER 計算機配套使用。 德國機械制造業(yè)是從 1970 年開始應用的機械手。雖該類機械手生產(chǎn)在六十年代初，但都是 國外工業(yè)機械手發(fā)展的基礎。運用系統(tǒng)仿造坦克炮塔，臂可以回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮，用液壓驅(qū)動；控制部分用磁鼓作存貯裝置。 . 機械手發(fā)展簡史 機械手首先是從美國開始研制的。工業(yè)中廣泛使用的鍛造操作機也屬于這一范疇。機械手一般分為三類。 機 械手的迅速發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認識。機器人是最具代表性的現(xiàn)代多種高新技術的綜合體，它可以從某個角度折射出一個國家的科技水平和綜合國力。本設計完成了多自由度關節(jié)式機械手的運動方案設計和驅(qū)動方式選擇，并對機座，手臂及末端執(zhí)行器等機械裝置進行了結構設計。目 錄 1 前 言 ................................................................................................................................ 1 設計題目的背景及目的 ........................................................................................ 1 概述 ........................................................................................................................ 1 . 機械手發(fā)展簡史 ..................................................................................................... 2 機械手應用概況 .................................................................................................... 3 發(fā)展趨勢 ................................................................................................................ 4 2 工業(yè)機械手設計概述 ...................................................................................................... 5 機械手設計目的及意義 ........................................................................................ 5 本次機械手的設計內(nèi)容 ........................................................................................ 5 3 設計要求及方案論證 ...................................................................................................... 6 4 總體設計及分析 .............................................................................................................. 8 系統(tǒng)原理介紹 ........................................................................................................ 8 系統(tǒng)結構論述 ........................................................................................................ 9 機械手結構設計的特點 ............................................................................... 10 5 機械手各部分設計及計算 ............................................................................................ 10 驅(qū)動系統(tǒng)的選擇 .................................................................................................. 10 機械手基座部分設計 .......................................................................................... 12 機械手基座結構的設計原則 ....................................................................... 12 基座部分的設計計算 .................................................................................. 13 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) ............................................................... 16 主要傳動尺寸的確定 ................................................................................... 16 機械手手臂部分設計及計算 .............................................................................. 23 機械手手臂結構設計的原則： ................................................................... 23 機械手手腕部分設計及其計算 ................................................................... 32 6 直接示教輕動化設計 .................................................................................................... 36 7 總結 ................................................................................................................................ 37 參考文獻 .............................................................................................................................. 38 謝 辭 .............................................................................................................................. 39 1 1 前 言 設計題目的背景及目的 機器人是 近 30年來發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設備。 本次設計的內(nèi)容是多自由度關節(jié)式機械手的結構設計，屬于工業(yè)機械手機械部分設計，本次設計的機械手屬于專業(yè)機械手，主要附屬于某一主機，如自動機床或生產(chǎn)線上，用以解決機床的 上下料及工件的傳輸?shù)热蝿?，動作比較單一，只能完成某些特定的任務。 21世紀是一個更為廣泛、更加深入地開發(fā)和應用機器人技術的新時代，伴隨著現(xiàn) 代技術的階躍式更新以及計算機與光、機電一體化等高新技術日新月異的突飛猛進，各種類型機器人的研究越來越向著更高的水平、更新的領域拓展，現(xiàn)在與未來的機器人將不僅具有更似人類的外形和基本動作，也將具有相應程度的觸覺、視覺與思維能力，從而開始最終實現(xiàn)全面模擬或復制人類自身的里程。其一，它能迅速地代替人完成某些操作；其二，它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置要求來完成工件的傳送和裝卸；其三，它能操作某些必要的機具進行焊接和裝配，從而大大改善工人的勞動條件，顯著地提高勞動生產(chǎn)率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐，因而受到各先進國家 2 的重視，都投入大量的人力和物力去研究和開發(fā)。第一類：不需要人工操作的通用機械手，它是一種獨立的不附屬于任一主機的裝置，它可以根據(jù)任務的需要編制程序，以完成各項規(guī)定操作，它的特點是除具有普通機械手的物理性能外，還具有通用機械智能的三元機械。第三類：專業(yè)機械手，主要附屬于某一主機，如自動機床或生產(chǎn)線上，用以解決機床的上下 了及工件的傳輸?shù)热蝿?，這種機械手在國外稱為“ Mechanical Hand”。 1958 年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械手。不少球坐標式通用機械手就是在這個基礎上發(fā)展起來的。美國還十分注意提高機械手的可靠性，改進結構，降低成本。主要用于起重運輸、焊接和設備的上下料等作業(yè)。 總之，目前工業(yè)機械手大部分還屬于第一代，主要依靠人工控制。它設有微型電子計算機控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。 機