【正文】 器人最早應(yīng)用在汽車制造業(yè)，常用于焊接、噴漆、上下料和搬運(yùn)。四、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）提綱摘要畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告引言第一章概述11工業(yè)機(jī)械手概述12國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r13機(jī)械手的組成14機(jī)械手的分類15機(jī)械手的意義第二章 機(jī)械手總體設(shè)計(jì)21機(jī)械手的設(shè)計(jì)分析22總體方案擬定23機(jī)械手主要技術(shù)性能參數(shù)第三章鋸片磨床機(jī)械手機(jī)械本體設(shè)計(jì)31 末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)32 機(jī)械手手臂結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)33 機(jī)械手腰座結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)第四章 機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)部分41方案的確定42氣缸的選擇第五章 基于PLC對(duì)機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第六章 設(shè)計(jì)體會(huì)參考文獻(xiàn)五、主要參考文獻(xiàn)[1] [J].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，[2][S].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，[3]　劉延俊，關(guān)浩，[J].高等教育出版社,[4] [S].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992[5]吳宗澤， [S].北京：高等教育出版社，2006[6] 【日】日本機(jī)器人學(xué)會(huì)，《編新編機(jī)器人技術(shù)手冊(cè)》宗光華、程君實(shí)譯，科學(xué)出版社 2007[7] 徐元昌主編，《工業(yè)機(jī)器人》中國(guó)輕工業(yè)出版社 [8] 高安邦主編，《新編機(jī)床電氣與PLC控制技術(shù)》[9] 費(fèi)仁元主編，《機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)和分析》 北京工業(yè)大學(xué)出版社 [10]　機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本（氣壓傳動(dòng)與控制）、北京、機(jī)械工業(yè)出版社，2001[11]　機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本（滾動(dòng)軸承）、北京、機(jī)械工業(yè)出版社，2001指導(dǎo)教師意見：簽名： 年 月 日系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作指導(dǎo)小組意見： 簽名：年 月 日二級(jí)學(xué)院(直屬系)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作領(lǐng)導(dǎo)小組意見：簽名：年 月 日 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人由作機(jī)(機(jī)械本體)、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人作，自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。提出齒輪、蝸輪、鏈輪等傳動(dòng)系統(tǒng)方案，確定最合適的方案。研究方法及措施：本課題擬采用到圖書館和網(wǎng)上查看資料尋找實(shí)現(xiàn)類似功能的機(jī)械手相關(guān)信息，了解其結(jié)構(gòu)，及設(shè)計(jì)方案，然后在此基礎(chǔ)上創(chuàng)新改進(jìn)以實(shí)現(xiàn)其功能。三、研究（工作）步驟、方法及措施（思路）研究（工作）步驟：1．熟悉課題，調(diào)查研究，收集資料。研究的基本內(nèi)容： 重點(diǎn)針對(duì)鋸片磨床機(jī)械手的腰座、手臂、手爪等各部分機(jī)械結(jié)構(gòu)以及機(jī)械手控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)，不知疲勞，不怕危險(xiǎn)，抓舉重物的力量比人手力大的特點(diǎn)，因此，機(jī)械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應(yīng)用?？偰夸? 畢業(yè)論文任務(wù)書2 畢業(yè)論文開題報(bào)告 3 文獻(xiàn)綜述4 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書5 外文文獻(xiàn)翻譯6 謝辭麗 水 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書（200 9屆）題 目 鋸片磨床機(jī)械手 指導(dǎo)教師 李盛宇、呂永昌 院 系 機(jī)械系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 機(jī)自05 學(xué) 號(hào) 0526050103 姓 名 鄭曉云 2009 年 2 月 16 日至 2009 年 4 月 10 日共 10 周一、 論文（設(shè)計(jì)）方向：上下料機(jī)械手的設(shè)計(jì) 二、 主要參考資料：[1] [J].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，[2][S].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，[3]　劉延俊，關(guān)浩，[J].高等教育出版社,[4] [S].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992[5]吳宗澤， [S].北京：高等教育出版社，2006[6]【日】日本機(jī)器人學(xué)會(huì)，《編新編機(jī)器人技術(shù)手冊(cè)》宗光華、程君實(shí)譯，科學(xué)出版社 2007[7] 徐元昌主編，《工業(yè)機(jī)器人》中國(guó)輕工業(yè)出版社 [8] 高安邦主編，《新編機(jī)床電氣與PLC控制技術(shù)》[9] 費(fèi)仁元主編，《機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)和分析》 北京工業(yè)大學(xué)出版社 [10]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本（氣壓傳動(dòng)與控制）、北京、機(jī)械工業(yè)出版社，2001[11]　機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本（滾動(dòng)軸承）、北京、機(jī)械工業(yè)出版社，2001三、 課題的內(nèi)容和任務(wù)要求：設(shè)計(jì)一臺(tái)鋸片磨床上下料機(jī)械手。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機(jī)械手被廣泛的運(yùn)用于自動(dòng)生產(chǎn)線中，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā)展起來的一門新興的技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。二、 研究的主要內(nèi)容，擬解決的主要問題（闡述的主要觀點(diǎn)） 設(shè)計(jì)一臺(tái)鋸片磨床機(jī)械手，該機(jī)械手要完成在鋸片磨床或加工中心上鋸片的上料和卸料，實(shí)現(xiàn)無人化生產(chǎn)。 2機(jī)械手取料可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。5．編寫技術(shù)文件。（3） 機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及傳動(dòng)系統(tǒng)的選擇，提出了液壓、氣壓、電力驅(qū)動(dòng)，通過比較擬訂最后方案和工作原理。在設(shè)計(jì)過程中，不斷修改完善，使該機(jī)構(gòu)能真正的適應(yīng)生產(chǎn)需要，減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高加工精度和生產(chǎn)效率。機(jī)器人應(yīng)用情況，是一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志。隨著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用已擴(kuò)展到宇宙探測(cè)、深海開發(fā)、核科學(xué)研究和醫(yī)療福利領(lǐng)域。它經(jīng)歷了第一代工業(yè)機(jī)器人的研究、實(shí)用化、普及，第二代感知功能機(jī)器人的研究、實(shí)用化，以及第三代智能機(jī)器人的研究等各個(gè)階段。 1986年國(guó)家把智能機(jī)器人列為高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃，研究目標(biāo)是跟蹤世界先進(jìn)水平，工作內(nèi)容主要是圍繞特種機(jī)器人進(jìn)行攻關(guān)。 雖然，目前工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)已經(jīng)很發(fā)達(dá)了，但其制造成本和對(duì)使用者的素質(zhì)要求很高，在高端產(chǎn)業(yè)集成化制造業(yè)中廣泛應(yīng)用，而在中小制造業(yè)中，零散化的制造過程中，卻很少應(yīng)用。機(jī)器人是現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的結(jié)果之一，它以機(jī)械工程學(xué)、控制工程學(xué)、計(jì)算機(jī)工程學(xué)、生命科學(xué)等技術(shù)為基礎(chǔ)的綜合性系統(tǒng)技術(shù)。尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進(jìn)行正常的工作，意義更為重大。由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。 氣動(dòng)技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn): (1)介質(zhì)提取和處理方便。氣動(dòng)系統(tǒng)也能實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，便于自動(dòng)控制。在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、強(qiáng)輻射、振動(dòng)等惡劣環(huán)境中，氣壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)比機(jī)械、電器及液壓系統(tǒng)優(yōu)越，而且不會(huì)因溫度變化影響傳動(dòng)及控制性能。此外氣源工作壓力較低，抓舉力較小。并繪制總裝圖和必要的零部件圖。機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。此機(jī)械手的設(shè)計(jì)加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐，并為專用機(jī)械手一族增貼一員。因此，世界各國(guó)都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展本國(guó)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。1 概述工業(yè)機(jī)械手（以下簡(jiǎn)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),并且成為現(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)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。機(jī)械手實(shí)物圖如下圖所示： 機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動(dòng)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)。在我國(guó)，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)部門的重視。將機(jī)械手各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，如伸縮、擺動(dòng)、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)以及根據(jù)不同物料的夾緊機(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運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和夾緊機(jī)構(gòu)，即可組成不同用途的機(jī)械手。在國(guó)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(cè)，重點(diǎn)是研究視覺功能和觸覺功能。觸覺功能即是在機(jī)械手上安裝有觸覺反饋控制裝置。將機(jī)械手各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，如伸縮、擺動(dòng)、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)以及根據(jù)不同物料的夾緊機(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運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和夾緊機(jī)構(gòu)，即可組成不同用途的機(jī)械手。同時(shí)對(duì)國(guó)內(nèi)機(jī)械手市場(chǎng)也起到了促進(jìn)的作用。它是一種獨(dú)立的不附屬于某一主機(jī)的裝置。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過操作機(jī)來完成特定的作業(yè)，后來發(fā)展到用無線電訊號(hào)操作機(jī)來進(jìn)行探測(cè)月球等。在國(guó)外，目前主要是第一類通用機(jī)械手，國(guó)外稱為機(jī)器人。其他部門，如輕工業(yè)、建筑業(yè)、國(guó)防工業(yè)等工作中也均有所應(yīng)用。 可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn)應(yīng)用機(jī)械手代替人進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個(gè)側(cè)面，同時(shí)由于應(yīng)用機(jī)械手可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個(gè)側(cè)面。：鋸片的尺寸（直徑250mm500mm），厚4mm 材料：合金鋼 鋸片示意圖：本機(jī)械手設(shè)計(jì)以加工中心工作臺(tái)尺寸為設(shè)計(jì)依據(jù)，該機(jī)械手設(shè)計(jì)成可拆卸式，即可安裝在加工中心上，也可安裝在鋸片磨床等其他類似尺寸的機(jī)床實(shí)現(xiàn)鋸片的上下料加工中心工作臺(tái)示意圖如下圖所示：實(shí)地調(diào)查加工中心工作臺(tái)，其四個(gè)角落都可安裝機(jī)械手，機(jī)械手總體高度在850mm，砂輪離鋸片夾具的空間在50mm左右，即設(shè)計(jì)機(jī)械手時(shí)上下移動(dòng)量要控制在30mm左右。等待時(shí)間及空運(yùn)轉(zhuǎn)降低了工作效率，將鋸片分成三個(gè)區(qū)：未加工的鋸片放入毛坯區(qū)，正在加工的鋸片的工作區(qū)稱為工作區(qū)，已加工的鋸片放入已加工區(qū)。鋸片的三個(gè)區(qū)分布在以機(jī)械手安裝的位置為中心，手臂為半徑的弧線上如圖所示：注：工作臺(tái)可以左右前后移動(dòng)。鋸片的三個(gè)區(qū)分部在工件臺(tái)中心如圖所示，上料機(jī)械手要完成（毛坯區(qū)）上料（運(yùn)載鋸片）回轉(zhuǎn)（工作區(qū)）下料空載返回。對(duì)比各個(gè)方案，采用方案三。 機(jī)械手所要到達(dá)的性能參數(shù)： 最大負(fù)荷重量60N 回轉(zhuǎn)速度 ω=30176。為抓取鋸片，末端執(zhí)行器提出三個(gè)方案。若用夾鉗式取料手抓取直徑250mm500mm的重為60N的鋸片盤。因此，若要用夾鉗式取料手取鋸片圓盤，要設(shè)計(jì)開合范圍在120度 的手指，設(shè)計(jì)三個(gè)開合手指保證取料可靠。三個(gè)取料手指的長(zhǎng)度L＞3250，取料手指的重量太重，驅(qū)動(dòng)手手指開合難度加大，手指是向下懸空，取料時(shí)，抓取物體，除了要抓取物體，還要克服自身手指的重力。電磁吸盤可以吸取不同直徑規(guī)格的圓盤，只要求得吸取圓盤所需的電磁吸力即可，選用公式，以提取最大負(fù)荷重量60N計(jì)算得所需的吸力。吸物取料時(shí)，鋸片毛坯盤是一個(gè)疊放在未加工區(qū)，磁吸式取料手吸力控制不好，就會(huì)引起一次吸取物料會(huì)吸取多盤鋸片毛坯。氣吸式吸附機(jī)械手的原理是：當(dāng)吸盤內(nèi)抽成負(fù)壓時(shí)，吸盤外部的大氣壓力將把吸盤靜靜地壓在被吸物體上。通過試驗(yàn)，選取橡膠吸盤吸取略帶內(nèi)凹的端面能形成密封空間，采用三個(gè)50mm直徑的吸盤足以提起60N的鋸片，通過計(jì)算驗(yàn)證所選吸盤的可靠性。選吸盤吸力F＞60N,F取70N。這種方式形成吸力不大，而且不可靠。當(dāng)控制閥將與大氣連通時(shí)，吸盤失去吸力，被吸附物體靠自重，脫離吸盤。原理圖如下圖所示：將三個(gè)吸盤接同一管路，當(dāng)取物料時(shí)，真空泵抽氣時(shí)三個(gè)吸盤內(nèi)同時(shí)形成負(fù)壓。這個(gè)裝置由控制系統(tǒng)控制，當(dāng)機(jī)械手在進(jìn)行上料與運(yùn)送過程中，這個(gè)裝置一直是關(guān)著的，沒有與大氣相連。手臂部分長(zhǎng)約800mm，為減輕機(jī)械手自身重量，采用直徑60mm，厚5mm的無縫鋼管。腰座是機(jī)械手第一個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，腰部的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)選擇相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)裝置，通過傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞轉(zhuǎn)矩，設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)候盡量減少傳動(dòng)鏈，減少機(jī)械能損耗。其中以液壓氣動(dòng)用的最多，占90%以上，電動(dòng)、機(jī)械驅(qū)動(dòng)用的較少。缺點(diǎn)是需要配備壓力源，系統(tǒng)復(fù)雜成本較高。缺點(diǎn)是出力小，體積大?，F(xiàn)在都用三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，用大減速比減速器來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；直線運(yùn)動(dòng)則用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)；有的采用直線電動(dòng)機(jī)。機(jī)械驅(qū)動(dòng)只用于固定的場(chǎng)合。用氣壓驅(qū)動(dòng)輸出力不大在（1040KN）但在此工作過程中足以達(dá)到要求，若采用液壓控制，還需設(shè)置回收油的油箱和管道，需要經(jīng)常維護(hù)。轉(zhuǎn)動(dòng)副要克服機(jī)械手手臂擺動(dòng)的轉(zhuǎn)矩，機(jī)械手手臂采用φ60，臂厚5mm的無縫鋼管，末端執(zhí)行器與驅(qū)動(dòng)其上下移動(dòng)的氣缸再加上物料的重量，再乘安全系數(shù)后 F=100N，如圖所示：機(jī)械手手臂平均轉(zhuǎn)速ω=30176。由于前兩個(gè)驅(qū)動(dòng)方式都采用了氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式，考慮到氣動(dòng)方式中擺動(dòng)氣缸能驅(qū)動(dòng)20Nm的轉(zhuǎn)矩，擺動(dòng)氣缸亦采用與氣缸相同的氣源發(fā)生器，降低成本，縮小空間。取50，=80。所以選擇行程時(shí)，多加1020mm的行程余量，即氣缸行程為50mm。機(jī)械手手臂是總長(zhǎng)為800mm，除角鐵部分長(zhǎng)為760mm，厚為5mm的無縫鋼管，可視為均質(zhì)細(xì)桿，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為。為使鋸片磨床機(jī)械手實(shí)現(xiàn)柔性化制造，采用兩塊可編程控制器分別控制上料機(jī)械手和下料機(jī)械手。懂得考慮問題時(shí)應(yīng)該由淺入深，從簡(jiǎn)到易。從而經(jīng)過仔細(xì)思考確定設(shè)計(jì)方案?？傊ㄟ^這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我受益非淺。s fluctuation, the expansion, revolving and so on independence movement way, is called manipulator39。這樣，人們九可以從單調(diào)的工作中解脫出來。在某些預(yù)編程位置，機(jī)器人會(huì)停下來進(jìn)行一些操作，例如安裝零件、噴漆