【導讀】題目立柱式助力機械手設(shè)計。學院機械工程學院。專業(yè)機械工程及自動化。二〇一三年三月十五日。濟南大學畢業(yè)設(shè)計外文資料翻譯

　　

【正文】 費時費工，效率低，后者因設(shè)計復雜，需要較多繼電器，接線復雜，易受車體震動干擾，而存在可靠性差，故障多，維修困難等問題?？删幊坛绦蚩刂破?PLC 控制的上下料機械手控制系統(tǒng)動作簡便、線路設(shè)計合理、具有較強的抗干擾能力，保證了系統(tǒng)運行的可靠性，降低了維修率，提高了工作效率。機械手技術(shù)涉及到力學、機械學、電氣液壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計算機技術(shù)等學科領(lǐng)域，是一門跨學科綜合技術(shù)。 1工業(yè)機械手的概述 機械手是一種能自動化定位控制并可 重新編程序以變動的多功能機器，它有多個自由度，可用來搬運物體以完成在各個不同環(huán)境中工作。在工資水平較低的中國，塑料制品行業(yè)盡管仍屬于勞動力密集型，機械手的使用已經(jīng)越來越普及。那些電子和汽車業(yè)的歐美跨國公司很早就在它們設(shè)在中國的工廠中引進了自動化生產(chǎn)。但現(xiàn)在的變化是那些分布在工業(yè)密集的華南 /華東沿海地區(qū)的中國本土塑料加工廠也開始對機械手表現(xiàn)出越來越濃厚的興趣 ,因為他們要面對工人流失率高 ,以及工人交工傷費帶來的挑戰(zhàn)。 隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展，特別是改革開放以后，自動化程度的迅速提高，實現(xiàn)工件的裝卸、轉(zhuǎn)向、輸 送或操作釬焊、噴槍、扳手等工具進行加工、裝配等作業(yè)自動化，已越來越引起我們的重視。 機械手是模仿著人手的部分動作，按給定的程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運或操作的自動機械裝置。 在現(xiàn)實生活中，你是否會發(fā)現(xiàn)這樣一個問題：在機械工廠里，加工零件裝料的時候是不是很麻煩的，勞動生產(chǎn)率不高，生產(chǎn)成本大，有時候還會發(fā)生一些人為事故，導致加工者受傷。想想看用什么可以代替呢，加工的時候只要有幾個人巡視一下，且可以 24 小時飽和運作，人行嗎？回答是肯定的，但是機械式可以來代替它。 濟南大學畢業(yè)設(shè)計外文資料翻譯 7 生產(chǎn)中應用機械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平和勞 動生產(chǎn)率；可以減輕勞動強度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)安全生產(chǎn)；尤其是在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中能夠代替人進行正常工作。想到這我就很想設(shè)計一個機械手用于生產(chǎn)實際當中。 為什么選擇設(shè)計機械手用氣動來提供動力：氣動機械手是指以壓縮空氣為動力源驅(qū)動的機械手。用氣壓驅(qū)動與其他能源驅(qū)動比較有以下有點： ，用之果后排入大氣，不育要回收和處理，不污染環(huán)境。（環(huán)保的概念） ，管路中壓力損失也?。ㄒ话銡饴纷枇p失不到油路的千分之一），便于遠距離輸送。 縮空氣的工作壓力較低（一般為 48 公斤 /每平方厘米），因此對動元件的材質(zhì)和制造精度要求可以降低。 ，它的動作和反應都快，這是氣動突出的優(yōu)點之一。 ，亦不會變質(zhì)，管路不易堵塞。 但是也有它美中不足的地方： ，只是氣動工作的穩(wěn)定性差，因而造成執(zhí)行機構(gòu)運動速度和定位精度不易控制。 ，輸出力不可能太大，為了增加輸出力，必然使整個氣動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸加大。 2機械手的組成 機械手的形式是多種多樣的，有的較為簡單，有的較為復雜，但基本的組成形式是 相同的，一般由執(zhí)行機構(gòu)、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔助裝置組成。 機械手的執(zhí)行機構(gòu)，由手、手腕、手臂、支柱組成。手是抓取機構(gòu)，用來加緊和松開工件，與人的手指相仿，能夠完成人手的類似動作。手腕是連接手指與手臂的元件，可以進行上下、左右和回轉(zhuǎn)動作。簡單的機械手可以沒有手腕。支柱用來支撐手臂，也可以根據(jù)與要做成移動。 執(zhí)行機構(gòu)的動作要由傳動系統(tǒng)來實現(xiàn)。常用機械手傳動系統(tǒng)分為機械傳動、液壓傳動、氣壓傳動和電力傳動等幾種形式。 機械手控制系統(tǒng)的主要作用是控制機械手按一定的程序、方向、位置、速度進行動作，簡單的機械手一般不設(shè)置專用的控制系統(tǒng)，只采用行程開關(guān)、繼電器、控制閥濟南大學畢業(yè)設(shè)計外文資料翻譯 8 及電路便可以實現(xiàn)傳動系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行機構(gòu)按要求進行動作。動作復雜的機械手則要求采用可編程控制器、微型計算機進行控制。 3機械手的分類和特點 機械手一般分為三類：第一類是不需要人工操作的通用機械手。它是一種獨立的不附屬于某一主機的裝置。它可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，以完成各項規(guī)定的操作。它的特點是具備普通機械的性能之外，還具備通用機械、記憶智能的三元機械。第二類是需 要人工才做的，成為操作機。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過操作機來完成特定的作業(yè)，后來發(fā)展到用無線電訊號操作機來進行探測月球等。工業(yè)中采用的鍛造操作機也屬于這一范疇。第三類是專用機械手，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傳送，這類機械手在國外稱為 “Mechanical Hand”它是為主機服務(wù)的，由主機驅(qū)動；除少數(shù)外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。 主要特點 ： （ 1）機械手（上下料機械手、裝配機械手、搬運機械手、堆垛機械手、助力機械手、真空搬運機、真空吸吊機、省力吊具、氣動平衡器等 ）。 （ 2）懸臂起重機（懸臂吊、電動環(huán)鏈葫蘆吊、氣動平衡吊等）。 （ 3）導軌式搬運系統(tǒng)（懸掛軌道、輕型軌道、單梁起重機、雙梁起重機）。 （ 4）工業(yè)機械手的應用 機械手是在機械化、自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。近年來，隨著電子技術(shù)特別是電子計算機的廣泛應用，機器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它更加促進了機械手的發(fā)展，使得機械手能更好地實現(xiàn)與機械化自動化的有機結(jié)合。 機械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復工作和勞動、不知疲勞、不怕危險、抓舉重物的 力量比人手大等特點，因此，機械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應用，例如： 機床加工工件的裝卸，特別是在自動化車床，組合機床上使用較為普遍。 在裝配作業(yè)中應用廣泛，在電子行業(yè)中它可以用來裝配印制電路板，在機械行業(yè)中它可以用來組裝零部件。 可在勞動條件差，單調(diào)重復易疲勞的工作環(huán)境工作，以代替認的勞動。 可在危險場合下工作，如軍工品的裝卸、危險品及有害物的搬運等。 宇宙及海洋的開發(fā)。 軍事工程及生物醫(yī)學方面的研究和實驗。 助力機械手 ：又稱平衡器、平衡吊、省力吊具、手動移載機等，是一種無重力化手動承載 系統(tǒng)，一種新穎的、用于物料搬運時省力化操作的助力設(shè)備，屬于一種非標濟南大學畢業(yè)設(shè)計外文資料翻譯 9 設(shè)計的系列化產(chǎn)品。針對客戶應用需求，量身定制的個案創(chuàng)作。 一種模擬人手操作的自動機械，它可按固定程序抓取、搬運物件或操持工具完成某些特定操作。應用機械手可以代替人從事單調(diào)、重復或繁重的體力勞動，實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，代替人在有害的環(huán)境下的手工操作，改善勞動條件，保證人身安全。 20 世紀 40 年代后期，美國在原子能試驗中，首先采用機械手搬運放射性材料，人在安全室操縱機械手進行各種操作和實驗。 50 年代以后，機械手逐步推廣到工業(yè)生產(chǎn)部門，用于在高溫 、污染嚴重的地方取放工件和裝卸材料，也作為機床的輔助裝置在自動機床、自動生產(chǎn)線和加工中心中應用，完成上下料或從刀庫中取放道具并按固定程序更換刀具等操作。機械手主要有手部機構(gòu)和運動機構(gòu)組成。手部機構(gòu)隨使用場合和操作對象而不同，常見的有加持、托持和吸附等類型。運動機構(gòu)一般由液壓、氣動、電氣裝置驅(qū)動。機械手可獨立地實現(xiàn)伸縮、旋轉(zhuǎn)和升降等運動，一般有 2~3個自由度。機械手廣泛用于機械制造、冶金、輕功和原子能等部門。 能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重 勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。機械手通常用作機床或其他機器的附加裝置，如在自動機床或自動生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心更換刀具等，一般沒有獨立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱如用于原子能部門操持危險物品的主從式操作手也常稱為機械手。 機械手主要由手部和運動機構(gòu)組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有有多種結(jié)構(gòu)形式，如加持型、托持型和吸附型等。運動機構(gòu)， 使手部完成各種轉(zhuǎn)動（擺動）、移動或復合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。 機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，它是在機械化，自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。近年來，隨著電子技術(shù)特別是電子計算機的廣泛應用，機器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它更加促進了機械手的發(fā)展，使得經(jīng)銷商能更好地實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結(jié)合。機械手能代替人類完成危險、重復枯燥的工作，減輕人類勞動強度，提高勞動生產(chǎn)力。機械手越來越得到了廣泛的應用，在 機械行業(yè)中它可用于零部件的組裝，加工工件的搬運、裝卸，特別是在自動化數(shù)控機床、組合機床上使用更普遍。目前，機械手已發(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。吧機床設(shè)備和機械手共同構(gòu)成一個柔性加工系統(tǒng)或柔性制造單元，它適用于中、小批量生產(chǎn)，可以節(jié)省龐大的工件輸送裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，而且適應性很強。當工件變更時，柔性生產(chǎn)系統(tǒng)很容易改變，有利于企業(yè)不斷更新適銷對路的品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量。更好地適應市場競爭的需要。而目前我國的工業(yè)機器人技術(shù)及其工程應用的水平和國外比還有一定的距離，應用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化 水平低，機械手的研究和開濟南大學畢業(yè)設(shè)計外文資料翻譯 10 發(fā)直接影響到我國自動化生產(chǎn)的水平提高，從經(jīng)濟上、技術(shù)上考慮都是十分必要的。因此，進行機械手的研究設(shè)計是非常有意義的。