【正文】 :圓柱座標 最大工作半徑 :1600mm 手臂最大中心高 :1248mm 手臂運動參數(shù) 伸縮行程： 1200mm 伸縮速度： 83mm/s 升降行程： 300mm 升降速度： 67mm/s 回轉(zhuǎn)范圍 : 00 180 手腕運動參數(shù) 回轉(zhuǎn)范圍 : 00 180 本章小結(jié) 本章對機械手的整體部分 進行了總體設(shè)計，選擇了機械手的基本形式以及自由度，確定了本設(shè)計采用液壓驅(qū)動，給出了設(shè)計中機械手的一些技術(shù)參數(shù)。采用液壓機構(gòu)驅(qū)動機械手 ,結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、重量輕、控制方便，驅(qū)動力大等優(yōu)點。 驅(qū)動機構(gòu)是工業(yè)機械手的重要組成部分 , 工業(yè)機械手的性能價格比在很大程度上取決于驅(qū)動方案及其裝置。（ 2） 腕部，采用一個回轉(zhuǎn)液壓缸實現(xiàn)手部 回轉(zhuǎn) 0180 西安工業(yè)大學學士學位論文 8 （ 3）臂部，采用直線缸來實現(xiàn)手臂平動 。 圖 機械手基本形式示意 在圓柱坐在圓柱坐標式機械手的基本方案選定后，根據(jù)設(shè)計任務(wù)，為了滿足設(shè)計要求，本設(shè)計關(guān)于機械手具有 5個自由度既：手抓張合；手部回轉(zhuǎn)；手臂伸縮；手臂回轉(zhuǎn)；手臂升降 5個主要運動。 圖 是機械手搬運物品示意圖。 (4)多關(guān)節(jié)型機機械手。(2)圓柱坐標型機械手 。因此，在機械手的執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)是本次設(shè)計的主要任務(wù)，然后通過 ADAMS 軟件對機械手的手部進行簡單的運動仿真。本設(shè)計主要任務(wù)是完成機械手的結(jié)構(gòu)方面設(shè)計，以及 ADAMS 軟件進行簡單的運動仿真。比較細致的介紹了機械手的發(fā)展趨勢，簡要的敘述了本文研究的內(nèi)容。 本章小結(jié) 本章簡要的介紹了機械手的基本概念。進而運用 ADAMS軟件對機械手的手部及升降機構(gòu)作了運動仿真分析。 本文主要研究內(nèi)容 本文研究了國內(nèi)外機械手發(fā)展的現(xiàn)狀，通過學習機械手的工作原理，熟悉了搬運機械手的運動機理。其中最為突出的是水下機器人， 6000m水下無纜機器人的成果居世界領(lǐng)先水平，還開發(fā)出直接遙控機器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機器人、爬壁機器人、管道機器人等機種 :在機器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上開展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ) 。以上原因主要是沒有形成機器人產(chǎn)業(yè)，當前我國的機器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，“一客戶，一次重新 設(shè)計”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。但總的來看，我國的工業(yè)機器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，如 :可靠性低于國外產(chǎn)品 :機器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距 。我國的工業(yè)機器人從80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，在國家的支持下，通過“七五”、“八五”科技攻關(guān)，目前己基本掌握了機器人操作機的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運動學和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機器人關(guān)鍵元器 件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人 。 (7)機器人化機械開始興起。 (6)當代遙控機器人系統(tǒng)的發(fā)展特點不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機器人的人機交互控 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)，使智能機器人走出實驗室進入實用化階段。 (4)機器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進行環(huán)境建模及決策控制多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。 (3)工業(yè)機器人控制系統(tǒng)向基于 PC機的開放型控制器方向發(fā)展，便于標準化、網(wǎng)絡(luò)化 。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統(tǒng)三位一體化 :由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機器人整機 。 (1)工業(yè)機器人性能不斷提高 (高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修 )，而單機價格不斷下降，平均單機價格從 91年的 97年的 。大多數(shù)用插銷板進行點位控制，也有采用可編程序控制器控制、微型計算機控制，采用凸輪、磁盤磁帶、穿孔卡等記錄程序。采用液壓機構(gòu)驅(qū)動機械手 ,結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、重量輕、控制方便。 驅(qū)動機構(gòu) 驅(qū)動機構(gòu)是工業(yè)機械手的重要組成部分。因此，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大小和定位精度直接影響機 械手的工作性能。因此，一般來說臂部具有三個自由度才能滿足基本要求，即手臂的伸縮、左右旋轉(zhuǎn)、升降（或俯仰）運動。 臂部運動的目的：把手部送到空間運動范圍內(nèi)任意一點。 （ 3）臂部 手臂部件是機械手的 重要握持部件。 目前，應(yīng)用最為廣泛的手腕回轉(zhuǎn)運動機構(gòu)為回轉(zhuǎn)液壓（氣）缸，它的結(jié)構(gòu)緊湊，靈巧但回轉(zhuǎn)角度?。ㄒ话阈∮? 2700） ,并且要求嚴格密封，否則就難保證穩(wěn)定的輸出扭距。有回轉(zhuǎn)運動、上下擺動、左右擺動。 （ 2） 腕部 是連接手部和臂部的部件，并可用來調(diào)節(jié)被抓物體的方位， 以擴大機械手的動作范圍，并使機械手變的更靈巧，適應(yīng)性更強。手部多為兩指（也有多指）；根據(jù)需要分為外抓式和內(nèi)抓式兩種；也可以用負壓式或真空式的空氣吸盤（主要用于吸冷的，光滑表面的零件或薄板零件）和電磁吸盤。 機械手的組成 工業(yè)機械手由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu) 和控制機構(gòu)三部分組成 ??6組 成 。 鑄、鍛、焊熱處理等熱加工方面 模鍛方面，國內(nèi)大批量生產(chǎn)的 3t、 5t、 10t 模鍛錘，其所配的轉(zhuǎn)底爐，用兩只機 西安工業(yè)大學學士學位論文 4 械手成一定角度布置早爐前，實現(xiàn)進出料自動化。目前機械手在沖床上應(yīng)用有兩個方面：一 是 160t 以上的沖床用機械手的較多。由于這方面的使用已有成功的經(jīng)驗，國內(nèi)一些機床廠已在這類產(chǎn)品出廠是就附上機械手，或為用戶安裝機械手提供條件。 在實現(xiàn)單機自動化方面 各類半自動車床，有自動加緊、進刀、切削、退刀和松開的功能，單仍需人工上下料；裝上機械手，可實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)，一人看管多臺機 床。國內(nèi)這類生產(chǎn)線很多，如沈陽永泵廠的深井泵軸承體加工自動線（環(huán)類），大連電機廠的 4 號和 5 號電動機加工自動線（軸類），上海拖拉機廠的齒坯自動線（盤類）等。下面具體說明機械手在工業(yè)方面的應(yīng)用。目前在我國機械手常用于完成的工作有：注塑工業(yè)中從模具中快速抓取制品并將制品傳誦到下一個生產(chǎn)工序；機械手加工行業(yè)中用于取料、送料；澆鑄行業(yè)中用于提取高溫熔液等等。據(jù)資料介紹，美國生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中，有 75%是小批量生產(chǎn)；金屬加工生產(chǎn)批量中有四分之三在 50 件以下，零件真正在機床上加工的時間僅占零件生產(chǎn)時間的 5%。各行各業(yè)的自動化水平越來越高，現(xiàn)代化加工車間，常配有機械手，以提高生產(chǎn)效率，完成工人難以完成的或者危險的工作。機械手可以完成許多工作，如搬物、裝配、切割、噴染等等，應(yīng)用非常廣泛 ??5廣 泛 。 隨著工業(yè)機器手 （機械人）研究制造和應(yīng)用的擴大，國際性學術(shù)交流活動十分活躍，歐美各國和其他國家學術(shù)交流活動開展很多。它與電子計算機和電視設(shè)備保持聯(lián)系。目前國外已經(jīng)出現(xiàn)了觸覺和視覺機械手。它設(shè)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。預(yù)計到 1990 年將有 55 萬機器人在工作。在數(shù)量上已占世界首位，約占 70%，并以每年 50%～60%的速度增長。智能機械手約為 17億日元，為 1978 年的 6倍。其中固定程序和可變程序約占一半，達 222 億日元，是 1978 年的二倍。 1976年個大學和國家研究部門用在機械手的研究費用 42%。自 1969 年從美國引進二種典型機械手后，大力研究機械手的研究。 瑞典安莎公司采用機械手清理鑄鋁齒輪箱毛刺等。德國 KnKa 公司還生產(chǎn)一種點焊機械手，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。 毫米。準備把故障前平均時間（注：故障前平均時間是指一臺 設(shè)備可靠性的一種量度。 美國還十分注意提高機械手的可靠性，改進結(jié)構(gòu)，降低成本。 1978 年美國 Unimate 公司和斯坦福大學、麻省理工學院聯(lián)合研制一種UnimateVicarm 型工業(yè)機械手，裝有小型電子計算機進行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差可小于177。該機械手的中央立柱可以回轉(zhuǎn)，臂可以回轉(zhuǎn)、升降、伸縮、采用液壓驅(qū)動，控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬能自動公司（ Unimaton） ,專門生產(chǎn)工業(yè)機械手。運動系統(tǒng)仿造坦克炮塔，臂回轉(zhuǎn)、俯仰，用液壓驅(qū)動；控制系統(tǒng)用磁鼓最存儲裝置。 西安工業(yè)大學學士學位論文 2 1962 年，美國機械鑄造公司在上述方案的基礎(chǔ)之上又試制成一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型機械手。 1958 年美國聯(lián)合控制公司研 制出第一臺機械手。 工業(yè)機械手的簡史 現(xiàn)代工業(yè)機械手起源于 20 世紀 50年代初，是基于示教再現(xiàn)和主從控制方式、能適應(yīng)產(chǎn)品種類變更，具有多自由度動作功能的柔性自動化 ??4產(chǎn) 品 。 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨立的按程序控制實現(xiàn)重復操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機械手”，簡稱通用機械手。 機械手是一種能自動控制并可從新編程以變動的多功能機器，他有多個自由度，可以搬運物體以完成在不同環(huán)境中的工作。尤其是在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場合，應(yīng)用的更為廣泛。 機械手的發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認識：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送和裝卸；其三、它 能操作必要的機具進行焊接和裝配，從而大大的改善了工人的勞動條件，顯著的提高了勞動生產(chǎn)率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。他的特點是可以通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應(yīng)性。 工業(yè)機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動生產(chǎn)設(shè)備。 工業(yè)機械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代機械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分，這種新技術(shù)發(fā)展很快，逐漸成為一門新興的學科 —— 機械手工程。 機械手是模仿著人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運或操作的自動機械裝置。 主要符號表 ............................................................................................................................. 7 1 緒論 ................................................................................................................................... 1 前言 ........................................................................................................................... 1 工業(yè)機械手的簡史 .................................................................................................... 1 工業(yè)機械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用 ..................................................................................... 3 建造旋轉(zhuǎn)零件（轉(zhuǎn)軸、盤類、環(huán)類）自動線 ................................................ 3 在實現(xiàn)單機自動化方面 .................................................................................. 3 鑄、鍛、焊熱處理等熱加工方面 ................................................................... 3 機械手的組成 ........................................................................................................... 4 執(zhí)行機構(gòu) ........................................................................................................ 4 驅(qū)動機構(gòu) ........................................................................................................ 4 控制系統(tǒng)分類 ................................................................................................. 5 工業(yè)機械手的發(fā)展趨勢 ............................................................................................. 5 本文主要研