【正文】 較為復(fù)雜。這種機(jī)械手可以在以臂部最大伸展長度為半徑的球體空間范圍類任意抓取物體，靈活性大。 （ 4）多關(guān)節(jié)坐標(biāo)式 這是一種屈伸型機(jī)械手，臂部由大臂和小臂兩個(gè)部分組成。這種機(jī)械手與圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手相比，在 占有同樣大小的空間情況下，可擴(kuò)大工作范圍，能將手臂伸向地面抓取物體。但其手臂的升降受到機(jī)械手結(jié)構(gòu)的限制，距離地面總有一定的距離，因而它不能從地面上抓取物體。這種機(jī)械手與直角坐標(biāo)式機(jī)械手相比。 這種機(jī)械手，結(jié)構(gòu)簡單，直觀性強(qiáng)，便于實(shí)現(xiàn)一定的精度要求；但所需的空間位置大，工 作范圍小，靈活性差，因而限制了其廣泛應(yīng)用。 手的坐標(biāo)形式 機(jī)械手的坐標(biāo)形式有四中不同的類型。 機(jī)械手是模仿人手的部分動作的自動機(jī)械裝置，而人手是一種經(jīng)過了億萬年歷史進(jìn)化后所形成的高超機(jī)構(gòu)。表 7—1 中列出了工業(yè)機(jī)械手放松運(yùn)動 的常用簡化符號。手腕的運(yùn)動包括回轉(zhuǎn)、上下擺動、左右擺動、橫向移動等多種形式。手腕的運(yùn)動和行走運(yùn)動稱為輔運(yùn)動，輔運(yùn)動可擴(kuò)大送放范圍或改變被送放物體在空間的方位。 三、工業(yè)機(jī)械手的自由度和坐標(biāo)形式 機(jī)械手的運(yùn)動 機(jī)械手的運(yùn)動是指機(jī)械手的送放運(yùn)動，它包括運(yùn)動和輔助兩部分。目前大多數(shù)機(jī)械手都采用這種控制方式。 新疆工業(yè)高等?？茖W(xué)校機(jī)械工程系 11 按控制方式分 機(jī)械手可分為點(diǎn)位控制和連接軌跡控制兩種不同類型的機(jī)械手。由于液壓傳動具有單位 面積壓力，體積小，介質(zhì)可壓縮性小，工作平穩(wěn)，并可實(shí)現(xiàn)高精度定位及頻繁換向，因而液壓傳動機(jī)械手應(yīng)用最為廣泛。通用機(jī)械手則是一種具有獨(dú)立控制系統(tǒng)、程序可變、動作多樣的機(jī)械手，其工作范圍大，定位精高，通用性強(qiáng)，適用于不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量、多品種的自動化生產(chǎn)中。 按用途分 機(jī)械手分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手。 以上各系統(tǒng)之間的關(guān)系如圖 7—2 所示。必要時(shí)它還可對機(jī)械手的動作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動作有錯(cuò)誤或發(fā)生故障時(shí)，即發(fā)出報(bào)警信號。它主要包括程序控制和位置檢測等部分。液壓驅(qū)動系統(tǒng)主要由油泵、油缸、油壓閥及管路組成；氣壓驅(qū)動系統(tǒng)主要由空壓機(jī)、存氣罐、氣缸、氣閥及管路組成；電力驅(qū)動系統(tǒng)主要由一些專用電動機(jī)及電氣元器件組成、鏈傳動等）組成。采用的驅(qū)動源不同，驅(qū)動系統(tǒng)的組成也就不同。 （ 3）機(jī)身 機(jī)身是機(jī)械手中用來支承送放機(jī)構(gòu)的部件，也是安裝驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)部件。 行走裝置的主要作用是擴(kuò)大機(jī)械手的送放范圍，以適應(yīng)遠(yuǎn)距離操作的需要。它是機(jī)械手的主要運(yùn)動部件。它主要由手臂（又稱臂部）、手腕（又稱腕部）、行走裝置等部分組成。 對于一些較簡單的機(jī)械手，也可以直接將工具（如焊槍、噴槍、容器等）裝新疆工業(yè)高等?？茖W(xué)校機(jī)械工程系 9 置于機(jī)械手手臂的前端，而不設(shè)置抓取機(jī)構(gòu)。手指與物體直接接觸，而傳動機(jī)構(gòu)則開閉手指，并通過手指對被抓取物體施加完成約束和加緊力，使之牢牢被抓住，到目的地后被放松。根據(jù)與物體接觸的形式不同，抓取機(jī)構(gòu)可分為夾鉗式與吸附式兩大類。 執(zhí)行系統(tǒng) 執(zhí)行系統(tǒng)是直接握持物體（工件或工具）實(shí)現(xiàn)所需的各種運(yùn)用的機(jī)械部分，包括以下機(jī)構(gòu)。機(jī)器人在此基礎(chǔ)上得到了進(jìn)一步發(fā)展，出現(xiàn)了具有某些感覺功能（如視覺、觸覺、聽覺）的機(jī)器人，稱為第二代機(jī)器人，以后又出現(xiàn)了具有某些思維和語言功能的智能型機(jī)器人，稱為第三代機(jī)器人。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了能夠獨(dú)立地按控制程序、自動重復(fù)操作的機(jī)械手，這種機(jī)械手具有能很快地改變程序的功能，適應(yīng)性 很強(qiáng)，在中小批量、多品種的工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。 早期的機(jī)械手的機(jī)構(gòu)和功能都比較簡單，專業(yè)性很強(qiáng)，僅配合某臺主機(jī)完成輔助性工作，如抓取工件、上料下料、換夾刀具等。執(zhí)行系統(tǒng)機(jī)械手是模仿人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動化抓取、搬運(yùn)或操作動作的自動化機(jī)械裝置。 工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì) 8 第二章 整體設(shè)計(jì) 167。其中最為突出的是水下機(jī)器人， 6000 米水下無纜機(jī)器人的成果居世界領(lǐng)先水平，還開發(fā)出直接遙控機(jī)器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、管道機(jī)器人等機(jī)新疆工業(yè)高等專科學(xué)校機(jī)械工程系 7 種；在機(jī)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)。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模化設(shè)計(jì)，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。但總的來看，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，如：可靠性低于國外產(chǎn)品；機(jī)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；在應(yīng)用規(guī)模上，我國已安裝的國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約 200 臺，約占全球已安裝臺數(shù)的萬分之四。從 94 年美國開發(fā)出 “虛擬軸機(jī)床 ”以來，這種新型裝置已成為國際研究的熱點(diǎn)之一，紛紛探索開拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域。美國發(fā)射到火星上的 “索杰納 ”機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實(shí)例。 、預(yù)演發(fā)展到 用于過程控制，如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機(jī)器人。 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；器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu)；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。 2．機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。 機(jī)械手是機(jī)器人重要的組成部分，特別是工業(yè)機(jī)械手，在實(shí)現(xiàn)機(jī)器人功能中起關(guān)鍵作用。機(jī)器人應(yīng)用情況，是一個(gè)國家工業(yè)自動化水平的重要標(biāo)志。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。 五、 主要參考書及參考資料： 《液壓傳動》，薛祖德主編，中央廣播大學(xué)出版社 《工廠電氣控制技術(shù)》，李振安主編，重慶大學(xué)出版社 《機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)》，梁景凱主編，機(jī)械工業(yè)出版社 《畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》，用誦明主編，華中理工大學(xué)出版社 《可編程序控制器及其應(yīng)用》，萬太福、唐賢永主編，重慶大學(xué)出版社 《工程制圖》，周鵬翔、劉振魁主編，高等教育出版社 《機(jī)械圖形設(shè)計(jì)》，黎廣生主編，清華大學(xué)出版社 《液壓元件產(chǎn)品樣本》，機(jī)械工業(yè)部主編，機(jī)械工業(yè)出版社 專 業(yè)班級： 學(xué)生： 指導(dǎo)教師： 教研室主任（簽名）： 系（部）主任（簽名）： 年 月 日 新疆工業(yè)高等?？茖W(xué)校機(jī)械工程系 5 第一章 設(shè)計(jì)概論 一、技術(shù)概述 工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī)（機(jī)械本體）、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作、自動控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動化生產(chǎn)設(shè)備。 最后一周完成電氣控制部分設(shè)計(jì)，和打印設(shè)計(jì)書，一個(gè)月完成設(shè)計(jì)。 第二周完成機(jī)械手機(jī)械部分設(shè)計(jì)。 合理布局，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的合理化。 科學(xué)、務(wù)實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)、創(chuàng)新 鞏固所學(xué)知識，學(xué)會知識的綜合運(yùn)用。 6 1 電磁 鐵 順序 ? ?? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? 49 167。 51 PC 系 統(tǒng)分析? ???? ???? ???? ??? 40 167。 41 液壓系統(tǒng)分析????????????????? 36 167。 35 立柱伸縮部分???????????????? 29 167。 33 手臂伸縮部分???????????????? 19 167。 3 1 夾緊 部 分? ? ?? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? 11 167。 21 機(jī)械手理論部分 ? ? ??????? ??????? 4 167。新疆工業(yè)高等?？茖W(xué)校機(jī)械工程系 1 新疆工業(yè)高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì) .。 系 別： 機(jī)械工程系 專業(yè)班級： 涉外 03— 18 指導(dǎo)教師： 薛風(fēng) 完成日期： 2020— 6— 14 工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì) 2 目錄 第 一章 設(shè) 計(jì)概論 ?? ??? ?? ??? ?? ??? ?? ??? 1 第 二章 整 體設(shè)計(jì) ?? ??? ?? ??? ?? ??? ?? ??? 4 167。 22 機(jī)械 手整體 裝配 圖?? ??? ?? ??? ?? ?? 10 第三章 機(jī) 械部 分 設(shè)計(jì) ? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? 11 167。 32 手腕回轉(zhuǎn) 部分 ?? ???? ???? ???? ? ..17 167。 34 液壓擺動部分???????????????? 26 167。 36 液壓泵???????????????????? 35 第四章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)?????????????????? 36 167。 42 工業(yè)機(jī)械手整體液壓原理圖?????????? 39 第五章 PC 系統(tǒng) 設(shè) 計(jì)? ?? ?? ?? ? ?? ?? ?? ? ?? ? 40 167。 52 PC 控 制系統(tǒng)程 序??? ???? ???? ??? 41 第六章 電 氣控制系 統(tǒng)設(shè)計(jì)? ???? ???? ???? ??? 48 167。 62 電氣控制分析???????????????? 49 后 序 ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? 50 主 要 參 考 資 料 ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? 51 新疆工業(yè)高等?？茖W(xué)校機(jī)械工程系 3 新疆工業(yè)高等?？茖W(xué)校 新疆工業(yè)高等專科學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評定意見書 設(shè)計(jì)（論文）題目 工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) 者：姓名 楊建華 專業(yè) 機(jī)械制造及其自動化 班級 涉外0318 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2020年 4 月 10 日 — 2020 年 6 月 4 日 指導(dǎo)教師：姓名 薛風(fēng) 職稱 副教授 單位 新工專 評 閱 人：姓名 職稱 單位 評定意見： 評定成績： 指導(dǎo)教師（簽名）： 薛風(fēng) 年 月 日 評 閱 人（簽名）： 年 月 日 答辯委員會主任（簽名）： 年 月 日 工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì) 4 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 一、 題目： 工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì) 二、 指導(dǎo)思想和目的： 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線上工件供給自動化。 三、 設(shè)計(jì)任務(wù)或主要技術(shù)指標(biāo)： 實(shí)現(xiàn)自動生產(chǎn)線上工件的自動轉(zhuǎn)移。 四、 設(shè)計(jì)進(jìn)度與要求： 第一周完成工業(yè)機(jī)械手的整體構(gòu)思。 第三周完成液壓系統(tǒng)和 PC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 要求工業(yè) 機(jī)械手設(shè)計(jì)合理化，全面運(yùn)用所學(xué)知識。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。 機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。 機(jī)器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機(jī)器特長的一種擬人的電子機(jī)械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器可長時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機(jī)器的進(jìn)化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可 缺少的自動化設(shè)備。 二、現(xiàn)狀及國內(nèi)外發(fā)展趨勢 國外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個(gè)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 10． 3 萬美元降至 97 年的 6． 5萬美元。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、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(jī)器人整機(jī)；國外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問 市。 工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì) 6 4．機(jī)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(jī)器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機(jī)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(jìn)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。 ，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。 7．機(jī)器人化機(jī)械開始興起。 我國的工業(yè)機(jī)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)，目前已基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配