【正文】 聯(lián)合研制一種UnimateVicarm型工業(yè)機(jī)械手裝有小型電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制用于裝配作業(yè)定位誤差小于177。1毫米聯(lián)邦德國(guó)機(jī)械制造業(yè)是從1970年開始應(yīng)用機(jī)械手主要用于起重運(yùn)輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)　　聯(lián)邦德國(guó)KnKa公司還生產(chǎn)一種點(diǎn)焊機(jī)械手采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制　　日本是工業(yè)機(jī)械手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國(guó)家自1969年從美國(guó)引進(jìn)兩種機(jī)械手后大力從事機(jī)械手的研究　　前蘇聯(lián)自六十年代開始發(fā)展應(yīng)用機(jī)械手至1977年底其中一半是國(guó)產(chǎn)一半是進(jìn)口　　目前工業(yè)機(jī)械手大部分還屬于第一代主要依靠工人進(jìn)行控制；改進(jìn)的方向主要是降低成本和提高精度　　第二代機(jī)械手正在加緊研制它設(shè)有微型電子計(jì)算控制系統(tǒng)具有視覺、觸覺能力甚至聽、想的能力研究安裝各種傳感器把感覺到的信息反饋是機(jī)械手具有感覺機(jī)能　　第三代機(jī)械手則能獨(dú)立完成工作中過(guò)程中的任務(wù)它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS和柔性制造單元FMC中的重要一環(huán)　　 應(yīng)用簡(jiǎn)況　　現(xiàn)代工業(yè)中生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化自動(dòng)化已成為突出的主題化工等連續(xù)性生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化已基本得到解決但在機(jī)械工業(yè)中加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的因此裝卸、搬運(yùn)等工序機(jī)械化的迫切性工業(yè)機(jī)械手就是為實(shí)現(xiàn)這些工序的自動(dòng)化而產(chǎn)生的　　有資料統(tǒng)計(jì)：美國(guó)偏重于毛坯生產(chǎn)日本偏重于機(jī)械加工隨著機(jī)械手技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用的對(duì)象還會(huì)有所改變　　機(jī)械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進(jìn)一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力改善熱、累等勞動(dòng)條件　　國(guó)內(nèi)機(jī)械手工業(yè)、鐵路工業(yè)中首先在單機(jī)、專機(jī)上采用機(jī)械手上下料減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度　　國(guó)外鐵路工業(yè)中應(yīng)用機(jī)械手以加工鐵路車軸、輪等大、中批零件并和機(jī)床共同組成一個(gè)綜合的數(shù)控加工系統(tǒng)　　采用機(jī)械手進(jìn)行裝配更始目前研究的重點(diǎn)國(guó)外已研究采用攝象機(jī)和力傳感裝置和微型計(jì)算機(jī)連在一起能確定零件的方位達(dá)到鑲裝的目的　　 發(fā)展趨勢(shì)　　目前工業(yè)機(jī)械手主要用于機(jī)床加工、鑄造、熱處理等方面無(wú)論數(shù)量、品種和性能方面還是不能滿足工業(yè)發(fā)展的需要　　在國(guó)內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍重點(diǎn)發(fā)展鑄造、熱處理方面的機(jī)械手以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度改善作業(yè)條件在應(yīng)用專用機(jī)械手的同時(shí)相應(yīng)的發(fā)展通用機(jī)械手有條件的還要研制示教式機(jī)械手、計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合機(jī)械手等將機(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)不同類型的加緊機(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基加緊機(jī)構(gòu)即可組成不同用途的機(jī)械手既便于設(shè)計(jì)制造有便于更換工件擴(kuò)大應(yīng)用范圍同時(shí)要提高速度減少?zèng)_擊正確定位以便更好的發(fā)揮機(jī)械手的作用　　此外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型以及具有觸覺、視覺等性能的機(jī)械手并考慮與計(jì)算機(jī)連用逐步成為整個(gè)機(jī)械制造系統(tǒng)中的一個(gè)基本單元　　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)展較快目前主要用于機(jī)床、橫鍛壓力機(jī)的上下料以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè)它可按照事先指定的作業(yè)程序來(lái)完成規(guī)定的操作　　此外國(guó)外機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)是大力研制具有某種智能的機(jī)械手使它具有一定的傳感能力能反饋外界條件的變化作相應(yīng)的變更如位置發(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目前已經(jīng)取得一定成績(jī)　　視覺功能即在機(jī)械手上安裝有電視照相機(jī)和光學(xué)測(cè)距儀（即距離傳感器）以及微型計(jì)算機(jī)工作是電視照相機(jī)將物體形象變成視頻信號(hào)然后送給計(jì)算機(jī)以便分析物體的種類、大小、顏色和位置并發(fā)出指令控制機(jī)械手進(jìn)行工作　　觸覺功能即是在機(jī)械手上安裝有觸覺反饋控制裝置工作時(shí)機(jī)械手首先伸出手指尋找工作通過(guò)安裝在手指內(nèi)的壓力敏感元件產(chǎn)生觸覺作用然后伸向前方抓住工件手的抓力大小通過(guò)裝在手指內(nèi)的敏感元件來(lái)控制達(dá)到自動(dòng)調(diào)整握力的大小總之隨著傳感技術(shù)的發(fā)展機(jī)械手裝配作業(yè)的能力也將進(jìn)一步提高　　更重要的是將機(jī)械手、柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合從而根本改變目前機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài) 機(jī)械手的組成　　機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成其組成及相互關(guān)系如下圖：　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)　( )　　　　　　　　　（1） 手部　　手部安裝在手臂的前端手臂的內(nèi)孔裝有轉(zhuǎn)動(dòng)軸可把動(dòng)作傳給手腕以轉(zhuǎn)動(dòng)、伸屈手腕開閉手指　　本課所指的機(jī)械手僅需開閉手指　　機(jī)械手手部的機(jī)構(gòu)系模仿人的手指分為無(wú)關(guān)節(jié)固定關(guān)節(jié)和自由關(guān)節(jié)三種手指的數(shù)量又可以分為二指、三指和四指等其中以二指用的最多可以根據(jù)夾持對(duì)象的形狀和大小配備多種形狀和尺寸的夾頭以適應(yīng)操作需要　　本課所做的機(jī)械手采用二指形狀　?。?） 手臂　　手臂有無(wú)關(guān)節(jié)和有關(guān)節(jié)手臂之分　　本課所做的機(jī)械手的手臂采用無(wú)關(guān)節(jié)臂　　手臂的作用是引導(dǎo)手指準(zhǔn)確的抓住工件并運(yùn)送到所需要的位置上為了使機(jī)械手能夠正確的工作手臂的三個(gè)自由度都需要精確的定位　　本課題所做的機(jī)械手在手臂的上升、下降、前伸、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)三個(gè)方向的定位均采用行程開關(guān)控制以保證定位的精度　　總括機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)離不開直線移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)二種因此它采用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是直線油缸、擺動(dòng)油缸、電液脈沖馬達(dá)、伺服油馬達(dá)、直流伺服馬達(dá)和步進(jìn)馬達(dá)等　　軀干是安裝手臂、動(dòng)力源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的支架　　 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)　　驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有四種：液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)、電氣驅(qū)動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)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　　液壓驅(qū)動(dòng)主要是通過(guò)油缸、閥、油泵和油箱等實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)它利用油缸、馬達(dá)加上齒輪、齒條實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)；利用擺動(dòng)油缸、馬達(dá)與減速器、油缸與齒條、齒輪或鏈條、鏈輪等實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)液壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是壓力高、體積小、出力大、運(yùn)動(dòng)平緩可無(wú)級(jí)變速自鎖方便并能在中間位置停止缺點(diǎn)是需要配備壓力源系統(tǒng)復(fù)雜成本較高　　氣壓驅(qū)動(dòng)所采用的元件為氣壓缸、氣壓馬達(dá)、氣閥等一般采用46個(gè)大氣壓個(gè)別的達(dá)到810個(gè)大氣壓它的優(yōu)點(diǎn)是氣源方便維護(hù)簡(jiǎn)單成本低缺點(diǎn)是出力小體積大由于空氣的可壓縮性大很難實(shí)現(xiàn)中間位置的停止只能用于點(diǎn)位控制而且潤(rùn)滑性較差氣壓系統(tǒng)容易生銹　　為了減少停機(jī)時(shí)產(chǎn)生的沖擊氣壓系統(tǒng)裝有速度控制機(jī)構(gòu)或緩沖機(jī)構(gòu)　　電氣驅(qū)動(dòng)采用的不多現(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(lái)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)通用機(jī)械手則考慮用步進(jìn)電機(jī)、直流或交流的伺服電機(jī)、變速箱等　　電氣驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)力源簡(jiǎn)單維護(hù)使用方便驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)可以采用統(tǒng)一形式的動(dòng)力出力比較大；缺點(diǎn)是控制響應(yīng)速度比較慢　　機(jī)械驅(qū)動(dòng)只用于固定的場(chǎng)合一般用凸輪連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作它的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作確實(shí)可靠速度高成本低；缺點(diǎn)是不易調(diào)整　　本課題所做的機(jī)械手采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)手臂的上升、下降方面采用手臂的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、手臂的夾緊、放松方面　　 控制系統(tǒng)　　機(jī)械手控制系統(tǒng)的要素包括工作順序、到達(dá)位置、動(dòng)作時(shí)間和加速度等　　控制系統(tǒng)可根據(jù)動(dòng)作的要求設(shè)計(jì)采用數(shù)字順序控制它首先要編制程序加以存儲(chǔ)然后再根據(jù)規(guī)定的程序控制機(jī)械手進(jìn)行工作 應(yīng)用機(jī)械手的意義　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展機(jī)械手也越來(lái)越多的地被應(yīng)用在機(jī)械工業(yè)中鑄、焊、鉚、沖、壓、熱處理、機(jī)械加工、裝配、檢驗(yàn)、噴漆、電鍍等工種都有應(yīng)用的實(shí)理其他部門如輕工業(yè)、建筑業(yè)、國(guó)防工業(yè)等工作中也均有所應(yīng)用　　在機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用機(jī)械手的意義可以概括如下：　一、以提高生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)化程度　　應(yīng)用機(jī)械手有利于實(shí)現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機(jī)器的裝配等的自動(dòng)化的程度從而可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本　二、以改善勞動(dòng)條件避免人身事故　　在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場(chǎng)合中用人手直接操作是有危險(xiǎn)或根本不可能的而應(yīng)用機(jī)械手即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè)使勞動(dòng)條件得以改善　　在一些簡(jiǎn)單、重復(fù)特別是較笨重的操作中以機(jī)械手代替人進(jìn)行工作可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故　三、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)面因此在自動(dòng)化機(jī)床的綜合加工自動(dòng)線上目前幾乎都沒有機(jī)械手以減少人力和更準(zhǔn)確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍便于有節(jié)奏的進(jìn)行工作生產(chǎn)　　綜上所述有效的應(yīng)用機(jī)械手是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢(shì)　　　　第二章 總體技術(shù)方案及系統(tǒng)組成 原始數(shù)據(jù)　　負(fù)載重量：10kg　　重復(fù)定位精度：177。/s　　 R軸伸縮：200mm