【正文】 控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進行工作生產(chǎn)。 機械手的現(xiàn)狀 到目前為止，世界各國對“機械手”還沒有做出統(tǒng)一的明確定義。而“機械手”一般具有固定的手部、固定的動作程序（或簡單可變程序）、一般用于固定工位的自動化裝置。 “機械手”（Industrail Robot）：多數(shù)是指程序可變（編）的獨立的自動抓取、搬運工件、操縱工具的裝置（國內(nèi)稱作機械手或通用機械手）。如自動線、自動線的上、下料，加工中心的自動換刀的自動化裝置。如鍛造操作機或處理放射性材料、火工品的裝配等所使用的半自動化裝置。C在這專利中所記述的機械手，以現(xiàn)在的眼光來看，就是示教再現(xiàn)機器人。 隨后，美國的Unimation公司和美國的機械鑄造(AMF)公司于1962年分別制造了實用的一號機，并分別取名為Unimate和VerUnimate機器人外形類似坦克炮塔，采用極坐標結(jié)構(gòu)，而Versatran機器人采用圓柱坐標結(jié)構(gòu)。 美國的機械手技術(shù)的發(fā)展，大致經(jīng)歷了以下幾個階段：（1） 1963~1967年為實驗定型階段。1967年，該公司生產(chǎn)的機械手定型為1900臺。這一時期，機械手在美國進入應(yīng)用階段。（3） 1970年至今一直出于技術(shù)發(fā)展和推廣應(yīng)用階段。1970年4月美國在伊利斯工學(xué)院研究所召開了第一屆全國機械手會議。與此同時，出現(xiàn)了所謂高級機器人，例如森德斯蘭德公司（Sundstrand）發(fā)明了用小型計算機控制50臺機械手的系統(tǒng)。 日本在六十年代初期就開始研制固定程序控制的機器手，并從其他各國引進了用于不同生產(chǎn)過程的機器人，并獲得迅速，很快研制出日本國產(chǎn)華的機械手，技術(shù)水平很快趕上了美國并超過了其它國家，目前機械手在日本已得到迅速發(fā)展并很快得到普及。但目前已引起了有關(guān)方面的極大關(guān)注。在1958年新疆維吾爾自治區(qū)成立30年大慶站展覽館展出了由新疆機械局研制的跳舞機器人《阿依古麗》。西北電訊工程學(xué)院研制的微機控制示教再現(xiàn)式機器人《西電I號》，也于1985年9月在陜西省科技貿(mào)易大會上進行了表演。同時，在機器人學(xué)科中的視覺、聽覺、語音合成、觸覺、計算控制以及人工智能諸領(lǐng)域研究，也取得了一定的進展。相信在不久的將來，我們一定回趕上世界各國前進的步伐。 機械手是工業(yè)自動控制領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對象。在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程中的自動化已成為突出的主題?？稍跈C械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)很大程度上不是連續(xù)的。從這里可以看出，裝卸、搬運等工序機械化的迫切性，工業(yè)機械手就是為實現(xiàn)這些工序的自動化而產(chǎn)生的。本文以能夠?qū)崿F(xiàn)這類工作的搬運機械手為研究對象。 建造旋轉(zhuǎn)零件（轉(zhuǎn)軸、盤類、環(huán)類）自動線一般都采用機械手在機床之間傳遞零件。加工箱體類零件的組合機床自動線，一般采用隨行夾具傳送工件，也有采用機械手的，如上海動力機廠的氣蓋加工自動線轉(zhuǎn)位機械手。目前，機械手在這方面應(yīng)用很多，如上海柴油機廠的曲拐自動車床和座圈自動車床機械手，大連第二車床廠的自動循環(huán)液壓仿行車床機械手，沈陽第三機床廠的Y38滾齒機械手，青海第二機床廠的滾銑花鍵機床機械手等。如上海第二汽車配件廠的燈殼沖壓生產(chǎn)線機械手（生產(chǎn)線中有兩臺多工位機床）和天津二注塑機有加料、合模、成型、分模等自動工作循環(huán)，裝上機械手的自動裝卸工件，可實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)。如沈陽低壓開關(guān)廠200t環(huán)類沖床磁力起重器殼體下料機械手和天京拖拉機廠400t沖床的下料機械手等；其一是用于多工位沖床，用作沖壓件工位間步進輕局技術(shù)研究所制作的120t和40t多工位沖床機械手等。上海柴油機廠、北京內(nèi)燃機廠、洛陽拖拉機廠等已有較成熟的經(jīng)驗。 執(zhí)行機構(gòu)（1）手部 既直接與工件接觸的部分，一般是回轉(zhuǎn)型或平動型（多為回轉(zhuǎn)型，因其結(jié)構(gòu)簡單）。 傳力機構(gòu)形式教多，常用的有：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜槭杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母式、彈簧式和重力式。手腕有獨立的自由度。一般腕部設(shè)有回轉(zhuǎn)運動再增加一個上下擺動即可滿足工作要求，有些動作較為簡單的專用機械手，為了簡化結(jié)構(gòu)，可以不設(shè)腕部，而直接用臂部運動驅(qū)動手部搬運工件。因此在要求較大回轉(zhuǎn)角的情況下，采用齒條傳動或鏈輪以及輪系結(jié)構(gòu)。它的作用是支撐腕部和手部（包括工作或夾具），并帶動他們做空間運動。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實現(xiàn)。手臂的各種運動通常用驅(qū)動機構(gòu)（如液壓缸或者氣缸）和各種傳動機構(gòu)來實現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的靜、動載荷，而且自身運動較為多，受力復(fù)雜。（4） 行走機構(gòu) 有的工業(yè)機械手帶有行走機構(gòu)，我國的正處于仿真階段。根據(jù)動力源的不同, 工業(yè)機械手的驅(qū)動機構(gòu)大致可分為液壓、氣動、電動和機械驅(qū)動等四類。 控制系統(tǒng)分類在機械手的控制上，有點動控制和連續(xù)控制兩種方式。主要控制的是坐標位置，并注意其加速度特性。 規(guī)格參數(shù)抓重： 20公斤自由度數(shù)： 4個坐標形式： 圓柱坐標手架運動參數(shù)： 拔、插刀行程（即滑座伸縮z）： 155毫米（最大180毫米） 升降行程（即找刀排y）： 3420毫米（刀排間垂直方向距離為 420毫米，共四排） 回轉(zhuǎn)角度（ψ）： 180176。手架升降運動采用無觸電行程開關(guān)進行位置檢測， 并控制三位四通閥適時“關(guān)閉”來定位。 驅(qū)動方式： 液壓 控制方式： 數(shù)字控制第2章 機械手的結(jié)構(gòu)的設(shè)計 手部設(shè)計基本要求（1） 應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動力。（2） 手指應(yīng)具有一定的張開范圍，手指應(yīng)該具有足夠的開閉角度（手指從張開到閉合繞支點所轉(zhuǎn)過的角度），以便于抓取工件。（4） 應(yīng)保證手抓的夾持精度。（2） 移動型 移動型即兩手指相對支座作往復(fù)運動。 手抓的力學(xué)分析下面對其基本結(jié)構(gòu)進行力學(xué)分析：滑槽杠桿 圖為常見的滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)。由=0 得 =0 得 由=0 得h F= （）式中 a——手指的回轉(zhuǎn)支點到對稱中心的距離（mm）. ——工件被夾緊時手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點的夾角。 夾緊力及驅(qū)動力的計算 手指加在工件上的夾緊力，是設(shè)計手部的主要依據(jù)。一般來說，需要克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運動狀態(tài)變化的慣性力產(chǎn)生的載荷，以便工件保持可靠的夾緊狀態(tài)。可近似按下式估其中a，重力方向的最大上升加速度； ——運載時工件最大上升速度 ——系統(tǒng)達到最高速度的時間， ——方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件位置不同進行選擇。液壓缸的工作壓力作用在活塞上外力F（N）液壓缸工作壓力Mpa作用在活塞上外力F（N）液壓缸工作壓力Mpa小于5000 50000以上計算：設(shè)a=100mm,b=50mm,。(1) 設(shè) == 根據(jù)公式，將已知條件帶入： = （2）根據(jù)驅(qū)動力公式得： =1378N （3）取 （4）確定液壓缸的直徑D 選取活塞桿直徑d=,選擇液壓缸壓力油工作壓力P=, （JB82666），選取液壓缸內(nèi)徑為：D=63mm則活塞桿內(nèi)徑為:D==，選取d=32mm機械手的精度設(shè)計要求工件定位準確,抓取精度高,重復(fù)定位精度和運動穩(wěn)定性好,并有足夠的抓取能。特別是在多品種的中、小批量生產(chǎn)中，為了適應(yīng)工件尺寸在一定范圍內(nèi)變化，一定進行機械手的夾持誤差。機械手的夾持范圍為80mm180mm。選擇彈簧是壓縮條件，選擇圓柱壓縮彈簧。(1).選擇硅錳彈簧鋼，查取許用切應(yīng)力(2).選擇旋繞比C=8，則 (3).根據(jù)安裝空間選擇彈簧中徑D=42mm，估算彈簧絲直徑 (4).試算彈簧絲直徑 (5). 根據(jù)變形情況確定彈簧圈的有效圈數(shù)： 選擇標準為，彈簧的總?cè)?shù)圈(6).最后確定，(7).對于壓縮彈簧穩(wěn)定性的驗算 對于壓縮彈簧如果長度較大時，則受力后容易失去穩(wěn)定性，這在工作中是不允許的。結(jié)論本設(shè)計彈簧，因此彈簧穩(wěn)定性合適。對于循環(huán)次數(shù)多、在變應(yīng)力下工作的彈簧，還應(yīng)該進一步對彈簧的疲勞強度和靜應(yīng)力強度進行驗算（如果變載荷的作用次數(shù)，或者載荷變化幅度不大時，可只進行靜應(yīng)力強度驗算）。計算公式： （力學(xué)性精確能高） 結(jié)論：經(jīng)過校核，彈簧適應(yīng)。其中機體由小車及本體等部分組成；傳送機構(gòu)主要由伸縮臂及抓緊機構(gòu)所組成；動力源由液壓驅(qū)動和機械驅(qū)動兩種形式構(gòu)成控制裝置主要由自動控制和手動控制兩部分組成?，F(xiàn)在的發(fā)展趨勢是機電一體化，因此，我們的畢業(yè)設(shè)計是要我們將“機”、“電”、“液”三者合并起來。這五部分中我們靠機械完成機械手的上升下降動作，即本課題所做的機械手采用電動機帶動絲杠螺母機構(gòu)來實現(xiàn)手臂的上升、下降方面。絲桿傳動是帶動滾珠沿螺紋軌道滾動。2） 運動平穩(wěn) 滾動摩擦系數(shù)接近常數(shù)，啟動與工作摩擦力矩差別很小。3） 能源預(yù)緊 預(yù)緊后可消除間隙產(chǎn)生過盈，提高接觸剛度和傳動精度。4） 工作壽命長 滾珠絲杠螺母副的摩擦表面為高硬度、高精度，具有較長的工作壽命和精度保持性。6） 同步性好 用幾套相同的滾珠絲杠副同時傳動幾個相同的運動部件。7） 可靠性高 潤滑密封裝置結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。9） 經(jīng)濟性差，成本高 由于結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜，故制造成本高價格往往以 mm計。機械部件主要包括手部，手臂前后伸縮部分，手臂上下升降部分腰轉(zhuǎn)部分以及機座和行走機構(gòu)。顯然，腕部的結(jié)構(gòu)、重量和動力載荷，直接影響著臂部的結(jié)構(gòu)、重量和運轉(zhuǎn)性能。（2）結(jié)構(gòu)考慮，合理布局 腕部作為機械手的執(zhí)行機構(gòu)，又承擔(dān)連接和支撐作用，除保證力和運動的要求外，要有足夠的強度、剛度外，還應(yīng)綜合考慮，合理布局，解決好腕部與臂部和手部的連接。 腕部的結(jié)構(gòu)以及選擇(1) 具有一個自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動的腕部結(jié)構(gòu)?；剞D(zhuǎn)角由動片和靜片之間允許回轉(zhuǎn)的角度來決定（一般小于）。在要求回轉(zhuǎn)角大于的情況下，可采用齒條活塞驅(qū)動的腕部結(jié)構(gòu)。(3) 具有兩個自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動的腕部結(jié)構(gòu)。(4) 機液結(jié)合的腕部結(jié)構(gòu)。 腕部的設(shè)計計算 腕部設(shè)計考慮的參數(shù) 夾取工件重量60Kg，回轉(zhuǎn)。（2） 腕部回轉(zhuǎn)支撐處的摩擦力矩。（3） 啟動過程所轉(zhuǎn)過的角度=，等速轉(zhuǎn)動角速度。則回轉(zhuǎn)缸工作壓力，選擇8Mpa 腕部液壓缸剖截面結(jié)構(gòu)示意 標準液壓缸外徑（JB106867） （mm）液壓缸內(nèi)徑40 5063809010011012514015016018020020鋼P5060769510812113316814618019421924545鋼506076951081211331681