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1、項目報告項目報告自動上下料機械手自動上下料機械手班級：機電班級：機電09302項目小組成員和分工：項目小組成員和分工：組長組長陳勇陳勇秘書秘書束萬鑫束萬鑫氣動選定方案氣動選定方案孫良孫良氣動設(shè)計氣動設(shè)計梁振興梁振興機械部分設(shè)計機械部分設(shè)計劉亞超、秦利達劉亞超、秦利達項目指導(dǎo)老師：彭芳項目指導(dǎo)老師：彭芳項目選題依據(jù)項目選題依據(jù)隨著工業(yè)自動化程度的提高，工業(yè)現(xiàn)場的很多易燃、易爆等高危及重體力勞隨著工業(yè)自動化程度的提高，工業(yè)現(xiàn)場的很多易燃、易爆等高危及重體力勞動場合機器所代替，這一方面可以減輕工人的勞動強度，另一方面可以大大動場合機器所代替，這一方面可以減輕工人的勞動強度，另一方面可以大大提高勞動生
2、產(chǎn)率。例如，目前在我國的許多中小企業(yè)汽車生產(chǎn)以及輕工業(yè)生提高勞動生產(chǎn)率。例如，目前在我國的許多中小企業(yè)汽車生產(chǎn)以及輕工業(yè)生產(chǎn)中，往往沖壓成型這一工序還需要人工上下料，既費時費力，又影響效率。產(chǎn)中，往往沖壓成型這一工序還需要人工上下料，既費時費力，又影響效率。為此，我們小組把上下料傳送機械手作為我們研究的課題。為此，我們小組把上下料傳送機械手作為我們研究的課題?，F(xiàn)在的機械手大多采用液壓傳動，但是液壓傳動存在以下幾個缺點：現(xiàn)在的機械手大多采用液壓傳動，但是液壓傳動存在以下幾個缺點：1、液壓傳動在工作過程中能量損失較大，如摩擦損失、泄露損失等、液壓傳動在工作過程中能量損失較大，如摩擦損失、泄露損失等
3、2、工作時受溫度變化影響較大。、工作時受溫度變化影響較大。3、因液壓脈動和液體中混入空氣，易產(chǎn)生噪聲。、因液壓脈動和液體中混入空氣，易產(chǎn)生噪聲。4、液壓元件價格較高。、液壓元件價格較高。鑒于以上這些缺陷，我們小組決定采用氣壓傳動，氣動技術(shù)有以下優(yōu)點：鑒于以上這些缺陷，我們小組決定采用氣壓傳動，氣動技術(shù)有以下優(yōu)點：1、介質(zhì)提取和處理方便。、介質(zhì)提取和處理方便。2、阻力損失和泄露較小，能源可儲存，而且工作環(huán)境適應(yīng)性好。、阻力損失和泄露較小，能源可儲存，而且工作環(huán)境適應(yīng)性好。3、動作迅速，反應(yīng)靈敏。氣動系統(tǒng)一般只需要、動作迅速，反應(yīng)靈敏。氣動系統(tǒng)一般只需要0.02s-0.3s即可以建立起所需即可以建
4、立起所需要的壓力和速度。也能實現(xiàn)過載保護，便于自動控制。要的壓力和速度。也能實現(xiàn)過載保護，便于自動控制。4、成本低廉。由于氣動系統(tǒng)工作壓力較低，因此降低了氣動元、輔件材料和、成本低廉。由于氣動系統(tǒng)工作壓力較低，因此降低了氣動元、輔件材料和加工精度要求，制造容易，成本較低。加工精度要求，制造容易，成本較低。國內(nèi)外相關(guān)情況國內(nèi)外相關(guān)情況國外機器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個趨勢：國外機器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個趨勢：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）；和維修）；2機械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展；機械結(jié)構(gòu)向模塊
5、化、可重構(gòu)化發(fā)展；3工業(yè)機器人控制系統(tǒng)向基于工業(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，便于標機的開放型控制器方向發(fā)展，便于標準化、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)準化、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；構(gòu)：大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性；4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；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；我國的工業(yè)機器人從我國的工業(yè)機器人從80年代年代“七五七五”科技攻關(guān)開始起步，起步較晚，科技攻關(guān)開始起步，起步較晚，技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有
6、一定距離；技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定距離；但在國家的支持下，目前已基本掌握了機器人操作機的設(shè)計制造技術(shù)、但在國家的支持下，目前已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)鍵元件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人。機器人關(guān)鍵元件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人。項目構(gòu)思項目構(gòu)思 選取機械手的座標形式和自由度選取機械手的座標形式和自由度 設(shè)計機械手的各執(zhí)行機構(gòu)，包括手部、手設(shè)計機械手的各執(zhí)行機構(gòu)，包括手部、手腕、手臂等部件的設(shè)計。腕、手臂等部
7、件的設(shè)計。 設(shè)計出機械手氣壓傳動系統(tǒng)，包括氣動元設(shè)計出機械手氣壓傳動系統(tǒng)，包括氣動元件的選取，氣動回路的設(shè)計，并繪出氣動件的選取，氣動回路的設(shè)計，并繪出氣動原理圖和電子原理圖和電子控制圖?？刂茍D。機械手的標型式與自由度機械手的標型式與自由度 按機械手手臂的不同運動形式及其組合情況，其座標型按機械手手臂的不同運動形式及其組合情況，其座標型式可分為直角標型式、圓柱標型式，球標型式和關(guān)節(jié)標式可分為直角標型式、圓柱標型式，球標型式和關(guān)節(jié)標型式。由于本機械手在上下料時具有升降、收縮及回轉(zhuǎn)型式。由于本機械手在上下料時具有升降、收縮及回轉(zhuǎn)運動，因此，運動，因此，采用圓柱標型式采用圓柱標型式。相應(yīng)的機械手具有
8、三個。相應(yīng)的機械手具有三個自由度，為了彌補升降運動行程較小的缺點，增加手臂自由度，為了彌補升降運動行程較小的缺點，增加手臂擺動機構(gòu)，從而增加一個手臂上下料擺動的自由度。擺動機構(gòu)，從而增加一個手臂上下料擺動的自由度。手部結(jié)構(gòu)設(shè)計手部結(jié)構(gòu)設(shè)計 為了使通用性較強，手部設(shè)計可更換結(jié)構(gòu)，當工件是棒為了使通用性較強，手部設(shè)計可更換結(jié)構(gòu)，當工件是棒料時，使用夾持式手指來抓取而傳送工件，當工件是板料時，使用夾持式手指來抓取而傳送工件，當工件是板料時，使用氣流負壓式來吸盤而傳送工件。料時，使用氣流負壓式來吸盤而傳送工件。 手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計 考慮到機械手的通應(yīng)性，同時由于被抓取工件時水平放考慮到機械手的通
9、應(yīng)性，同時由于被抓取工件時水平放置，因此手腕必須有回轉(zhuǎn)才滿足工作的要求。因此，手置，因此手腕必須有回轉(zhuǎn)才滿足工作的要求。因此，手腕設(shè)計成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運動的機構(gòu)為腕設(shè)計成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運動的機構(gòu)為回轉(zhuǎn)氣回轉(zhuǎn)氣缸缸。手臂結(jié)構(gòu)設(shè)計手臂結(jié)構(gòu)設(shè)計 按照抓取工件的要求，本機械手的手臂自由度，即手臂按照抓取工件的要求，本機械手的手臂自由度，即手臂的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和升降運動。手臂的回轉(zhuǎn)和升降式通的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和升降運動。手臂的回轉(zhuǎn)和升降式通過立柱來實現(xiàn)的，立柱的橫向移動即為手臂的橫移。手過立柱來實現(xiàn)的，立柱的橫向移動即為手臂的橫移。手臂的各種動作由臂的各種動作由氣缸氣缸實現(xiàn)。實現(xiàn)。機械手結(jié)構(gòu)構(gòu)示意圖機械手結(jié)構(gòu)構(gòu)示意圖其中其中A缸為抓取機構(gòu)的松緊缸，缸為抓取機構(gòu)的松緊缸，A缸活塞后退時抓緊工件，缸活塞后退時抓緊工件，A缸活塞前進缸活塞前進時松開工件。時松開工件。B缸為長臂伸縮缸，缸為長臂伸縮缸，C缸為機械手升降缸。缸為機械手升降缸。D缸為立柱回轉(zhuǎn)缸，缸為立柱回轉(zhuǎn)缸，該氣缸為齒輪齒條缸，把活塞的直線運動改變?yōu)榱⒅男D(zhuǎn)運動，從而該氣缸為齒輪齒條缸，把活塞的直線運動改變?yōu)榱⒅男D(zhuǎn)運動，從而實現(xiàn)立柱的回轉(zhuǎn)。實現(xiàn)立柱的回轉(zhuǎn)。機械手系統(tǒng)工作流程機械手系統(tǒng)工作流程氣動回路圖氣動回路圖機械手的手指、手腕、手臂的運動示意圖機械手的手指、手腕、手臂的運動示意圖
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