上下料機(jī)械手的設(shè)計(jì)

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題目：上下料機(jī)械手的設(shè)計(jì) 姓名：胡文才 學(xué)號：043003010324 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 指導(dǎo)老師：張錚 職稱：副教授 時(shí)間：二〇〇八年四月五號 上下料機(jī)械手的設(shè)計(jì) 前言 機(jī)械手是一種能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)對象或操作工具的自動操作裝置。機(jī)械手是在機(jī)械化、自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。近年來，隨著電子技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動化的有機(jī)結(jié)合。它可代替人的繁重勞動以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。隨著現(xiàn)代技術(shù)的高速發(fā)展，無人化操作已逐步取代了原始的工作方式。本文主要討論了上下料機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪出了主要零部件圖及系統(tǒng)裝配圖，完成控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，并用計(jì)算機(jī)繪出電路原理圖. 關(guān)鍵詞：機(jī)械手 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 上下料 Forword Manipulator is a kind of manpower and arms to imitate some of the motor function to crawl at a fixed procedure, removal of the object or operation of the automatic installation tools. Manipulator in the mechanization and automation of the production process to develop a new device. In recent years, as electronic technology, especially the extensive application of the electronic computer, the robot has been the development and production of a high-tech field with the rapid development of a new and emerging technologies, it has more to promote the development of manipulator, making manipulator can better achieve and the mechanization and automation organic integration. It can be a substitute for the arduous work to achieve production mechanization and automation, in the environmentally harmful to operate under the protection of personal safety, thus widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and nuclear energy sectors. With the rapid development of modern technology, unmanned operation, has been gradually replacing the primitive methods of work. This paper mainly discusses the upper and lower material manipulator structural design, drawn map of the main components and system assembly, complete control system hardware design, and drawn by computer circuit schematics. Keywords: manipulator structural design top and bottom anticipate 研究的目的和意義 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)是為了培養(yǎng)從事機(jī)械設(shè)計(jì)、制造行業(yè)的人才而開設(shè)的專業(yè)。而工業(yè)機(jī)械手課程設(shè)計(jì)不僅培養(yǎng)設(shè)計(jì)者對機(jī)械的認(rèn)識、運(yùn)用能力,而且也增進(jìn)了對機(jī)械工業(yè)發(fā)展的了解和認(rèn)知。 機(jī)械手的種類，按驅(qū)動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等. 此次設(shè)計(jì)目的主要是培養(yǎng)我們的機(jī)械設(shè)計(jì)能力，擴(kuò)展我們的知識結(jié)構(gòu)和幫助我們培養(yǎng)綜合運(yùn)用能力，是一個(gè)從理論向?qū)嶋H轉(zhuǎn)換的過程。 意義：通過設(shè)計(jì)出上下料機(jī)械手，它可以減輕工人的工作強(qiáng)度，提高工作效率，使我們的工廠逐步向無人化和機(jī)械化發(fā)展。 國內(nèi)外研究狀況 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65萬美元。 (2)機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。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。 (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。 (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。 (5)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、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。 (6)當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，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。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。 (7)機(jī)器人化機(jī)械開始興起。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。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)，目前己基本掌握了機(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、搬運(yùn)等機(jī)器人;其中有130多臺套噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近30條自動噴漆生產(chǎn)線(站)上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人己應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。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，我國己安裝的國產(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。以上原因主要是沒有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，“一客戶，一次重新設(shè)計(jì)”，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。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、模塊化設(shè)計(jì)，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程.我國的智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在“863”計(jì)劃的支持下，也取得了不少成果。其中最為突出的是水下機(jī)器人，6000m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)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)。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機(jī)器人、智能裝配機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)械等的開發(fā)應(yīng)用方面則剛剛起步，與國外先進(jìn)水平差距較大，需要在原有成績的基礎(chǔ)上，有重點(diǎn)地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實(shí)用的技術(shù)和產(chǎn)品，以期在“十五”后期立于世界先進(jìn)行列之中。 此外，國內(nèi)外好多知名企業(yè)也逐步朝著無人化和高效率化這個(gè)方向發(fā)展。 文獻(xiàn)給我們的啟示 隨著電子技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動化的有機(jī)結(jié)合。它可代替人的繁重勞動以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動.通過查找資料和不斷思考，上下料機(jī)械手在當(dāng)今這個(gè)飛速發(fā)展的時(shí)代起著越來越重要的作用。做畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)長期的學(xué)習(xí)過程，需要我們不斷的去思考，去挖掘有用的知識。這也是一個(gè)從理論向?qū)嵺`的轉(zhuǎn)換過程。 參考文獻(xiàn) [1]張建民.工業(yè)機(jī)器人.北京:北京理工大學(xué)出版社，1988 [2]蔡自興.機(jī)器人學(xué)的發(fā)展趨勢和發(fā)展戰(zhàn)略.機(jī)器人技術(shù)，2001, 4 [3]金茂青，曲忠萍，張桂華.國外工業(yè)機(jī)器人發(fā)展勢態(tài)分析.機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用 ， 2001 [4]王雄耀.近代氣動機(jī)器人(氣動機(jī)械手)的發(fā)展及應(yīng)用.液壓氣動與密封，1999, 5 [5]嚴(yán)學(xué)高，孟正大.機(jī)器人原理.南京:東南大學(xué)出版社，1992 [6]機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1986 [7]黃錫愷，鄭文偉.機(jī)械原理.北京:人民教育出版社，1981 [8]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊.北京:化學(xué)工業(yè)出版社 [9]鄭洪生.氣壓傳動及控制.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1987 [10]吳振順.氣壓傳動與控制.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1995