平面关节型机械手设计毕业设计论文(编辑修改稿)

平面关节型机械手设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

厂的灯壳冲压生产线机械手 ，生产线中有两台多工位冲床 和天津二轻局技术研究所制作的屯和 吨多工位冲床机械手等。 第三、 铸 、锻 、焊、热处理等热加工方面。 机械手在热加 工其他方面的应用有： 上海跃进电 机厂电机轴中频热套机械手，上海汽车配件厂散热器浸锡机械手，长春第一汽车厂 吨垂直分模平锻机上下料机械手，大连工矿车辆厂铸件清砂喷丸机械手 尚在调试中 等等。 总的来说还比较少，有待进一步的发展。 （ 2）、机械手应用过程中容易出现以下十个误区： 1) 低估有效载荷和惯量要求 2) 赋予机械手的任务过重 3) 低估了电缆管理问题 4) 在选购机械手系统前，对所有应用因素考虑欠周 5) 误解精度与重复精度之间的关系 6) 只根据控制系统来选购机械手系统 7) 不能接受机械手技术 8) 忽视机械手附件选项或周边设备的必要性 9) 低估或高估机械手控 制系统的能力 6 10) 没有考虑使用机械手技术 机械手的发展及发展前景 （一） 、机械手的发展概况 在二十世纪四十年代，随着原子能工业的发展己出现了模拟关节式的第一代机械手。 五十 —— 六十年代即制成了传送和装卸工件的通用机械手和数控示数再现型机械手。 这种机械手也称第二代机械手，如尤尼曼特 (Unimate)机械手，即属这种类型。 一九六八 一一 九七 O 年，又相继把通用机械手用于汽车车身的点焊和冲压生产自动线上，即使第二代机械手这一新技术进入了应用阶段。 七十年代机械手可以说是处于技术发展阶段。 专用机械手经过几十年的发 展，如今己进入以通用机械手为标志的时代。 由于通用机械手的应用和发展，进而促进了智能机器人的研制。 智能机器人涉及的知识内容，不仅包括一般的机械、液压、气动等基础知识，而且还应用一些电子技术、电视技术、通用技术、计算技术、无线电控制、仿生学和假肢工艺等，因此它是一项综合性较强的新技术。 目前国内外发展这一新技术都很重视。 几十年来，这项技术的研究和发展一直比较活跃，设计在不断地修改，品种在不断地增加，应用领域在不断地扩大。 机械上业中，应用机械手的主要目的：一是解决生产过程自动化，二是改善劳动条件，降低劳动强度 ，提高劳动生产率和降低成本。 因此要求机械手成本低，品种多样化，零件、部件系列化、通用化、标准化、性能稳定可靠。 对机械手的一般要求： (1)、降低机械手的成本：为了扩大机械手的使用范围，必须降低机械手的成本。 (2)、品种多样化：为了适应不同工作需要，应使机械手的品种多样化，用机械手代替更多的人的手工劳动，进而实现生产过程的自动化，特别是那此工作比较单一、重复性很大而工作条件又较差和劳动量较大的 1_种 (如热加工 )，更应该注意设计和使用各种类型的机械手。 (3)、零件部件系列化、通用化、标准化：为了加速扩大机械手的 应用领域，应尽量缩短其设计和制造的周期。 这样，就要求机械手的某种零件 (如手指的指型等 )、部件〔如手部、臂部等 )系列化、通用化、标准化。 然后，即可根据具体工作的需要，将这些零件、部件 (或相应地增加一些其它零件部件 )进行组合，组成所需要的机械手。 当然，这样的机械手还应保证组合方便，一旦工作变更时，就能迅速而顺利地重新组合。 (4)、产品性能应准确可靠：机械手的重要技术指标之一，就是其性能稳定可靠为此，要求设计合理、元件稳定、制造精确。 （二） 机械手的发展前景 (1)、研制有更多自由度的机械手。 (2)、研制 带有行走机构的机械手。 这种机械手可以从一个工作地点移动到另 一个工作地点。 7 (3)、研制能自动编程和自动改变程序的机械手。 研制具有一定“感触”和“智力”的智能机器人。 这种机器人，具有各种传感装置，并配有计算机。 这样的智能机器人，可以山人用特殊的语台 (计算机语言甚至厂 }语 )对其下达命令、布置任务。 受令后的智能机器人， 即可根据现场环境的各种条件或信息， 独立地“分析” 和“判断”并自编或自变程序地进行工作。 能够自找 (选择 )物件的方位， 自调握力的大小， 自找传送路线以避开障碍物。 因此，它将成为“无人化” 系统的重要组成环节之一。 二、 机械手的总体设计 本机械手共有 6 个关节动作和 1 个抓手动作 (见图 1) ,使用 6 台步进电机分别控制 6 个关 节的动作。 机械手整机可分为机身、大臂、小臂 (含手腕 ) 、手部 4 个部分 (见图 1)。 机身与大臂、大臂与小臂、小臂与手腕有 3 个旋转关节 ,以保证达到工作空间的任意位置 ,手腕中又有 3 个旋转关节 :腕转、腕曲、腕摆 ,以实现末端操作器的任意空间姿态。 手部安装在手臂的前端。 手臂的内孔装有传动轴，可把动作传给手腕， 以传动、伸屈手腕、开闭手指。 手臂的作用是引导手指准确地抓住工件，并 运送到所需要的位置上。 为了使机械手能够正确地工作，手臂的三个自由度都需要精确地定位。 总体设计的任务：包括进行机械手的运动设计，确定主要工作参数，选择驱动系统和电控系统，整体结构设计，最后绘出方案草图。 见表 11 8 表 11 机械手结构设计 机械手类型 平面关节型 抓取重量 自由度 3 个（ 2 个回转， 1 个移动） 大臂 长 700mm，回转运动，回转角 240，步进电机驱动 单片机控制 小臂 长 600mm，回转运动，回转角 240，步进电机驱动 单片机控制 移动关节 气缸驱动 行程开关控制 手指 气缸驱动 行程开关控制 结构特点如下图所示： 9 10 三、手指设计 工业机械手的手部是用来抓持工件或工具的部件。 手部抓持工件的迅速、准确和牢靠程度都将直接影响到工业机械手的工作性能，它是工业机械手的关键部件之一 设计时要注意的问题： (1) 手指应有足够的夹紧力，为使手指牢靠的夹紧工件，除考虑夹持工件的重力外，还应考虑工件在传送过程中的动载荷。 (2) 手指应有一定的开闭范围。 其大小不仅与工件的尺寸有关，而且应注意手部接近工件的运动路线及其方位的影响。 (3) 应能保证工件在手指内 准确定位。 (4) 结构尽量紧凑重量轻，以利于腕部和臂部的结构设计。 (5) 根据应用条件考虑通用性。 零件的计算 R 为外圆半径， r 为内圆半径 hrRV )( 22  1 5 0)2535( 22  =282600（ 3mm ） 11 m gmgG  )(102 8 2 6 0 07800 9 kg ，其中 g 取 10 取 G=23（ N） 手指夹紧力的计算 （ 1）根据公式： GfN4 f 为手指与工件的静摩擦系数 ，工件材料为 40 号钢，手指为钢材，查《机械零件手册》 表 25 f= 所以， 234  fGN 取 N=40（ N） 驱动力的计算  14 NtgP  为斜面倾角，  =15 度，  为传动机构的效率，这里为平摩擦传动， 查《机械零件手册》 表 22  ，这里取 所以， 140154  otgP 取 P=55（ N） （ 2）活塞手抓重量的估算 )(23107 8 0 01 5 221 NghrG   r。