自动取料机械手--修改

目录1引言.......................................................12总体方案设计.............................................42.1明确设计要求..........................................42.2传动方案的确定........................................52.3基本参数的确定........................................53机械手的整体设计方案.....................................73.1机械手的座标型式与自由度...............................83.2机械手的手部结构方案设计...............................93.3机械手的手腕结构方案设计...............................93.4机械手的手臂结构方案设计...............................93.5机械手的驱动方案设计...................................93.6机械手的控制方案设计...................................93.7机械手的主要技术参数...................................94手部结构设计............................................114.1手指的形状和分类.....................................114.2设计时注意的几个问题.................................114.3手部夹紧气缸的设计...................................125手腕结构设计.............................................155.1手腕的自由度..........................................155.2手腕的驱动力矩的计算..................................166手臂伸缩，升降，回转气缸的尺寸设计与校核...............206.1手臂伸缩气缸的尺寸设计与校核..........................206.2手臂升降气缸的尺寸设计与校核..........................216.3手臂回转气缸的尺寸设计与校核..........................22总结与致谢..................................................24参考文献....................................................25附录......................................................2611引言随着我国工业生产的飞跃发展，自动化程度的迅速提高，实现工件的装卸、转向、输送或操持焊枪、喷枪、扳手等工具进行加工、装配等工作的自动化，已愈来愈引起人们的重视。机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”，它是近几十年来出现的一种技术设备。工业机械手是在电子技术、机械技术和自动控制技术相互渗透的基础上发展期来的，是电子和机械高度结合的技术密集型产业，而机械手技术本身又是促进工业实现高度自动化的先导技术，因而在生产应用中可以提高生产的自动化水平和劳动生产率；可以减轻劳动强度，保证产品质量、实现安全生产；尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更加重大。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的应用。因为机械手对国民经济和社会生活都产生了很大的影响，因此机械手已成为工业先进国家重要的技术发展领域之一。气动机械手由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备.机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率:可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、2高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用.机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。从二十世纪四十年代中期，美国开始研制应用在核能领域的机械手开始，机械手先后经历了单臂机械手、双臂机械手、电随动机械手、行走式机械手等时代。经过了十几年的发展，机械手已经有了多种规格并且广泛应用在多种工业领域。机械手的结构形式开始比较简单，专用性强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，使用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势:1.工业机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修)，而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10.3万美元降至97年的65万美元。2.机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化:由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机;国外已有模块化装配机器人产品问市。3.工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化;器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构:大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。4.机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制;多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。5.虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。6.当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能3机器人走出实验室进入实用化阶段。美国发射到火星上的“索杰纳”机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。7.机器人化机械开始兴起。从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域。我国的工业机器人从80年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”、“八五”科技攻关，目前己基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人;其中有130多台套喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线(站)上获得规模应用，弧焊机器人己应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，如:可靠性低于国外产品:机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距;在应用规模上，我国己安装的国产工业机器人约200台，约占全球已安装台数的万分之四。以上原因主要是没有形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，“一客户，一次重新设计”，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模块化设计，积极推进产业化进程.我国的智能机器人和特种机器人在“863”计划的支持下，也取得了不少成果。其中最为突出的是水下机器人，6000m水下无缆机器人的成果居世界领先水平，还开发出直接遥控机器人、双臂协调控制机器人、爬壁机器人、管道机器人等机种:在机器人视觉、力觉、触觉、声觉等基础技术的开发应用上开展了不少工作，有了一定的发展基础。但是在多传感器信息融合控制技术、遥控加局部自主系统遥控机器人、智能装配机器人、机器人化机械等的开发应用方面则刚刚起步，与国外先进水平差距较大，需要在原有成绩的基础上，有重点地系统攻关，才能形成系统配套可供实用的技术和产品，以期在“十五”后期立于世界先进行列之中。本次毕业设计题目是自动取料系统设计，主要为机械手的设计工作，主要是根据生产的具体要求进行接受方案的设计，以便选择和确定机械手的坐标形式、基本参数、机械结构、驱动方式及系统原理图和控制方式及线路图等工作。在现代工业自动化领域里，材料的搬运、机床的取料、整体的装配等是十分重要的环节，而实现这些环节的自动化将大大提高生产效率，减少成本。用自动化机械代替人的工作可以减少事故的发生。工业机械手就是为了实现这些环节的自动化而设计的。42总体方案设计关于机械手设计的具体工作，是不可能有一整套固定不便的设计步骤和工作内容的，必须根据具体情况作具体的分析。现将本次自动取料机械手设计时的有关工作内容和一般需要考虑的问题分析一下。2.1明确设计要求2.1.1被抓对象的情况被抓对象的情况就是被抓取物件的重量、形状、尺寸、材料、表面加工情况、易碎性及数量等，以便选择手部的结构及计算必要的加紧力或吸附力大小。2.1.2工作现场的情况同位素自动取料机械手涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。它是一种能自动控制并可以从新编程以变动的多功能机器，它有多个自由度，可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。新型同位素自动取料机不仅提高了分装计量精度和工作效率，而且改善了工人的劳动条件，避免了同位素对人体辐射的危害，工作安全可靠。同位素自动取料机械手所附属于工作主机或自动线的工作场地面积和空间大小，工作主机的排列情况，决定着机械手的安装情况。如场地允许可选择地面固定式；若因场地面积窄小或其它原因不宜把机械手固定在地面，则可以采用悬挂式或固定在工作主机机身上某适当位置；若利用一台机械手进行多机床管理，则可选择悬挂轨道式或地面轨道式。2.1.3上、下料道和储料装置与工作主机的配置情况上、下料道和储料装置与工作主机的相对位置，