机械手毕业设计文献综述

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喷涂机械手 文献综述

喷涂机械手 文献综述

本科毕业设计(论文)文献综述课题名称:关节式喷漆机器人设学院(系):年级专业:学生姓名:指导教师:完成日期:国外喷漆机器人发展概况喷漆机器人在国外的使用可以追溯到20世纪中叶。

1951年,美国AustinMotors Longbridge公司开始尝试利用简单的3轴机器人定点自动涂装汽车外身。

1958年,美国Morris Motors Cowley公司成功安装了一条高产出的涂装生产线,把所有的汽车外身的涂装工作交给3台3轴机器人(其中,2台安装在流水线的两侧,l台安装在流水线上方)完成。

那时由于受机器人的自由度和汽车内身形状复杂等因素的限制,3轴机器人还不能对汽车内身进行涂装作业。

到了七、八十年代,随着第二代多轴机器人的研制工作取得很大进展,美、日、欧等国的汽车涂装线,己使用多轴机器人对车身内部难以到达的地方进行涂装作业,朝着喷漆车间无人化的目标迈进了一大步。

例如,Trallfa公司80年代推出的柔性机器人喷漆系统TRACS。

经过五十多年的研究和发展,机器人喷涂技术在国外已较成熟。

随着喷涂机器人的技术不断创新,喷涂精度空前提高,在世界发达国家喷涂机器人得到了广泛的应用。

著名的国外喷涂机器人厂家有瑞士和瑞典的ABB和日本的安JIlMOTOMAN公司,同时德国的KUKA公司、日本的FANUC公司以及美国的ADEPT公司均有生产喷涂机器人。

同时还有很多小的生产企业,如瑞士金马股份有限公司生产和研发的静电粉末喷涂设备。

到目前为止ABB公司是世界领先的喷涂自动化供应商,在全球范围内供应喷涂机器人,在喷涂机器人领域以及相关的喷涂技术领域都具有丰富的经验与技术,特别是为高端汽车喷涂开发出高性能的IRB5500喷涂机器人以及为低成本的消费类电子产品喷涂开发了小型的IRB52喷涂机器人。

在汽车喷涂方面,最新的喷涂工艺可保持油漆雾化装置(即旋杯)在其最佳路径而尽可能减少非喷涂时间。

对机器人而言,该新工艺则要求其具备高速度和高加速度能力。

机械手毕业设计文献综述

机械手毕业设计文献综述

机械手技术面临的挑战与机遇
技术挑战:提高机械手的精度、速度、稳定性和智能化程度 成本挑战:降低机械手的制造成本和维护成本 应用挑战:拓展机械手的应用领域,如医疗、航天、深海等 机遇:随着人工智能、物联网等技术的发展,机械手技术将迎来新的发展机遇
机械手在实践中 的应用与案例分 析
工业生产领域的应用
工业机械手的结构:包括驱动 系统、控制系统、执行机构等
医疗机械手的结构:包括驱动 系统、控制系统、执行机构等
机械手的驱动方式
电动驱动:通过 电机驱动机械手, 具有速度快、精 度高、稳定性好
等优点
气动驱动:通过 压缩空气驱动机 械手,具有成本 低、结构简单、 维护方便等优点
液压驱动:通过 液压油驱动机械 手,具有输出力 大、控制精度高、 稳定性好等优点
机械手的设计方 法与优化策略
机械手的设计方法
机械结构设计:包括机械手的 运动机构、驱动机构、控制系 统等
控制系统设计:包括传感器、 控制器、执行器等
运动规划设计:包括路径规划、 运动控制等
优化策略设计:包括机械手的 性能优化、效率优化等
机械手的优化策略
提高机械手的精 度和稳定性
优化机械手的运 动轨迹和速度
机械手的研究现 状与发展趋势
国内外研究现状
国内研究现状:主要集中在机械手 的设计、制造和应用方面,取得了 一定的成果
发展趋势:机械手将朝着智能化、 自动化和柔性化方向发展,以满足 不同领域的需求
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国外研究现状:在机械手的智能化、 自动化和柔性化方面取得了显著进 展,具有较高的技术水平

成果展示:机 械手的功能、 性能、应用等
实践经验:遇 到的问题、解 决的方法、收

国创项目机械手文献综述

国创项目机械手文献综述

基于机器视觉的仿人三指放书机械手文献综述1、引言随着科技的发展,机器人技术是未来科技的发展方向,尤其是仿人机器人。

但是仿人机器人目前还只停留在实验室阶段,还无法成为一种大规模生产的产品为大家服务。

特别是仿人五指灵巧手,还只是实现了摆出各种动作,而正常的握持物体仍存在困难[1]。

基于此点,我们想设计制作一种多自由度仿人三指取书机械手,一取书动作简单,三指即可实现,而且图书重量并不大,拟实现仿人三指手的稳定握持;二实用性强,特别是此机械手可以帮助残疾人或手部不便利的老人取书架上的图书,制作成服务型机器人可投入量产服务大众。

为此,我们搜集了近几年的文献资料,为该项目的设计提供可行的方案。

机械手是指能模仿人手和臂的某些动作功能,用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。

而仿人多指灵巧手是指模仿人类具有多个手指关节的可按照指令完成人手可以完成的动作的机械装置。

在研究仿人多指灵巧手的时候,会涉及机械设计、机电控制、控制系统、测试系统、材料力学等多个领域多个学科。

本文将从仿人多指灵巧手和机器视觉两个方面介绍当前的研究状况。

2、机械手研究发展概况目前,在日本和欧美等发达国家的工厂和企业中,工业机械手已经被广泛地运用来代替工人完成各类简单和重复性的工作。

这类工业机械手基本上是限定在特定的环境中完成单一的操作。

对于一些在繁重、危险、恶劣、极限或一般的环境下需要人手才能完成的复杂作业而言,例如捏、夹、推、拉、按、剪、切、敲等,普通的工业机械手则显得无能为力。

由于和人手一样带有五个手指和手掌及分布触觉机能的五指形灵巧手具有极强的功能和很高的通用性,它完全可以代替或帮助人类在各种场合下灵巧地完成各类复杂的作业。

例如,机械制造、化工生产、核电维修、军事战备、医疗手术扥。

因此,各发达国家的工厂正迫切地希望研制出高性能的通用型五指灵巧手来完成上述作业[2]。

据目前的资料,最早的多指形机械手出现于1962年[3]。

当时美国制造出来一种类似多指形机械手的手爪,由于该手仅仅是装配有多指的手抓,不能完成灵巧操作,因此它并不能算真正意义上的多指形灵巧手。

机械手毕业设计论文综述

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华厦学院毕业设计(论文)题目气动装配机械手机构设计姓名林增辉陈新张可学号 130352359 130352139 130352320专业班级机电一体化一班指导教师卢月红系别信息与机电工程系完成日期2015年11月21日机械手是近几十年发展起来一种高科技自动化生产设备,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,随着工业机械化和自动化的发展以及气动技术自身的一些优点,气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业。

机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。

机械手的种类,按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手;按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种;按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。

本文就气动机械手的应用现状和发展前景作了简单概述。

扩展我们的知识面和专业面,可以加强对自己的思维训练和能力培养,还可以填补空白,提高生产效率,很大的现实意义。

关键词:气动机械手;研究方向;发展趋势第一章绪论 (1)1.1 机械手国内外发展现状 (1)1.2 气动机械手的应用现状 (2)1.3 气动技术有以下优点 (3)1.4 气动机械手研究的目的、意义 (4)1.5 发展前景及方向 (4)1.6 设计时要解决的几个问题 (6)1.6.1 具有足够的握力(夹紧力) (6)1.6.2 手指间应具有一定的开闭角 (6)1.6.3 保证工件准确定位 (6)1.6.4 具有足够的强度和刚度 (6)1.6.5 考虑被抓取对象的要求 (7)1.7 气动机械手的设计要求 (7)1.8 机械手的系统工作原理及组成 (7)1.8.1 机械手的系统工作原理框图 (7)1.8.2 执行机构 (8)1.8.3 驱动系统 (9)1.8.4 控制系统 (9)1.8.5 位置检测装置 (9)第二章机械手的整体设计方案 (10)2.1 机械手的坐标型式与自由度 (11)2.2 机械手的手部结构方案设计 (12)2.3 机械手的手腕结构方案设计 (12)2.4 机械手的手臂结构方案设计 (12)第三章手部结构设计以及气缸设计、校核 (13)3.1 手部夹紧气缸的设计 (13)3.2 确定气缸直径 (14)3.3 气缸作用力的计算及校核 (14)3.4 缸筒壁厚的设计 (15)3.5 气缸的基本组成部分及工作原理 (16)3.6 计算手部与工件总重量 (16)第四章手臂伸缩气缸的尺寸设计与验算 (17)4.1 手臂部惯性力的计算 (17)4.2 手臂部摩擦力的计算 (17)4.3 手臂部驱动力 (18)4.4 确定气缸直径 (19)4.5 手臂伸缩气缸的结构和工作原理 (19)4.6 气缸作用力的验算(应取有杆腔的活塞面积进行计算) (20)4.7 导杆弯曲应力验算 (20)第五章配重的选取 (21)5.1 各部件重量计算 (21)5.2 计算偏重力臂ρ (22)5.3 偏重力矩M缩偏、M伸偏 (23)5.4 配重的计算 (23)第六章摆动气缸的计算 (24)6.1 手臂伸出状态时,偏重力矩ρ (24)6.2手臂的转动惯量J (24)6.3 手臂摆动回转力矩的计算 (24)第七章升降部分的计算 (26)7.1 升降气缸的选择 (26)7.2 升降导杆的重量 (26)7.3 升降导杆的校核 (27)第八章机械手气动控制系统的设计 (28)8.1 机械手的控制要求 (28)8.2 气压驱动系统设计 (28)结论 (30)参考文献 (31)附录 (32)致谢 (33)第一章绪论1.1 机械手国内外发展现状工业机械手最早应用在汽车制造工业,常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。

机械手参考文献

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设计(论文)题目: 机械手控制学生姓名 DT 专业班级指导老师系主任评阅人2011年 04 月日摘要随着社会和科学技术的发展,工业生产的操作方式也发生着革命性的变化,从手工作坊式的劳动,逐渐演变成自动化、智能化的生产方式,人类也逐渐无法完成某些生产过程,所以为了适应生产的需要出现了特殊的生产工具——机械手。

与此同时也出现了一些新的生产活动,在这些生产活动中,有些是属于高危险的,对人体伤害较大,有些领域不适宜人类工作,机械手则正好适应这类工作。

在当今大规模制造业中,企业为提高生产效率,保障产品质量,普遍重视生产过程的自动化程度,工业机器人作为自动化生产线上的重要成员,逐渐被企业所认同并采用。

工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平,目前,工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作,工作方式一般采取示教再现的方式。

机械手是模仿着人手部的部分动作,按照给定程序、轨迹和要求通过PLC系统控制实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。

关键词:工业,机械手,自动化,PLCAbstractWith the social and scientific and technological development, industrial production mode of operation is also undergoing a revolutionary change, from the workshop-style hand-labor, and gradually evolved into automation, intelligent production methods, human beings are increasingly unable to complete some of the production process, So there in order to meet the needs of the production of a special production tools - mechanical hand. At the same time there have been some new production activities in these production activities, there is a high risk of bodily harm grea ter in some areas unfit for human work, the robot is just to adapt to such work.In today's large-scale manufacturing enterprises to improve production efficiency, ensure product quality, attention to the production process in general the degree of automat ion, industrial robots, automated production line as an important member of gradually being recognized and adopted by enterprises. Industrial robot technology and applications to some extent, reflect the extent of a country's level of industrial automation, at present, industrial robot is mainly responsible for the welding, coating, handling and stacking, and labor intensity greatly repetitive work, work Way to teach the general way of reproduction.Robot is modeled on the part of staffing the Department ac tion, according to a given program, track and control system required by PLC automatic capture, handling or operation of the automatic mechanical devices.Keywords: industrial, mechanical hand, automation, PLC目录摘要 (2)Abstract (3)目录 (4)第一章 PLC简介 (6)1.1 PLC的定义 (6)1.2 PLC的由来及发展 (7)1.3 PLC的特点及用途 (7)1.3.1 PLC具有以下几个主要特点 (8)1.3.2 可编程控制器的应用领域 (8)1.4 PLC的主要技术指标 (9)1.5总体控制系统框图 (10)第二章机械手简介 (11)2.1 机械手的定义与分类 (11)2.2 机械手应用及组成结构 (11)2.3 机械手的发展趋势 (13)2.4 机械手的工程应用 (13)2.5机械手设计的要求及目的和意义 (14)2.5.1 机械手的设计要求 (14)2.5.2 机械手设计的目的和意义 (14)第三章系统设计 (15)3.1 功能 (15)3.2 主令单元 (16)3.2.1 编程元件 (16)3.2.2 编程语言 (18)3.2.2.1梯形图 (18)3.2.2.2指令语句表 (18)3.2.2.3 PLC的I/O接线图及控制系统外部电机原理图 (21)第四章设计逻辑顺序功能图、梯形图、指令表程 (24)4.1.1 自动控制程序的顺序功能图 (24)4.1.2 自动控制程序的指令表 (25)4.1.3 自动控制程序的梯形图 (27)4.1.4 自动控制程序的设计说明 (29)4.1.5 手动控制程序的指令表 (29)4.1.6 手动控制程序的梯形图 (31)4.1.7 手动控制程序说明 (34)结束语 (35)致谢 (36)参考文献 (37)第一章 PLC简介1.1 PLC的定义可编程控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC,它具备了模拟量控制、过程控制以及远程通信等强大功能,所以美国电气制造商协会将其正式命名为可编程控制器(Programmable Controller),简称PC。

机械手文献综述

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机械手文献综述(总6页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除毕业设计(论文)文献综述设计(论文)题目: 4自由度气动机械手设计学院名称:机械工程学院专业:机械设计制造及其自动化学生姓名:卢锋学号: 07403010309 指导教师:杨超珍2010年 12 月 24 日机械手的发展及应用前言机械工业是国民的装备部,是为国民经济提供装备和为人民生提供耐用消费品的产业。

机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的要标志。

因此,世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。

生产水平及科学技术的不断进步与发展带动了整个机械工业的快速发展。

现代工业中,生产过程的机械化,自动化已成为突出的主题。

然而在机械工业中,加工、装配等生产是不连续的。

单靠人力将这些不连续的生产工序接起来,不仅费时而且效率不高。

同时人的劳动强度非常大,有时还会出现失误及伤害。

显然,这严重影响制约了整个生产过程的效率和自动化程度。

机械手的应用很好的解决了这一情况,它不存在重复的偶然失误,也能有效的避免了人身事故。

1.机械手的组成1.1 执行机构机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。

其组成及相互关系如下图:(1)手部手部安装在手臂的前端。

手臂的内孔装有转动轴,可把动作传给手腕,以转动、伸屈手腕,开闭手指。

机械手手部的机构系模仿人的手指,分为无关节,固定关节和自由关节三种。

手指的数量又可以分为二指、三指和四指等,其中以二指用的最多。

可以根据夹持对象的形状和大小配备多种形状和尺寸的夹头,以适应操作需要。

(2)手臂手臂有无关节和有关节手臂之分本课所做的机械手的手臂采用无关节臂手臂的作用是引导手指准确的抓住工件,并运送到所需要的位置上。

为了使机械手能够正确的工作,手臂的三个自由度都需要精确的定位。

总括机械手的运动离不开直线移动和转动二种,因此,它采用的执行机构主要是直线油缸、摆动油缸、电液脉冲马达、伺服油马达、直流伺服马达和步进马达等。

(完整word)机械手毕业设计文献综述

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吉林化工学院文献综述300X200X120°物料机械手的设计300X200X120° Material mechanical arm design 性质: R毕业设计□毕业论文机电工程学院教学院:系机械电子工程系别:11410209学生学号:学生姓吉国光名:机自1102专业班级:指导教王集思师:职实验师称:起止日2015.3。

1~2015。

3.28期:吉林化工学院Jilin Institute of Chemical Technology摘要:在工业生产中,为了提高劳动生产率和自动化程度,工业机械手被广泛应用。

工业机械手可以用于机床间传送工件;各类有自动夹紧、进刀、退刀和松开的功能半自动车床,上下料操作;还可以用于对人体有害的工作环境。

它具有对环境适应性强、持久耐劳、动作准确、通用性好、灵活性好等优点。

而工业机械手技术的高低更是一个国家工业发展水平的标志。

工业机械手的设计能较鲜明地体现机电一体化的设计构思.所谓机电一体化技术,是机械工程技术吸收微电子技术、信息处理技术、传感技术等而形成的一种新的综合集成技术。

工业机械手的设计更是对所学知识的综合运用。

本设计对程控通用机械手进行了较为详细的设计计算.分手部、手腕、手臂、液压驱动系统和电器控制系统五部分,每部分都对各部分的结构进行了较为详细的设计计算,根据要求及相关标准进行了部件材料和器件的选择。

关键词:机械手;手部;手腕;手臂引言:在当前的物料搬运设备中,可分为对大型物件和对小型物件.这两者的搬运设备选择主要针对搬运设备能提起的重量.对于小型物件而言,又可分为不易损坏和易损坏两个类型。

在之前的生产搬运过程中,传统的搬运设备往往不能满足易损坏物品的要求。

因为易损坏的物品对搬运设备的力度、精度、轨迹有着严格的控制,所以企业往往采用人工搬运的方式。

人工搬运虽然可以满足易损坏物件的安全,但是这种搬运方式往往效率低,费用高。

这阻碍企业实现自动化和提高自身竞争力。

文献综述(机械手)

文献综述(机械手)

文献综述题目机械手概述学院专业班级学号学生姓名任课教师一.前言部分:1。

前言随着科学与技术的发展,机械手的应用领域也不断扩大.目前,机械手不仅应用于传统制造业如采矿,冶金,石油,化学,船舶等领域,同时也已开始扩大到核能,航空,航天,医药,生化等高科技领域以及家庭清洁,医疗康复等服务业领域中。

如,水下机器人,抛光机器人,打毛刺机器人,擦玻璃机器人,高压线作业机器人,服装裁剪机器人,制衣机器人,管道机器人等特种机器人以及扫雷机器人,作战机器人,侦察机器人,哨兵机器人,排雷机器人,布雷机器人等军用机器人都是机械手应用的典型。

机械手广泛应用于各行各业。

而且,随着人类生活水平的提高及文化生活的日益丰富多彩,未来各种专业服务机器人和家庭用消费机器人将不断贴近人类生活,其市场将繁荣兴旺。

2.相关概念机械手是一种模拟人手操作的自动机械。

它可按固定程序抓取、搬运物件或操持工具完成某些特定操作。

应用机械手可以代替人从事单调、重复或繁重的体力劳动,实现生产的机械化和自动化,代替人在有害环境下的手工操作,改善劳动条件,保证人身安全,因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

20世纪40年代后期,美国在原子能实验中,首先采用机械手搬运放射性材料,人在安全间操纵机械手进行各种操作和实验.50年代以后,机械手逐步推广到工业生产部门,用于在高温、污染严重的地方取放工件和装卸材料,也作为机床的辅助装置在自动机床、自动生产线和加工中心中应用,完成上下料或从刀库中取放刀具并按固定程序更换刀具等操作.二.主题部分:1.历史它是在早期出现的古代机器人基础上发展起来的,机械手研究始于20世纪中期,随着计算机和自动化技术的发展,特别是1946年第一台数字电子计算机问世以来,计算机取得了惊人的进步,向高速度、大容量、低价格的方向发展。

同时,大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进展,又为机器人的开发奠定了基础.另一方面,核能技术的研究要求某些操作机械代替人处理放射性物质.在这一需求背景下,美国于1947年开发了遥控机械手,1948年又开发了机械式的主从机械手.机械手首先是从美国开始研制的。

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吉林化工学院文献综述300X200X120°物料机械手的设计300X200X120°Material mechanical arm design性质: 毕业设计□毕业论文机电工程学院教学院:机械电子工程系系别:11410209学生学号:吉国光学生姓名:专业班机自1102级:王集思指导教师:实验师职称:起止日2015.3.1~2015.3.28期:吉林化工学院Jilin Institute of Chemical Technology摘要:在工业生产中,为了提高劳动生产率和自动化程度,工业机械手被广泛应用。

工业机械手可以用于机床间传送工件;各类有自动夹紧、进刀、退刀和松开的功能半自动车床,上下料操作;还可以用于对人体有害的工作环境。

它具有对环境适应性强、持久耐劳、动作准确、通用性好、灵活性好等优点。

而工业机械手技术的高低更是一个国家工业发展水平的标志。

工业机械手的设计能较鲜明地体现机电一体化的设计构思。

所谓机电一体化技术,是机械工程技术吸收微电子技术、信息处理技术、传感技术等而形成的一种新的综合集成技术。

工业机械手的设计更是对所学知识的综合运用。

本设计对程控通用机械手进行了较为详细的设计计算。

分手部、手腕、手臂、液压驱动系统和电器控制系统五部分,每部分都对各部分的结构进行了较为详细的设计计算,根据要求及相关标准进行了部件材料和器件的选择。

关键词:机械手;手部;手腕;手臂引言:在当前的物料搬运设备中,可分为对大型物件和对小型物件。

这两者的搬运设备选择主要针对搬运设备能提起的重量。

对于小型物件而言,又可分为不易损坏和易损坏两个类型。

在之前的生产搬运过程中,传统的搬运设备往往不能满足易损坏物品的要求。

因为易损坏的物品对搬运设备的力度、精度、轨迹有着严格的控制,所以企业往往采用人工搬运的方式。

人工搬运虽然可以满足易损坏物件的安全,但是这种搬运方式往往效率低,费用高。

这阻碍企业实现自动化和提高自身竞争力。

但随着20世纪50年代一种类似于人手的机械手的兴起,给这种易损坏物品在搬运方式上带来全新的改变。

机械手的灵活多变,精确度高深受企业的喜爱。

机械手现在应用领域正在不断扩大,在海洋开发和宇宙探测有着十分出彩的变现。

应该说,机械手正改变着传统的搬运方式。

机械手是近年发展起来的一种高科技自动化生产设备,它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务,在构造和性能上兼有人和机器各自的优点,其中物料抓取机械手就是较为典型的一种机械手。

要让机器人像人一样抓取东西,最简单的基本条件是要有一套类似手指、腕、臂、关节等部分组成的抓取和移动机构—执行机构。

在物流快递搬运过程中,由于货物尺寸变化较大,需要机械手能够适应不同物体的抓取需要,调整机械手的抓取运动幅度,基于此本文设计了一种多自由度机械手,满足不同货物的抓取需要。

1.机械手的研究现状目前国内外针对机械手的发展定义三代机械手。

通过输入相关程序,定义机械手的动作,近而使机械手重复进行作业的机械手称为第一代机械手。

在机械手的搬运路径过程中,安放不同的传感器,利用传感器传递的信息控制机械手称为第二代机械手。

第三代机械手就是“智能机器人”,尽管尽管欧美和日本等许多国家都投入了大量人力物力,但仍处于发展阶段[1]。

1.1 国外研究现状国外的机械手在物料搬运的应用上发展的比较快。

目前已经开发出具有多个自由度且精度高的机械手。

除了在物料搬运方面,国外的机械手也应用于点焊、喷漆等方面。

目前在物料搬运方面,主要是研究更加智能的机械手,使之具有感应物件材料的能力,并能通过查找信息库,自动设定相应的夹持方式和搬运参数,实现搬运的高度自动化。

目前国外的机械手已经向电子信息、航天航空、生物技术、深海探测等方面发展。

除了在自由度方面的突破,现在的机械手的定位精度已经可满足微米甚至是亚微米级的要求。

1.2 国内研究现状国内机械手目前的发展还比较滞后。

在物料搬运领域中,主要还是依赖于国外的进口。

特别是在要求定位精度高的搬运机械手。

目前国内的机械手主要用于机床加工、铸锻、热处理等方面。

在实际的生产过程中,国内机械手的驱动方式、定位精度大部分无法满足易脆易损坏物品的需要[2]。

2.物料搬运机械手本物料搬运机械手将适用于所设想的物料搬运与管理系统。

在本系统中,由于所设计的搬运系统精度高、自动化高,主要针对昂贵的易损、易摔的物品,如花瓶古董、工艺品。

该系统主要将之前的研究成果与物料管理系统有机结合,使企业在物料管理上自动化程度大大提高,对提高搬运效率和降低出错率,减少工作人员劳动强度,提高搬运调度管理水平具有重要作用。

对类似于物料搬运与管理系统的开发具有重要借鉴作用。

这个系统包括物料搬运和物料管理两个方面。

其中机械手装置是整个系统的核心。

其工作流程如下,首先通过检测物料获得相应的物料信息,通过物料信息确定物料是否需要进行再包装。

在通过查找物料搬运信息库,确定物料的搬运方式,近而设定机械手的工作参数。

针对于设计的物料搬运机械手不仅要满足机械手搬运物件的基本要求,更是要与存放物料的仓库管理方式相适应。

物料搬运机械手能实现的功能应有:①在本系统中给机械手提供四个自由度的选择,可根据实际物料情况选择自由度;②利用传感器扫描物料,获得物料的基本特征(形状、尺寸、重量、材料等);③提供物料是否在加工包装确定;④提供物料信息库查询和搬运物料方式信息库查询;⑤提供二维码生成服务,即给扫描后的物料根据其特征由物料搬运方式信息库生成相应信息的二维码;⑥提供机械手执行机构抓取物件的选择(夹持型、托持型、吸附型);⑦提供机械手驱动方式的选择(根据精度和重量选择液压、气压、电气、机械驱动);⑧提供机械手控制方式工作顺序和运动速度的选择;⑨提供机械手控制方式选择(点位控制和连续轨迹控制)。

物料搬运机械手各部分的说明如下:2.1 执行部分执行部分主要由手部、手臂、躯干组成。

其中在手部中,手指的关节由电机带动轴转动。

在手指处装有传感器当检测到三个手指都已经夹持住物件,电机停止转动。

执行部分能实现的动作应包括水平伸出、夹持物件、竖直上升、竖直下降、顺向转动、逆向转动、松开物件等动作[3]。

2.2 驱动部分机械手常用的驱动方式有液压驱动、气压驱动、电气驱动和机械驱动。

在选择的过程中,更根据物件的特点选择相应的驱动方式。

重量大、抓取速度快的东西采用液压、体积大、坚固的东西采用气压、精度高的东西选择电气驱动、动作要求可靠,成本低的东西选用机械驱动[4]。

2.3 控制系统控制系统是物料搬运机械手的核心部分。

本系统主要可根据机械手本身的装置(传感器、光电增码器、旋转编码器、伺服电机)选择机械手的工作顺序、到达位置、动作时间、运动速度、加减速度、点位或连续控制。

其中运动速度和定位精度是搬运过程中的重要参数。

运动速度过低,无法保证机械手的运动时间和运动范围。

运动速度过高,无法保证机械手搬运物料的平稳性。

定位精度过低,无法保证物料搬运位置的准确性。

定位精度过高,会使搬运的成本提高,降低企业的利润[5]。

2.4 机械手工作过程按复位按扭后,PLC控制转盘电机、横轴和竖轴步进电机使机械手运行到初始位置。

按启动按扭后,PLC控制转盘电机正转,通过底盘光电传感器记数到达设定位置后驱动转盘电机反转,运行到设定位置1后,PLC控制横轴和竖轴步进电机,横轴通过PLC内部脉冲记数,竖轴通过竖轴光电传感器记数,运行到设定位置2后,PLC 控制单向电控阀使手爪抓紧物料,手爪电机正转若干秒之后,PLC控制横轴和竖轴电机按原路线返回到设定位置1后松开物料,PLC控制手爪电机反转若干秒后又按原路运行到位置2搬运第2个物料到位置1,结束以后机械手运行到初始位置0,一个循环结束。

在搬运的过程中有4个接近开关实时检测障碍物信号,如遇到障碍物,马上改变运行路线以避开障碍物[6]。

2.5机械手总体结构设计物料抓取机械手主要由控制系统、驱动-传动系统和执行机构组成。

机械手的水平工作空间为6.8m×6.8 m,待抓取货物垂直运动位移为2m,基于此设计各部件的外廓尺寸,本文所设计的物料抓取机械手执行机构主要由工作台、底座总成、旋转台总成、连杆、中臂和手爪等组成.底座总成固定在工作台上,通过内部的驱动电机带动旋转台总成实现整个机械手结构总成在水平面上的旋转运动,通过主电动推杆驱动大臂的前后倾斜运动,通过副电动推杆带动副连杆和主连杆,使机械手靠近待抓取的货物,小臂和中臂之间通过电机驱动实现小臂的伸缩和旋转运动,从而调整小臂相对货物的位置,手爪总成和小臂之间通过电机,调整小臂和手爪座之间的夹角。

由于要抓取的货物尺寸大小并不固定,但形状均为长方体,因此可以通过手爪电动推杆伸长量的调整,来控制左右手爪的相对位置,满足不同尺寸货物的夹持需要,同时通过调整手爪电动推杆的驱动力矩大小实现不同夹持力矩的控制,既可以避免货物夹不紧而导致的脱落,也可以避免因为夹持力矩过大,造成的货物损坏[7]。

3.结语未来的物料搬运机械手将朝重复高精度、模块化、无给油化、机电一体化这四个方向发展。

重复高精度主要指的是在搬运过程中机械手的定位精度。

现在的普遍机械手只有实现三四次的可靠定位。

如果未来机械手能实现多次可靠的定位精度,将极大地减少设备的维修和物料的二次搬运。

模块化指的是未来机械手的搬运装置将各部分实现的相近功能为一个模块。

如在设想的机械手物料搬运装置过程中将分为四个模块:物料信息采集模块、物料再处理模块、物料搬运装置模块、搬运装置自检测模块。

模块化可以使得装置的维修更加方便,更加高效。

无给油化是为了适应搬运要求更为严格的物料需要而产生的。

在日常的搬运过程中,有些物品如药物、纺织等不能接触油液。

这使得需要油液润滑的装置做出进一步的改变。

如果未来的物料搬运机械手能实现无给油润滑,那么将极大地丰富机械手的应用范围。

机电一体化指的是将传统的搬运装置与电气、软件、电子等高新装置结合起来,提高机械手的自动化程度,解放劳动力的重复操作。

物料搬运是企业生产环节中的重要一环,提高物料搬运的自动化对提高企业的自身竞争力有重要的影响。

在未来,将有更多的物料采用机械手进行搬运。

这对于机械行业是个机遇,也是个挑战。

参考文献:[1] 菜自兴.机器人学的发展趋势和战略[J].机器人技术与应用,2001(4):11-16.[2] 于靖军,刘辛军等.机器人机构学的数学基础[M].北京:机械工业出版社,2008(6):25-30.[3] 郭艳萍.基于PLC的工业机械手控制系统[J].仪表技术与传感器,2007(9):31-32.[4] 李允文.工业机械手设计[M].北京:机械工业出版社,1996.43-50.[5] 日本三菱公司.三菱PLC编程说明书[Z].[6] 张平霞,朱永强.钢板弹簧抓取机械手运动仿真[J].拖拉机与农用运输车,2013.20-22.[7] 刘晋霞,张明明.基于Solid Works的装载机工作装置设计及仿真.2000.13-18.[8] Chen C K, Freudenstein F. Tward a more exact kinematics of roller[9] SHI Xiaojuan.Operational state monitoring and fuzzy fault diagnostic system of mine drainage.Mining Science and Technology,2010.7.15 [10] George K. Adam.Design and Control of a Mechatronic Hydraulic Press System.In Electronic Proceedings (CD-ROM) of the IEEE International Conference on Mechatronics (ICM’04), 3-5 June, 2004, Istanbul, Turkey.AbstractIn order to raise work productivity and automation level, the recruit and use industry manipulator is extensively used in industry production. The industry manipulator can be used to convey the part between the machines. Various kind have voluntarily to nip tight and feeds and moving back knife and merit loosening can the semi-automatic lathe, and high and low operates by the material .Still can be used to the work in the environment what is harmful to the human body .The merits such as it possesses to environment adaptability strongly and lasting able to endure hardships and the action is accurate and the commonality is good and the flexibility is good etc. And the height of industry manipulator technology is the mark of nation industry development standard .The design of industry manipulator can brighter embody the design conception of mechanical and electrical integration .The so-called mechanical and electrical integration technology, is the mechanical engineering technology absorb microelectronics andinformation processing technology and passes the sense technology etc and one kind of new synthetically integration technology that forms. The design of industry manipulator is the synthetically application to knowledge.This design has been carried on the comparatively detailed design calculation to the SPC universal machine tool hand. Saying good-bye to grab and trick , arm , hydraulic pressure drive system and five parts electrical equipment control systems , every part has all been carried on the comparatively detailed design calculation to the structure of various part , and according to asks and the correlation standard has carried on the selection of material and parts .Keyword :Manipulator;finger ;trick ;arm。

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