曲轴加工搬运机械手毕业设计(圆柱坐标).doc

第1章 绪 论 1.1工业机械手概况 工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。它是一种自动的、位置可控的、具有编程功能的多功能操作机,这种操作机具有几个轴,能够借助可编程操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置以执行各种任务。 而机械手臂的研究,开发和设计是从二十世纪中叶开始的。我国的工业机械手是从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,目前已经基本掌握了机械手的设计制造技术,控制系统硬件及软件设计技术,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条自动喷漆生产线上获得规模应用,弧焊机器人已经应用在汽车制造企业的焊装生产线上。但总的来看,我国的工业机械手技术及其工程应用水平和国外比还有一定得距离,如:可靠性低于国外产品;机械手应用工程起步较晚,应用领域窄,生产线系统技术与国外比有差距。影响我国机械手发展的关键平台因素就是其软件,硬件和机械结构。目前工业机械手仍大量应用在制造业,其中汽车工业占第一位(占28.8%),电器制造业第二位(占16.4%),化工第三位(占11.7%)。发达国家汽车行业机械手应用占保有量百分比为23.4%-53%,年产每万量汽车所拥有的机械手数为(包括整车和零部件):日本88.0台,德国64.0台,法国32.2台,英国26.9台,美国33.8台,意大利48.0台。 机械手主要由手部和运动机构组成。手部是用来抓持工件(或工具)的部件,根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式,如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构,使手部完成各种转动(摆动)、移动或复合运动来实现规定的动作,改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式,称为机械手的自由度 。为了抓取空间中任意位置和方位的物体,需有6个自由度。自由度是机 械手设计的关键参数。自由 度越多,机械手的灵活性越大,通用性越广,其结构也越复杂。一般专用机械手有2~3个自由度 上料机械手与通用机械手相比,其中上料机械手种的移动式搬运上料机械手适用于各种棒料,工件的自动搬运及上下料工作。例如铝型材料挤压成型铝棒料的搬运及高温棒料的自动上料作业,最大抓取棒料直径可达180mm,最大抓握重量可达30公斤。最大行走距离为1200mm.根据作业要求及载荷情况,机械手各关节运动速度可调。移动式搬运上料机械手主要由手爪,小臂,大臂,手臂回转机构,小车行走机构,液压泵站,电气控制系统组成。整个机械手及液压系统均集中设置在行走小车上,结构紧凑。电气控制系统采用OMRON的可编程控制器,各种作业的实现可以通过编程实现。 国内外实际上使用的多为定位控制的机械手,没有视觉及触觉反馈。目前,世界各国正积极研制带有“视觉”和“触觉”的工业机械手,使它能对所抓取的工件可以进行分辨,能选取所需要的工件,并正确的夹持工件,进而精确的在机器中定位,定向。 为使机械手有“眼睛”去处理方位变化的工件和分辨形状不同的零部件,它由视觉传感器输入三个视图方向的视觉信息,通过计算机进行图形分辨,判别是否是所要抓取的工件。 为防止握力过大引起物件损坏或握力过小引起物件滑落下来,一般采用两种方法:一是检测把握物体手臂的变形,以决定适当的握力; 另一种是直接检测指部与物件的滑动位移,来修正握力。 因此,这种机械手具有以下几个方面的性能: 1、能准确的抓住方位变化的物体; 2、能判断对象的重量; 3、能自动避开障碍物; 4、抓空或抓里不足时能够检测出来。 这种具有感知能力并对感知的信息做出反映的工业机械手称之为‘智能机械手’。 现在,工业机械手的使用范围只限于在简单重复的操作方面节省人力,其效用是代替从事繁重工作,危险工作,单调重复的工作,恶劣环境下的工作方面尤其明显。至于像汽车工业和电子工业之类的消费工业部分,机械手的应用情况决不能说是最好的。虽然这些工业部门工时不足的问题尖锐,但采用机械手只限于一小部分工序,其原因是,其原因是,工业机械手的性能还不能满足这些部门的要求,适于机械手工作范围很狭小。这是主要原因。经济性问题当然也很重要,采用机械手来节约人力从经济上来看,不一定总是合算的。然而,利用机械手或类似机械设备节省人力和实现生产合格化得要求,今后还会持续增长,只要技术方面和价格方面存在的问题获得解决,机械手的应用必将会飞跃发展。 目前,工业机械手有很大一部分应用于制造业的物流搬运中。极大的促进物流自动化,随着生产的发展,搬运机器人的各方面的性能都得到了很大的改善和提高。气