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引言
在中国工业韧带发展中,很多高生产率高精度的机械加工设备从国外引进,比如数
控车床和铣床等,还有把几种机床的功能集中在一起的加工中心等。总之这类CNC机床
大大的提高了工作速度,产品的加工精度,降低了工作的劳动强度,所以大受欢迎。但
是这类设备引进费用也是相当的昂贵,所以国内很多企业的技术人员在原先的旧机床上
进行改进,来达到提高生产率和降低工人的劳动强度,实现工业自动化,这类改进同样
也大受欢迎。
机械手是一种模仿人体上肢运动的机器,它能按照预定要求输送工种或握持工具进
行操作的自动化技术设备,对实现工业生产自动化,推动工业生产的进一步发展起着重
要作用。因而具有强大的生命力,受到人们的广泛重视和欢迎。
工业机械手可以代替人手的繁重劳动,显著减轻工人的劳动强度,提高劳动生产率
和自动化水平。工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁,单调的操作,如果
没有机械手那么工人的劳动强度是很高的,有时候还要用行车员工件,生产速度大大延
缓,这种情况采用机械手是很有效的。此外,它能在高温、低温、深水、宇宙、反射性
和其他有毒、有污染环境条件上进行操作。更显其优越性,有着广阔的发展前途。
工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工
业机器人的一个重要分支。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,尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确
性和各种环境中完成作业的能力,在国民经济各领域有着广阔的发展前景。机械手是在
机械化,自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中,机械手被广
泛的运用于自动生产线中,机械人的研制和生产已成为高技术邻域内,迅速发殿起来的
一门新兴的技术,它更加促进了机械手的发展,使得机械手能更好地实现与机械化和自
动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样灵活,但它具有能不断重复工作和劳
动,不知疲劳,不怕危险,抓举重物的力量比人手力大的特点,因此,机械手已受到许
多部门的重视,并越来越广泛地得到了应用在机械工业中,应用机械手的意义可以概括
如下:
(一)以提高生产过程中的自动化程度
应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的
自动化的程度,从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。
(二)以改善劳动条件,避免人身事故
在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以
及工作空间狭窄的场合中,用人手直接操作是有危险或根本不可能的,而应用机械手即
可部分或全部代替人安全的完成作业,使劳动条件得以改善。
在一些简单、重复,特别是较笨重的操作中,以机械手代替人进行工作,可以避免
由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。
(三)可以减轻人力,并便于有节奏的生产。
综上所述,有效的应用机械手,是发展机械工业的必然趋势。
1任务要求与总体设计方案
1.1设计任务与要求
许多娱乐场合设有投币手动抓物机械手。仿照娱乐场合中的手动抓物机械手,设计
机械手的控制系统,能够配合机械手的机械结构实现手动抓物。
要求:在资料调查和分析的基础上,对系统进行的分析和设计;要求完成如下主要
功能:
(1)机械手的控制可以用单片机或PLC;
(2)通过按键,实现机械手的上升、下降、左移、右移、手爪张开、闭合;
(3)可采用上位机,远程控制机械手的上升、下降、左移、右移、手爪张开、闭合。
(4)采用电机驱动控制方式。
1.2总体设计方案
确定机械手的任务要求,根据任务要求初步拟定机械手的技术参数、运动形式、驱
动方案、控制系统方案等。本课题主要涉及到一下三部分内容:
第一,机械手的机械结构的设计;
第二,使机械手摆动的设计及驱动手臂运动的选择。
第三,控制系统的设计。
实施方案:
(1)机械手的机械结构设计
按照模块化的设计方法,将机械手分为底座、大臂、中臂、前臂和手爪四个部分,
共四个自由度(不包括爪开关自由度)。
(2)机械手摆动的设计
机械手根据手臂的动作形态,采用多关节型机械手结构紧凑,定位精度较高,控制灵活
范围广,占地面积小,因此本设计采用多关节型机械手。
(3)驱动手臂运动的选择
机械手采用电动机构驱动机械手结构简单、控制方便,驱动力较大大等特点。
(4)控制系统的设计
本毕设采用机械手控制系统使用VB6.0编程软件编制作上位机操作界面,人工手动
操作上位机输出控制信号通过RS232串口通信发送给ATmega64单片机,单
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