面向药品罐装线的上料机械手设计毕业论文.doc

本科毕业设计说明书（论文）第I页共I页F目录1引言.11.1工业机器人的定义.11.2工业机器人的结构.11.3工业机器人的分类.21.4我国工业机器人的应用现状.52机械手.72.1机械手的简史.82.2机械手的应用简史.92.3机械手的发展趋势.92.4机械手的组成.102.5机械手的方案设计.133机械手的夹紧机构.153.1概述.153.2夹紧机构的分类.153.3本课题夹紧方案的设计.164机器人的驱动系统设计.184.1对机器人驱动装置的要求.184.2机器人传动装置的分类.185设计方案的确定.225.1自由度分析.225.2坐标形式分析.225.3机械手的抓取方式分析.225.4驱动力源分析.226分析计算.246.1汽缸的计算选择.246.2连杆机构的计算.25结论.27致谢.28参考文献.29本科毕业设计说明书（论文）第1页共29页1引言机器人是人类进入新世纪具有代表性的高科技，是正在蓬勃发展的一个重要领域。它集精密机器，光学，电子学，监测，自动控制，信息，计算机合智能的技术之大成，形成了一门综合性的新技术学科机器人学。它的出现合发张，将使传统的工业生产面貌发生根本性的变化，对人类的社会生活也将产生重大影响。采用机器人可以提高生产率和产品精度，保证产品的质量和一致性，取得较好的经济效益，又是核工业，国防工业，海洋工程，宇宙开发及康复工程中不可缺少的工具。机器人延伸并扩大了人们的操作能力，代替人在生物人无法工作的恶劣环境条件下完成必要的任务，这就极大地拓宽了人类生产合科学研究的范围，提高了人类创造性劳动的能力。当前，机器人技术在工业发达国家正形成所谓的“朝阳工业”，还被当作“第二次工业化”的象征。所有发达国家都吧发展机器人技术排在科技发展战略中最优先的地位。它在我国高科技领域的自动化学科中，也占有一席重要的位置。1.1工业机器人的定义工业机器人（通用及专用）一般指用于机械制造业中代替人完成具有大批量，高质量要求的工作，如汽车制造，摩托车制造，舰船制造，某些家用产品（电视机，电冰箱，洗衣机），化工等行业自动化生产线中的点焊，弧焊，喷漆，切割，电子装配及物流系统的搬运，包装，码垛等行业的机器人。1.2工业机器人的结构机器人的机械部分主要由机座，立柱，手臂，腕关节合手部组成。（1）机座机座是机器人的基础部分，整个执行机构合驱动系统都安装在机座上，有时候为了能使机器人完成较远距离的操作，可以增加行走机构，行走机构多用滚轮式或履带式行走方式，又分为有轨和无轨两种，近年发张起来的机器人，其行走机构多为连杆机构。（2）立柱立柱与机身式手臂的支撑部分，根据执行机构坐标系的不同，立柱可以是在机座上转动的，也可以和机座做成一体。有时立柱也可以通过导杆或倒槽在机座上一本科毕业设计说明书（论文）第2页共29页移动，从而增大工作空间。立柱的移动大多用回转油缸或汽缸来实现，立柱的移动则多数用直线油缸或汽缸来完成。（3）手臂手臂部件是机械手的重要握持部件。它的作用是支撑腕部和手部（包括工作或夹具），并带动他们做空间运动。臂部运动的目的：把手部送到空间运动范围内任意一点。如果改变手部的姿态（方位），则用腕部的自由度加以实现。因此，一般来说臂部具有三个自由度才能满足基本要求，即手臂的伸缩、左右旋转、升降（或俯仰）运动。手臂的各种运动通常用驱动机构（如液压缸或者气缸）和各种传动机构来实现，从臂部的受力情况分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的静、动载荷，而且自身运动较为多，受力复杂。因此，它的结构、工作范围、灵活性以及抓重大小和定位精度直接影响机械手的工作性能。（4）腕关节腕部是连接手部和臂部的部件，并可用来调节被抓物体的方位，以扩大机械手的动作范围，并使机械手变的更灵巧，适应性更强。手腕有独立的自由度。有回转运动、上下摆动、左右摆动。一般腕部设有回转运动再增加一个上下摆动即可满足工作要求，有些动作较为简单的专用机械手，为了简化结构，可以不设腕部，而直接用臂部运动驱动手部搬运工件。目前，应用最为广泛的手腕回转运动机构为回转液压（气）缸，它的结构紧凑，灵巧但回转角度小（一般小于2700）,并且要求严格密封，否则就难保证稳定的输出扭距。因此在要求较大回转角的情况下，采用齿条传动或链轮以及轮系结构。（5）手部装置手部既直接与工件接触的部分，一般是回转型或平动型（多为回转型，因其结构简单）。手部多为两指（也有多指）；根据需要分为外抓式和内抓式两种；也可以用负压式或真空式的空气吸盘（主要用于吸冷的，光滑表面的零件或薄板零件）和电磁吸盘。传力机构形式教多，常用的有：滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜槭杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母式、弹簧式和重力式。1.3工业机器人的分类机器人的分类方式很多，主要按坐标形式、控制方式、驱动方式和信号输入方本科毕业设计说明书（论文）第3页共29页式四种方法分类。（一）按操作机坐标形式分类(1)直角坐标式（代号PPP）。机器人末端执行器（手部）空间位置的改变是通过沿着三个互相重直的直角坐标x、y、z的移动来实现的。图1直角坐标机器人(2)圆柱坐标式（代号RPP）。机器人末端招待器空间位置的改变是由两个移动坐标和一个旋转坐标实现的。图2圆柱坐标式机器人(3)球坐标式（代号RRP）。又称极坐标式，机器人手臂的运动由一个直线运动和二个转动组成，即沿x轴的伸缩，绕y轴的俯仰和绕z轴的回转。