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【JX15-19】气动通用机械手设计-手臂伸缩和回转部分（CAD+论文）
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JX15-19
【JX15-19】气动通用机械手设计-手臂伸缩和回转部分CAD+论文
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【JX15-19】气动通用机械手设计-手臂伸缩和回转部分（CAD+论文）,JX15-19,【JX15-19】气动通用机械手设计-手臂伸缩和回转部分CAD+论文
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题 目气动通用机械手设计-手臂伸缩和回转部分一、选题的目的及背景工业机器人由操作机、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生产设备。特别适用于多品种，变批量的柔性生产。他对稳定，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，即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、准确度高、抗恶劣环境的能力高，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设备，也是先进制造技术领域不可或缺的自动化设备。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、搬运和操作的自动化机械装置。在工业生产中采用的机械手被称为“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、高压、低温、低压、粉尘、有毒气体和放射性等恶劣环境中，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应用。我国工业机器人起步于70年代初期，经过多年的发展，大致经历了3个阶段：70年代的萌芽期，80年代的开发期和90年代的实用化期。70年代是世界科技发展的一个里程碑：人类登上了月球，实现了金星、火星的软着陆。我国也发射了人造卫星。他补充了日益短缺的劳动力。在这种背景下，我国于1972年开始研制自己的工业机器人。进入80年代后，在高科技浪潮的冲击下，随着改革开放的不断深入，我国机器人技术的开发与研究得到了政府的重视与支持。在七五期间，国家投入资金，对工业机器人及其零部件进行攻关，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发，研制出了喷涂、点焊、弧焊、和搬运机器人。1986年国家高新科技研究发展计划开始实施，智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿，经过几年的研究，取得了一大批科研成果，成功研制出了一塔中机器人。90年代初期，我国的国民经济进入实现两个根本转变时期，掀起了新一轮的经济体制改革和技术进步浪潮，我国的工业机器人又在实践中迈进了一大步，先后研制出了点焊、弧焊、装配、喷漆、切割、搬运、包装等各种用途的工业机器人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批机人产业化基地，为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。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。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、监测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机；国外已有模块化装备机器人产品问世。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。我国目前已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、运动鞋和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷涂、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，弧焊机器人已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，我国已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，6000米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。二、主要研究内容、应用价值、改进及创新设计技术参数：1抓重：8千克2自由度数：4个自由度3座标型式：圆柱型座标4最大工作半径：1240mm5手臂最大中心高：1280mm6手臂运动参数伸缩行程500mm伸缩速度400mm/s升降行程200mm升降速度300mm/s回转范围00-2400回转速度900/s手指夹持范围：60-100mm根据设计参数来设计整个上料机械手的结构，通过对上料机械手的设计来进一步熟悉掌握机械制图、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、几何量及精度检测等课程，并熟练掌握一般零部件的设计方法，使我得到了一次独立设计整个机械部件的机会，为我以后的工作开了好头。三、拟采用的研究方法、手段及实验准备情况通过认真阅读各类关于上料机械手方面的资料，熟悉各个设计参数与机械结构间的关系，掌握标准零部件的计算和选型、主要非标准件关键结构参数的确定、主要零部件位置布置基本原则，边计算边绘图边修改，最后再编制符合我校论文书写格式规定的设计计算说明书。具体按照以下几点来开展设计工作：第一，熟悉上料机械手的结构和工作原理。第二，根据相关参数进行设计、计算。第三，绘制所需的零部件、装配图。机械结构的设计包括手部、腕部、臂部、支撑工作台的材料选择和成型设计以及它们之间的连接设计；工作原理包括升降台的工作原理、上料机械手的气动原理和上料机械手的电气控制原理。四、检索与本课题有关参考文献资料的简要说明1 邱宣怀.机械设计（第四版）M.高等教育出版社,1997. 2 许福玲 陈尧明.液压与气压传动M.机械工业出版,2007.3 范思冲.画法几何及机械制图M.机械工业出版,1999.4 甘永立.几何量公差与检测M.上海科学技术出版社,2001.5 孙恒 陈作模.机械原理M.高等教育出版社,2000.6 张建民.机电一体化系统设计（第二版）M.高教出版社,2001.7 朱孝录.中国机械设计大典M.江西科学技术出版社,2002.8 范钦珊 蔡新.材料力学M.清华大学出版社,2008.9 张毅刚.单片机原理及应用M.高等教育出版社,2009.10 David G. Ullman.The Mechanical Design ProcessM.USA:Mcgraw-Hill Companies,2003.11 Corke P I.A Robotics Toolbox for MATLABJ.IEEE Robotics and Automation Magazine,1996,3(1):24-3212 Dinesh ManochaJohn F CannyEfficient Inverse Kinematics for General 6RManipulatorsJIEEE Transactions on Robotics and Automation1994(5)13 Eric Lee、Constantions Mavroidis, Solving the Geometric Design Problem of Spatial 3R Robot Manipulators Using Polynomial Homotopy Continuation, Journal of Mechanical DesignJ，2002.12，Vol.12414 Choi Hee-Byoung ,Konno Atsushi ,Uchiyama，MasaruClosed-form forward kinematics solutions of a 4-DOF parallel robot.International Journal of Control Automation and Systems,2009,7 (5) ：858-864 五、毕业设计进程安排13周 调研，查阅相关资料，完成开题报告47周 总体设计，方案论证，完成主要零件图设计810周 完善设计方案，准备中期检查报告1114周 完成装配图设计，验证校核1516周 撰写设计说明书，整理有关资料17周 准备毕业设计答辩六、指导教师意见1对开题报告的评语2对开题报告的意见及建议 指导教师（签名）： 年 月 日 所在院（系）审查意见：负责人签字(盖公章) 年 月 日 5文献综述一、前言：随着工业的机械化和自动化的发展和气动技术本身的一些优点，气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业。近20年来，气动技术的运用领域快速拓宽，特别是在各种自动化生产线上得到广泛应用。电气可编程控制技术与气动技术相结合，使整个系统自动化程度更高，控制方式更灵活，性能更加可靠；气动机械手、柔性自动生产线的迅速发展，对气动技术提出了更多更高的要求；微电子技术的引入，促进了电气比例伺服技术的发展，现代控制理论的发展，使气动技术从开关控制进入闭环比例伺服控制，控制精度不断提高；由于气动脉宽调制技术具有结构简单、抗污染能力强和成本低廉等特点，国内外都在大力开发研究。二、气动机械手的国内外研究现状：从各国的行业统计资料来看，近30多年来，气动行业发展很快。20世纪70年代，液压与气动元件的产值比约为9:1，而30多年后的今天，在工业技术发达的欧美、日本等国家，该比例已达到6:4，甚至接近5:5。我国的气动行业起步较晚，但发展较快。从20世纪80年代中期开始，气动元件产值的年递增率达20%以上，高于中国机械工业产值平均年递增率。随着微电子技术、PLC技术、计算机技术、传感技术和现代控制技术的发展与应用，气动技术已成为实现现代传动与控制的关键技术之一。3、 气动机械手发展前景和方向：气动技术是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，进行能量传递或信号传递的工程技术，是实现各种生产控制、自动控制的重要手段之一。在气动机械手的发展研究中有一下几个主要的方向和要求。重复精度要求精度是指机器人、机械手到达指定点的精确程度，它与驱动器的分辨率以及反馈装置有关。重复精度是指如果动作重复多次，机械手到达同样位置的精确程度。重复精度比精度更重要，如果一个机器人定位不够精确，通常会显示一个固定的误差，这个误差是可以预测的，因此可以通过编程予以校正。重复精度限定的是一个随机误差的范围，它通过一定次数地重复运行机器人来测定。随着微电子技术和现代控制技术的发展，以及气动伺服技术走出实验室和气动伺服定位系统的成套化。气动机械手的重复精度将越来越高，它的应用领域也将更广阔，如核工业和军事工业等。模块化设计要求有的公司把带有系列导向驱动装置的气动机械手称为简单的传输技术，而把模块化拼装的气动机械手称为现代传输技术。模块化拼装的气动机械手比组合导向驱动装置更具灵活的安装体系。它集成电接口和带电缆及气管的导向系统装置，使机械手运动自如。由于模块化气动机械手的驱动部件采用了特殊设计的滚珠轴承，使它具有高刚性、高强度及精确的导向精度。优良的定位精度也是新一代气动机械手的一个重要特点。模块化气动机械手使同一机械手可能由于应用不同的模块而具有不同的功能，扩大了机械手的应用范围，是气动机械手的一个重要的发展方向。智能阀岛的出现对提高模块化气动机械手和气动机器人的性能起到了十分重要的支持作用。因为智能阀岛本来就是模块化的设备，特别是紧凑型CP阀岛，它对分散上的集中控制起了十分重要的作用，特别对机械手中的移动模块。无油化工作要求为了适应食品、医药、生物工程、电子、纺织、精密仪器等行业的无污染要求，不加润滑脂的不供油润滑元件已经问世。随着材料技术的进步，新型材料（如烧结金属石墨材料）的出现，构造特殊、用自润滑材料制造的无润滑元件，不仅节省润滑油、不污染环境，而且系统简单、摩擦性能稳定、成本低、寿命长。机电气一体化要求由“可编程序控制器-传感器-气动元件”组成的典型的控制系统仍然是自动化技术的重要方面；发展与电子技术相结合的自适应控制气动元件，使气动技术从“开关控制”进入到高精度的“反馈控制”；省配线的复合集成系统，不仅减少配线、配管和元件，而且拆装简单，大大提高了系统的可靠性。而今，电磁阀的线圈功率越来越小，而PLC的输出功率在增大，由PLC直接控制线圈变得越来越可能。气动机械手、气动控制越来越离不开PLC，而阀岛技术的发展，又使PLC在气动机械手、气动控制中变得更加得心应手。4、 气动机械手应用现状：气动机械手作为机械手的一种，它具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境等优点而被广泛应用。由于气压传动系统使用安全、可靠，可以在高温、震动、易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射等恶劣环境下工作”。而气动机械手作为机械手的一种，它具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境、容易实现无级调速、易实现过载保护、易实现复杂的动作等优点。所以，气动机械手被广泛应用于汽车制造业、半导体及家电行业、化肥和化工，食品和药品的包装、精密仪器和军事工业等。现代汽车制造工厂的生产线，尤其是主要工艺的焊接生产线，大多采用了气动机械手。车身在每个工序的移动；车身外壳被真空吸盘吸起和放下，在指定工位的夹紧和定位；点焊机焊头的快速接近、减速软着陆后的变压控制点焊，都采用了各种特殊功能的气动机械手。高频率的点焊、力控的准确性及完成整个工序过程的高度自动化，堪称是最有代表性的气动机械手应用之一。在彩电、冰箱等家用电器产品的装配生产线上，在半导体芯片、印刷电路等各种电子产品的装配流水线上，不仅可以看到各种大小不一、形状不同的气缸、气爪，还可以看到许多灵巧的真空吸盘将一般气爪很难抓起的显像管、纸箱等物品轻轻地吸住，运送到指定目标位置。对加速度限制十分严格的芯片搬运系统，采用了平稳加速的SIN气缸。气动机械手用于对食品行业的粉状、粒状、块状物料的自动计量包装；用于烟草工业的自动卷烟和自动包装等许多工序。如酒、油漆灌装气动机械手；自动加盖、安装和拧紧气动机械手，牛奶盒装箱气动机械手等。此外，气动系统、气动机械手被广泛应用于制药与医疗器械上。如：气动自动调节病床，Robodoc机器人，daVinci外科手术机器人等。5、 运用中存在的问题：1、 气动机械手以压缩空气为动力，其工作速度的稳定性较差，结构刚度也不强，响应速度也受影响；2、 气动机械手因为空气的可压缩性，定位精度较难保证，难以准确控制；3、 气动元件在工作过程中的噪音较大，并且难以消除；4、 气动机械手的效率不高；5、 其他气动元件常见问题。6、 结束语： 气动技术经历了一个漫长的发展过程，随着气动伺服技术走出实验室，气动技术及气动机械手迎来了崭新的春天。目前在世界上日本、美国和欧盟气动技术、气动机械手方面最为领先。我国对气动技术和气动机械手的研究与应用都比较晚，但随着投入力度和研发力度的加大，我国自主研制的许多气动机械手已经在汽车等行业为国家的发展进步发挥着重要作用。随着微电子技术的迅速发展和机械加工工艺水平的提高及现代控制理论的应用，为研究高性能的气动机械手奠定了坚实的物质技术基础。由于气动机械手有结构简单、易实现无级调速、易实现过载保护、易实现复杂的动作等诸多独特的优点，气动机械手将越来越广泛地进人工业、军事、航空、医疗、生活等领域。主要参考文献：1 徐炳辉。气动手册M，上海科学技术出版社，2005.2 明仁雄，等。液压与气动传动 M。国防工业出版社。2003.3 黄纯颖、于晓红、唐进元等编著，机械创新设计M，北京：高等教育出版社，2006.51 238.4 陆鑫盛，周洪。气动自动化系统的优化设计M。上海科学技术文献出版社，1999.5 孙恒、陈作模、葛文杰，机械原理M，北京：高等教育出版社，2006.521. 6 陶湘厅、袁锐波、罗景气，动机械手的应用现状及发展前景OL，中国传动网，2008.7 吴宗泽机械零件设计手册 M北京：机械工业出版社, 2004：188199. 8 陈新元，张安龙。装配线机械手电气混合控制J.液压与气动。2007（3）。9 上海工业大学流控研究室。气动技术基础M。机械工业出版社。1982.10 德Werner deppert/kurt stoll。气动技术低成本综合自动化M。李宝仁，译。机械工业出版社，1999.11 王孝华，赵中林，等。气动元件及系统的使用与维修M。机械工业出版社。1996.12 袁子荣。液气压传动与控制M，重庆大学出版社，2002.13 路甬祥。液压气动技术手册M。机械工业出版社，2002.14 美 saeed B。niku。机器人学导论分析、系统及应用M。孙福春。朱纪洪，刘国栋，等译。孙增圻，审校，电子工业出版社，2004.1 论文相似性检测报告 论文相似性检测报告 论文相似性检测报告（详细版）论文相似性检测报告（详细版） 报告编号：报告编号：b8e46921-045b-42ed-8217-a456014a5534 原文字数：原文字数：20,425 检测日期：检测日期：2015年03月09日 检测范围：检测范围：中国学术期刊数据库（CSPD）、中国学位论文全文数据库（CDDB）、中国学术会议论文数据库（CCPD）、中国学术网页数据库（CSWD） 检测结果：检测结果： 一、总体结论一、总体结论 总相似比：15.03%15.03% (参考文献相似比：0.00%0.00%，排除参考文献相似比：15.03%15.03%) 二、相似片段分布二、相似片段分布 注：绿色区域绿色区域为参考文献相似部分，红色区域红色区域为其它论文相似部分。 三、相似论文作者（举例3个）三、相似论文作者（举例3个） 点击查看全部举例相似论文作者 四、典型相似论文（举例42篇）四、典型相似论文（举例42篇） 头部中前部中部中后部尾部 序号序号相似比相似比相似论文标题相似论文标题参考文献参考文献论文类型论文类型作者作者来源来源发表时间发表时间 19.33%气动通用上下料机械手的研究与开发学位论文李超陕西科技大学2003 24.15%注塑机下料专用机械手的设计与研究学位论文江应国江西理工大学2008 33.63%基于机电液一体化的液压机械手设计及其控制学位论文赵旭东北大学2010 43.11%机器人在先进制造业应用与研究期刊论文苏东海 等机械设计与制造2005 2 论文相似性检测报告 论文相似性检测报告 点击查看全部举例相似论文 五、相似论文片段（共11个）五、相似论文片段（共11个） 序号序号相似比相似比相似论文标题相似论文标题参考文献参考文献论文类型论文类型作者作者来源来源发表时间发表时间 52.07%面向工业机器人的装配规划系统设计学位论文段清娟西北工业大学2003 62.07%切削加工机器人结构设计及加工算法研究学位论文李锐军山东理工大学2003 72.07%CINCINNATI机器人运动学和动力学的研究与仿真分析学位论文李延富东北大学2005 81.55%硅片传输机械手的改进及其定位精度分析学位论文牟瑞平大连理工大学2007 91.04%水轮机专用修复机器人运动仿真学位论文洪宇哈尔滨理工大学2004 101.04%可调式机械手结构设计与分析学位论文周正强江苏大学2011 111.04%经济型模块化工业机器人的前期研究期刊论文焦恩璋制造业自动化2002 121.04%JJR-1型机器人运动学分析及其控制系统的研究学位论文杨锋兰州理工大学2006 131.04%水平四自由度装配机器人的设计及其运动学和动力学仿真分析学位论文郭耸上海交通大学2007 141.04%CINCINNATI机器人开放式控制系统的开发学位论文张小坤东北大学2006 151.04%螺丝机控制系统研究与开发学位论文蔡军爽东北大学2008 1 1送检论文片段送检论文片段 相似论文片段 相似论文片段【1.04%】 位置： 头部中前部中部中后部尾部 工业机器人由操作机（机械本体），控制器，伺服驱动系统和检测传感装置，一种仿人操作 ，自动控制，可重复编程，在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适 合于多品种柔性生产，可变容积。它的稳定性，提高产品质量，提高生产效率，改善工作条 3 论文相似性检测报告 论文相似性检测报告 件和快速更新的产品更新换代起着非常重要 2 2送检论文片段送检论文片段 相似论文片段 相似论文片段【1.04%】 位置： 头部中前部中部中后部尾部 来源：注塑机下料专用机械手的设计与研究 学位论文江应国，2008年 江西理工大学 驱动来把握对象的作用，并根据预定的要求将被输送到指定位置。工业机械手的手臂通常是 由驱动手臂运动的部件（如气缸，气缸，齿轮齿条机构，连杆机构，螺旋机构和凸轮机构） 和驱动源（如液压，气动或电动马达等）合作，以实现各种的手臂动作。 手臂可能实现的运动如下： 手臂伸缩、升降运动 部件。手臂的作用是带动或支撑手指去抓取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置.工业 机械手的手臂通常由驱动手臂运动的部件 (如油缸、气缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋 机构和凸轮机构等)与驱动源 (如液压、气压或电机等)相配合，以实现手臂的各种运动。手 臂可能实现的运动如下:?空间曲面运动）两回转运动 3 3送检论文片段送检论文片段 相似论文片段 相似论文片段【1.55%】 位置： 头部中前部中部中后部尾部 来源：气动通用上下料机械手的研究与开发 学位论文李超，2003年 陕西科技大学 气动机械手是压缩空气的压力来驱动机器人执行机构的运动。其主要特点是：介质来源极为 方便，输出力小，气动动作迅速，结构简单，成本低。然而，由于空气具有可压缩的特性， 稳定性差，对影响大的工作速度，和气源压力较低，一般在30公斤赶上重量，它在相同的条 件下，抓住比液压机械手的结构重量，在高速轻载的工作很适合，高温、高粉尘环境在。 3，机械传动机械手 通过机械传动机构（如凸轮，连杆，齿轮和齿条，间歇机构等）驱动的机械手。这是一个特 殊的机器连接到主机的手的工作，它的力量是从工作机转。它是可靠的运动，主要特点的运 动频率，但结构 成本高。2、气压传动机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点 是:介质来源极为方便,输出力小,气动动作迅速,结构简单,成本低。但是,由于空气具有可压 缩的特性,工作速度的稳定性较差,冲击大,而且气源压力较低,抓重一般在30公斤以下,在同样 抓重条件下它比液压机械手的结构大。所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行 工作。3、机械传动机械手即由机械传动机构(如凸轮、连杆、齿轮和齿条、间歇机构等)驱动 的机械手。它是一种附属于工作主机的专用机械手,其动力是由工作机械传递的。它的主要特 点是运动准确可靠 4 4送检论文片段送检论文片段 相似论文片段 相似论文片段【1.04%】 位置： 头部中前部中部中后部尾部 来源：基于机电液一体化的液压机械手设计及其控制 学位论文赵旭，2010年 东北大学 4 论文相似性检测报告 论文相似性检测报告 发出“虚拟轴机床”，这种新的设备已成为世界研究的热门课题之一，研究探讨其应用领域 。在中国的工业机器人从80年代“七五”科技攻关开始，通过“七五”和“八五”科技攻关 得到政府的资助，已掌握了技术，控制系统的硬件和软件设计技术，运动学和机器人制造技 术设计的轨迹规划，机器人的关键部件生产的一部分开，喷涂，弧焊，点焊，装配，运输和 其他机器人；其中有130多套喷漆机器人自动 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；其中有多 台套喷漆机器人在二十余家企业的近条自动喷漆 5 5送检论文片段送检论文片段 相似论文片段 相似论文片段【1.55%】 位置： 头部中前部中部中后部尾部 来源：基于机电液一体化的液压机械手设计及其控制 学位论文赵旭，2010年 东北大学 工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外相比差距；在应用规模，在中国国内工 业机器人已经安装了约200台湾，约4 / 10000的全球安装数量计算。以上原因主要是没有形 成机器人产业，中国目前的机器人生产是用户的要求，“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，成本不低，但质量和可靠性不稳定。这 是地址的早期关键技术产业化的迫切需要，产品的综合规划，提高泛化，系列化，模块化设 计，积极推进产业化进程。在“863”项目的支持，我们的智能机器人和特种机器人 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，当前我国得计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 6 6送检论文片段送检论文片段 相似论文片段 相似论文片段【1.55%】 位置： 头部中前部中部中后部尾部 来源：气动通用上下料机械手的研究与开发 学位论文李超，2003年 陕西科技大学 机械手的手部结构方案设计 为了使一个更通用的机械手，机械手的结构设计为变结构方面，当工件是棒料时，手握式的 使用；当工件是板料，使用吸流。 2.3 机械手的手腕结构方案设计 考虑到通用机械手，因为通过抓取工件是水平放置，所以手腕必须提供旋转运动能适应工作 的要求。因此，手腕被设计成一个回转结构，手腕的旋转运动机构实现旋转缸。 2.4机械手的手臂方案结构设计 一下概晡手格图21机械手的运动示意图Fig.2-I Sketch Map of the Motion of Manipulator下幅姊 2.2机械手的手部结构方案设计为了使机械手的通用性更强,把机械手的 手部结构设计成可更换结构,当工件是棒料时,使用夹持式手部；当工件是板料时,使用气流负 压式吸盘。2.3机械手的手腕结构方案设计考虑到机械手的通用性,同时由于被抓取工件是水 平放置,因此手腕必须设有回转运动才可满足工作的要求。因此,手腕设计成 5 论文相似性检测报告 论文相似性检测报告 按照抓取工件的要求，三自由度机械臂，即臂伸缩，旋转和升降（或俯仰）运动 7 7送检论文片段送检论文片段 相似论文片段 相似论文片段【1.04%】 位置： 头部中前部中部中后部尾部 来源：气动通用上下料机械手的研究与开发 学位论文李超，2003年 陕西科技大学 手指夹持范围 棒料：60100MM 片料：面积不大于0. 5 9、定位精度 士5MM 10、缓冲方式 液压缓冲器 11、传动方式 气压传动 12、控制方式 点位程序控制(采用PLC) 第3章 手部结构设计 为了使机械手的通用性更强，把机械手的手部结构设计成可更换结构，当工件是棒料时，使 用夹持式手部：当工件是板料时，使用气流负压式吸盘。 3.1夹持式手部结构 手握式结构由手指和传力机制。传力结构形式较多，如滑动杠杆式，楔杆，齿轮齿条，弹簧 杆式等。 3.1.1 手指 定位方式牙程西关或可调捉城挡块等10、定位精度4-0.5m11、缓；孛方式液压缓冲器12、驱 动方式气匿传动13、控制方式点位程序控制(采用P) 黉26机械母转工律范蔺Fig.2-6 Work Range of Manipulator.12?8N 第三章 手部结构设计为了使机械手的通用性更强,把机 械手的手部结构设计成可更换结构,当工件是棒料时,使用夹持式手部:当工件是板料时,使用 气流负压式吸盘。3.1夹持式手部结构17HIlJ夹持式手部结构由手指(或手爪)和传力机构所组 成。其传力结构形式比较多,如滑槽杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、弹簧杠杆 8 8送检论文片段送检论文片段 相似论文片段 相似论文片段【1.04%】 位置： 来源：气动通用上下料机械手的研究与开发 6 论文相似性检测报告 论文相似性检测报告 头部中前部中部中后部尾部 学位论文李超，2003年 陕西科技大学 改变该间隙的大小 1.橡胶吸盘2.吸盘芯子3.通气螺钉4.吸盘体5.喷嘴6.喷嘴套 图3.4 可调喷射式负压吸盘结构 下面计算吸盘的直径12： 吸盘吸力的计算公式为： 式中：P吸盘吸力(N)，本机械手的吸盘吸力为50N，故P=50N； D 吸盘直径(CM). N 吸盘数量，本机械手吸盘数量为1； K1吸盘吸附工件在起动时的安全系数，可取K，月2-2，在此取K1=1.5； K2工作情况系数。如果油膜的存在 喷嘴有效地工作。在嬲卜4申,喷嘴5与喷嘴套6的相对位麓是可以调节的,以便改变间陈豹大夺 。61.橡胶姨盘2.吸盘芯子3.通气螺钉4.吸窳体5.喷嘴6.喷嘴套鹚34簟调喷射武受压暖纛蛄 掬Fig.3-4 Structure of Adjustable Ejective Minus Pressure Cupula下纛计葵骏纛懿壹 经。吸盘吸力的计算公式为:5 式串:卜我盘吸力(x),零援械警熬啜豢吸力为50N,鼓P50N；D 一吸盘直径(cm):n一吸盘数爨,本机械手吸盘数量为1；K。-吸盘吸附工件程起动时的安全系 数,可敬Kt51.2屯,在此取K,2lt5；K,-工作情况系数。若板料闻有油膜存在则要求吸附力大赠 ；若装有分料器,则吸附力就可小麓。另外工件 9 9送检论文片段送检论文片段 相似论文片段 相似论文片段【1.55%】 位置： 头部中前部中部中后部尾部 来源：注塑机下料专用机械手的设计与研究 学位论文江应国，2008年 江西理工大学 吸盘吸力(N)，本机械手的吸盘吸力为50N，故P=50N； D 吸盘直径(CM). N 吸盘数量，本机械手吸盘数量为1； K1吸盘吸附工件在起动时的安全系数，可取K，月2-2，在此取K1=1.5； K2工作情况系数。如果油膜的存在之间的表需要的吸附力；如果配备分配器，吸附容量可 以很小。此外，工件从模具中取出，也有摩擦的作用，还应该考虑在抽油过程中由于加速运 动和运动惯性力的影响。因此，根据不同的工作条件，选取工作情况系数，一般可在1-3的范 围内选取。在此，取K2=2。 K3方位系数.当吸盘垂直吸附时，则K3=1/F，F为摩擦系数，橡胶吸盘吸附金属材料时，取 F=0.50.8；当吸盘水平吸附时，取K3=L。在此，取K3=0.5. 喷嘴有效地工作。在图 2.2.2 中，喷嘴 5 与喷嘴套 6的相对位置是可以调节的，以便改变 间隙的大小。图 2.2.2 喷射式负压吸盘结构图 16下面计算吸盘的直径.吸盘吸力的计算公式 为：20 21 2 3( )4n DP p pK K K? ? （2.2.1）式中：P吸盘吸力 (N)，本机械手的吸盘 吸力为 50N，故 P=50N;D吸盘直径 (mm).n吸盘数量，本机械手吸盘数量为 1；K1吸盘 吸附工件在起动时的安全系数，可取 K1=1.22，这里取 K1=1.5;K2工作情况系数。若板 料间有油膜存在则要求吸附力大些;若装有分料器，则吸附力就可小些。另外工件从模具取出 时，也有摩擦力的作用，同时还应考虑吸盘在运动过程中由于加速运动而产生的惯性力影响 。因此，应根据工作条件的不同，选取工作情况系数，一般可在(13)的范围内选取。在此 ，取 K2=2:K3方位系数吸盘垂直吸附时，则 K3=f1,f 为摩擦系数，橡胶吸盘吸附金属材料 时，取 f=0.50.8，当吸盘水平吸附时，取 K3=1。在此，取 3K 取 1.5。0p 大气压强 7 论文相似性检测报告 论文相似性检测报告 代入数据得： 第4章 手腕结构设计 考虑 Mpa。2p 喷嘴出口处的压强 Mpa。代入数据 1010送检论文片段送检论文片段 相似论文片段 相似论文片段【3.11%】 位置： 头部中前部中部中后部尾部 来源：气动通用上下料机械手的研究与开发 学位论文李超，2003年 陕西科技大学 产生的偏重力矩()， M摩手腕转动轴与支承孔处的摩擦阻力矩(CM)； M封手腕回转缸的动片与定片、缸径、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩 ( CM)； 下面以图4.1所示的手腕受力情况，分析各阻力矩的计算： 1、手腕加速运动时所产生的惯性力矩M惯 若手腕起动过程按等加速运动，手腕转动时的角速度为，起动过程所用的 时间为T，则： （4.2） 若手腕转动时的角速度为，起动过程所转过的角度为，则： (4.3) 式中：J参与手腕转动的部件对转动轴线的转动惯量 (NS2)； J1工件对手腕转动轴线的转动惯量 (NS2)。 若工件中心与转动轴线不重合，其转动惯量J1为： （4.4） 式中：JC工件对过重心轴线的转动惯量(NS2)： G1工件的重量(N)； 驱动力矩(Kg?cm)；疆惯糠缎力矩(Kgc氇)；M攘参与转动的霉部件的重量(包括工件 、手部、手腕网转缸的幼片)对转动轴线所产生的偏重力矩(Kg?cm)；赫寡手熬转动轴与 支承.憩始豹摩擦隧力缀(酶?c辩)；16封手腕回转缸的动片与定片、缸径、端盖等处密封 装鼹的摩擦阻力瓶(Kg?cm)；下筒以图41所承的手腕受力情况,分析各阻力矩的计算:I、手 腕加速运动ll重所产黧静愤往力矩麓懂若手腕起动过程按等加速运动,手腕转动时的角速度为 ,起幼过程所用的时闯为t,英j: M惯2(J+J1)盖(N.c1)(4-2)若手腕转动时的角速度 为。,起动过程所转过的角度为妒,则k(,)盖(N.cm)式中:卜参与手腕转动的部件对转动轴 线的转动惯量(N?cm?s2)J,工件对手腕转动轴线的转动惯量(N?cm?s 2)。若工件中心与转 动轴线不重合,其转动惯量J.为:J,J。+鱼e,2g式中:J。工件对过重心轴线的转动惯量 (N?cm?s 2)G。工件的重量(N)；e。工件的重心到转动轴线的偏心距(cm):u手腕 转动时的角速度(弧度s)；t起动过程所需的时间(s)；A伊起动过程所转过的角 度(弧度)。2、手腕转动件和工件的偏重对转动轴线所产生的偏重力矩M信M犏2 Ge+G 3e 3(Ncm)式中:G,手腕转动件的重量(N)；e,手腕转动件的重心到转动轴线的偏心距 (cm)。当工件的重心与手腕转动轴线重合时,则G。e.0。3、手腕转动轴在轴颈处的摩擦阻 力矩M庸M摩吾(RAd:+州。)(N.cm) (46)式中:dl、d 2手腕转动轴的轴颈直径(cm)； 卜轴承摩擦系数,对于滚动轴承fO.01,对于滑动轴承fO.1； R。、R。轴颈处的支承 反力(N),可按手腕转动轴的受力分析求解,根据Em。(F)O得:R日l+G 31 32G 2l 2+G11l啥盟 学(N) (47)同理,根据m口(F)0得:肾业业型坦业 (N)式中:G:手部的重量(N)；1 8 论文相似性检测报告 论文相似性检测报告 E1工件的重心到转动轴线的偏心距(CM)， 手腕转动时的角速度(弧度/S)； T一起动过程所需的时间(S)； 起动过程所转过的角度(弧度)。 2、手腕转动件和工件的偏重对转动轴线所产生的偏重力矩M偏 (N) （4.5） 式中：G3手腕转动件的重量(N)； E3手腕转动件的重心到转动轴线的偏心距(). 当工件的重心与手腕转动轴线重合时， 则G1 E1=0. 3、手腕转动轴在轴颈处的摩擦阻力矩M摩 (4.6) 式中：D1D2手腕转动轴的轴颈直径(CM)； F一轴承摩擦系数，对于滚动轴承F=0. 01，对于滑动轴承F=0.1； RARB轴颈处的支承反力(N)，可按手腕转动轴的受力分析求解， 根据MA(F)=0得： （4.7） 同理，根据MB (F)=0得： （N） （4.8） 式中：G2手部的重量(N) L，L1，L2，L3如图4-1所示的长度尺寸(CM). 4摩擦阻力矩M的转子和定子，端盖孔，在旋转气缸的密封的密封装置，密封衬垫的类型选 择，应根据具体情况分析。 用机械手的手腕回转 、1l、l 2、1 3如图4l所示的长度尺寸(cm)。4、回转缸的动片与缸径、定片、端盏等 处密封装置的摩擦阻力矩M封,与选用的密封装置的类型有关,应根据具体情况加以分析。 4.2.2回转气缸 1111送检论文片段送检论文片段 相似论文片段 相似论文片段【1.04%】 位置： 头部中前部中部中后部尾部 来源：气动通用上下料机械手的研究与开发 学位论文李超，2003年 陕西科技大学 9 论文相似性检测报告 论文相似性检测报告 六、全部举例相似论文作者（共3个）六、全部举例相似论文作者（共3个） 输出轴顺时针旋转。压力P一价J缸和驱动力矩M的关系： （4.9） 图4.2 回转气缸简图 式中：M回转气缸的驱动力矩(N)； P回转气缸的工作压力(N)； R缸体内壁半径(CM)； R输出轴半径(CM)； B动片宽度(CM). 驱动力矩和压力的关系是低压腔的压力为零的情况下而言的。如果低压力腔具有一定的压力 ，则上式中的P应代以工作压力P1与背压P2之差。 第5章 手臂结构设计 按照抓取工件的要求 回转,则低压腔的气从b孔排出。反之,输出轴作顺时针方向回转。单叶片回转气缸的压力P和 驱动力矩M的关系为:M:旦!坚:二11 r49)”22肘而 (4-一10) 5图42 回转气缸简 图Fig.4-2 Sketch of Rotating Gas Vat式中:M-回转气缸的驱动力矩(N?cm)；p一回转 气缸的工作压力(N?cm)；R缸体内壁半径(cm)；r输出轴半径(cm)；b-动片宽度(cm) 。上述驱动力矩和压力的关系式是对于低压腔背压为零的情况下而言的。若低压腔有一定的 背压,则上式中的P应代以工作压力Pl与背压P 2之差。 第五章手臂结构设计按照抓取工件的 要求 序号序号作者作者典型片段总相似比典型片段总相似比剩余相似比剩余相似比 1李超9.33%5.70% 10 论文相似性检测报告 论文相似性检测报告 七、相似论文（举例42篇）七、相似论文（举例42篇） 序号序号作者作者典型片段总相似比典型片段总相似比剩余相似比剩余相似比 2赵旭2.59%12.44% 3江应国2.59%12.44% 序号序号相似比相似比相似论文标题相似论文标题参考文献参考文献论文类型论文类型作者作者来源来源发表时间发表时间 19.33%气动通用上下料机械手的研究与开发学位论文李超陕西科技大学2003 24.15%注塑机下料专用机械手的设计与研究学位论文江应国江西理工大学2008 33.63%基于机电液一体化的液压机械手设计及其控制学位论文赵旭东北大学2010 43.11%机器人在先进制造业应用与研究期刊论文苏东海 等机械设计与制造2005 52.07%面向工业机器人的装配规划系统设计学位论文段清娟西北工业大学20
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