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R175 柴油机 机体 加工 自动 线上 多功能 机械手 设计

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内容简介：

江苏大学机械工程学院毕业设计调研报告近年来机械行业机械手使用和发展情况调研调研时间：2014年4月4日2014年4月8日调研人员：李新城教授、柏帆同学等调研地点：镇江调研内容：近年来机械行业机械手使用和发展情况一、机械行业机械手的使用情况和特点分析 机械手是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。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。1、构成 机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。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23个自由度。控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。控制系统的核心通常是由单片机或dsp等微控制芯片构成，通过对其编程实现所要功能。2、分类 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。机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。中国现在已经进入了工业化快速发展的时代，日新月异的技术发展和科技进步，使人类社会对工业现代化的需求越来越迫切。人们将来只会更加的依赖机械手。人类的求知欲是无穷的，人们在社会发展的同时，将会不得不更多的涉及到人类不方便，或者不被直接允许进入的领域，这就要求机械人代替人类深入到这些领域和地方完成任务。另外，在人类社会进入高速发展的快节奏的同时，人们对工业生产的精度，效率的要求也越来越高，这就要求机械手这种靠程序准确完成动作的机器发挥作用。2、 国外先进的机械手生产公司 德国库卡公司成立于1898年，自1977年开始系列化生产各种用途的机器人，是目前国际上最大的机器人制造商之一。库卡机器人最显著的特点是采用PC BASED控制系统，该系统在微软的Windows界面下操作。PC BASED控制系统的设计，再加上标准化的个人电脑硬件，以及简单的规划和设置，使其MTBF(平均故障间隔时间)超越7万5干小时。而机器人平均使用寿命更长达10-15年。机器人应用于包装机械行业已有多年历史，现在最新型的库卡卸码垛机器人采用了精巧的聚碳纤维材料制造，令机器人在非常轻巧的同时具有更高强度，使其尤其适用于高负载作业。该机器人的卸码垛过程采用了FEM的最优化操作方式，而四轴倾斜式的设计降低了维护保养的成本。2001年，KUKA开发的“Robocoaster”是世界上第一台客运工业机器人。该机可提供两名乘客的类似于过山车式的运动序列，其行使实现了程序化。目前进行的“Robocoaster”开发针对轨道行程，开发目的是实现过山车，以及其它如主题公园与娱乐等沿预定路径运行的目标。机器特点库卡机器人的控制和编程系统装有库卡公司开发的Pal let Tech 货盘处理软件，可离线编程;具有不影响生产，快速调试和转换，优化摆放形式，节省工程量和运输成本等优点。该系统反应迅速，无论什么样的卸码垛任务，库卡和其选择的辅助系统都能提供一流的解决万案，并采用更快更灵活的结构来缩短启动时间。Pal let Tech智能卸码软件和库卡机器人的KR C2控制系统确保简单高效地执行指令。它能控制整条生产线，并能通过总线整合成更高级的结构，而且提供了用于夹钳、视窗相传感器的标准界面。用 Windows用户界面的编程很简单并提供了新的编辑图像程序，允许使用直观的符号进行编程和操作。三、机械手发展的趋势和方向1、重复高精度 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。重复精度足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，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。2、模块化有的公司把带有系列导向驱动装置的机械手称为简单的传输技术，而把模块化拼装的机械手称为现代传输技术。模块化拼装的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油管的导向系统装置，使机械手运动自如。模块化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，是机械手的一个重要的发展方向。3、机电一体化由“可编程序控制器 传感器 液压元件”组成的典型的控制系统仍然是自动化技术的重要方而，发展与电子技术相结合的自适应控制液压元件，使液压技术从“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。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，机械手不仪应用于传统制造业如采矿，冶金，石油化学，船舶等领域，同时也已开始扩大剑核能，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。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