工装加持机械手设计

1、河北省科技支撑计划项目申请书项目名称：工装加持机械手承担单位：河北科技师范学院协作单位：项目负责人：张旭闫晓东李扬归口管理部门：申请计划年度：起止年月：填报日期：河北省科学技术厅制第一承 担 单 位 概 况名称河北科技师范学院地址河北科技师范学院欧美学院机电科学与工程系邮编066600组织机构代码（或工商注册号）E-mail法人代表电话项目负责人张旭闫晓东李扬电话开户银行帐号开户名称职工总数人技术人 人员数中高级技术人员数人性质规模其它特征项 目 内 容 摘 要在我国大多数企业中，在流水生产线上，还米用人工装卸，工人劳动强度大，危险性高，米用 机械手能大大提高生产效率，自动化程度，降低工人劳动

2、强度和危险性。首先根据机械手加持原理确定样机的总体设计方案;然后进行零部件设计，运用虚拟样机的驱动 建模技术，设计出所需要的各大零部件数据库，再在虚拟环境下将各个零部件组装成整机的参数 化模型，设计出满意的虚拟样机；根据虚拟样机的零部件库，研制出所需的物理样机。项目类别开发创新类型生产设备创新技术领域工装技术科技活动类型应用研究应用行业制造业学科分类机械设计一、项目的立项背景和意义随着改革开放的不断深入我国的工业生产步伐不断的加快，在有限的人力 和物力面前，我们只能加快工业自动化程度才能加快国家经济的不断发展，所 以我们研制了机械手从而进步加快工业化进程。在当今大规模制造业中，企业为提高生产效

3、率，保障产品质量，普遍重 视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐 被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了 一个国家工业自动化的水平。目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运 以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，一般采取示教再现的工作方式。针对用于给冲压设备运送物料的物料搬运机器人的手部系统进行设计。通 过对机器人的大臂、小臂和机械手的结构的设计，选择合适的传动方式、驱动 方式包括伺服电机、步进电机和传动方式的选择，以实现关节的伺服控制和制 动问题，以及搬运时的抓紧力、抓紧方式，从而实现物料的准确搬运。二、国内外现状及发展趋势机器

4、人首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出世界上第一台机器 人。它的结构特点是机体上安装一个回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系 统是示教型的【2】。日本是工业机器人发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进两种典型机器 人后，大力开展机器人的研究【3】。目前，工业机器人主要用于装卸、搬运、焊接、铸锻和热处理等方面，无论是数量、 品种，还是性能方面都还不能完全满足工业生产发展的需要。使用工业机器人代替人工操 作的，主要是在危险作业、多粉尘、高温、噪声、工作空间狭小等不适于人工作业的工作 环境。在国外机械制造业中，工业机器人应用较多，发展较快。目前主要应用于机床、

5、模锻 压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业，它可按照事先制订的作业程序完成规定的操作， 但还不具备传感反馈能力，不能应付外界的变化。如发生某些偏离时，就会导致零部件甚 至机器人本身的损坏。我国虽然开始研制工业机器人的时间仅比日本晚56年，但是由于种种原因，工业 机器人技术的发展比较慢【4】。目前我国已开始有计划地从国外引进工业机器人技术，通 过引进、仿制、改造、创新，工业机器人将会获得快速的发展。参考文献：科伦，Y.等.，1999，可重构性制造系统，国际生产工程学会年报，48/2:527-540。瓦肯尼斯上.等，1995,柔性装配系统的设计，规划及控制，工业计算机，26/3:209-218。塞

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9、对象分为圆台状不规则机体的曲面口盖。装配机器人机械手设计，在作业过程中不会损伤口盖，还可有效防止口盖掉落滑块（螺母）图1手爪功能介绍：手爪由伺服电机驱动，伺服电机驱动丝杠转动，由丝杠螺母装置将丝杠的 转动变为螺母的移动，从而实现手爪的开闭。手爪与口盖的接触部分采用可更换的弹性元 件，在抓取的过程中，随着手爪的受力逐渐增大，弹性元件发生变形，能够与口盖表面充 分贴合，接触面积大。选择与口盖表面材料之间摩擦系数较大的弹性材料即可。连杆2上 安装有托爪，其目的是当口盖被抓起一定缝隙后，托爪末端的托辊能够在气动马达的作用 下自动卡进口盖下面，从而托动口盖。不仅起到了辅助抓取，防止口盖意外脱落的作用， 同时还具有改善口盖受力，防止口盖变形的作用。托爪的结构如图2所示：托爪通过螺栓固定到连杆2上，并由气动马达驱动转动，托爪下 面安装有橡胶托辊，当口盖通过弹性贴