机械手说明书

1、。三自由度笛卡尔机械手的设计作者的姓是汪曾帅专业机械的设计、制造和自动化教官傅秀卓的名字专业和技术职位。内容摘要.1第一章是概述.21.1机械手概述.21.2机械手的历史和现状.1.3机械手的发展趋势.6第二章总体设计.82.1机械手的组成及各部分之间的关系.82.2总体规划的制定.92.3驾驶模式的选择.11第三章机械系统设计.133.1机械手的结构设计.133.2传动结构设计.153.3导轨的设计.203.4轴承的选择.213.5电机的选择.22第四章总结.25谢谢你.25参考.26。摘要在工业中，自动控制系统应用广泛，如工业自动化机床控制、计算机系统、机械手等。工业机械手是一种相对较新的

2、电子设备，它正开始改变现代工业的面貌。本设计为三自由度正交坐标工业机械手，其工作方向为三个直线方向。在控制器的作用下，它执行将工件从一个地方移动到另一个地方的简单动作。本文是对整个设计工作的全面介绍和总结。关键词：三自由度正交坐标工业机械手摘要它开始改变现代工业景观。该设计为工业机器人的三自由度笛卡尔坐标，其工作方向为三个线性方向。控制器的作用，它执行工件从一个地方移动到另一个地方的这个简单动作，这是整个设计比较全面的介绍和总结。关键词：三个自由度；直角坐标；工业机器人。第一章概述1.1机械手概述在现代工业中，生产过程的机械化和自动化已经成为一个突出的主题。化工等连续生产过程的自动化已基本解决

3、。然而，在机械工业中，加工和装配的生产是不连续的。专用机床是大规模生产自动化的有效途径。程控机床、数控机床、加工中心等自动化机床是有效解决多品种小批量生产自动化的重要途径。然而，除了切割本身，还有许多操作，如装卸、运输和组装，需要进一步机械化。机械手的出现和应用为这些操作的机械化奠定了良好的基础。“工业机器人”主要是指一种独立的设备(在中国称为工业机器人或通用机器人)，它可以自动抓取、运输工件和用可变程序操作工具。机械手是一种具有人体上肢某些功能和固定工作程序的自动化装置。该机械手具有结构简单、成本低、维护方便等优点，但功能少、适应性差。目前，在中国，具有上述特征的机械手通常被称为特种机械手，

4、而工业机器人被称为通用机械手。简而言之，机械手是用机器代替人手将工件从某个地方移动到指定的工作位置，或者根据工作需要操纵工件进行加工。操纵器通常分为三类。第一类是不需要人工操作的通用机械手，即本文研究的对象。它是一种独立的设备，不与主机相连，可以根据任务的需要进行编程，以完成各种指定的操作。它是一台除了普通机械的物理特性外，还具有一般机械和记忆智能的三元机械。第二种类型是手动操作，称为机械手。它起源于原子和军事工业，最初通过操作机器完成特定的操作，后来发展到使用无线电信号来操作操纵器探索月球。工业上使用的锻造操作机也属于这一类。第三类是专业机械手，主要附属于自动机床或自动生产线，用于解决机床的

5、装卸和工件传输。这种机械手在国外通常被称为“机械手”，由主机服务和驱动。除了少数例外，工作程序通常是固定的，因此它们是专用的。机械手可根据不同的结构形式分为多种类型，其中铰接式机械手因其结构紧凑、占用空间小、相对工作空间最大，甚至可以绕过基座周围的一些障碍物，成为机械手最常用的结构形式。机械手像人一样拿东西的最简单的基本条件是有一套抓取和移动机构，类似于手指、手腕、手臂和关节；像肌肉一样移动手臂的传动系统；像大脑一样控制手运动的控制系统。这些系统的性能决定了机械手的性能。一般来说，机械手通常由三部分组成：执行器、传动系统和控制系统，如图1-1所示。图1-1机械手的一般组成机械手的机械系统主要由

6、执行机构和传动系统组成。执行器是机械手完成任务所依赖的实体，通常由连杆和关节组成，由传动系统提供动力，并根据控制系统的要求完成任务。传动系统主要包括传动机构和传动系统。驱动机构提供机械手每个关节所需的动力，而传动系统将驱动力转换成机械手每个关节的力矩和运动所需的驱动力或扭矩。一些文献将机械手分为三个部分：机械系统、驱动系统和控制系统。机械系统，也称为机械手，相当于本文中的执行机构。1.2机械手的历史和现状机械手最早是在美国开发的。1958年，联合控制公司研制出第一台机械手。其结构特点是在机体上安装有旋转长臂，末端安装有带电磁铁的工件抓取和放置机构，控制系统为教学型。日本是工业机器人发展最快、应

7、用最多的国家。自从1969年从美国引进两个典型的机械手以来，他一直从事机械手的研究。目前，大多数工业机械手属于第一代，主要依靠人工控制；控制方式为开环，没有识别能力；改进的主要方向是降低成本和提高精度。第二代机械手正在加紧开发。它配有微电脑控制系统，具有视觉、触觉、甚至听觉和思维能力。研究和安装各种传感器，反馈传感信息，使机械手具有传感功能。第三代机械手(机械手)可以独立完成工作过程中的任务。它与电子计算机和电视设备保持联系，并逐渐发展成为柔性制造系统和柔性制造单元的重要组成部分。随着工业机械手研究、制造和应用领域的不断扩大，国际学术交流活动非常活跃，许多学术交流活动都是在欧美国家和其他国家进

8、行的。工业机械手国际会议ISIR决定每年举行一次会议，讨论和研究机械手的发展和应用。目前，工业机械手主要用于装卸、搬运、焊接、铸造和锻造、热处理等。在数量、品种和性能上不能满足工业生产发展的需要。工业机械手代替人工操作，主要用于危险作业(一般)、多尘、高温、噪音、工作空间狭小等不适合人工操作的环境。在国外机械制造业中，工业机械手应用广泛，发展迅速。目前主要用于机床和模锻压力机的装卸，以及点焊、喷漆等作业。它可以按照预先设定的操作程序完成指定的操作，但它不具备感知和反馈能力，无法应对外部变化。如果出现偏差，将会对零件甚至机械手本身造成损坏。随着现代科学技术的飞速发展和社会的进步，机械手系统在上述

9、领域的应用和研究对系统本身提出了越来越高的要求。制造业要求机械手系统具有更大的灵活性和更强的编程环境，适应不同的应用和多品种、小批量的生产过程。计算机集成制造(CIM)要求机械手系统能够与车间中的其他自动化设备集成。为了提高机械手系统的性能和智能水平，研究人员要求机械手系统具有开放的结构和集成各种外部传感器的能力。然而，目前商用机械手系统大多采用封闭结构的专用控制器，一般采用专用计算机作为上位机，专用机械手语言作为离线编程工具，专用微处理器和控制算法固化在EPROM中。这个特殊的系统很难(或不可能)集成外部硬件和软件。修改封闭系统非常昂贵，而且在大多数情况下不重新设计在技术上是不可能的。解决这

10、些问题的根本途径是研究和使用开放式结构的机械手系统。美国工业机械手技术的发展大致经历了以下几个阶段：(1)1963-1967年是试验和定型阶段。从1963年到1966年，通用自动化公司制造的工业机械手为用户提供了过程测试。1967年，该公司生产的工业机械手最终定型为1900型。(2)1968-1970年是实际应用阶段。在此期间，工业机器人在美国进入了应用阶段。例如，美国通用汽车公司在1968年订购了68个工业机器人；1969年，公司自行开发了萨姆新型工业机械手，用21个机械手组成了一条车身焊接自动焊接线；例如，美国克莱斯勒汽车公司的32条自动冲压线上的448个冲头都使用工业机械手来传送工件。(

11、3)自1970年以来，一直处于推广应用和技术发展阶段。从1970年到1972年，工业机械手处于技术发展阶段。1970年4月，美国在伊莉斯理工学院举行了第一次全国工业操纵器会议。根据当时的统计，美国大约有200个工业机械手，工作时间超过60万小时。与此同时，出现了所谓的高级操纵器。例如，Sundstrand发明了用小型计算机控制50个机械手的系统。再举一个例子，通用自动化公司制造了一条由25个机械手组成的汽车车轮自动生产线。麻省理工学院开发了一种具有高识别能力的微型机械手，带有“手眼”系统。其他国家，如日本、苏联和西欧，大多从1967年和1968年开始发展美国的“范思哲”和“尤尼迈特”操纵器。就

12、日本而言，1967年，日本丰田织机公司引进了美国的范思哲和川崎重工虽然中国比日本晚5-6年才开始发展工业机械手，但由于各种原因，工业机械手技术的发展相对缓慢。目前，中国已开始有计划地从国外引进工业机械手技术。通过引进、模仿、改造和创新，工业机械手将实现快速发展。1.3机械手的发展趋势中国各行各业对机械手的需求将越来越多，国内市场将稳步增长。从目前的情况来看，中国近年来的机械手发展形式是什么？根据我们的分析，它将呈现以下特征：1.从国际市场来看，机械手行业是一种高投入、低利润的行业，市场竞争极其激烈。只有当操纵者行业达到一定的规模，它才能盈利，只有当它有必要的发展投资，它才能走上良性发展的循环。

13、世界上机械手产量最大的三家公司年产量超过1000台，其中ABB已达到9000台，Yaskawa Electric Corporation有近2500台，KUKA有近2000台。从中国的现状来看，大公司、大企业通过与国外机械手公司合资合作引进技术和资金，逐步大规模生产机械手，将国内机械手产业推向一个新的阶段，其中具有代表性的有首钢汽车人公司、首钢集团与安川电气合资企业、唐山松下工业机械有限公司、唐山电子设备厂与松下电器合资企业、东风汽车公司与德国KUKA公司、济南第二机床公司、美国ISI机械手公司等。这些合资企业将有效促进中国机械手行业的进步，全面提升中国机械手行业的水平。然而，与其他国外机械手

14、公司一样，它们也将冲击中国机械手市场，影响具有自主开发能力的中国机械手产业的形成，并使其他国内机械手制造商面临严峻挑战。2.从关注单机械手的开发到机械手应用系统的全面开发拥有更多生产操纵者的大公司可以凭借其规模优势占据更大的市场份额，形成规模经济，而一些中小企业要想在激烈的市场竞争中生存，就必须有自己的特色。许多国外中小企业将市场定位在机械手系统集成或一些特殊领域，从而形成自己的地方优势，争取在市场中生存和发展。例如，奥地利IGM公司以向用户提供大型机械手焊接系统而闻名，而机械手仅占系统售价的1/3左右。出售单个操纵器利润甚微，而出售操纵器系统利润可观。意大利科马擅长承接印刷机生产线，其中机械手系统是促进销售的关键。中国国内的机械手制造商大多规模较小，甚至远远没有规模，国内一般企业没有能力将机械手有效地集成到生产系统中。因此，那些整合系统并为用户提供一站式服务的公司将在机械手市场上具有很强的竞争力。国内机械手制