【毕业论文】壁面爬行机械手结构毕业设计说明书

自年从美国引进二种典型机械手后，大力研究机械手的研究。

据报道，年从事机械手的研究工作的大专院校研究单位多达多个。

年个大学和国家研究部门用在机械手的研究费用。

年日本机械手的产值达亿日元，产量为台。

其中固定程序和可变程序约占半，达亿日元，是年的二倍。

具有记忆功能的机械手产值约为亿日元，比年增长。

智能机械手约为亿日元，为年的倍。

截止年，机械手累计产量达台。

在数量上已占世界首位，约占，并以每年的速度增长。

使用机械手最多的是汽车工业，其次是电机电器。

预计到年将有万机器人在工作。

第二代机械手正在加紧研制。

它设有微型电子计算机控制系统，具有视觉触觉能力，甚至听想的能力。

研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，使机械手具有感觉机能。

目前国外已经出现了触觉和视觉机械手。

第三代机械手机械人则能地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。

并逐步发展成为柔性制造系统和柔性制造单元中重要环。

随着工业机器手机械人研究制造和应用的扩大，国际性学术交流活动十毕业设计论文分活跃，欧美各国和其他国家学术交流活动开展很多。

国内外研究现状和趋势国外发展现状和趋势机械手均有高精化，高速化，多轴化，轻量化的发展趋势。

定位精度可以满足微米及亚微米级要求，运行速度可以达到，量新产品达到轴，负载的产品系统总重已突破。

更重国外机械手在机械制造行业中应用较多，发展也很快。

目前主要用于机床横锻压力机的上下料，以及点焊喷漆等作业，它可按照事先指定的作业程序来完成规定的操作。

发展趋势是大力研制具有种智能的机械手。

使它具有定的传感能力，能反馈外界条件的变化，作相应的变更。

如位置发生稍许偏差时，即能更正并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。

目前已经取得定成绩。

目前世界高端工业要的是将机械手柔性制造系统和柔性制造单元相结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。

同时，随着机械手的小型化和微型化，其应用领域将会突破传统的机械领域，而向着电子信息生物技术生命科学及航空航天等高端行业发展。

概括如下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检测系统三位体化由关节模块连杆模块用重组方式构造机器人整机。

工业机器人控制系统向基于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。

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决策控制多传感器融合配置技术成为智能化机器人的关键技术。

关节式侧喷式顶喷式龙门式喷涂机器人产品标准化通用化模块化系列化设计柔性仿形喷涂机器人开发，柔性仿形复合机构开发，仿形伺服轴轨迹规划研究，控制系统开发焊接搬运装配切割等作业的工业机器人产品的标准化通用化模块化系列化研究以及离线示教编程和系统动态仿真。

总的来说，大体是两个方向其是机器人的智能化，多传感器多控制器，先进的控制算法，复杂的机电控制系统其二是与生产加工相联系，满足相对具体的任务的工业机器人，主要采用性价比高的模块，在满足工作要求的基础上，毕业设计论文追求系统的经济简洁可靠，大量采用工业控制器，市场化模块化的元件。

国内发展现状和发展趋势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，客户，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计划的支持下，也取得了不少成果。

量基本相同的情况下，钢管工字钢和槽钢的惯性距要比圆钢大得多。

所以，机械手常用无缝钢管作为导向杆，用工字钢或槽钢作为支撑板，这样既提高了手臂的刚度，又大大减轻了手臂的自重，而且空心的内部还可以布置驱动装置传动机构以及管毕业设计论文道，这样就是结构紧凑，外形整齐。

提高支承刚度和合理选择支承间的距离臂杆或机身的变形量不仅与本身刚度有关，而且与支承件的刚度和支承件间的距离有很大关系。

研究表明，当其他条件定时，如果缩短两支承件间的距离，可减少臂杆的变形量，但必须注意，这并未未考虑支承的变形。

当负荷和悬伸长度定时，支撑件间距离越小，则两支承上受力越大，其弹性变形也越大，此时，支承件的刚度成为影响臂杆变形量的主要矛盾。

要提高支承刚度，除从支座的结构形状底板的刚度，以及支座与底板的连接刚度等方面考虑外，特别注意提高配合面间的接触刚度。

合理布置作用力的位置和方向在结构设计时应结合具体受力情况，设法是各作用力引起的变形相互抵消。

注意简化结构在设计臂部时，元件越多，间隙越大，刚性就越低，因此应尽可能使结构简单，要全面分析各尺寸链，在要求的部位合理确定调整补偿环节，以减少重要部件的间隙，从而提高刚度。

提高配合精度水平放置的手臂，要增加导向杆的刚度，同时提高其配合精度和相对位置精度，使稻香杆承受部分或大部分自重和抓取重量。

提高活塞和缸体内经配合精度，以提高手臂前伸时的刚度。

臂部运动速度要高，惯性要小机械手手臂运动速度是机械手的主要参数之，它反映机械手的生产水平，般根据节拍的要求来决定。

般情况下，手臂的移动和回转俯仰都要求匀速运动，但在手臂的起动和终止瞬间，运动是变化的，为减少冲击，要求起动时间的加速度和终止前减速度不能太大，否则引起冲击和震动。

手臂动作应灵活为减少手臂运动件之间的摩擦阻力，尽可能用滚动摩擦代替滑动摩擦位置精度要高般来说，直角和圆柱坐标式机械手位置精度较高，关节式机械手的位置最难控制，故精度差在手臂上加设定位装置和检测机构，能较好的控制位置精度，检测装置最好装在最后的运动环节以减少或消除传动齿合件的间隙。

除此之外，要求机械手通用性好，能适合多种作业的要求工艺性哦那个号，便于加工和安装用于热加工的机械手，还要考虑隔热冷却用于作业区粉尘大的机械手还要设置防尘装置等。

毕业设计论文小臂基本结构小臂的结构主要由块臂板和驱动电机组合而成。

小臂转动部分驱动电机的计算选型小臂转动部分转到最前端的距离为，小臂部分约重则所以参考选择，其基本参数见附表大臂基本结构大臂的结构主要由块臂板和驱动电机组合而成如图所示。

图手臂三维图大臂转动部分驱动电机的计算选型大臂转动部分转到最前端的距离为，小臂部分约重，机构与小臂相同则毕业设计论文所以参考选择，其基本参数见附表腕部设计手腕部件设置在手部和臂部之间，它的作用主要是在臂部运动的基础上进步改变或调整手部在空间的方位，以扩大机械手的动作范围，并使机械手变得更灵巧，适应性更强。

手腕部件具有的自由度，此设计中要求有绕中轴的摆动运动。

手腕设计的基本原则力求结构紧凑重量轻腕部处于手臂的最前端，它连同手部的静动载荷均由臂部承担。

显然，腕部的结构重量和动力载荷，直接影响着臂部的结构重量和运转性能。

因此，在腕部设计时，必须力求结构紧凑，重量轻。

综合考虑，合理布局腕部作为机械手的执行机构，又承担连接和支撑作用，除保证力和运动的要求外，要有足够的强度刚度外，还应综合考虑，合理布局，解决好腕部与臂部和手部的连接，腕部各个自由度的位置检测，管线布置，以及润滑维修调整等问题。

必须考虑工作条件对于高温作业和腐蚀性介质中工作的机械手，其腕部在设计时应充分估计环境对腕部的不良影响如热膨胀压力油的粘度和燃点，有关材料及电控原件的耐热性等。

针对本设计，机械手的工作条件是核废液储蓄罐，因工作在腐蚀性的场合中，所以对机械手的腕部材料的选用耐腐蚀不锈钢。

腕部驱动电机选型腕部连接手爪，其形状比较复杂，选择据扭转中心最远距离为半径，以圆柱形近似计算，腕部及手爪部分约重则毕业设计论文所以参考选择，其基本参数见附表表电机参数自由度伺服电机型号功率额定转矩额定转速重量小臂转动加系列减速器大臂转动加系列减速器结论结论经过四个多月的努力，壁面爬行机械手结构设计论文终于完成了。

感谢老师在整个设计过程中给予的帮助。

在整个设计过程中，出现过很多的难题，但都在老师和同学的帮助下顺利解决了，尤其在设计出期，由于对课题了解不足，出现了许许多多的问题，在不断的学习过程中我体会到设计刚开始时，由于对机械手知识的不熟悉，导致绕了很多弯路，甚至出现些，造成了很多次的返工。

但是，正是这次次的尝试磨练了我的耐性并加强了我的机械设计知识水平。

在这次设计中，我不仅收获了专业知识，还在与同学的沟通交流方面有了很大提高。

写论文是个不断学习的过程，从最初刚写论文时对机械手问题的模糊认识到最后能够对机械手机构有比较清晰的认识，我体会到实践对于学习的重要性，以前只是明白理论，没有经过实践考察，对知识的理解不够明确，通过这次的设计，真正做到理论实践相结合。

总之，通过毕业设计，我深刻体会到要做好个完整的事情，需要有系统的思维方式和方法，对待要解决的问题，要耐心要善于运用已有的资源来充实自己。

同时我也深刻的认识到，在对待个新事物时，定要从整体考虑，完成步之后再作下步，这样才能更加有效。

参考文献参考文献濮良贵，纪名刚机械设计第八版高等教育出版社蔡自兴机器人学北京清华大学出版社，宋伟刚机器人机械系统原理理论方法和算法沈阳东北大学出版社，李建勇机电体化技术北京机械工业出版社，陈刚机电体化技术北京清华大学出版社