【MT47】【毕业论文】数控卧式镗铣床换刀机械手毕业设计说明书.doc文档

目前，工业机械手大部分还属于第代，主要依靠工人进行控制改进的方向主要是降低成本和提高精度。

第二代机械手正在加紧研制。

它设有微型电子计算控制系统，具有视觉触觉能力，甚至听想的能力。

商名为即万能自动。

本课题所做的机械手是属于第三类机械手。

简史机械手首先是从美国开始研制的。

年美国联合控制公司研制出第台机械手。

它的结构是机体上安装个回转长臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形的。

年，美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制成台数控示教再现型机械手。

年，美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制成台数控示教再现型机械手。

它的结构是机体上安装个回转长臂，顶部装有电磁块的工件年美国联合控制公司研制出第台机械手。

部分内容简介专用的。

在国外，目前主要是搞第类通用机械手，国外称为机器人。

本课题所做的机械手是属于第三类机械手。

简史机械手首先是从美国开始研制的。

年美国联合控制公司研制出第台机械手。

它的结构是机体上安装个回转长臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形的。

年，美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制成台数控示教再现型机械手。

商名为即万能自动。

运动系统仿照坦克炮塔，臂可以回转俯仰伸缩用液压驱动控制系统用磁鼓作为存储装置。

不少球坐标通用机械手就是在这个基础上发展起来的。

同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司，专门生产工业机械手。

年美国机械制造公司也实验成功种叫机械手。

该机械手的中央立柱可以回转升降采用液压驱动控制系统也是示教再现型。

虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手发展的基础。

年美国公司和斯坦福大学，麻省理工学院联合研制种型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差小于毫米。

联邦德国机械制造业是从年开始应用机械手，主要用于起重运输焊接和设备的上下料等作业。

联邦德国公司还生产种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制。

日本是工业机械手发展最快应用最多的国家。

自年从美国引进两种机械手后大力从事机械手的研究。

前苏联自六十年代开始发展应用机械手，至年底，其中半是国产，半是进口。

目前，工业机械手大部分还属于第代，主要依靠工人进行控制改进的方向主要是降低成本和提高精度。

第二代机械手正在加紧研制。

它设有微型电子计算控制系统，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，是机械手具有感觉机能。

第三代机械手则能完成工作中过程中的任务。

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的重要环。

应用简况现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。

化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。

但在机械工业中，加工装配等生产是不连续的。

因此，装卸搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的。

有资料统计美国偏重于毛坯生产，日本偏重于机械加工。

随着机械手技术的发展，应用的对象还会有所改变。

机械手在锻造工业中的应用能进步发展锻造设备的生产能力，改善热累等劳动条件。

国内机械手工业铁路工业中首先在单机专机上采用机械手上下料，减轻工人的劳动强度。

国外铁路工业中应用机械手以加工铁路车轴轮等大中批零件。

并和机床共同组成个综合的数控加工系统。

采用机械手进行装配更始目前研究的重点，国外已研究采用摄象机和力传感装置和微型计算机连在起，能确定零件的方位达到镶装的目的。

发展趋势目前工业机械手主要用于机床加工铸造热处理等方面，无论数量品种和性能方面还是不能满足工业发展的需要。

在国内主要是逐步扩大应用范围，重点发展铸造热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件，在应用专用机械手的同时，相应的发展通用机械手，有条件的还要研制示教式机械手计算机控制机械手和组合机械手等。

将机械手各运动构件，如伸缩摆动升降横移俯仰等机构以及根据不同类型的加紧机构，设计成典型的通用机构，所以便根据不同的作业要求选择不同类型的基加紧机构，即可组成不同用途的机械手。

既便于设计制造，有便于更换工件，扩大应用范围。

同时要提高速度，减少冲击，正确定位，以便更好的发挥机械手的作用。

此外还应大力研究伺服型记忆再现型，以及具有触觉视觉等性能的机械手，并考虑与计算机连用，逐步成为整个机械制造系统中的个基本单元。

在国外机械制造业中工业机械手应用较多，发展较快。

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。

此外，国外机械手的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。

视觉功能即在机械手上安装有电视照相机和光学测距仪即距离传感器以及微型计算机。

工作是电视照相机将物体形象变成视频信号，然后送给计算机，以便分析物体的种类大小颜色和位置，并发出指令控制机械手进行工作。

触觉功能即是在机械手上安装有触觉反馈控制装置。

工作时机械手首先伸出手指寻找工作，通过安装在手指内的压力敏感元件产生触觉作用，然后伸向前方，抓住工件。

手的抓力大小通过装在手指内的敏感元件来控制，达到自动调整握力的大小。

总之，随着传感技术的发展机械手装配作业的能力也将进步提高。

更重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。

机械手的组成机械手主要由执行机构驱动机构和控制系统三大部分组成。

其组成及相互关系如下图执行机构如图所示图手部手部安装在手臂的前端。

手臂的内孔装有转动轴，可把动作传给手腕，以转动伸屈手腕，开闭手指。

本课所指的机械手仅需开闭手指。

机械手手部的机构系模仿人的手指，分为无关节，固定关节和自由关节三种。

手指的数量又可以分为二指三指和四指等，其中以二指用的最多。

可以根据夹持对象的形状和大小配备多种形状和尺寸的夹头，以适应操作需要。

本课所做的机械手采用二指形状。

手臂手臂有所以密封摩擦力可以通过近似估算密最后通过以上计算当液压缸向上驱动时，当液压缸向下驱动时，轴承的选择分析对于升降缸的运动，对于机身回转用的轴承有影响，因此，这里要充分考虑这个问题。

对于本设计，采用支点，双固定，另支点游动的支撑结构。

作为固定支撑的轴承，应能承受双向轴向载荷，故内外圈在轴向全要固定。

其结构参看本章开始的机身结构示意图。

本设计采用两个角接触球轴承，面对面或者背对背的组合结构。

这种结构可以承受双向轴向载荷。

数控卧式镗铣床换刀机械手驱动方式该机器人共具有四个的转动关节，连同末端机械手的运动，共需要五个动力源。

机器人常用的驱动方式有液压驱动气压驱动和电机驱动三种类型。

这三种方法各有所长，各种驱动方式的特点见表表三种驱动方式的特点对照内容驱动方式液压驱动气动驱动电机驱动输出功率很大，压力范围为大，压力范围为，最大可达较大控制性能利用液体的不可压缩性，控制精度较高，输出功率大，可无级调速，反应灵敏，可实现连续轨迹控制气体压缩性大，精度低，阻尼效果差，低速不易控制，难以实现高速高精度的连续轨迹控制控制精度高，功率较大，能精确定位，反应灵敏，可实现高速高精度的连续轨迹控制，伺服特性好，控制系统复杂响应速度很高较高很高结构性能及体积结构适当，执行机构可标准化模拟化，易实现直接驱动。

功率质量比大，体积小，结构紧凑，密封问题较大结构适当，执行机构可标准化模拟化，易实现直接驱动。

功率质量比大，体积小，结构紧凑，密封问题较小伺服电动机易于标准化，结构性能好，噪声低，电动机般需配置减速装置，除电动机外，难以直接驱动，结构紧凑，无密封问题安全性防爆性能较好，用液压油作传动介质，在定条件下有火灾危险防爆性能好，高于个大气压时应注意设备的抗压性设备自身无爆炸和火灾危险，直流有刷电动机换向时有火花，对环境的防爆性能较差对环境的影响液压系统易漏油，对环境有污染排气时有噪声无在工业机器人中应用范围适用于重载低速驱动，电液伺服系统适用于喷涂机器人点焊机器人和托运机器适用于中小负载驱动精度要求较低的有限点位程序控制机器人，如冲压机器人本体的适用于中小负载要求具有较高的位置控制精度和轨迹控制精度速度较高的机器人，如伺服数控卧式镗铣床换刀机械手人气动平衡及装配机器人气动夹具喷涂机器人点焊机器人弧焊机器人装配机器人等成本液压元件成本较高成本低成本高维修及使用方便，但油液对环境温度有定要求方便较复杂机器人驱动系统各有其优缺点，通常对机器人的驱动系统的要求有驱动系统的质量尽可能要轻，单位质量的输出功率要高，效率也要高反应速度要快，即要求力矩质量比和力矩转动惯量比要大，能够进行频繁地起制动，正反转切换驱动尽可能灵活，位移偏差和速度偏差要小安全可靠操作和维护方便对环境无污染，噪声要小经济上合理，尤其要尽量减少占地面积。

基于上述驱动系统的特点和机器人驱动系统的设计要求，本文选用直流伺服电机驱动的方式对机器人进行驱动。

表为选定的各个关节电机型号及其相关参数。

表机器人驱动电机参数电机参数腰关节肩关节肘关节腕关节手爪型号额定电压额定转矩最大转矩额定转速最高转速转子惯量传动方式由于般的电机驱动系统输出的力矩较小，需要通过传动机构来增加力矩，数控卧式镗铣床换刀机械手提高带负载能力。

对机器人的传动机构的般要求有结构紧凑，即具有相同的传动功率和传动比时体积最小，重量最轻传动刚度大，即由驱动器的输出轴到连杆关节的转轴在相同的扭矩时角度变形要小，这样可以提高整机的固有频率，并大大减轻整机的低频振动回差要小，即由正转到反转时空行程要小，这样可以得到较高的位置控制精度寿命长价格低。

本文所选用的电机都采用了电机和齿轮轮系体化的设计，结构紧