通用型气动工业机器手结构及控制设计摘要通用型,气动,工业,机器,结构,控制,节制,设计程序,毕业设计,全套,图纸绪论.机械手的概述机器人早期通常出现在科幻小说和动画片里面，“机器人”这词最早出现在年捷克作家写的剧本罗萨姆的万能机器人中，主要表现为个能够像和奴隶样进行生活劳作的机器。在我们现实生活中，机器人不只是简单意义上能够代替人进行劳动的工具，而是综合了人和机器两者特长的拟人化的电子装置。这种装置既有人对待生存环境的快速反应判断能力，又有机器能够长时间不停进行工作精准度高抗恶劣环境强的能力。定意义上来说，机器人是机器在人类发展中进化得到的产物，是制造技术领域不可缺少的自动化生产装备，是工业和非产业界重要生产设备。机器人的定义随着时代的进步在发生着变化。机器人技术是综合了计算机信息和传感技术人工智能控制论机构学仿生学等多种学科构成的高新科技技术，在很多领域这项研究相当活跃。所以，机器人的发展和应用是个国家工业自动化水平的重要标志。工业机器人是用在工业生产中的机器人。世纪年代出现了种附属于自动机自动线上，能够代替人进行传递和装卸工件的机械手。到了年代出现能够由操作者直接对其控制的半自动化操作机，到了年代出现了可以实现多种操作且自动控制的工业机器人。工业机器人迅速发展迅速，对人的能力的模仿也越来也强，甚至已经开始出现像人样具有自己学习和推理能力的智能机器人。通常把机械手操作机和工业机器人统称为“工业机器人”。我国国家标准定义“是种能自动控制可重复编程多功能多自由度的操作机，能搬运材料工件或操持工具，用以完成各种作业”称作工业机器人。定义“具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或进行操作的机械装置”称作操作机。.机械手的分类和组成机械手的组成工业机器人通常由三大部分六个子系统这几部分组成。三大部分是指机械部分传感部分和控制部分。六个子系统是指驱动系统机械结构系统感受系统机器人环境互交系统人机互交系统和控制系统。机械手主要由执行机构驱动系统控制系统以及位置检测装置等组成。各系统之间的关系如图所示。图机械手的组成方框图执行机构主要有手部手腕手臂和立柱等部件，根据需要可能还增设行走机构。手部工业机器人的手部可称作夹持器或末端执行器，是附加在机器人手腕上的专用装置工具或手爪当需要完成规定作业任务时。手部是工业机器人直接握持工具件的部件，它具有人手的些特征，且对人手的部分功能能够进行模仿。它主要实现的动作包括提抓弧焊焊具自动装配用工具喷漆用喷枪喷水加工工具和加热喷灯等。利用不同的工具安装能够简化机械结构，减轻机械本身重量使工作更可靠。手指作为和物件直接接触的部件，手部对工件的松开和夹紧，都是通过手指的张合来实现的。手指结构取决于被抓取工件表面形状被抓部位和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面形面和曲面手指有外夹式和内撑式指数有双指式多指式和双手双指式，按其握持工件的工作原理，可分为夹持式和吸附式。夹持式按工作部位不同，又可分为内撑式和外夹式。吸附式可分为气吸式和磁吸式。传动机构是通过向手指传递运动和动力，实现夹紧和松开动作的机构。根据手指开合的动作特点分为回转型和平移型。回转型传动机构结构简单，制造容易，得到广泛应用。回转型分为支点回转和多支点回转。根据手爪夹紧是摆动还是平动，分为摆动回转型和平动回转型。回转型手部，其手指就是对杠杆，般再同斜锲滑槽连杆齿轮蜗轮蜗杆或螺杆等机构组成复合式杠杆传动机构，用以改变传动比和运动方向等。平移型夹钳式手部是通过手指的指面做直线往复运动或平面移动来实现张开或闭合动作的，常用于夹持具有平行平面的工件如冰箱。但其结构较复杂，不如回转型手部应用广泛。平移型在传动机构方面，可分为直线往复移动机构和平面平行移动机构。吸附式手部主要由吸盘等构成，它是靠吸附力如吸盘内形成负压或产生电磁力取料，根据吸附力的不同分为气吸附和磁吸附两种。对于薄片状零件光滑薄板材料等，通常用气吸附吸盘吸料。对于导磁性的环类和带孔的盘类零件，以及有网孔状的板料等，通常用电磁吸盘吸料。电磁吸盘的吸力由直流电磁铁和交流电磁铁产生，会有剩磁，所以磁吸附式吸盘的使用有定的局限性。手腕腕部是连接手部和臂部，用于改变和调整手部在空中的位置。在臂部与腕部的配合下，完成物件的传递，同时在传送过程中根据需要改变物件方位。手臂手臂是执行机构中重要的部件，作用是将被抓的工件运送到给定位置上。手臂的结构因机械结构类型和驱动系统类型的不同而有很大差别。液压驱动具有技术成熟，功率大，易于实现直接驱动等优点但由于效率较低，易泄漏原因等，只用于少数负荷在以上大型机器人中。气动驱动系统具有快速结构简单价格低维修方便等优点，但运转平稳性差，难于实现伺服控制，多用于中小负荷的顺序控制机器人中。电动驱动系统采用的是低惯量大转矩交直流伺服电动机以及与其配套的伺服驱动器，所以具有无需能量转换使用方便控制灵活等突出的优点。他的缺点是需配置精密的传动机构而成本较高。但由于优点显著，因而在机器人中仍被广泛选用。按手臂的运动形式分，手臂有直线运动的，包括手臂的伸缩升降及横向或纵向移动也有回转运动的，如手臂的左右回转，上下摆动即仰俯还有复合运动的，如两直线运动的组合，直线运动和回转运动的组合，两回转运动的组合。手臂在进行伸缩或升降运动时，通常导向装置安装，来保证手指能够运动在正确方向。此外，导向装置还能承担手臂所受的弯矩和扭矩以及当手臂回转时在启动制动瞬间产生的惯性力矩。立柱立柱是支承手臂的部件，也是手臂的部分，和手臂的回转运动和升降或俯仰运动联系密切。通常机械手的立柱为固定式的，但因工作场合不同，也可会作横向移动。行走机构行走机构是行走机器人的重要执行部件，按其行走运动轨迹可分为固定轨迹式和无固定轨迹式。机座机器人机座可分固定式和行走式，般工业机器人多为固定式。驱动系统驱动系统是为了使机器人能够运行，在每个运动自由度上安置的传动装置。驱动系统通常有液压传动气动传动电动传动或者综合应用的系统可以是直接驱动或者通过同步带轮系链条谐波齿轮等机械传动机构进行间接驱动。控制系统控制系统是将机器人的作业要求指令程序和传感器反馈信号用来完成规定作业运动和功能。根据控制原理，控制系统分为程序控制系统适应性控制系统和人工智能控制系统。根据控制运动的形式，控制系统可分为点位控制和轨迹控制。位置检测装置控制机器人执行机构的运动位置，随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置值进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以定的精度达到设定位置。机械手的分类目前世界各国没有统的分类标准，从不同的角度出发，可以有各种工业机器人的分类方法。通常有以下几种分类方法.按“代”分类通常用工业机器人功能水平及技术的先进程度来划分“第代”“第二代”和“第三代”工业机器人。第代工业机器人包含可编程序机器人固定程序即上下料机机器人，以及示教再现式工业机器人。其特点是对环境没有感觉和反馈，不能适应环境的变化，而只能重复再现预定的工作。目前应用最多的是第代机器人。第二代工业机器人具有视觉触觉等传感器和