（优秀毕业设计）关节式自动上下料机械手毕业设计CAD图纸全套资料

.气动执行机构多数情况下使用气缸直线气缸或摆动气缸。

直线气缸分单动式和双动式两类。

除个别用单动式气缸外如手爪机构上用的，多数采用双动气缸。

为实现端部缓冲，要选用双向端点位置缓冲的气缸。

气缸的结构形式以及与机器人机构的连接方式如法兰连接，尾部铰接，前端或中间铰接，气缸杆的螺纹连接或铰接等由设计机器人时根据结构要求而定。

气缸的内径，行程大小可根据对机器人的运动分析和动力分析进行计算。

为了确保气缸的密封要求，同时又要尽量降低摩擦力，密封材料要选用橡胶和氟化塑料组合的密封环。

无接触感应式气缸目前在气动系统中已获得广泛的应用，这种气缸在活塞上装有永久磁铁的磁环，通过磁感应，使在气缸外面安装的非接触磁性接近开关动作发讯，进行位置检测。

除了直线气缸外，机器人中用得比较多还有有限角摆动气缸，这种摆动缸多用于手腕机构上。

.制动器气动机器人的定位问题很大程度上是如何实现停点的制动。

气缸活塞的运动速度容许达.，如果气缸以的速度计算，电磁气阀以较大关闭时间计，那么气缸活塞两个停点的距离约为，两个停点的步长应大于这个数值。

对于小流量的电磁气阀，吸合关闭时间较小，停点的步长也要相应缩短。

因此对机器人个单自由度而言，停点数目最多个。

为增加定位点数，除采用多位置气缸外可采用制动的方法还有反压制动，制动装置制动。

.限位器气动机器人各运动轴的制动和定位点到位发讯，可由编程器发指令，或由限位开关发讯。

根据要求和条件，如果选用无接触感应式气缸，其限位开关是无接触接近开关，这种开关的反映时间小于，在机器人中应用比较理想。

当气缸活塞运动到定位点时，为保证定位精度，需要将运动轴锁紧。

常用的限位机构是由电磁阀控制的气缸带动锁紧机构插锁，滑块等将机器人运动机构锁定。

再启动时，事先打开锁紧机构。

机器人电动驱动系统这些年来，针对机器人，数控机床等自动机械而开发的各种类型的伺服电动机及伺服驱动器的大量出现，为机器人驱动系统的更新创造了条件。

由于高起动力矩大转矩低惯量的交直流电机在机器人中的应用，因此般情况下，负重在以下的工业机器人大多数采用电动驱动系统。

其驱动原理方块图如下所示在机器人驱动系统中应用的电动机大致可分为如下类型小惯量永磁直流伺服电动机，有刷绕组永磁直流伺服电动机，大惯量永磁直流伺服电动机力矩电机，反应式步进电机，同步式交流伺服电动机，异步式交流伺服电动机。

速度传感器多数用的是测速发电机，位置传感器多数用光电编码器。

伺服电动机可与测速发电机光电编码器制动器减速器相结合，实现部分组合由几种组合或全部组合，形成伺服电动机驱动单元。

为了提高机器人的传动精度，国外近几年开发了直接驱动电动机，并将多级旋转变压器组合在起，这种旋转变压器每转可达万个脉冲，这种直接驱动的电机驱动电机在快速高精度定位的装配机器人中已经得到应用。

.机器人驱动系统电机的选择机器人的驱动系统电机的选择要根据机器人的用途功能结构特点，结合各类电机自身的特点性能结构特点以及性能价格比等综合考虑进行。

根据机器人各运动轴所计算的要求电机的转速负载额定力矩加减速特性额定功率加速功率等参数选择电机型号。

有关各类驱动电动机主要特点及性能结构特点用途及使用范围适用的驱动器见表表名称主要特点及性能结构关节，自动，上下，机械手，设计控制，节制，毕业设计，全套，图纸绪论.选题背景机械手是在自动化生产过程中使用的种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化自动化生产过程中发展起来的种新型装置。

近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。

机械手能代替人类完成危险重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。

机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运装卸，特别是在自动化数控机床组合机床上使用更普遍。

目前，机械手已发展成为柔性制造系统和柔性制造单元中个重要组成部分。

把机床设备和机械手共同构成个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。

当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。

而目前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，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上技术上考虑都是十分必要的。

因此，进行机械手的研究设计是非常有意义的。

.设计目的本设计通过对机械设计制造及其自动化专业大学本科四年的所学知识进行整合，完成个特定功能特殊要求的数控机床上下料机械手的设计，能够比较好地体现机械设计制造及其自动化专业毕业生的理论研究水平，实践动手能力以及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，能够实现理论和实践的有机结合。

目前，在国内很多工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完成，劳动强度大生产效率低。

为了提高生产加工的工作效率，降低成本，并使生产线发展成为柔性制造系统，适应现代自动化大生产，针对具体生产工艺，利用机器人技术，设计用台装卸机械手代替人工工作，以提高劳动生产率。

本机械手主要与数控车床数控铣床，加工中心等组合最终形成生产线，实现加工过程上料加工下料的自动化无人化。

目前，我国的制造业正在迅速发展，越来越多的资金流向制造业，越来越多的厂商加入到制造业。

本设计能够应用到加工工厂车间，满足数控机床以及加工中心的加工过程安装卸载加工工件的要求，从而减轻工人劳动强度，节约加工辅助时间，提高生产效率和生产力。

.国内外研究现状和趋势目前，在国内外各种机器人和机械手的研究成为科研的热点，其研究的现状和大体趋势如下．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，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。

.设计原则在设计之前，必须要有个指导原则。

这次毕业设计的设计原则是以任务书所要求的具体设计要求为根本设计目标，充分考虑机械手工作的环境和工艺流程的具体要求。

在满足工艺要求的基础上，尽可能的使结构简练，尽可能采用标准化模块化的通用元配件，以降低成本，同时提高可靠性。

本着科学经济和满足生产要求的设计原则，同时也考虑本次设计是毕业设计的特点，将大学期间所学的知识，如机械设计机械原理液压气动电气传动及控制传感器可编程控制器电子技术自动控制机械系统仿真等知识尽可能多的综合运用到设计中，使得经过本次设计对大学阶段的知识得到巩固和强化，同时也考虑个人能力水平和时间的客观实际，充分发挥个人能动性，脚踏实地，实事求是的做好本次设计。

机械手设计方案的论证.机械手的总体设计机械手总体结构的类型工业机器人的结构形式主要有直角坐标结构，圆柱坐标结构，球坐标结构，关节型结构四种。

各结构形式及其相应的特点，分别介绍如下。

.直角坐标机器人结构直角坐标机器人的空间运动是用三个相互垂直的直线运动来实现的，如图.。

由于直线运动易于实现全闭环的位置控制，所以，直角坐标机器人有可能达到很高的位置精度级。

但是，这种直角坐标机器人的运动空间相对机器人的结构尺寸来讲，是比较小的。

因此，为了实现定的运动空间，直角坐标机器人的结构尺寸要比其他类型的机器人的结构尺寸大得多。

直角坐标机器人的工作空间为空间长方体。

直角坐标机器人主要用于装配作业及搬运作业，直角坐标机器人有悬臂式，龙门式，天车式三种结构。

.圆柱坐标机器人结构圆柱坐标机器人的空间运动是用个回转运动及两个直线运动来实现的，如图.。

这种机器人构造比较简单，精度还可以，常用于搬运作业。

其工作空间是个圆柱状的空间。

.球坐标机器人结构球坐标机器人的空间运动是由两个回转运动和个直线运动来实现的，如图.。

这种机器人结构简单成本较低，但精度不很高。

主要应用于搬运作业。

其工作空间是个类球形的空间。

.关节型机器人结构关节型机器人的空间运动是由三个回转运动实现的，如图.。

关节型机器人动作灵活，结构紧凑，占地面积小。

相对机器人本体尺寸，其工作空间比较大。

此种机器人在工业中应用十分广泛，如焊接喷漆搬运装配等作业，都广泛采用这种类型的机器人。

关节型机器人结构，有水平关节型和垂直关节型两种。

图四种机器人坐标形式设计具体采用方案图具体到本设计，因为设计要求搬运的加工工件的质量达，且长度达，同时考虑到数控机床布局的具体形式及对机械手的具体要求，考虑在满足系统工艺要求的前提下，尽量简化结构，以减小成本提高可靠度。

该机械手在工作中需要种运动，其中手臂的伸缩和立柱升降为两个直线运动，另个为手臂的回转运动，综合考虑，机械手自由度数目取为，坐标形式选择圆柱坐标形式，即个转动自由度两个移动自由度，其特点是结构比较简单，手臂运动范围大，且有较高的定位准确度。

机械手工作布局图如图所示。

.机械手腰座结构的设计进行了机械手的总体设计后，就要针对机械手的腰部手臂手腕末端执行器等各个部分进行详细设计。

机械手腰座结构的设计要求工业机器人腰座，就是圆柱坐标机器人，球坐标机器人及关节型机器人的回转基座。

它是机器人的第个回转关节，机器人的运动部分全部安装在腰座上，它承受了机器人的全部重量。

在设计机器人腰座结构时，要注意以下设计原则.腰座要有足够大的安装基面，以保证机器人在工作时整体安装的稳定性。

.腰座要承受机器人全部的重量和载荷，因此，机器人的基座和腰部轴及轴承的结构要有足够大的强度和刚度，以保证其承载能力。

.机器人的腰座是机器人的第个回转关节，它对机器人末端的运动精度影响最大，因此，在设计时要特别注意腰部轴系及传动链的精度与刚度的保证。

.腰部的回转运动要有相应的驱动装置，它包括驱动器电动液压及气动及减速器。

驱动装置般都带有速度与位置传感器，以及制动器。

.腰部结构要便于安装调整。

腰部与机器人手臂的联结要有可靠的定位基准面，以保证各关节的相互位置精度。

要设有调整机构，用来调整腰部轴承间隙及减速器的传动间隙。

.为了减轻机器人运动部分的惯量，提高机器人的控制精度，般腰部回转运动部分的壳体是由比重较小的铝合金材料制成，而不运动的基座是用铸铁或铸钢材料制成。

设计具体采用方案腰座回转的驱动形式要么是电机通过减速机构来实现，要么是通过摆动液压缸或液压马达来实现，目前的趋势是用前者。

因为电动方式控制的精度能够很高，而且结构紧凑，不用设计另外的液压系统及其辅助元件。

考虑到腰座是机器人的第个回转关节，对机械手的最终精度影响大，故采用电机驱动来实现腰部的回转运动。

般电机都不能直接驱动，考虑到转速以及扭矩的具体要求，采用大传动比的齿轮传动系统进行减速和扭矩的放大。

因为齿轮传动存在着齿侧间