（全套设计打包）壁面爬行机械手结构设计

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。

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。

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。

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。

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。

核工业用壁面爬行遥控检测机器人的主要作用是用于核废液对储蓄罐的腐蚀情况。

它在放射性环境中工作，需要台机械手将其送至罐壁面进行检查工作，待机器人完成检测工作后，再将其从壁面抓去回来。

本文将设计台四自由度折叠式机械手，文中将主要介绍这种机械手的结构设计以及驱动方式。

.工业机械手的简史现代工业机械手起源于世纪年代初，具有多自由度动作功能的柔性自动化产品。

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。

他的结构是机体上安装回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构。

年，美国机械铸造公司在上述方案的基础之上又试制成台数控示教再现型机械手。

商名为即万能自动。

运动系统仿造坦克炮塔，臂回转俯仰，用液压驱动控制系统用磁鼓最存储装置。

不少球坐标式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。

年美国机械铸造公司也试验成功种叫机械手，原意是灵活搬运。

该机械手的中央立柱可以回转，臂可以回转升降伸缩采用液压驱动，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，定位误差可小于毫米。

美国还十分注意提高机械手的可靠性，改进结构，降低成本。

如公司建立了年机械手试验台，进行各种性能的试验。

准备把故障前平均时间注故障前平均时间是指台设备可靠性的种量度。

它给出在第次故障前的平均运行时间，由小时提高到小时，精度可提高到.毫米。

德国机器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。

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。

瑞士公司生产种涂漆机械手，采用示教方法编制程序。

瑞典安莎公司采用机械手清理铸铝齿轮箱毛刺等。

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独立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，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。

其中最为突出的是水下机器人，米水下无缆机器人的成果居世界领先水平，还开发出直接遥控机器人双臂协调控制机器人爬壁机器人管道机器人等机种在机器人视觉力觉触觉声觉等基础技术的开发应用上开展了不少工作，有了定的发展基础。

但是在多传感器信息融合控制技术遥控加局部自主系统遥控机器人智能装配机器人机器人化机械等的开发应用方面则刚刚起步，与国外先进水平差距较大，需要在原有成绩的基础上，有重点地系统攻关，才能形成系统配套可供实用的技术和产品，以期在“十五”后期立于世界先进行列之中。

.本课题背景研究意义机械手可以减省工人提高效率降低成本提高产品品质安全性好。

多关节机械手更具有以下优点动作灵活运动惯性小通用性强能抓取靠近机座的工件，并能绕过机体和工作机械之间的障碍物进行工作.随着生产的需要，对多关节手臂的灵活性，定位精度及作业空间等提出越来越高的要求。

多关节手臂也突破了传统的概念，其关节数量可以从三个到十几个重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，甚至更多，其外形也不局限于像人的手臂，而根据不同的场合有所变化，多关节手臂的优良性能是单关节机械手所不能比拟的。

机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的种新型装置。

在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械手的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发展起来的门新兴的技术，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。

机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。

我国塑料机械已成为机械制造业发展最快的行业之，年需求量在不断的加大。

因此。

本课题对四自由度折叠式机械手的研究具有积极的现实意义。