（全套CAD）换刀机械手设计（终稿）

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。

手臂手臂有无关节和有关节手臂之分本课所做的机械手的手臂采用无关节臂手臂的作用是引导手指准确的抓住工件，并运送到所需要的位置上。

为了使机械手能够正确的工作，手臂的三个自由度都需要精确的定位。

本课题所做的机械手在手臂的上升下降前伸后退左转右转三个方向的定位均采用行程开关控制，以保证定位的精度。

总括机械手的运动离不开直线移动和转动二种，因此，它采用的执行机构主要是直线油缸摆动油缸电液脉冲马达伺服油马达直流伺服马达和步进马达等。

躯干是安装手臂动力源和执行机构的支架。

驱动机构驱动机构主机械手，设计，毕业设计，全套，图纸摘要在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，机械手作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。

机械手的技术水平和应用程度在定程度上反映了个国家工业自动化的水平，目前，机械手主要承担着焊接喷涂搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式般采取示教再现的方式。

本文将设计台四自由度的机械手，主要的功用就是自动换刀。

首先，本文将设计机器人的底座大臂小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式驱动方式，搭建机器人的结构平台在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择反馈方式和反馈元件的选择端子板电路的设计以及控制软件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括关节的伺服控制和制动问题实时监测机器人的各个关节的运动情况机器人的示教编程和在线修改程序设置参考点和回参考点。

关键词机械手，示教编程，伺服，制动第章引言机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。

不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。

机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。

因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之。

工业机械手是近几十年发展起来的种高科技自动化生产设备。

工业机械手的是工业机器人的个重要分支。

它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。

机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。

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，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿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，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。

机械手技术涉及到力学机械学电气液压技术自动控制技术传感器技术和计算机技术等科学领域，是门跨学科综合技术。

机械手是种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。

.机械手的分类机械手般分为三类第类是不需要人工操作的通用机械手。

它是种独立的不附属于主机的装置。

它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定的操作。

它的特点是具备普通机械的性能之外，还具备通用机械记忆智能的三元机械。

第二类是需要人工才做的，称为操作机。

它起源于原子军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机来进行探测月球等。

工业中采用的锻造操作机也属于这范畴。

第三类是用专用机械手，主要附属于自动机床或自动线上，用以解决机床上下料和工件送。

这种机械手在国外称为“”，它是为主机服务的，由主机驱动除少数以外，工作程序般是固定的，因此是专用的。

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。

寿命和精度保持性。

寿命约为滑动丝杠副的倍以上.定位精度和重复定位精度高由于滚珠丝杠副摩擦小温升小无爬行无间隙，通过预紧进行预拉伸的补偿的膨胀，因此，可以达到较高的定位精度和重复定位精度。

同步性好用几套相同的滚珠丝杠副同时传动几个相同的运动部件。

可以得到较好的同步运动。

可靠性高润滑密封装置结构简单，维修方便。

不自锁用于垂直运动，必须在系统中附加自锁或制动装置。

经济性差，成本高由于结构工艺复杂，故制造成本高价格往往以计。

经过计算，选择如下电动机型号功率.丝杠型号工业机械手的机械机构是指它的执行系统，是机械手抓持工件进行操作及各种运动的机械部件。

机械部件主要包括手部，手臂前后伸缩部分，手臂上下升降部分腰转部分以及机座和行走机构。

.腕部结构的设计腕部设计的基本要求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。

结构考虑，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。

必须考虑工作条件对于本设计，机械手的工作条件是在工作场合中搬运加工的棒料，因此不太受环境影响，没有处在高温和腐蚀性的工作介质中，所以对机械手的腕部没有太多不利因素。

腕部的结构以及选择.典型的腕部结构具有个自由度的回转驱动的腕部结构。

它具有结构紧凑灵活等优点而被广腕部回转，总力矩，需要克服以下几种阻力克服启动惯性所用。

回转角由动片和静片之间允许回转的角度来决定般小于。

齿条活塞驱动的腕部结构。

在要求回转角大于的情况下，可采用齿条活塞驱动的腕部结构。

这种结构外形尺寸较大，般适用于悬挂式臂部。

具有两个自由度的回转驱动的腕部结构。

它使腕部具有水平和垂直转动的两个自由度。

机液结合的腕部结构。

.腕部结构和驱动机构的选择本设计要求手腕回转，综合以上的分析考虑到各种因素，腕部结构选择具有个自由度的回转驱动腕部结构，采用液压驱动。

腕部的设计计算.腕部设计考虑的参数夹取工件重量，回转。

.腕部的驱动力矩计算腕部的驱动力矩需要的力矩。

腕部回转支撑处的摩擦力矩。

夹取棒料直径，长度，重量，当手部回转时，计算力矩手抓手抓驱动液压缸及回转液压缸转动件等效为个圆柱体，高为，直径，其重力估算.擦力矩。

启动过程所转过的角度.，等速转动角速度。

查取转动惯量公式有代入.腕部驱动力的计算设定腕部的部分尺寸根据表设缸体内空半径，外径根据表选择，这个是液压缸壁最小厚度，考虑到实际装配问题后，其外径为动片宽度我国虽然开始研制机械手仅比日本晚年，但由于种种原因，机械手的技术发展比较慢。

但目前已引起了有关方面的极大关注。

除了引进消化仿制外，已经具备了定的独立设计和研制能力。

在年新疆维吾尔自治区成立年大庆站展览馆展出了由新疆机械局研制的跳舞机器人阿依古丽。

在年地十六届广交会上，成都电讯工程学院研制的第三代仿人机器人成蓉小姐已经用汉语或英语向来宾问好，并能简要的介绍的展览产品及回答简单问话。

西北电讯工程学院研制的微机控制示教再现式机器人西电号，也于年月在陕西省科技贸易大会上进行了表演。

此外，清华大学自动化系研制的具有视觉手眼系统，北京钢铁学院研制的焊接机器人，均已达到了较高的水平。

同时，在机器人学科中的视觉听觉语音合成触觉计算控制以及人工智能诸领域研究，也取得了定的进展。

近几年来的成就表明，我国机器人技术已经迈出了可喜的步。

相信在不久的将来，我们定回赶上世界各国前进的步伐。

.工业机械手在生产中的应用机械手是工业自动控制领域中经常遇到的种控制对象。

机械手可以完成许多工作，如搬物装配切割喷染等等，应用非常广泛。

在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题。

各行各业的自动化水平越来越高，现代化加工车间，常配有机械手，以提高生产效率，完成工人难以完成的或者危险的工作。

可在机械工业中，加工装配等生产很大程度上不是连续的。

据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有是小批量生产金属加工生产批量中有四分之三在件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的。

从这里可以看出，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。

目前在我国机械手常用于完成的工作有注塑工业中从模具中快速抓取制品并将制品传诵到下个生产工序机械手加工行业中用于取料送料浇铸行业中用于提取高温熔液等等。

本文以能够实现这类工作的搬运机械手为研究对象。

下面具体说明机械手在工业方面的应用。

建造旋转零件转轴盘类环类自动线般都采用机械手在机床之间传递零件。

国内这类生产线很多，如沈阳永泵厂的深井泵轴承体加工自动线环类，大连电机厂的号和号电动机加工自动线轴类，上海拖拉机厂的齿坯自动线盘类等。

加工箱体类零件的组合机床自动线，般采用随行夹具传送工件，也有采用机械手的，如上海动力机厂的气盖加工自动线转位机械手。

在实现单机自动化方面各类半自动车床，有自动加紧进刀切削退刀和松开的功能，单仍需人工上下料装上机械手，可实现全自动化生产，人看管多台机床。

目前，机械手在这方面应用很多，如上海柴油机厂的曲拐自动车床和座圈自动车床机械手，大连第二车床厂的自动循环液压仿行车床机械手，沈阳第三机床厂的滚齿机械手，青海第二机床