工业机器人机械手的设计

摘   要 
在工业自动化生产中，无论是单机还是组合机床，以及自动生产流水线，都要用到机械手来完成工件的取放。对机械手的控制主要是位置识别、运动方向控制和物料是否存在的判别。其任务是将传送带A上的工件或物品搬运到传送带B上。机械手的上升、下移、左移、右移抓紧和放松都是用双线圈三位电磁阀气动缸完成。当某个电磁阀通电时，就保持相对应的动作，即使线圈再断电仍然保持，直到相反方向的线圈通电，相对应的动作才结束。设备上装有上、下、左、右、抓紧、放松六个限位开关，控制对应工步的结束。传送带上设有一个光点开关，监视工件到位与否。
   机械手是模仿人的手部动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置。它特别是在高温、高压、多粉尘、易燃、易爆、放射性等恶劣环境中，以及笨重、单调、频繁的操作中代替人作业，因此获得日益广泛的应用。机械手一般由执行机构、驱动系统、控制系统及检测装置三大部分组成，智能机械手还具有感觉系统和智能系统。
   工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。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。
　 在工业上，自动控制系统有着广泛的应用，如工业自动化机床控制，计算机系统，机器人等。而工业机器人是相对较新的电子设备，它正开始改变现代化工业面貌。实际的机器人由带有腕(或称为手臂)的主机身和机身端部的工具(通常是某些类型的夹持器)组成,同时也包括一个辅助动力系统。本文是对整个设计工作较全面的介绍和总　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，是一门跨学科综合技术。

关键词：手臂  夹持器  工业机器人

工业机器人简介
机器人工程是近二十多年来迅速发展起来的综合学科。它集中了机械工程、电子工程、计算机工程、自动控制工程以及人工智能等多种学科的最新研究成果，是当代科学技术发展最活跃的领域之一，也是我国科技界跟踪国际高科技发展的重要方面。工业机器人的研究、制造和应用水平，是一个国家科技水平和经济实力的象征，正受到许多国家的广泛重视。
目前，工业机器人的定义，世界各国尚未统一，分类也不尽相同。最近联合国国际标准化组织采纳了美国机器人协会给工业机器人下的定义：工业机器人是一种可重复编程的多功能操作装置，可以通过改变动作程序，来完成各种工作，主要用于搬运材料，传递工件。参考国外的定义，结合我国的习惯用语，对工业机器人作如下定义：
工业机器人是一种机体独立，动作自由度较多，程序可灵活变更，能任意定位，自动化程度高的自动操作机械。主要用于加工自动线和柔性制造系统中传递和装卸工件或夹具。
工业机器人以刚性高的手臂为主体，与人相比，可以有更快的运动速度，可以搬运更重的东西，而且定位精度相当高，它可以根据外部来的信号，自动进行各种操作。

工业机器人的组成及各部分关系概述
    它主要由机械系统(执行系统、驱动系统)、控制检测系统及智能系统组成。
A、 执行系统：执行系统是工业机器人完成抓取工件，实现各种运动所必需
的机械部件，它包括手部、腕部、机身等。
（1） 手部：机器人为了进行作业而配置的操作机构，又称手爪或抓取机构，它直接抓取工件或夹具。
（2） 腕部：又称手腕，是连接手部和臂部的部件，其作用是调整或改变手部的工作方位。
（3） 臂部：联接机座和手部的部分，是支承腕部的部件，作用是承受工件的管理管理荷重，改变手部的空间位置，满足机器人的作业空间，将各种载荷传递到机座。
（4） 机身：机器人的基础部分，起支撑作用，是支撑手臂的部件，其作用是带动臂部自转、升降或俯仰运动。
B、 驱动系统：为执行系统各部件提供动力，并驱动其动力的装置。常用的有
机械传动、液压传动、气压传动和电传动。
C、 控制系统：通过对驱动系统的控制，使执行系统按照规定的要求进行工作，当发生
     错误或故障时发出报警信号。
D、 检测系统：作用是通过各种检测装置、传感装置检测执行机构的运动情况，根据需要反馈给控制系统，与设定进行比较，以保证运动符合要求。                 
工业机器人机械手的设计分析
一． 设计要求
通过设计机械手，培养综合运用所学过的基本理论、基本知识和基本方法分析能力和解决问题的能力。
有关数据：设计一机械手、将铝活塞铸造毛坯从模具中取出，并运送到离模具2米远处的铝活塞毛坯箱里。
零件尺寸：外孔   ￠101.6，高  106。
零件材料：铝。

总体方案拟定
   在工业机器人的诸多功能中，抓取和移动是最主要的功能。这两项功能实现的技术基础是精巧的机械结构设计和良好的伺服控制驱动。本次设计就是在这一思维下展开的。根据设计内容和需求确定工业机器人工作方式，利用步进电机驱动和锥齿轮传动来实现机器人的旋转运动；利用一个液压缸，使手臂实现上下运动；考虑到本设计中的机器人工作范围不大，故利用液压缸驱动实现手臂的伸缩运动；末端夹持器则采用滑槽杠杆式回转型夹持器，用小型液压缸驱动夹紧。

目录
摘要………………………………………………………………………………………………    1  
第1章  引言…………………………………………………………………………………     2
第2章  工业机器人机械手的总体设计…………………………………………………    4
2.1工业机器人的组成及各部分关系概述…………………………………………     4
2.2工业机器人机械手的设计分析……………………………………………………    4
一．设计要求…………………………………………………………………………      4
二．总体方案拟定……………………………………………………………………     5
三．工业机器人机械手主要技术性能参数………………………………………    5
第3章  工业机器人机械手的机械系统设计……………………………………………   6
3.1工业机器人的运动系统分析………………………………………………………    6
一．机器人的运动概述………………………………………………………………    6
二．机器人的运动过程分析…………………………………………………………    7
(毕业设计)
3.2工业机器人的执行机构设计………………………………………………………    8
一．末端执行机构设计………………………………………………………………    8
二．手臂机构的设计…………………………………………………………………    12
三．腰部和基座设计…………………………………………………………………    14
总    结………………………………………………………………………………………     21
参考文献………………………………………………………………………………………     22
致    谢………………………………………………………………………………………     23

机械毕(39)