螺栓裝配機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計含7張CAD圖
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附錄1:外文翻譯
機(jī)械手的機(jī)械和控制系統(tǒng)
摘要: 最近,全球內(nèi)帶有多指夾子或手的機(jī)械人系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展起來了,多種方法應(yīng)用其上,有擬人化的和非擬人化的。不僅調(diào)查了這些系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu),而且還包括其必要的控制系統(tǒng)。如同人手一樣,這些機(jī)械人系統(tǒng)可以用它們的手去抓不同的物體,而不用改換夾子。這些機(jī)械手具備特殊的運動能力(比如小質(zhì)量和小慣性),這使被抓物體在機(jī)械手的工作范圍內(nèi)做更復(fù)雜、更精確的操作變得可能。這些復(fù)雜的操作被抓物體繞任意角度和軸旋轉(zhuǎn)。本文概述了這種機(jī)械手的一般設(shè)計方法,同時給出了此類機(jī)械手的一個示例,如卡爾斯魯厄靈巧手Ⅱ。本文末介紹了一些新的構(gòu)想,如利用液體驅(qū)動器為類人型機(jī)器人設(shè)計一個全新的機(jī)械手。
關(guān)鍵詞:多指機(jī)械手;機(jī)器人手;精操作;機(jī)械系統(tǒng);控制系統(tǒng)
1. 引言
2001年6月在德國卡爾斯魯厄開展的“人形機(jī)器人”特別研究,是為了開發(fā)在正常環(huán)境(如廚房或客廳)下能夠和人類合作和互動的機(jī)器人系統(tǒng)。設(shè)計這些機(jī)器人系統(tǒng)是為了能夠在非專業(yè)、非工業(yè)的條件下(如身處多物之中),幫我們抓取不同尺寸、形狀和重量的物體。同時,它們必須能夠很好的操縱被抓物體。這種極強(qiáng)的靈活性只能通過一個適應(yīng)性極強(qiáng)的機(jī)械人手抓系統(tǒng)來獲得,即所謂的多指機(jī)械手或機(jī)器人手。
上文提到的研究項目,就是要制造一個人形機(jī)器人,此機(jī)器人將裝備這種機(jī)器人手系統(tǒng)。這個新手將由兩個機(jī)構(gòu)合作制造,它們是卡爾斯魯厄大學(xué)的IPR(過程控制和機(jī)器人技術(shù)研究院)和c(計算機(jī)應(yīng)用科學(xué)研究院)。這兩個組織都有制造此種系統(tǒng)的相關(guān)經(jīng)驗,但是稍有不同的觀點。
IPR制造的卡爾斯魯厄靈巧手Ⅱ(如圖1所示),是一個四指相互獨立的手爪,我們將在此文中詳細(xì)介紹。IAI制造的手(如圖17所示)是作為殘疾人的
2.機(jī)器人手的一般結(jié)構(gòu)
一個機(jī)器人手可以分成兩大主要子系統(tǒng):機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。
機(jī)械系統(tǒng)又可分為結(jié)構(gòu)設(shè)計、驅(qū)動系統(tǒng)和傳感系統(tǒng),我們將在第三部分作進(jìn)一步介紹。在第四部分介紹的控制系統(tǒng)至少由控制硬件和控制軟件組成。
我們將對這兩大子系統(tǒng)的問題作一番基本介紹,然后用卡爾斯魯厄靈巧手Ⅱ演示一下。
3.機(jī)械系統(tǒng)
機(jī)械系統(tǒng)將描述這個手看起來如何以及由什么元件組成。它決定結(jié)構(gòu)設(shè)計、手指的數(shù)量及使用的材料。此外,還確定驅(qū)動器(如電動機(jī))、傳感器(如位置編碼器)的位置。
3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計
結(jié)構(gòu)設(shè)計將對機(jī)械手的靈活度起很大的作用,即它能抓取何種類型的物體以及能對被抓物體進(jìn)行何種操作。設(shè)計一個機(jī)器人手的時候,必須確定三個基本要素:手指的數(shù)量、手指的關(guān)節(jié)數(shù)量以及手指的尺寸和安置位置。
為了能夠在機(jī)械手的工作范圍內(nèi)安全的抓取和操作物件,至少需要三根手指。為了能夠?qū)Ρ蛔ノ矬w的操作獲得6個自由度(3個平移和3個旋轉(zhuǎn)自由度),每個手指必須具備3個獨立的關(guān)節(jié)。這種方法在第一代卡爾斯魯厄靈巧手上被采用過。但是,為了能夠重抓一個物件而無需將它先釋放再拾取的話,至少需要4根手指。
要確定手指的尺寸和安置位置,可以采用兩種方法:擬人化和非擬人化。然后將取決與被操作的物體以及選擇何種期望的操作類型。擬人化的安置方式很容易從人手到機(jī)器人手轉(zhuǎn)移抓取意圖。但是每個手指不同的尺寸和不對稱的安置位置將增加加工費用,并且是其控制系統(tǒng)變得更加復(fù)雜,因為每個手指都必須分別加以控制。對于相同手指的對稱布置,常采用非擬人化方法。因為只需加工和構(gòu)建單一的“手指模塊”,因此可減少加工費用,同時也可是控制系統(tǒng)簡化。
3.2 驅(qū)動系統(tǒng)
指關(guān)節(jié)的驅(qū)動器對手的靈活度也有很大的影響,因為它決定潛在的力量、精度及關(guān)節(jié)運動的速度。機(jī)械運動的兩個方面需加以考慮:運動來源和運動方向。在這方面,文獻(xiàn)里描述了有幾種不同的方法,如文獻(xiàn)[3]中說可由液壓缸或氣壓缸產(chǎn)生運動,或者,正如大部分情況一樣使用電動機(jī)。在多數(shù)情況下,運動驅(qū)動器(如電機(jī))太大而不能直接與相應(yīng)的指關(guān)節(jié)結(jié)合在一起,因此,這個運動必須由驅(qū)動器(一般位于機(jī)器臂最后的連接點處)轉(zhuǎn)移過來。有幾種不同的方法可實現(xiàn)這種運動方式,如使用鍵、傳動帶以及活動軸。使用這種間接驅(qū)動指關(guān)節(jié)的方法,或多或少地降低了整個系統(tǒng)的強(qiáng)度和精度,同時也使控制系統(tǒng)復(fù)雜化,因為每根手指的不同關(guān)節(jié)常常是機(jī)械地連在一起,但是在控制系統(tǒng)的軟件里卻要將它們分別獨立控制。由于具有這些缺點,因此小型化的運動驅(qū)動器與指關(guān)節(jié)的直接融合就顯得相當(dāng)必要。
3.3 傳感系統(tǒng)
機(jī)器手的傳感系統(tǒng)可將反饋信息從硬件傳給控制軟件。對手指或被抓物體建立一個閉環(huán)控制是很必要的。在機(jī)器手中使用了3種類型的傳感器:
1)手爪狀態(tài)傳感器確定指關(guān)節(jié)和指尖的位置以及手指上的作用力情況。知道了指尖的精確位置將使精確控制變得可能。另外,知道手指作用在被抓物體上的力,就可以抓取易碎物件而不會打破它。
2)抓取狀態(tài)傳感器提供手指與被抓物體之間的接觸狀態(tài)信息。這種觸覺信息可在抓取過程中及時確定與物體第一次接觸的位置點,同時也可避免不正確的抓取,如抓到物體的邊緣和尖端。另外還能察覺到已抓物體是否滑落,從而避免物體因跌落而損壞。
3)物體狀態(tài)或姿態(tài)傳感器用于確定手指內(nèi)物體的形狀、位置和方向。如果在抓取物體之前并不清楚這些信息的情況下,這種傳感器是非常必要的。如果此傳感器還能作用于已抓物體上的話,它也能控制物體的姿態(tài)(位置和方向),從而監(jiān)測是否滑落。
根據(jù)不同的驅(qū)動系統(tǒng),有關(guān)指關(guān)節(jié)位置的幾何信息可以在運動驅(qū)動器或直接在關(guān)節(jié)處出測量。例如,如在電動機(jī)和指關(guān)節(jié)之間有一剛性聯(lián)軸器,那么就可以用電機(jī)軸上的一個角度編碼器(在齒輪前或齒輪后)來測量關(guān)節(jié)的位置。但是如果此聯(lián)軸器剛度不夠或者要獲得很高的精度的話,就不能用這種方法。
3.4卡爾斯魯厄靈巧手Ⅱ的機(jī)械系統(tǒng)
為了能夠獲得如重抓等更加復(fù)雜的操作,卡爾斯魯厄靈巧手Ⅱ(KDHⅡ)由4根手指組成,且每根手指由3個相互獨立的關(guān)節(jié)組成。設(shè)計該手是為了能夠在工業(yè)環(huán)境中應(yīng)用(圖3所示)和操縱箱、缸及螺釘螺帽等物體。因此,我們選用四個相同手指,將它們作對稱、非擬人化配置,且每個手指都能旋轉(zhuǎn)90°(圖4所示)。
鑒于從第一代卡爾斯魯厄靈巧手設(shè)計中得到的經(jīng)驗,比如因傳動帶而導(dǎo)致的機(jī)械問題以及較大摩擦因數(shù)導(dǎo)致的控制問題,卡爾斯魯厄靈巧手Ⅱ采用了一些不同的設(shè)計決策。每根手指的關(guān)節(jié)2和關(guān)節(jié)3之間的直流電機(jī)被整合到手指前部肢體中(圖5所示)。這種布置可使用很硬的球軸齒輪將運動傳遞到手指的關(guān)節(jié)處。處在電機(jī)軸上的角度編碼器(在齒輪前)此時可作為一個精度很高的位置狀態(tài)傳感器。
為了感知作用在物體上的手指力量,我們發(fā)明了一個六維力扭矩傳感器(圖6所示)。這個傳感器可當(dāng)作手指末端肢體使用,且配有一個球形指尖。它可以抓取較輕的物體,同時也能抓取3-5kg相近的較重物體。此傳感器能測量X、Y和Z方向的力及繞相關(guān)軸的力矩。另外,3個共線的激光三角測量傳感器被安置在KDHⅡ的手掌上(圖5所示)。因為有3個這樣的傳感器,因此不僅可以測量3單點之間的距離,如果知道物體的形狀,還能測出被抓物體表面之間的距離和方向。物體狀態(tài)傳感器的工作頻率為1kHz,它能檢測和避免物體的滑落。
4. 控制系統(tǒng)
機(jī)器人手的控制系統(tǒng)決定哪些潛在的靈巧技能能夠被實際利用,這些技能都是由機(jī)械系統(tǒng)所提供的。如前所述,控制系統(tǒng)可分為控制計算機(jī)即硬件和控制算法即軟件。
控制系統(tǒng)必須滿足以下幾個的條件:
1) 必須要有足夠的輸入輸出端口。例如,具有9個自由度的低級手,其驅(qū)動器至少需要9路模擬輸出端口,且要有9路從角度編碼器的輸入端口。如再加上每個手指上的力傳感器、觸覺傳感器及物體狀態(tài)傳感器的話,則端口數(shù)量將增加號好倍。
2) 需具備對外部事件快速實時反應(yīng)的能力。例如,當(dāng)檢測到物體滑落時,能立即采取相應(yīng)的措施。
3) 需具備較高的計算能力以應(yīng)對一些不同的任務(wù)。如可以對多指及物體并行執(zhí)行路徑規(guī)劃、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換及閉環(huán)控制等任務(wù)。
4) 控制系統(tǒng)的體積要小,以便能夠?qū)⑵渲苯蛹傻讲僮飨到y(tǒng)當(dāng)中。
5) 在控制系統(tǒng)與驅(qū)動器及傳感器之間必須要電氣短接。特別是對傳感器來說,若沒有的話,很多的干擾信號將會干擾傳感器信號。
4.1 控制硬件
為了應(yīng)對系統(tǒng)的要求,控制硬件一般分布在幾個專門的處理器中。如可通過一個簡單的微控制器處理很低端的輸入輸出接口(馬達(dá)和傳感器),因此控制器尺寸很小,能輕易地集成到操縱系統(tǒng)中。但是較高水平的控制端口則需要較高的計算能力,且需要一個靈活實時操作系統(tǒng)的支持。這可以通過PC機(jī)輕易地解決。
因此,控制硬件常由一個非均勻的分布式計算機(jī)系統(tǒng)組成,它的一端是微控制器,而另一端則是一個功能強(qiáng)大的處理器。不同的計算單元則通過一個通信系統(tǒng)連接起來,比如總線系統(tǒng)。
4.2 控制軟件
機(jī)器人手的控制軟件是相當(dāng)復(fù)雜的。必須對要對手指進(jìn)行實時及平行控制,同時還要計劃手指和物體的新的軌跡。因此,為了減少問題的復(fù)雜性,就有必要將此問題分成幾個子問題來處理。
另一方面涉及軟件的開發(fā)。機(jī)器人手其實是一個研究項目,它的編程環(huán)境如用戶界面,編程工具和調(diào)試設(shè)施都必須十分強(qiáng)大和靈活。這些只能使用一個標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)才能得到滿足。在機(jī)械人中普遍使用的分層控制系統(tǒng)方法都經(jīng)過了修剪,以滿足機(jī)械手的特殊控制要求。
4.3卡爾斯魯厄靈巧手Ⅱ的控制系統(tǒng)
如在4.1節(jié)中所說,對于卡爾斯魯厄靈巧手Ⅱ的控制硬件,采用了一種分布式方法(圖7所示)。一個微控制器分別控制一個手指的驅(qū)動器和傳感器,另外一個微控制器用于控制物體狀態(tài)傳感器(激光三角傳感器)。這些微控制器(圖7左側(cè)和右側(cè)的外箱)直接安裝在手上,所以可以保證和驅(qū)動器及傳感器之間較短的電氣連接。這些微控制器都是使用串行總線系統(tǒng)和主控計算機(jī)連在一起的。這個主控計算機(jī)(圖7、圖8中的灰色方塊)是由六臺工業(yè)計算機(jī)組成的一個并行計算機(jī)。這些電腦都被排列在一個二維平面。相鄰電腦模塊(一臺電腦最多有8個相鄰模塊)使用雙端口RAM進(jìn)行快速通信(圖7中暗灰色方塊所示)。一臺電腦用于控制一個手指。另一臺用于控制物體狀態(tài)傳感器及計算物體之間的位置。其余的電腦被安在前面提到的電腦的周圍。這些電腦用于協(xié)調(diào)整個控制系統(tǒng)。控制軟件的結(jié)構(gòu)反映了控制硬件的架構(gòu)。如圖9所示。
一個關(guān)于此手控制系統(tǒng)的三個最高層次的網(wǎng)上計劃正在規(guī)劃。理想的物體位移命令可由優(yōu)越的機(jī)器人控制系統(tǒng)得到,并可用作物體路徑的精確規(guī)劃。根據(jù)已產(chǎn)生的目標(biāo)路徑就可規(guī)劃可行的抓取行為(手指作用在物體上的可行抓取位置點)?,F(xiàn)在知道了物體的運動計劃,就可以由手指路徑規(guī)劃得出每個手指的運動軌跡,并傳遞給系統(tǒng)的實時能力部分。如果一個物體被抓取了,那么其手指的運動路徑就傳遞給了物體的狀態(tài)控制器。這個控制器控制物體的姿態(tài),它由手指和物體狀態(tài)傳感器所決定,用以獲得所需的物體姿態(tài)。如果一個手指沒有跟物體接觸,那么它的移動路徑將會直接傳遞給手控制器。這個手控制器將相關(guān)的預(yù)期手指位置傳遞給所有的手指控制器,以協(xié)調(diào)所有手指的運動。這些在手指傳感器的幫助下又反過來驅(qū)動手指驅(qū)動器。
5. 實驗結(jié)果
為了驗證卡爾斯魯厄靈巧手Ⅱ的能力,我們選擇了兩個要求操作問題。一個問題是在網(wǎng)上對處于外部影響下的被抓物體姿態(tài)(位置和方向)的控制。另一個問題是被抓物體必須能夠繞任意角度旋轉(zhuǎn),這只能通過重抓才能實現(xiàn)。這可以反映卡爾斯魯厄靈巧手Ⅱ?qū)?fù)雜任務(wù)的操作能力。
附錄2:外文原文
一、選題依據(jù)
1、研究領(lǐng)域
機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計,CAD。
2、論文(設(shè)計)工作的理論意義和應(yīng)用價值
機(jī)械手正處于一個蓬勃發(fā)展的階段,它實現(xiàn)了實用化與商品化,在先進(jìn)的工業(yè)發(fā) 達(dá)國家里,機(jī)械手的開發(fā)與研制正在形成一個龐大的產(chǎn)業(yè)。機(jī)械手是自動執(zhí)行工作的 機(jī)器裝置,是在機(jī)械化、自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過 程中機(jī)械手被廣泛的運用于自動生產(chǎn)線中,機(jī)械手的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi) 迅速發(fā)展起來的一門技術(shù)。機(jī)械手操作的準(zhǔn)確性和在各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力,在 國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。
機(jī)械手己廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、國防、科技、生活等各個領(lǐng)域。產(chǎn)業(yè)部門應(yīng)用最多 的是汽車工業(yè)和電子工業(yè),在金屬加工、塑料成型、機(jī)械制造等行業(yè)也有普遍應(yīng)用。 機(jī)械手的應(yīng)用可以改善勞動條件、避免人身事故;在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰 塵、噪聲、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空間狹窄等場合中應(yīng)用;可以 減少人力,便于有節(jié)奏的生產(chǎn),可以改善勞動條件、減少安全事故 ;可以提高經(jīng)濟(jì)效益,便于有節(jié)奏的生產(chǎn),減少人工勞動力引起的支出;可以提高生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量, 使產(chǎn)品實現(xiàn)高精度、高質(zhì)量的生產(chǎn);可以增加產(chǎn)品的生產(chǎn)速度,提高生產(chǎn)過程的自動
化程度,提高了生產(chǎn)效率。
3、目前研究的概況和發(fā)展趨勢
在裝配線上,螺栓的裝配是一項很繁瑣的工作。對于裝配螺栓的機(jī)械工具,國內(nèi) 外研究成果顯著。包括手動扳手、電動扳手、液壓扳手、氣動扳手、 裝配機(jī)械手等工具,這些工具不僅節(jié)省人力,而且方便實用。眾多國內(nèi)外學(xué)者針對如何利用機(jī)械工 具代替人工完成螺栓連接的裝配這一繁瑣工作展開了深入研究。國內(nèi)對于擰螺栓工具 以及機(jī)械手的研究亦獲得了相當(dāng)多的成果。機(jī)械手一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動裝置、檢測 裝置和控制系統(tǒng)和復(fù)雜機(jī)械等組成。機(jī)械手大致可以分為以下幾種,按用途分:專用 機(jī)械手、通用機(jī)械手;按主要功能分:操作機(jī)械手、移動機(jī)械手、信息機(jī)械手、人機(jī) 機(jī)械手;按坐標(biāo)系統(tǒng)來分:直角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型、球坐標(biāo)型、關(guān)節(jié)型;按受控方 式分: 點位控制型、連續(xù)控制型;按驅(qū)動方式分: 液壓傳動機(jī)械手、氣壓傳動機(jī)械手、電力傳動機(jī)械手等。
我國從第七個五年計劃開始,政府大大加大了機(jī)械手的重視程度,并且為此項目 投入大量的資金,在眾多學(xué)者及研究人員的參與下,研究開發(fā)并且制造一系列的機(jī)械
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手,其中有北京機(jī)械自動化研究所設(shè)計制造的噴涂機(jī)械手,廣州機(jī)床研究所和北京機(jī) 床研究所合作設(shè)計的電焊機(jī)械手,大連機(jī)床研究所設(shè)計制造的氬弧焊機(jī)械手,沈陽工 業(yè)大學(xué)設(shè)計制造的裝卸載機(jī)械手等。這些機(jī)械手的控制器,都是由中國科學(xué)院沈陽自 動化研究所和北京科技大學(xué)機(jī)器人研究所開發(fā)的。與此同時,一系列的機(jī)械手關(guān)鍵部 件也被開發(fā)出來,如機(jī)械手專用軸承,減震齒輪,直流伺服電機(jī)等,編碼器等。我國 機(jī)械手的起步較晚,相信在不久的將來,機(jī)械手在我國會被廣泛應(yīng)用。作為國產(chǎn)自主 創(chuàng)新品牌的廣東拓斯達(dá)機(jī)械手目前在國內(nèi)制造業(yè)市場中份額每年逐漸攀升,廣東拓斯 達(dá)機(jī)械手榮獲廣東省名牌產(chǎn)品,并且擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、核心技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù),以及 戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、先進(jìn)制造業(yè)產(chǎn)品。
國外機(jī)械手的發(fā)展趨勢是大力研制模塊化、智能化的機(jī)械手。使它具有一定的 傳感能力,能反饋外界條件的變化,作相應(yīng)的變更。如位置發(fā)生稍許偏差時,既能更 正并自行檢測,重點是研究視覺功能和觸覺功能。目前已經(jīng)取得一定的成績。視覺功 能即在機(jī)械手上安裝有點視照相機(jī)和光學(xué)測距儀以及微型計算機(jī)。觸覺功能是在機(jī)械 手上安裝有觸覺反饋控制裝置;隨著傳感技術(shù)的發(fā)展機(jī)械手裝配作業(yè)的能力也將進(jìn)一 步提高。更重要的是將機(jī)械手、柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合,從而根本改變 目前機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。目前裝配機(jī)械手的發(fā)展趨勢是:
(1)向多元化、高精度發(fā)展;
(2)向精密、自動化、智能化方向發(fā)展;
(3)向標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化方向發(fā)展;
(4)機(jī)電一體化發(fā)展。
總之國內(nèi)企業(yè)只有不斷引進(jìn)吸收國外先進(jìn)技術(shù),進(jìn)行自主創(chuàng)新并在機(jī)械手機(jī)構(gòu) 加大研發(fā)力度,國內(nèi)螺栓裝配設(shè)備才能取得長足發(fā)展,才能走向世界。
二、論文(設(shè)計)研究的內(nèi)容
1.重點解決的問題
(1)螺栓裝配機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計
(2)螺栓裝配機(jī)械手的詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.擬開展研究的幾個主要方面(論文寫作大綱或設(shè)計思路)
(1)收集裝配機(jī)械手相關(guān)的文獻(xiàn)資料,掌握其機(jī)械手的結(jié)構(gòu)組成及工作原理, 各部件功能;
(2)根據(jù)機(jī)械手的初始條件,確定了機(jī)械手的總體方案的設(shè)計,機(jī)械手的坐標(biāo) 形式和自由度的確定,運動空間的計算等;螺栓裝配機(jī)械手的工作過程:
1 基座 2 立柱 3 手臂 4 手腕及手爪
圖 1 螺栓轉(zhuǎn)配機(jī)械手的方案簡圖
①手臂 3 繞立柱 2 轉(zhuǎn)動 90 度;
②手爪在抓取螺栓頭并保持夾緊狀態(tài);
③手臂 3 繞著立柱 2 轉(zhuǎn)回 90°;
④機(jī)械手整體沿著導(dǎo)軌水平運動,手臂 3 在沿著立柱 2 移動;通過水平方向與垂直方向?qū)崿F(xiàn)對機(jī)械手的手抓位置調(diào)節(jié),從而保證螺栓與螺栓孔的精確定位;
⑤手爪的旋轉(zhuǎn)帶動螺栓轉(zhuǎn)動,同時手臂沿著軸線方向進(jìn)給,將螺栓旋緊;
⑥手爪張開,手臂 3 回到初始位置,循環(huán)到下一個裝配動作。
(3)對機(jī)械手的驅(qū)動方式、動力機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、移動機(jī)構(gòu)、手爪執(zhí)行機(jī)構(gòu)等 進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計與計算,包括電機(jī)的選型,軸承的選擇,軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計等做了具體計 算;
(4)繪制裝配圖及主要零件圖,編寫設(shè)計說明書。
3.本論文(設(shè)計)預(yù)期取得的成果
(1)一套完整的螺栓裝配機(jī)械手的裝配圖及零件圖;
(2)一份螺栓裝配機(jī)械手的設(shè)計說明書;
(3)一篇外文文獻(xiàn)翻譯。
三、論文(設(shè)計)工作安排 1.擬采用的主要研究方法(技術(shù)路線或設(shè)計參數(shù))
(1) 根據(jù)螺栓裝配的工藝要求,設(shè)計一種四個自由度機(jī)械手實現(xiàn)對螺母的抓取、定位、旋緊等一系列動作,確定機(jī)械手的總體設(shè)計方案,進(jìn)而采用傳統(tǒng)的理論力 學(xué)計算方法和現(xiàn)代計算機(jī)輔助設(shè)計方法對機(jī)械手各組成部件完成設(shè)計。
(2)機(jī)械手主要的參數(shù)夾持力:250N;
機(jī)械手的移動速度:5m/min;
手爪夾持螺母的尺寸范圍:M10-M40; 自由度:4個;
機(jī)械手結(jié)構(gòu)類型:采用圓柱坐標(biāo)式與直角坐標(biāo)式組合的形式。
2. 論文(設(shè)計)進(jìn)度計劃
第 1-4 周:根據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書要求,收集參考文獻(xiàn)資料,撰寫開題報告等;
第 5 周:擬定螺栓裝配機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計方案;
第 6-8 周:機(jī)械手的動力機(jī)構(gòu),回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),移動機(jī)構(gòu),夾持機(jī)構(gòu)及關(guān)鍵元器件的選擇計算;
第 9-10 周:繪制機(jī)械手的裝配圖,各零部件的圖紙; 第 11-12 周:繪制裝配機(jī)械手組件或部件 3D 圖;
第 13 周:書寫畢業(yè)設(shè)計說明書,翻譯與本設(shè)計相關(guān)的英文文獻(xiàn);
第 14 周:準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計答辯。
四、需要閱讀的參考文獻(xiàn)
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附:文獻(xiàn)綜述
文獻(xiàn)綜述
1.機(jī)械手的目的與意義
機(jī)械手是自動執(zhí)行工作的機(jī)器裝置。它既可以接受人類指揮,又可以運行預(yù)先編 排的程序,也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。它的任務(wù)是協(xié)助或取代 人類工作的工作,例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè),或是危險的工作。有些人認(rèn)為,最高級的機(jī) 械手要做的和人一模一樣,其實非也。實際上,機(jī)械手是利用機(jī)械傳動、現(xiàn)代微電子 技術(shù)組合而成的一種能模仿人某種技能的機(jī)械電子設(shè)備,他是在電子、機(jī)械及信息技 術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。然而,機(jī)械手的樣子不一定必須像人,只要能獨立完成一些 人類的技能或有一定危險性的工作,就屬于機(jī)械手大家族的成員。
機(jī)械手己廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、國防、科技、生活等各個領(lǐng)域。產(chǎn)業(yè)部門應(yīng)用最多 的市汽車工業(yè)和電子工業(yè),在金屬加工、塑料成型、機(jī)械制造等行業(yè)也有普遍應(yīng)用, 并逐漸向纖維加。食品工業(yè)、家用產(chǎn)品制造等行業(yè)發(fā)展。焊接作業(yè)包括點焊和弧焊, 是機(jī)械手用得最多的作業(yè)之一。機(jī)械手對于改善勞動條件、減少安全事故 ,減少人受危險環(huán)境的傷害等方面都有顯著的效果。蘭州交通大學(xué)王世偉【1】提出鑒于螺栓裝 配與拆卸作業(yè)是制造業(yè)中重復(fù)性高、勞動強(qiáng)度大的一項工作,因此有必要設(shè)計實現(xiàn)螺栓 自動裝配的工業(yè)機(jī)器人。
2 .機(jī)械手的結(jié)構(gòu)組成
機(jī)械手一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動裝置、檢測裝置和控制系統(tǒng)和復(fù)雜機(jī)械等組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)即機(jī)械手本體,其臂部一般采用空間開鏈連桿機(jī)構(gòu),其中的運動副常稱
為關(guān)節(jié),關(guān)節(jié)個數(shù)通常即為機(jī)械手的自由度數(shù)。出于擬人化的考慮,常將機(jī)械手本體 的有關(guān)部位分別稱為基座、腰部、臂部、腕部、手部和行走部等。
驅(qū)動裝置是驅(qū)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)運動的機(jī)構(gòu),按照控制系統(tǒng)發(fā)出的指令信號,借助于動 力元件使機(jī)械手進(jìn)行動作。它輸入的是電信號,輸出的是線、角位移量。機(jī)械手使用 的驅(qū)動裝置主要是電力驅(qū)動裝置,此外也有采用液壓、氣動等驅(qū)動裝置。
檢測裝置的作用是實時檢測機(jī)械手的運動及工作情況,根據(jù)需要反饋給控制系 統(tǒng),與設(shè)定信息進(jìn)行比較后,對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整,以保證機(jī)械手的動作符合預(yù)定的 要求。
控制系統(tǒng)有兩種方式。一種是集中式控制,即機(jī)械手的全部控制由一臺微型計算 機(jī)完成。另一種是分散式控制,即采用多臺微機(jī)來分擔(dān)機(jī)械手的控制。根據(jù)作業(yè)任務(wù) 要求的不同,機(jī)械手的控制方式又可分為點位控制、連續(xù)軌跡控制和力控制。
3. 機(jī)械手的分類
(1)按用途分:
專用機(jī)械手:它是附屬于主機(jī)的、具有固定程序而無獨立控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置。 專用機(jī)械手具有動作少、工作對象單一、結(jié)構(gòu)簡單、實用可靠和造價低等特點,適用 于大批量的自動化生產(chǎn)。南京工業(yè)大學(xué)舒志斌【2】等人指出專用機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計 與分析。
通用機(jī)械手:它是一種具有獨立控制系統(tǒng)的、程序可變的、動作靈活多樣的機(jī)械
手。通用機(jī)械手的工作范圍大、定位精度高、通用性強(qiáng),適用于不斷變化生產(chǎn)品種的 中小批量自動化的生產(chǎn)。
(2)按坐標(biāo)系統(tǒng)來分:
直角坐標(biāo)型:只具有移動關(guān)節(jié),它的特點是結(jié)構(gòu)簡單,定位精度高,適用于主機(jī) 位置成行排列的場合。但是由于占地面積大而工作范圍小以及靈活性差,限制了它的 使用范圍。
圓柱坐標(biāo)型:具有一個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)、其余為移動關(guān)節(jié)的機(jī)械手。它與直角坐標(biāo)式相 比較,占地面積小且活動范圍大,結(jié)構(gòu)較簡單,并能達(dá)到較高的定位精度,因此應(yīng)用 較廣泛。但由于機(jī)械手結(jié)構(gòu)的關(guān)系,移動的最低位置受到限制,故不能抓取地面上的 物件。北京大學(xué)工程訓(xùn)練中心張博【3】指出了圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)的設(shè) 計。
球坐標(biāo)型:具有兩個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)、其余為移動關(guān)節(jié)的機(jī)械手。這種機(jī)械手手臂的俯 仰運動能抓取地面上的物件,為了使手部能適應(yīng)被抓取物件方位的要求,常常設(shè)有手 腕上下擺動,使其手部保持水平位置或其它狀態(tài)。這種機(jī)械手具有動作靈活,占地面 積小而工作范圍大等特點,它適用于沿伸縮方向向外作業(yè)的傳動形式。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 此外手臂擺角的誤差通過手臂會引起手部中心處的誤差放大。
關(guān)節(jié)型:具有三個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的機(jī)械手。它的特點是工作范圍大,動作靈活,通用 性強(qiáng),能抓取靠近機(jī)座的物件,并能繞過機(jī)體和工作主機(jī)之間的障礙物去抓取物件。 但是關(guān)節(jié)式機(jī)械手的手指定位是由各個關(guān)節(jié)相互轉(zhuǎn)角來決定的,所以定位精度較差, 控制裝置和機(jī)械結(jié)構(gòu)比其它形式的機(jī)械手均復(fù)雜。杭州電子科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院汪 新中【4】設(shè)計了一種擰螺釘多關(guān)節(jié)機(jī)械手,其手部采用結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的機(jī)械夾持實現(xiàn)螺 釘?shù)膴A持,保證螺釘?shù)臏?zhǔn)確定位和高可靠性。
(3)按受控方式分:
點位控制型:它的運動為空間點到點之間的移動,只能控制運動過程中幾個點的 位置,不能控制其運動軌跡。若欲控制的點數(shù)多,則必然增加電氣控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。
連續(xù)控制型:它的運動軌跡為空間的任意連續(xù)曲線,其特點是設(shè)定點為無限的, 整個移動過程處于控制之下,可以實現(xiàn)平穩(wěn)和準(zhǔn)確的運動,并且使用范圍廣,但電氣 控制系統(tǒng)復(fù)雜。
(4)按驅(qū)動方式分:
液壓傳動機(jī)械手:其主要特點是抓重可達(dá)幾百公斤以上、傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、 動作靈敏。但對密封裝置要求嚴(yán)格,不然油的泄漏對機(jī)械手的工作性能有很大影響, 且不宜在高溫、低溫下工作。
氣壓傳動機(jī)械手:其主要特點是介質(zhì)來源較方便、氣動動作迅速、結(jié)構(gòu)簡單、成 本低。但是由于空氣具有可壓縮的特性,工作速度的穩(wěn)定性較差,而且氣源壓力較低, 適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作;燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院楊育林 等【5】提出針對不同重量車輪的裝配問題,提出了一種新型機(jī)械手氣動控制系統(tǒng),該控制 系統(tǒng)通過對減壓閥的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良,僅用一個平衡回路完成空載和負(fù)載之間的無級切 換。
電氣傳動機(jī)械手:即由特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動機(jī)、直線電機(jī)或功率步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū) 動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運動的機(jī)械手,因為不需要中間的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu),故機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單。其中直線 電機(jī)機(jī)械手的運動速度快和行程長,維護(hù)和使用方便。
4.國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r
機(jī)械手首先是從美國開始研制的,美國聯(lián)合控制公司首先研制出第一臺機(jī)械手, 它的結(jié)構(gòu)是:機(jī)體上安裝一個回轉(zhuǎn)臂,頂部裝有電磁塊的工件抓放機(jī)構(gòu),控制系統(tǒng)是
示教形的,隨著計算機(jī)和自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展,農(nóng)業(yè)機(jī)械將進(jìn)入高度自動化和智能 化時期,機(jī)械手機(jī)器人的應(yīng)用可以提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量,改善勞動條件,解決勞 動力不足等問題構(gòu)成。
從第七個五年計劃開始,我國政府大大加大了工業(yè)機(jī)器人的重視程度,并且為此 項目投入大量的資金,在眾多學(xué)者及研究人員的參與下,研究開發(fā)并且制造一系列的 工業(yè)機(jī)器人,其中有北京機(jī)械自動化研究所設(shè)計制造的噴涂機(jī)器人,廣州機(jī)床研究所 和北京機(jī)床研究所合作設(shè)計的電焊機(jī)器人,大連機(jī)床研究所設(shè)計制造的氬弧焊機(jī)器 人,沈陽工業(yè)大學(xué)設(shè)計制造的裝卸載機(jī)器人等。這些機(jī)器人的控制器,都是由中國科 學(xué)院沈陽自動化研究所和北京科技大學(xué)機(jī)器人研究所開發(fā)的。與此同時,一系列的機(jī) 器人關(guān)鍵部件也被開發(fā)出來,如機(jī)器人專用軸承,減震齒輪,直流伺服電機(jī)等,編碼 器等。我國機(jī)械手的起步較晚,相信在不久的將來,機(jī)械手在我國會被廣泛應(yīng)用。作 為國產(chǎn)自主創(chuàng)新品牌的廣東拓斯達(dá)機(jī)械手目前在國內(nèi)制造業(yè)市場中份額每年逐漸攀 升,廣東拓斯達(dá)機(jī)械手榮獲廣東省名牌產(chǎn)品,并且擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、核心技術(shù)和關(guān) 鍵技術(shù),以及戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、先進(jìn)制造業(yè)產(chǎn)品。
國外機(jī)械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的機(jī)械手。使它具有一定的傳感 能力,能反饋外界條件的變化,作相應(yīng)的變更。如位置發(fā)生稍許偏差時,即能更正并 自行檢測,重點是研究視覺功能和觸覺功能。目前已經(jīng)取得一定成績。視覺功能即在 機(jī)械手上安裝有電視照相機(jī)和光學(xué)測距儀以及微型計算機(jī)。工作是電視照相機(jī)將物體 形象變成視頻信號,然后送給計算機(jī),以便分析物體的種類、大小、顏色和位置,并 發(fā)出指令控制機(jī)械手進(jìn)行工作。觸覺功能即是在機(jī)械手上安裝有觸覺反饋控制裝置。 工作時機(jī)械手首先伸出手指尋找工作,通過安裝在手指內(nèi)的壓力敏感元件產(chǎn)生觸覺作 用,然后伸向前方,抓住工件。手的抓力大小通過裝在手指內(nèi)的敏感元件來控制,達(dá) 到自動調(diào)整握力的大小??傊?,隨著傳感技術(shù)的發(fā)展機(jī)械手裝配作業(yè)的能力也將進(jìn)一 步提高。更重要的是將機(jī)械手、柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合,從而根本改變 目前機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。山西華電廣靈風(fēng)力發(fā)電有限公司郭洪武【6】指出 了機(jī)械手的概念,發(fā)展歷史,以及機(jī)械手在國內(nèi)外的研究動態(tài)。
國外機(jī)械手的控制類型大致可分為四類:①簡易控制型機(jī)械手,定位用機(jī)械制動 器或者行程開關(guān),這種機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡單,價格便宜,在一般的上下料作業(yè)中較為適用;
②示教再現(xiàn)控制的機(jī)械手,UNIMATE 型機(jī)械手是示教再現(xiàn)的控制系統(tǒng),日本川崎重工生產(chǎn)的川崎 UNIMATE 機(jī)械手也屬于此類;③用電子計算機(jī)群控多臺機(jī)械手,若在一條生產(chǎn)線上使用多臺機(jī)械手,往往用一臺小型計算機(jī)控制幾臺機(jī)械手,這樣成本大 大降低,自動化程度反而提高;④智能機(jī)械手,機(jī)械手具有視覺、觸覺、嗅覺等感覺 機(jī)能,還能識別圖形,進(jìn)行分析判斷,可以行走等。該類機(jī)械手目前仍處于實驗階段。 我國機(jī)械手的控制類型分為:①全繼電器控制,控制系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)都用繼電器進(jìn)行 控制,它適用于專用的或通用的具有固定程序或可變程序的機(jī)械手。定位方式采用機(jī) 械制動器,此類型控制形式都稱為簡易型,具有線路簡單,成本低等優(yōu)點,缺點是動 作速度慢,體積較大,定位精度較差;②無觸點程序控制的通用機(jī)械手,這種機(jī)械手 在國內(nèi)已經(jīng)有了比較成熟的制造經(jīng)驗,研制單位甚多。優(yōu)點是通用性強(qiáng),程序變換簡 單可靠,循環(huán)周期短,提高機(jī)械手的工作效率;③簡易數(shù)控機(jī)械手,簡易數(shù)控分為開 環(huán)和閉環(huán)兩種,優(yōu)點是定位精度高,反應(yīng)速度快,可實現(xiàn)多點停留和連續(xù)軌跡的運動 方式。
國外機(jī)械手定位在發(fā)展初期,由于技術(shù)的不成熟,利用氣壓驅(qū)動的機(jī)械手的定位 精度很低,更無法實現(xiàn)在任意位置的起停,能靠氣缸兩個終點位置來實現(xiàn)機(jī)械手的定 位,無法實現(xiàn)機(jī)械手在任意位置得起停。以早期的氣動機(jī)械手不能實現(xiàn)任意位置的定 位,因此大大限制氣動工業(yè)機(jī)械手的發(fā)展隨著氣動技術(shù)的發(fā)展,氣動伺服技術(shù)的出現(xiàn)
實現(xiàn)了氣缸在任意位置定位,世界上各國都相繼開發(fā)出了可在任意位置實現(xiàn)起停的氣 動工業(yè)機(jī)械手,且定位精度可以達(dá)到±0.5mm,如日本 SMC 公司、德國 FESTO 公司等。氣動伺服技術(shù)的出現(xiàn),大大提高了氣動機(jī)械手的定位精度,實現(xiàn)了氣動機(jī)械手在 任意位置的定位,擴(kuò)大了氣動機(jī)械手在自動化領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。國內(nèi)應(yīng)用的機(jī)械手定 位方法有機(jī)械方法,電氣控制方法,機(jī)械擋塊的方法。電氣定位方法可分為簡易型與 伺服型兩類。上海電器塑料廠 15 克立式注塑機(jī)采用簡易數(shù)控機(jī)械手,能達(dá)到給定精度約 5 毫米,重變定位精度±1 毫米左右;一機(jī)部機(jī)械院機(jī)電所與北京汽車廠合制的CJS-1 機(jī)械手采用點位計檢測的定位方法,配合液壓節(jié)流緩沖,重復(fù)定位精度約為±3 毫米。
美國機(jī)械鑄造公司也試驗成功一種叫 Versatran 機(jī)械手,原意是靈活搬運。該機(jī)械手的中央立柱可以回轉(zhuǎn),臂可以回轉(zhuǎn)、升降、伸縮,采用液壓驅(qū)動,控制系統(tǒng)也是 示教再現(xiàn)型。雖然這兩種機(jī)械手出現(xiàn)在六十年代初,但都是國外工業(yè)機(jī)械手發(fā)展的基 礎(chǔ) 。 美 國 Unimate 公 司 和 斯 坦 福 大 學(xué) 、 麻 省 理 工 學(xué) 院 聯(lián) 合 研 制 一 種Unimate-Vic-arm 型工業(yè)機(jī)械手,裝有小型電子計算機(jī)進(jìn)行控制,用于裝配作業(yè),定位誤差小于±1 毫米。美國還十分注意提高機(jī)械手的可靠性,改進(jìn)結(jié)構(gòu),降低成本。比如 Unimate 公司建立了 8 年機(jī)械手試驗臺,進(jìn)行各種性能的試驗。把故障前平均時間,由 400 小時提高到 1500 小時,精度可提高到±0.1 毫米。
德國 KnKa 公司還生產(chǎn)一種點焊機(jī)械手,采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。
瑞士 RETAB 公司生產(chǎn)一種涂漆機(jī)械手,采用示教方法編制程序。瑞典安莎公司采用機(jī)械手清理鑄鋁齒輪箱毛刺等。
日本是工業(yè)機(jī)械手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國家。自 1969 年從美國引進(jìn)兩種典型機(jī)械手后,大力研究機(jī)械手。在數(shù)量上已占世界首位,約占 70%,并以每年 50%~60% 的速度增長。使用機(jī)械手最多的是汽車工業(yè),其次是電機(jī)、電器。
5.機(jī)械手未來的發(fā)展趨勢
機(jī)械手在許多生產(chǎn)領(lǐng)域的使用實踐證明,它在提高生產(chǎn)自動化水平,提高勞動生 產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益,改善工人勞動條件等方面,有著令世人矚目的作用, 引起了世界各國和社會各層人士的廣泛興趣。在新的世紀(jì),機(jī)械手工業(yè)必將得到更加 快速的發(fā)展和更加廣泛的應(yīng)用。山西華電廣靈風(fēng)力發(fā)電有限公司郭洪武【6】淺析了機(jī) 械手的應(yīng)用與發(fā)展趨勢。從近年世界機(jī)械手推出的產(chǎn)品看,未來機(jī)械手具有如下的發(fā) 展趨勢:
(1)重復(fù)高精度
精度是指機(jī)械手達(dá)到指定點的精確程度,它與驅(qū)動器的分辨率以及反饋裝置有 關(guān)。重復(fù)精度是指如果動作重復(fù)次數(shù)多,機(jī)械手到達(dá)同樣位置的精確程度。重復(fù)精度 比精度更重要,如果一個機(jī)械手定位不夠精確,通常會顯示一個固定的誤差,這個誤 差是可以預(yù)測的,因此可以通過編程予以校正。重復(fù)精度限定的是一個隨機(jī)誤差的范 圍,它通過一定次數(shù)地重復(fù)運行機(jī)械手來測定。隨著微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā) 展,機(jī)械手的重復(fù)精度將越來越高,它的應(yīng)用領(lǐng)域也將更廣闊,如核工業(yè)和軍事工業(yè) 等。
(2)模塊化
有的公司把帶有系列導(dǎo)向驅(qū)動裝置的機(jī)械手稱為簡單的傳輸技術(shù),而把模塊化拼 裝的機(jī)械手稱為現(xiàn)代傳輸技術(shù)。模塊化拼裝的機(jī)械手比組合導(dǎo)向驅(qū)動裝置更具靈活的 安裝體系。它集成電接口和帶電纜及油管的導(dǎo)向系統(tǒng)裝置,使機(jī)械手動作自如。模塊 化機(jī)械手使同一機(jī)械手可能應(yīng)用不同的模塊而具有不同的功能,擴(kuò)大了機(jī)械手的應(yīng)用 范圍,是機(jī)械手的一個重要的發(fā)展方向。
(3)節(jié)能化
為了適應(yīng)食品、醫(yī)藥、生物工程、電子、紡織、精密儀器等行業(yè)的無污染要求不 加潤滑脂的不供油潤滑元件已經(jīng)問世。隨著材料技術(shù)的進(jìn)步,新型材料的出現(xiàn),構(gòu)造 特殊、用自潤滑材料制造的無潤滑元件,不僅節(jié)省潤滑油、不污染環(huán)境,而且系統(tǒng)簡 單、摩擦性能穩(wěn)定、成本低、壽命長。
(4)機(jī)電一體化
由“可編程控制器—傳感器—液壓元件”組成的典型的控制系統(tǒng)仍然是自動化技 術(shù)的重要方面;發(fā)展與電子技術(shù)相結(jié)合的自適應(yīng)控制液壓元件,使液壓技術(shù)從“開關(guān) 控制”進(jìn)入到高精度的“反饋控制” ;節(jié)省配線的復(fù)合集成系統(tǒng),不僅減少配線、配管和元件,而且拆裝簡單,大大提高了系統(tǒng)的可靠性。而今,電磁閥的線圈功率越 來越小,而 PLC 的輸出功率在增大,由 PLC 直接控制線圈變得越來越可能。
(5)控制智能化
機(jī)械人的控制智能化由引導(dǎo)教向 NC,離線編程發(fā)展,進(jìn)而發(fā)展到進(jìn)一步應(yīng)用。隨著系統(tǒng)化、集成化生產(chǎn)的發(fā)展,基于 PC 的開放式控制系統(tǒng)將機(jī)械手控制和車間一級控制的發(fā)展方向。
綜上所述,本次的畢業(yè)設(shè)計主要是通過對螺栓裝配機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究,并分 析常用機(jī)械手的特點,確定自己所設(shè)計的機(jī)械手機(jī)構(gòu),運用 CAD 的軟件把裝配圖及其原理圖繪制出。并進(jìn)行裝置的可實施性進(jìn)行分析判斷,最終完成本次螺栓裝配機(jī) 械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
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