（全套CAD）機床上下料機械手設計（終稿）㊣精品文檔值得下載

是，其價格昂貴，且在性能穩定性及制造復雜形狀工件的工藝上尚存在問題，故還未能在生產實際中推廣應用。

目前比較有效的辦法是用有限元法進行機器人手臂結構的優化設計。

在保證所需強度與剛度的情況下，減輕機器人手臂的重量。

.機器人各關節的軸承間隙要盡可能小，以減小機械間隙所造成的運動誤差。

因此，各關節都應有工作可靠便于調整的軸承間隙調整機構。

.機器人的手臂相對其關節回轉軸應盡可能在重量上平衡，這對減小電機負載和提高機器人手臂運動的響應速度是非常有利的。

在設計機器人的手臂時，應盡可能利用在機器人上安裝的機電元器件與裝置的重量來減小機器人手臂的不平衡重量，必要時還要設計平衡機構來平衡手臂殘余的不平衡重量。

.機器人手臂在結構上要考慮各關節的限位開關和具有定緩沖能力的機械限位塊，以及驅動裝置，傳動機構及其它元件的安裝。

設計具體采用方案機械手的垂直手臂大臂升降和水平手臂小臂的伸縮運動都為直線運動。

直線運動的實現般是氣動傳動，液壓傳動以及電動機驅動滾珠絲杠來實現。

考慮到搬運工件的重量較大，考慮加工工件的質量達，屬中型重量，同時考慮到機械手的動態性能及運動的穩定性，安全性，對手臂的剛度有較高的要求。

綜合考慮，兩手臂的驅動均選擇液壓驅動方式，通過液壓缸的直接驅動，液壓缸既是驅動元件，又是執行運動件，不用再設計另外的執行件了而且液壓缸實現直線運動，控制簡單，易于實現計算機的控制。

因為液壓系統能提供很大的驅動力，因此在驅動力和結構的強度都是比較容易實現的，關鍵是機械手運動的穩定性和剛度的滿足。

因此手臂液壓缸的設計原則是缸的直徑取得大點在整體結構允許的情況下，再進行強度的較核。

同時，因為控制和具體工作的要求，機械手的手臂的結構不能太大，若僅僅通過增大液壓缸的缸徑來增大剛度，是不能滿足系統剛度要求的。

因此，在設計時另外增設了導桿機構，小臂增設了兩個導桿，與活塞桿起構成等邊三角形的截面形式，盡量增加其剛度大臂增設了四個導桿，成正四邊形布置，為減小質量，各個導桿均采用空心結構。

通過增設導桿，能顯著提高機械手的運動剛度和穩定性，比較好的解決了結構穩定性的問題。

.機械手腕部的結構設計機器人的手臂運動包括腰座的回轉運動，給出了機器人末端執行器在其工作空間中的運動位置，而安裝在機器人手臂末端的手腕，則給出了機器人末端執行器在其工作空間中的運動姿態。

機器人手腕是機器人操作機的最末端，它與機器人手臂配合運動，實現安裝在手腕上的末端執行器的空間運動軌跡與運動姿態，完成所需要的作業動作。

機器人手腕結構的設計要求.機器人手腕的自由度數，應根據作業需要來設計。

機器人手腕自由度數目愈多，各關節的運動角度愈大，則機器人腕部的靈活性愈高，機器人對對作業的適應能力也愈強。

但是，自由度的增加，也必然會使腕部結構更復雜，機器人的控制更困難，成本也會增加。

因此，手腕的自由度數，應根據實際作業要求來確定。

在滿足作業要求的前提下，應使自由度數盡可能的少。

般的機器人手腕的自由度數為至個，有的需要更多的自由度，而有的機器人手腕不需要自由度，僅憑受臂和腰部的運動就能實現作業要求的任務。

因此，要具體問題具體分析，考慮機器人的多種布局，運動方案，選擇滿足要求的最簡單的方案。

.機器人腕部安裝在機器人手臂的末端，在設計機器人手腕時，應力求減少其重量和體積，結構力求緊湊。

為了減輕機器人腕部的重量，腕部機構的驅動器采用分離傳動。

腕部驅動器般安裝在手臂上，而不采用直接驅動，并選用高強度的鋁合金制造。

.機器人手腕要與末端執行器相聯，因此，要有標準的聯接法蘭，結構上要便于裝卸末端執行器。

.機器人的手腕機構要有足夠的強度和剛度，以保證力與運動的傳遞。

.要設有可靠的傳動間隙調整機構，以減小空回間隙，提高傳動精度。

.手腕各關節軸轉動要有限位開關，并設置硬限位，以防止超限造成機械損壞。

設計具體采用方案通過對數控機床上下料作業的具體分析，考慮數控機床加工的具體形式及對機械手上下料作業時的具體要求，在滿足系統工藝要求的前提下提高安全和可靠性，為使機械手的結構盡量簡單，降低控制的難度，本設計手腕不增加自由度，實踐證明這是完全能滿足作業要求的，個自由度來實現機床的上下料完全足夠。

具體的手腕手臂手爪聯結梁結構見圖。

圖手爪聯結結構.機械手末端執行器手爪的結構設計機械手末端執行器的設計要求機器人末端執行器是安裝在機器人機床，上下，機械手，設計，畢業設計，全套，圖紙第章緒論.選題背景機械手是在自動化生產過程中使用的種具有抓取和移動工件功能的自動化裝置，它是在機械化自動化生產過程中發展起來的種新型裝置。

近年來，隨著電子技術特別是電子計算機的廣泛應用，機器人的研制和生產已成為高技術領域內迅速發展起來的門新興技術，它更加促進了機械手的發展，使得機械手能更好地實現與機械化和自動化的有機結合。

機械手能代替人類完成危險重復枯燥的工作，減輕人類勞動強度，提高勞動生產力。

機械手越來越廣泛的得到了應用，在機械行業中它可用于零部件組裝，加工工件的搬運裝卸，特別是在自動化數控機床組合機床上使用更普遍。

目前，機械手已發展成為柔性制造系統和柔性制造單元中個重要組成部分。

把機床設備和機械手共同構成個柔性加工系統或柔性制造單元，它適應于中小批量生產，可以節省龐大的工件輸送裝置，結構緊湊，而且適應性很強。

當工件變更時，柔性生產系統很容易改變，有利于企業不斷更新適銷對路的品種，提高產品質量，更好地適應市場競爭的需要。

而目前我國的工業機器人技術及其工程應用的水平和國外比還有定的距離，應用規模和產業化水平低，機械手的研究和開發直接影響到我國自動化生產水平的提高，從經濟上技術上考慮都是十分必要的。

因此，進行機械手的研究設計是非常有意義的。

.設計目的本設計通過對機械設計制造及其自動化專業大學本科四年的所學知識進行整合，完成個特定功能特殊要求的數控機床上下料機械手的設計，能夠比較好地體現機械設計制造及其自動化專業畢業生的理論研究水平，實踐動手能力以及專業精神和態度，具有較強的針對性和明確的實施目標，能夠實現理論和實踐的有機結合。

目前，在國內很多工廠的生產線上數控機床裝卸工件仍由人工完成，勞動強度大生產效率低。

為了提高生產加工的工作效率，降低成本，并使生產線發展成為柔性制造系統，適應現代自動化大生產，針對具體生產工藝，利用機器人技術，設計用臺裝卸機械手代替人工工作，以提高勞動生產率。

本機械手主要與數控車床數控銑床，加工中心等組合最終形成生產線，實現加工過程上料加工下料的自動化無人化。

目前，我國的制造業正在迅速發展，越來越多的資金流向制造業，越來越多的廠商加入到制造業。

本設計能夠應用到加工工廠車間，滿足數控機床以及加工中心的加工過程安裝卸載加工工件的要求，從而減輕工人勞動強度，節約加工輔助時間，提高生產效率和生產力。

.國內外研究現狀和趨勢目前，在國內外各種機器人和機械手的研究成為科研的熱點，其研究的現狀和大體趨勢如下．機械結構向模塊化可重構化發展。

例如關節模塊中的伺服電機減速機檢測系統三位體化由關節模塊連桿模塊用重組方式構造機器人整機。

．工業機器人控制系統向基于機的開放型控制器方向發展，便于標準化網絡化器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結構大大提高了系統的可靠性易操作性和可維修性。

．機器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統的位置速度加速度等傳感器外，裝配焊接機器人還應用了視覺力覺等傳感器，而遙控機器人則采用視覺聲覺力覺觸覺等多傳感器的融合技術來進行決策控制多傳感器融合配置技術成為智能化機器人的關鍵技術。

．關節式側噴式頂噴式龍門式噴涂機器人產品標準化通用化模塊化系列化設計柔性仿形噴涂機器人開發，柔性仿形復合機構開發，仿形伺服軸軌跡規劃研究，控制系統開發．焊接搬運裝配切割等作業的工業機器人產品的標準化通用化模塊化系列化研究以及離線示教編程和系統動態仿真。

總的來說，大體是兩個方向其是機器人的智能化，多傳感器多控制器，先進的控制算法，復雜的機電控制系統其二是與生產加工相聯系，滿足相對具體的任務的工業機器人，主要采用性價比高的模塊，在滿足工作要求的基礎上，追求系統的經濟簡潔可靠，大量采用工業控制器，市場化模塊化的元件。

.設計原則在設計之前，必須要有個指導原則。

這次畢業設計的設計原則是以任務書所要求的具體設計要求為根本設計目標，充分考慮機械手工作的環境和工藝流程的具體要求。

在滿足工藝要求的基礎上，盡可能的使結構簡練，盡可能采用標準化模塊化的通用元配件，以降低成本，同時提高可靠性。

本著科學經濟和滿足生產要求的設計原則，同時也考慮本次設計是畢業設計的特點，將大學期間所學的知識，如機械設計機械原理液壓氣動電氣傳動及控制傳感器可編程控制器電子技術自動控制機械系統仿真等知識盡可能多的綜合運用到設計中，使得經過本次設計對大學階段的知識得到鞏固和強化，同時也考慮個人能力水平和時間的客觀實際，充分發揮個人能動性，腳踏實地，實事求是的做好本次設計。

第章設計方案的論證.機械手的總體設計機械手總體結構的類型工業機器人的結構形式主要有直角坐標結構，圓柱坐標結構，球坐標結構，關節型結構四種。

各結構形式及其相應的特點，分別介紹如下。

.直角坐標機器人結構直角坐標機器人的空間運動是用三個相互垂直的直線運動來實現的，如圖.。

由于直線運動易于實現全閉環的位置控制，所以，直角坐標機器人有可能達到很高的位置精度級。

但是，這種直角坐標機器人的運動空間相對機器人的結構尺寸來講，是比較小的。

因此，為了實現定的運動空間，直角坐標機器人的結構尺寸要比其他類型的機器人的結構尺寸大得多。

直角坐標機器人的工作空間為空間長方體。

是液壓回路的核心問題。

方向控制是用換向閥或是邏輯控制單元來實現。

對于般中小流量的液壓系統，通過換向閥的有機組合來實現所要求的動作。

對高壓大流量的系統，多采用插裝閥與先導控制閥的邏輯組合來實現。

速度控制通過改變液壓執行元件輸入或輸出的流量或者利用密封空間的容積變化來實現。