【機(jī)械手】-機(jī)械手文獻(xiàn)綜述

---宋停云與您共享------宋停云與您共享---6-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-CompanyOne1-CAL-本頁(yè)僅作為文檔封面，使用請(qǐng)直接刪除---宋停云與您共享------宋停云與您共享---畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述設(shè)計(jì)（論文）題目： 4自由度氣動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì)學(xué)院名稱： 機(jī)械工程學(xué)院專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)生姓名： 盧鋒 學(xué)號(hào)：07403010309指導(dǎo)教師： 楊 超 珍2010年12 月24 日2---宋停云與您共享------宋停云與您共享---機(jī)械手的進(jìn)展及應(yīng)用前言機(jī)械工業(yè)是國(guó)民的裝備部，是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)供應(yīng)裝備和為人民生供應(yīng)耐用消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè)。機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的要標(biāo)志。因此，世界各國(guó)都把進(jìn)展機(jī)械工業(yè)作為進(jìn)展本國(guó)經(jīng)濟(jì)的重點(diǎn)之一。生產(chǎn)水平及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與進(jìn)展帶動(dòng)了整個(gè)機(jī)械工業(yè)的快速進(jìn)展?，F(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化，自動(dòng)化已成為突出的主題。然而在機(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。單靠人力將這些不連續(xù)的生產(chǎn)工序接起來(lái)，不僅費(fèi)時(shí)而且效率不高。同時(shí)人的勞動(dòng)強(qiáng)度格外大，有時(shí)還會(huì)毀滅失誤及損害。明顯，這嚴(yán)峻影響制約了整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的效率和自動(dòng)化程度。機(jī)械手的應(yīng)用很好的解決了這一狀況，它不存在重復(fù)的偶然失誤，也能有效的避開(kāi)了人身事故。機(jī)械手的組成執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和把握系統(tǒng)三大部分組成。其組成及相互關(guān)系如下圖：手部手部安裝在手臂的前端。手臂的內(nèi)孔裝有轉(zhuǎn)動(dòng)軸，可把動(dòng)作傳給手腕，以轉(zhuǎn)動(dòng)、伸屈手腕，開(kāi)閉手指。機(jī)械手手部的機(jī)構(gòu)系仿照人的手指，分為無(wú)關(guān)節(jié)，固定關(guān)節(jié)和自由關(guān)節(jié)三種。手指的數(shù)量又可以分為二指、三指和四指等，其中以二指用的最多。可以3---宋停云與您共享------宋停云與您共享---依據(jù)夾持對(duì)象的外形和大小配備多種外形和尺寸的夾頭，以適應(yīng)操作需要。手臂手臂有無(wú)關(guān)節(jié)和有關(guān)節(jié)手臂之分本課所做的機(jī)械手的手臂接受無(wú)關(guān)節(jié)臂手臂的作用是引導(dǎo)手指精確?????的抓住工件，并運(yùn)送到所需要的位置上。為了使機(jī)械手能夠正確的工作，手臂的三個(gè)自由度都需要精確的定位?？偫C(jī)械手的運(yùn)動(dòng)離不開(kāi)直線移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)二種，因此，它接受的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是直線油缸、搖擺油缸、電液脈沖馬達(dá)、伺服油馬達(dá)、直流伺服馬達(dá)和步進(jìn)馬達(dá)等。軀干是安裝手臂、動(dòng)力源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的支架。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有四種：液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)、電氣驅(qū)動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)。其中以液壓氣動(dòng)用的最多，占90%以上，電動(dòng)、機(jī)械驅(qū)動(dòng)用的較少。液壓驅(qū)動(dòng)主要是通過(guò)油缸、閥、油泵和油箱等實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。它利用油缸、馬達(dá)加上齒輪、齒條實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)；利用搖擺油缸、馬達(dá)與減速器、油缸與齒條、齒輪或鏈條、鏈輪等實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是壓力高、體積小、出力大、運(yùn)動(dòng)平緩，可無(wú)級(jí)變速，自鎖便利，并能在中間位置停止。缺點(diǎn)是需要配備壓力源，系統(tǒng)簡(jiǎn)潔成本較高。氣壓驅(qū)動(dòng)所接受的元件為氣壓缸、氣壓馬達(dá)、氣閥等。一般接受4-6個(gè)大氣壓，個(gè)別的達(dá)到 8-10個(gè)大氣壓。它的優(yōu)點(diǎn)是氣源便利，維護(hù)簡(jiǎn)潔，成本低。缺點(diǎn)是出力小，體積大。由于空氣的可壓縮性大，很難實(shí)現(xiàn)中間位置的停止，只能用于點(diǎn)位把握，而且潤(rùn)滑性較差，氣壓系統(tǒng)簡(jiǎn)潔生銹。電氣驅(qū)動(dòng)接受的不多?，F(xiàn)在都用三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，用大減速比減速器來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；直線運(yùn)動(dòng)則用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)；有的接受直線電動(dòng)機(jī)。通用機(jī)械手則考慮用步進(jìn)電機(jī)、直流或溝通的伺服電機(jī)、變速箱等。電氣驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)力源簡(jiǎn)潔，維護(hù)，使用便利。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和把握系統(tǒng)可以接受統(tǒng)一形式的動(dòng)力，出力比較大；缺點(diǎn)是把握響應(yīng)速度比較慢。機(jī)械驅(qū)動(dòng)只用于固定的場(chǎng)合。一般用凸輪連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作。它的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作的確可靠，速度高，成本低；缺點(diǎn)是不易調(diào)整。把握系統(tǒng)機(jī)械手把握系統(tǒng)的要素，包括工作挨次、到達(dá)位置、動(dòng)作時(shí)間和加速度等。把握系統(tǒng)可依據(jù)動(dòng)作的要求，設(shè)計(jì)接受數(shù)字挨次把握。它首先要編制程序加以存儲(chǔ)，然后再依據(jù)規(guī)定的程序，把握機(jī)械手進(jìn)行工作。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展，機(jī)械手也越來(lái)越多的地被應(yīng)用。---宋停云與您共享------宋停云與您共享---在機(jī)械工業(yè)中，機(jī)械手的應(yīng)用具有以下意義：可以提高生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化程度應(yīng)用機(jī)械手，有利于提高材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機(jī)器裝配等的自動(dòng)化程度，從而可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐?？梢愿纳苿趧?dòng)條件、避開(kāi)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(chǎng)合中，用人手直接操作是有危急或根本不行能的。而應(yīng)用機(jī)械手即可部分或全部代替人平安地完成作業(yè)，大大地改善了工人的勞動(dòng)條件。同時(shí)，在一些動(dòng)作簡(jiǎn)潔但又重復(fù)作業(yè)的操作中，以機(jī)械手代替人手進(jìn)行工作，可以避開(kāi)由于操作疲乏或疏忽而造成的人身事故?？梢韵鳒p人力，便于有節(jié)奏的生產(chǎn)應(yīng)用機(jī)械手代替人手進(jìn)行工作，這是直接削減人力的一個(gè)側(cè)面，同時(shí)由于應(yīng)用機(jī)械手可以連續(xù)地工作，這是削減人力的另一個(gè)側(cè)面。因此，在自動(dòng)化機(jī)床和綜合加工自動(dòng)生產(chǎn)線上目前幾乎都設(shè)有機(jī)械手，以削減人力和更精確?????地把握生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏地進(jìn)行生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)外爭(zhēng)辯概況、水平和進(jìn)展趨勢(shì)、應(yīng)用前景：目前國(guó)內(nèi)機(jī)械于主要用于機(jī)床加工、鑄鍛、熱處理等方面，數(shù)量、品種、性能方面都不能滿足工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)展的需要。所以，在國(guó)內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，重點(diǎn)進(jìn)展鑄造、熱處理方面的機(jī)械手，以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)條件，在應(yīng)用專用機(jī)械手的同時(shí)，相應(yīng)的進(jìn)展通用機(jī)械手，有條件的還要研制示教式機(jī)械手、計(jì)算機(jī)把握機(jī)械手和組合機(jī)械手等。同時(shí)要提高速度，削減沖擊，正確定位，以便更好的發(fā)揮機(jī)械手的作用。此外還應(yīng)大力爭(zhēng)辯伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及具有觸覺(jué)、視覺(jué)等性能的機(jī)械手，并考慮與計(jì)算機(jī)連用，逐步成為整個(gè)機(jī)械制造系統(tǒng)中的一個(gè)基本單元。國(guó)外機(jī)械手在機(jī)械制造行業(yè)中應(yīng)用較多，進(jìn)展也很快。目前主要用于機(jī)床、橫鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè)，它可依據(jù)事先指定的作業(yè)程序來(lái)完成規(guī)定的操作。國(guó)外機(jī)械手的進(jìn)展趨勢(shì)是大力研制具有某種智能的機(jī)械手。使它具有確定的傳感力氣，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(shí)，即能更正并自行檢測(cè)，重點(diǎn)是爭(zhēng)辯視覺(jué)功能和觸覺(jué)功能。目前已經(jīng)取得確定成果。---宋停云與您共享------宋停云與您共享---目前世界高端工業(yè)機(jī)械手均有高精化，高速化，多軸化，輕量化的進(jìn)展趨勢(shì)。定位精度可以滿足微米及亞微米級(jí)要求，運(yùn)行速度可以達(dá)到3M/S，量新產(chǎn)品達(dá)到6軸，負(fù)載2KG的產(chǎn)品系統(tǒng)總重已突破100KG。更重要的是將機(jī)械手、柔性造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合，從而根本轉(zhuǎn)變目前機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。同時(shí)，隨著機(jī)械手的小型化和微型化，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)突破傳統(tǒng)的機(jī)械領(lǐng)域，而向著電子信息、生物技術(shù)、生命科學(xué)及航空航天等高端行業(yè)進(jìn)展。爭(zhēng)辯內(nèi)容目前國(guó)際機(jī)器人界都在加大科研力度，進(jìn)行機(jī)械手共性技術(shù)的爭(zhēng)辯，并朝著智能化和多樣化方向進(jìn)展。主要爭(zhēng)辯內(nèi)容集中在以下幾個(gè)方面：1）工業(yè)機(jī)械手的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)：探究新的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，進(jìn)一步提高負(fù)載/自重比，同時(shí)機(jī)構(gòu)向著模塊化、可重構(gòu)方向進(jìn)展。2）機(jī)械手把握技術(shù)：重點(diǎn)爭(zhēng)辯開(kāi)放式，模塊化把握系統(tǒng)，人機(jī)界面更加友好，語(yǔ)言、圖形編程界面正在研制之中。機(jī)械手把握器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化，以及基于PC5）機(jī)械手遙控及監(jiān)控技術(shù)，半自主和自主技術(shù)，多個(gè)機(jī)械手和操作者之間的協(xié)調(diào)把握，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)建立大范圍內(nèi)的機(jī)械手遙控系統(tǒng)，在有時(shí)延的狀況下，建立預(yù)先顯示進(jìn)行遙控等。6）虛擬機(jī)械手技術(shù)，基于多傳感器、多媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)以及臨場(chǎng)感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的虛擬遙操作和人機(jī)交互。7）多智能體調(diào)整把握技術(shù)：這是目前機(jī)械手爭(zhēng)辯的一個(gè)嶄新領(lǐng)域。主要對(duì)多智能體的群體體系結(jié)構(gòu)、相互間的通信與磋商機(jī)理，感知與學(xué)習(xí)方法，建模和規(guī)劃、群體行為把握等方面進(jìn)行爭(zhēng)辯。8）軟機(jī)械手技術(shù)：主要用于醫(yī)療、護(hù)理、休閑和消遣場(chǎng)合。傳統(tǒng)機(jī)械手設(shè)計(jì)未考慮與人緊密共處，因此其結(jié)構(gòu)材料多為金屬或硬性材料，軟機(jī)械手技術(shù)要求其結(jié)構(gòu)、把握方式和所用傳感系統(tǒng)在機(jī)械手意外地與環(huán)境或人碰撞時(shí)是平安，機(jī)器人對(duì)人是友好的。9）仿人和仿生技術(shù)：這是機(jī)械手技術(shù)進(jìn)展的最高境界，目前僅在某些方面進(jìn)行---宋停云與您共享------宋停云與您共享---一些基礎(chǔ)爭(zhēng)辯?？偨Y(jié)。要使。6.[1]楊黎明.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè).第一版.國(guó)防工業(yè)出版社，1986,12[2]李允文.工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994,8[3]侯析，劉濤.裝卸機(jī)械手設(shè)計(jì)爭(zhēng)辯.機(jī)械，2004,7[4]盧頌峰.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè).第一版.機(jī)械工業(yè)出版社，1998,4---宋停云與您共享------宋停云與您共享---無(wú)線體感仿生氣械手摘要：針對(duì)市場(chǎng)需求，文中設(shè)計(jì)了一款由仿生氣械結(jié)構(gòu)和傳感器組成的機(jī)械手。該機(jī)械手可應(yīng)用于排爆機(jī)器人，危急試驗(yàn)等領(lǐng)域，可有力保障作業(yè)人員的人身平安，具有良好的社會(huì)效益與寬敞的應(yīng)用前景。仿生；機(jī)械手；傳感器作品簡(jiǎn)介該機(jī)械手由仿生氣械結(jié)構(gòu)手及傳感器手套組成，接受模塊化的設(shè)計(jì)理念進(jìn)行設(shè)計(jì)。傳感器手套由手套，傳感器模塊，把握模塊，通信模塊組成，具體如圖1所示。傳感器手套工作原理及圖示把握模塊接受ArduinoNano把握板，其處理器接受高性能低功耗的AtmelAVRATmega328芯片。通信模塊接受nRF24l01模塊。ArduinoNano把握板及nRF24l01無(wú)線通信模塊如圖2所示。傳感器模塊由flex4.5英寸彎曲傳感器和22kΩ固定電阻構(gòu)成，彎曲傳感器在彎曲時(shí)其電阻變大，彎曲傳感器接22kΩ固定電阻，傳感器和電阻間接5V電壓，把握模塊測(cè)量固定電阻的電壓變化，將其電壓變化的數(shù)據(jù)處理變?yōu)槎鏅C(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度數(shù)據(jù)，后通過(guò)無(wú)線模塊發(fā)送給機(jī)械手部分，使之完成相應(yīng)動(dòng)作。電壓測(cè)量原理圖如圖3所示。仿生氣械結(jié)構(gòu)手設(shè)計(jì)原理及圖示仿生氣械結(jié)構(gòu)手部分由機(jī)械模塊，動(dòng)力模塊，單片