【機械手】-機械手文獻綜述

---宋停云與您共享------宋停云與您共享---6-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-CompanyOne1-CAL-本頁僅作為文檔封面，使用請直接刪除---宋停云與您共享------宋停云與您共享---畢業(yè)設(shè)計（論文）文獻綜述設(shè)計（論文）題目： 4自由度氣動機械手設(shè)計學(xué)院名稱： 機械工程學(xué)院專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化學(xué)生姓名： 盧鋒 學(xué)號：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---機械手的進展及應(yīng)用前言機械工業(yè)是國民的裝備部，是為國民經(jīng)濟供應(yīng)裝備和為人民生供應(yīng)耐用消費品的產(chǎn)業(yè)。機械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國家經(jīng)濟實力和科學(xué)技術(shù)水平的要標志。因此，世界各國都把進展機械工業(yè)作為進展本國經(jīng)濟的重點之一。生產(chǎn)水平及科學(xué)技術(shù)的不斷進步與進展帶動了整個機械工業(yè)的快速進展。現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機械化，自動化已成為突出的主題。然而在機械工業(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，不僅費時而且效率不高。同時人的勞動強度格外大，有時還會毀滅失誤及損害。明顯，這嚴峻影響制約了整個生產(chǎn)過程的效率和自動化程度。機械手的應(yīng)用很好的解決了這一狀況，它不存在重復(fù)的偶然失誤，也能有效的避開了人身事故。機械手的組成執(zhí)行機構(gòu)機械手主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(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)動軸，可把動作傳給手腕，以轉(zhuǎn)動、伸屈手腕，開閉手指。機械手手部的機構(gòu)系仿照人的手指，分為無關(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?？梢?---宋停云與您共享------宋停云與您共享---依據(jù)夾持對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。手臂手臂有無關(guān)節(jié)和有關(guān)節(jié)手臂之分本課所做的機械手的手臂接受無關(guān)節(jié)臂手臂的作用是引導(dǎo)手指精確?????的抓住工件，并運送到所需要的位置上。為了使機械手能夠正確的工作，手臂的三個自由度都需要精確的定位?？偫C械手的運動離不開直線移動和轉(zhuǎn)動二種，因此，它接受的執(zhí)行機構(gòu)主要是直線油缸、搖擺油缸、電液脈沖馬達、伺服油馬達、直流伺服馬達和步進馬達等。軀干是安裝手臂、動力源和執(zhí)行機構(gòu)的支架。驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動機構(gòu)主要有四種：液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、電氣驅(qū)動和機械驅(qū)動。其中以液壓氣動用的最多，占90%以上，電動、機械驅(qū)動用的較少。液壓驅(qū)動主要是通過油缸、閥、油泵和油箱等實現(xiàn)傳動。它利用油缸、馬達加上齒輪、齒條實現(xiàn)直線運動；利用搖擺油缸、馬達與減速器、油缸與齒條、齒輪或鏈條、鏈輪等實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動。液壓驅(qū)動的優(yōu)點是壓力高、體積小、出力大、運動平緩，可無級變速，自鎖便利，并能在中間位置停止。缺點是需要配備壓力源，系統(tǒng)簡潔成本較高。氣壓驅(qū)動所接受的元件為氣壓缸、氣壓馬達、氣閥等。一般接受4-6個大氣壓，個別的達到 8-10個大氣壓。它的優(yōu)點是氣源便利，維護簡潔，成本低。缺點是出力小，體積大。由于空氣的可壓縮性大，很難實現(xiàn)中間位置的停止，只能用于點位把握，而且潤滑性較差，氣壓系統(tǒng)簡潔生銹。電氣驅(qū)動接受的不多?，F(xiàn)在都用三相感應(yīng)電動機作為動力，用大減速比減速器來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)；直線運動則用電動機帶動絲杠螺母機構(gòu)；有的接受直線電動機。通用機械手則考慮用步進電機、直流或溝通的伺服電機、變速箱等。電氣驅(qū)動的優(yōu)點是動力源簡潔，維護，使用便利。驅(qū)動機構(gòu)和把握系統(tǒng)可以接受統(tǒng)一形式的動力，出力比較大；缺點是把握響應(yīng)速度比較慢。機械驅(qū)動只用于固定的場合。一般用凸輪連桿機構(gòu)實現(xiàn)規(guī)定的動作。它的優(yōu)點是動作的確可靠，速度高，成本低；缺點是不易調(diào)整。把握系統(tǒng)機械手把握系統(tǒng)的要素，包括工作挨次、到達位置、動作時間和加速度等。把握系統(tǒng)可依據(jù)動作的要求，設(shè)計接受數(shù)字挨次把握。它首先要編制程序加以存儲，然后再依據(jù)規(guī)定的程序，把握機械手進行工作。隨著科學(xué)技術(shù)的進展，機械手也越來越多的地被應(yīng)用。---宋停云與您共享------宋停云與您共享---在機械工業(yè)中，機械手的應(yīng)用具有以下意義：可以提高生產(chǎn)過程的自動化程度應(yīng)用機械手，有利于提高材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機器裝配等的自動化程度，從而可以提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐?？梢愿纳苿趧訔l件、避開人身事故在高溫、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，用人手直接操作是有危急或根本不行能的。而應(yīng)用機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條件。同時，在一些動作簡潔但又重復(fù)作業(yè)的操作中，以機械手代替人手進行工作，可以避開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)用機械手代替人手進行工作，這是直接削減人力的一個側(cè)面，同時由于應(yīng)用機械手可以連續(xù)地工作，這是削減人力的另一個側(cè)面。因此，在自動化機床和綜合加工自動生產(chǎn)線上目前幾乎都設(shè)有機械手，以削減人力和更精確?????地把握生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏地進行生產(chǎn)。國內(nèi)外爭辯概況、水平和進展趨勢、應(yīng)用前景：目前國內(nèi)機械于主要用于機床加工、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)進展的需要。所以，在國內(nèi)主要是逐步擴大應(yīng)用范圍，重點進展鑄造、熱處理方面的機械手，以減輕勞動強度，改善作業(yè)條件，在應(yīng)用專用機械手的同時，相應(yīng)的進展通用機械手，有條件的還要研制示教式機械手、計算機把握機械手和組合機械手等。同時要提高速度，削減沖擊，正確定位，以便更好的發(fā)揮機械手的作用。此外還應(yīng)大力爭辯伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及具有觸覺、視覺等性能的機械手，并考慮與計算機連用，逐步成為整個機械制造系統(tǒng)中的一個基本單元。國外機械手在機械制造行業(yè)中應(yīng)用較多，進展也很快。目前主要用于機床、橫鍛壓力機的上下料，以及點焊、噴漆等作業(yè)，它可依據(jù)事先指定的作業(yè)程序來完成規(guī)定的操作。國外機械手的進展趨勢是大力研制具有某種智能的機械手。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，即能更正并自行檢測，重點是爭辯視覺功能和觸覺功能。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)機械手均有高精化，高速化，多軸化，輕量化的進展趨勢。定位精度可以滿足微米及亞微米級要求，運行速度可以達到3M/S，量新產(chǎn)品達到6軸，負載2KG的產(chǎn)品系統(tǒng)總重已突破100KG。更重要的是將機械手、柔性造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合，從而根本轉(zhuǎn)變目前機械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。同時，隨著機械手的小型化和微型化，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)黄苽鹘y(tǒng)的機械領(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)進展。爭辯內(nèi)容目前國際機器人界都在加大科研力度，進行機械手共性技術(shù)的爭辯，并朝著智能化和多樣化方向進展。主要爭辯內(nèi)容集中在以下幾個方面：1）工業(yè)機械手的優(yōu)化設(shè)計技術(shù)：探究新的高強度輕質(zhì)材料，進一步提高負載/自重比，同時機構(gòu)向著模塊化、可重構(gòu)方向進展。2）機械手把握技術(shù)：重點爭辯開放式，模塊化把握系統(tǒng)，人機界面更加友好，語言、圖形編程界面正在研制之中。機械手把握器的標準化和網(wǎng)絡(luò)化，以及基于PC5）機械手遙控及監(jiān)控技術(shù)，半自主和自主技術(shù)，多個機械手和操作者之間的協(xié)調(diào)把握，通過網(wǎng)絡(luò)建立大范圍內(nèi)的機械手遙控系統(tǒng)，在有時延的狀況下，建立預(yù)先顯示進行遙控等。6）虛擬機械手技術(shù)，基于多傳感器、多媒體和虛擬現(xiàn)實以及臨場感技術(shù)，實現(xiàn)機械手的虛擬遙操作和人機交互。7）多智能體調(diào)整把握技術(shù)：這是目前機械手爭辯的一個嶄新領(lǐng)域。主要對多智能體的群體體系結(jié)構(gòu)、相互間的通信與磋商機理，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行爭辯。8）軟機械手技術(shù)：主要用于醫(yī)療、護理、休閑和消遣場合。傳統(tǒng)機械手設(shè)計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)在機械手意外地與環(huán)境或人碰撞時是平安，機器人對人是友好的。9）仿人和仿生技術(shù)：這是機械手技術(shù)進展的最高境界，目前僅在某些方面進行---宋停云與您共享------宋停云與您共享---一些基礎(chǔ)爭辯?？偨Y(jié)。要使。6.[1]楊黎明.機械零件設(shè)計手冊.第一版.國防工業(yè)出版社，1986,12[2]李允文.工業(yè)機械設(shè)計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1994,8[3]侯析，劉濤.裝卸機械手設(shè)計爭辯.機械，2004,7[4]盧頌峰.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊.第一版.機械工業(yè)出版社，1998,4---宋停云與您共享------宋停云與您共享---無線體感仿生氣械手摘要：針對市場需求，文中設(shè)計了一款由仿生氣械結(jié)構(gòu)和傳感器組成的機械手。該機械手可應(yīng)用于排爆機器人，危急試驗等領(lǐng)域，可有力保障作業(yè)人員的人身平安，具有良好的社會效益與寬敞的應(yīng)用前景。仿生；機械手；傳感器作品簡介該機械手由仿生氣械結(jié)構(gòu)手及傳感器手套組成，接受模塊化的設(shè)計理念進行設(shè)計。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轉(zhuǎn)動的角度數(shù)據(jù)，后通過無線模塊發(fā)送給機械手部分，使之完成相應(yīng)動作。電壓測量原理圖如圖3所示。仿生氣械結(jié)構(gòu)手設(shè)計原理及圖示仿生氣械結(jié)構(gòu)手部分由機械模塊，動力模塊，單片