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1、項目報告 自動上下料機械手 班級：機電 09302 項目小組成員和分工： 組長 陳勇 秘書 束萬鑫 氣動選定方案 孫良 氣動設(shè)計 梁振興 機械部分設(shè)計 劉亞超、秦利達 項目指導(dǎo)老師：彭芳 項目選題依據(jù) 隨著工業(yè)自動化程度的提高，工業(yè)現(xiàn)場的很多易燃、易爆等高危及重體力勞 動場合機器所代替，這一方面可以減輕工人的勞動強度，另一方面可以大大 提高勞動生產(chǎn)率。例如，目前在我國的許多中小企業(yè)汽車生產(chǎn)以及輕工業(yè)生 產(chǎn)中，往往沖壓成型這一工序還需要人工上下料，既費時費力，又影響效率。 為此，我們小組把上下料傳送機械手作為我們研究的課題。 現(xiàn)在的機械手大多采用液壓傳動，但是液壓傳動存在以下幾個缺點： 1、液壓

2、傳動在工作過程中能量損失較大，如摩擦損失、泄露損失等 2、工作時受溫度變化影響較大。 3、因液壓脈動和液體中混入空氣，易產(chǎn)生噪聲。 4、液壓元件價格較高。 鑒于以上這些缺陷，我們小組決定采用氣壓傳動，氣動技術(shù)有以下優(yōu)點： 1、介質(zhì)提取和處理方便。 2、阻力損失和泄露較小，能源可儲存，而且工作環(huán)境適應(yīng)性好。 3、動作迅速，反應(yīng)靈敏。氣動系統(tǒng)一般只需要 0.02s-0.3s即可以建立起所需 要的壓力和速度。也能實現(xiàn)過載保護，便于自動控制。 4、成本低廉。由于氣動系統(tǒng)工作壓力較低，因此降低了氣動元、輔件材料和 加工精度要求，制造容易，成本較低。 國內(nèi)外相關(guān)情況 國外 機器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個趨

3、勢： 1工業(yè)機器人性能不斷提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作 和維修）； 2機械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展； 3工業(yè)機器人控制系統(tǒng)向基于 PC機的開放型控制器方向發(fā)展，便于標 準化、網(wǎng)絡(luò)化、器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié) 構(gòu)：大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性； 4多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用； 我國的工業(yè)機器人從 80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，起步較晚， 技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定距離； 但在國家的支持下，目前已基本掌握了機器人操作機的設(shè)計制造技術(shù)、 控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分 機器人關(guān)鍵元件，

4、開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人。 項目構(gòu)思 選取機械手的座標形式和自由度 設(shè)計機械手的各執(zhí)行機構(gòu)，包括手部、手 腕、手臂等部件的設(shè)計。 設(shè)計出機械手氣壓傳動系統(tǒng)，包括氣動元 件的選取，氣動回路的設(shè)計，并繪出氣動 原理圖和電子 控制圖。 機械手的標型式與自由度 按機械手手臂的不同運動形式及其組合情況，其座標型 式可分為直角標型式、圓柱標型式，球標型式和關(guān)節(jié)標 型式。由于本機械手在上下料時具有升降、收縮及回轉(zhuǎn) 運動，因此， 采用圓柱標型式 。相應(yīng)的機械手具有三個 自由度，為了彌補升降運動行程較小的缺點，增加手臂 擺動機構(gòu)，從而增加一個手臂上下料擺動的自由度。 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計 為了使通用性

5、較強，手部設(shè)計可更換結(jié)構(gòu)，當工件是棒 料時，使用夾持式手指來抓取而傳送工件，當工件是板 料時，使用氣流負壓式來吸盤而傳送工件。 手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計 考慮到機械手的通應(yīng)性，同時由于被抓取工件時水平放 置，因此手腕必須有回轉(zhuǎn)才滿足工作的要求。因此，手 腕設(shè)計成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運動的機構(gòu)為 回轉(zhuǎn)氣 缸 。 手臂結(jié)構(gòu)設(shè)計 按照抓取工件的要求，本機械手的手臂自由度，即手臂 的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和升降運動。手臂的回轉(zhuǎn)和升降式通 過立柱來實現(xiàn)的，立柱的橫向移動即為手臂的橫移。手 臂的各種動作由 氣缸 實現(xiàn)。 機械手結(jié)構(gòu)構(gòu)示意圖 其中 A缸為抓取機構(gòu)的松緊缸， A缸活塞后退時抓緊工件， A缸活塞前進 時松開工件。 B缸為長臂伸縮缸， C缸為機械手升降缸。 D缸為立柱回轉(zhuǎn) 缸，該氣缸為齒輪齒條缸，把活塞的直線運動改變?yōu)榱⒅男D(zhuǎn)運動， 從而實現(xiàn)立柱的回轉(zhuǎn)。 機械手系統(tǒng)工作流程 氣動回路圖 機械手的手指、手腕、手臂的運動示意圖