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 氣動設計 梁振興 機械部分設計 劉亞超、秦利達 項目指導老師：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 提高勞動生產率。例如，目前在我國的許多中小企業(yè)汽車生產以及輕工業(yè)生 產中，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，氣動技術有以下優(yōu)點： 1、介質提取和處理方便。 2、阻力損失和泄露較小，能源可儲存，而且工作環(huán)境適應性好。 3、動作迅速，反應靈敏。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。 國內外相關情況 國外 機器人領域發(fā)展近幾年有如下幾個趨勢： 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機械結構向模塊化、可重構化發(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(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在產品化系統(tǒng)中已有成熟應用； 我國的工業(yè)機器人從 80年代“七五”科技攻關開始起步，起步較晚， 技術及其工程應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計制造技術、 控制系統(tǒng)硬件和軟件設計技術、運動學和軌跡規(guī)劃技術，生產了部分 機器人關鍵元件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人。 項目構思 選取機械手的座標形式和自由度 設計機械手的各執(zhí)行機構，包括手部、手 腕、手臂等部件的設計。 設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 運動，因此， 采用圓柱標型式 。相應的機械手具有三個 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，從而增加一個手臂上下料擺動的自由度。 手部結構設計 為了使通用性較強，手部設計可更換結構，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。 手腕結構設計 考慮到機械手的通應性，同時由于被抓取工件時水平放 置，因此手腕必須有回轉才滿足工作的要求。因此，手 腕設計成回轉結構，實現(xiàn)手腕回轉運動的機構為 回轉氣 缸 。 手臂結構設計 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、左右回轉和升降運動。手臂的回轉和升降式通 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)。 機械手結構構示意圖 其中 A缸為抓取機構的松緊缸， 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 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運動， 從而實現(xiàn)立柱的回轉。 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