液压传动机械手毕业设计论文word格式Word文档下载推荐.docx

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它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。

1.2世界机器人的发展

国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势：

（1）.工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10.3晚美元降至97年的6.5晚美元。

（2）.机械结构像模块化、可重构化发展。

例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；

由关节模块、连杆模块用重组方式构成机器人整机；

国外已有模块化装配机器人产品问市。

（3）.工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；

器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构；

大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。

（4）.机器人的传感器作用日益重要，处采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉、等多传感器的融合技术进行环境建模及决策控制；

多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。

（5）.虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操作机器人。

（6）.倒带遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段，美国发射到火星上的“索杰纳”机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。

（7）.机器人化机械开始兴起。

从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域。

1.3我国工业机器人的发展

有人认为，应用机器人只是为了节省劳动力，而我国劳动力资源丰富，发展机器人不一定符合我国国情。

这是一种误解。

在我国社会主义制度的优越性决定了机器人能够充分发挥其长处。

它不仅能为我国的经济建设带来高度的生产力和巨大的经济效益，而且将为我国的宇宙开发、海洋开发、核能利用等新兴领域的发展做出卓越的贡献。

我国的工业机器人从80年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”、“八五”科技攻关，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、电焊、装配、搬运等机器人；

其中有130多台套喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线（站）上获得规模应用，弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上。

但总的来说，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，如：

可靠性低于国外产品；

机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外技术比有差距；

在应用规模上，我国已安装的国产工业机器人约200台，约占全球已安装台数的万分之四。

医生原因主要是没有形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，“已客户,一次重新设计”，品种规模多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可靠性不稳定。

因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、规模设计，积极推进产业进程。

我国的智能机器人和特种机器人在“863”计划的支持下，也获得了不少成果。

其中最为突出的是水下机器人6000米水下无缆机器人的成果居设计领先水平，还开发出直接遥控机器人、双臂协调控制机器人、爬臂机器人、管道机器人等机种，在机器人视觉、力觉、触觉、声觉等基础技术的开发应用上开展了不少工作，有了一定的发展基础。

但是在多传感器信息融合控制技术，遥控加局部自主系统遥控机器人、智能装配机器人、机器人化机械等的开发应用方面则刚刚起步，与国外先进水平差距较大，需要在原有成绩的基础上，有重点地系统攻关，才能形成系统配套科供实用的技术和产品，以期在“十五”后期立于世界先进行列中。

二绪论

据不完全统计，全世界在役的工业机器人中大约有将近一半的工业机器人用于各种形式的焊接加工领域，焊接机器人应用中最普遍的主要有两种方式，即电焊和电弧焊。

。

我们所说的焊接机器人其实就是在焊接生产领域代替焊工从事焊接任务的工业机器人，这些焊接机器人中有的是为某种焊接方式专门设计的，而大多数的焊接机器人其实就是通用的工业机器人装上某种焊接工具而构成的。

在多任务环境中，一台机器人甚至可以完全包括焊接在内的抓物、搬运、安装、焊接、卸料等多种任务，因此，在某种意义上来说，工业机器人的发展历史就是焊接机器人的发展历史。

总所周知，焊接加工一方面要求焊工要有熟练的操作技能、丰富的实践经验、稳定的焊接水平；

另一方面，焊接又是一种劳动条件差、烟尘多、热辐射大、危险性高的工作。

工业机器人的出现使人们自然而然首先想到用它代替人的手工焊接，减轻焊工的劳动强度，同时也可以保证焊接质量和提高焊接效率。

　　本次我所设计的机器人为五自由度弧焊机器人。

本说明书对本次设计的主要考虑内容进行了叙述和讲解，包括机器人的总体设计以及传动系统的构成与设计，电动机的选择，谐波减速器的原理以及选择，腕部转动轴的校核，滚动轴承的选择与校核等。

　　由于设计经验不足以及理论知识的匮乏，本次设计肯定存在许多不足之处，望答辩老师谅解并不吝赐教。

三设计

1臂部的设计

1.1臂力的确定

目前使用的机械手的臂力范围较大，国内现有的机械手的臂力最小为0.15N，最大为8000N。

本液压传动机械手的臂力为N臂=1650（N），安全系数K一般可在1.5~3，本机械手取安全系数K=2。

定位精度为±

1mm。

1.2工作范围的确定

机械手的工作范围根据工艺要求哈操作晕的的轨迹确定。

一个操作运动的轨迹是几个动作的合成，在确定的工作范围时，可将轨迹分解成单个的动作，由单个动作的行程确定机械手的最大行程。

本机械手的动作范围确定如下：

手腕回转角度±

115°

手臂伸长量150mm

手臂回转角度±

手臂升降行程170mm

手臂水平运动行程100mm

1.3确定运动速度

机械手各动作的最大行程确定之后，可根据生产需要的工作拍节分配每个动作的时间，进而确定各动作的运动速度。

液压上料机械手要完成整个上料过程，需完成加紧工件、手臂升降、伸缩、回转、平移等一系列的动作，这些动作都应该在工作拍节规定的时间内完成，具体时间的分配取决于很多因素，根据各种因素反复考虑，对分配的方案进行比较，才能确定。

机械手的总动作时间应小于或等着工作节拍，如果两个动作同时进行，要按时将长的计算，分配各动作时间应考虑以下要求：

1给定的运动时间应大于电气、液压元件的执行时间；

2伸缩运动的速度要大于回转运动的速度，因为回转运动的惯性一般大于伸缩运动的惯性。

在满足节拍要求的条件下，应尽量选取较低的运动速度。

机械手的运动速度与臂力、行程、驱动方式、缓冲方式、定位方式都有很大关系，应根据具体情况加以确定。

3在工作节拍短、动作多的情况下，常使几个动作同时进行。

为此驱动系统要采取相应的措施，以保证动作的同步。

液压上料机械手的各动作运动速度如下：

手腕回转速度V腕回=40°

/s

手臂伸缩速度V臂伸＝50mm/s

手臂回转速度V臂回＝40°

手臂升降速度V臂升＝50mm/s

立柱水平运动速度V柱移＝50mm/s

手指加紧油缸的运动速度V夹＝50mm/s

1.4手臂的配置形式

机械手的手臂配置形式基本上反映了它的总体布局。

运动要求、操作环境、工作对象的不同，手臂的配置形式也不尽相同。

本机械手采用机座式，机座式结构多为工业机器人所采用，机座上可以装上独立的控制装置，便于搬运和安放，机座底部也可以安装行走机构，以扩大其活动范围，它分为手臂配置在机座顶部与手臂配置在机座立柱上两种形式。

手臂配置在机座立柱上的机械手多为圆柱坐标性，它有升降、伸缩与回转运动，工作范围较大。

1.5位置检测装置的选择

机械手常用的位置检测方式有三种：

行程开关型、模拟型和数字式。

本机械手采用行程开关型。

利用行程开关检测位置，精度低，故一般与机械挡块联合应用。

在机械手中，用行程开关与机械挡块检测定位既精度高又简单实用可靠，故应用也是最多的。

1.6驱动与控制方式的选择

机械手的驱动与控制方式是根据它们的特点结合生产工艺的要求来选择的，要尽量选择控制性能好、体积小、维修方便、成本低的方式。

控制系统也有不同的类型。

除一些专用机械手外，大多数机械手均需进行专门的控制系统的设计。

驱动方式一般有四种：

气压驱动、液压驱动、电气驱动和机械驱动。

参考《工业机器人》表9-6和表9-7，按照设计要求，本机械手采用的驱动方式为液压驱动，控制方式为固定程序PLC控制。

2手部结构

2.1手部是机械手直接用于抓取和握紧工件或加紧专用工具进行操作的部件，它具有模仿人手的功能，并安装于机械手手臂的前端。

机械手结果不像人手，它的手指形状也不像人的手指，它没有手掌，只有自身的运动将物体包住，因此，手部结构及型式根据它们的使用场合和被加持工件的形状、尺寸、重量、材质以及被抓取部位不同而设计各种类型的手部结构，它一般可分为钳爪式、七吸式、电磁式和其他型式。

钳爪式手部结构由手指和传力机构组成。

其传力机构形式比较多，如滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜懈杠杆式、齿轮齿条式、弹簧杠杆式......等，这里采用滑槽杠杆式。

2.2应考虑的几个问题

①应具有足够的握力（即夹紧力）

在确定手指的握力时，除考虑工件重量外，还应考虑传感或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证工件不致产生松动或脱落。

②手指间有一定的开闭角

两个手指张开与闭合的两个极限位置所夹的角度成为手指开闭角。

手指的开闭角保证工件能顺利进入或脱开。

若加紧不同直径的工件，应按最大直径的工件考虑。

③应保证工件精确定位

为使手指和被加持工件保持准确的相对位置，必须根据被抓取工件的形状，选择相应的手指形状。

例如圆柱形工件采用带‘V’形面的手指，以便自动定心。

④应具有足够的强度和刚度

手指除受到加持工件的反作用外，还受到机械手在运动过程中所产生的惯性力和振动的影响，要求具有足够的强度和刚度以防止折断或弯曲变形，但应尽量使结构简单紧凑，自重轻。

⑤应考虑被抓取对象的要求