工裝加持機(jī)械手設(shè)計(jì)

1、河北省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目申請(qǐng)書項(xiàng)目名稱：工裝加持機(jī)械手承擔(dān)單位：河北科技師范學(xué)院協(xié)作單位：項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：張旭閆曉東李揚(yáng)歸口管理部門：申請(qǐng)計(jì)劃年度：起止年月：填報(bào)日期：河北省科學(xué)技術(shù)廳制第一承 擔(dān) 單 位 概 況名稱河北科技師范學(xué)院地址河北科技師范學(xué)院歐美學(xué)院機(jī)電科學(xué)與工程系郵編066600組織機(jī)構(gòu)代碼（或工商注冊(cè)號(hào)）E-mail法人代表電話項(xiàng)目負(fù)責(zé)人張旭閆曉東李揚(yáng)電話開戶銀行帳號(hào)開戶名稱職工總數(shù)人技術(shù)人 人員數(shù)中高級(jí)技術(shù)人員數(shù)人性質(zhì)規(guī)模其它特征項(xiàng) 目 內(nèi) 容 摘 要在我國(guó)大多數(shù)企業(yè)中，在流水生產(chǎn)線上，還米用人工裝卸，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，危險(xiǎn)性高，米用 機(jī)械手能大大提高生產(chǎn)效率，自動(dòng)化程度，降低工人勞動(dòng)

2、強(qiáng)度和危險(xiǎn)性。首先根據(jù)機(jī)械手加持原理確定樣機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案;然后進(jìn)行零部件設(shè)計(jì)，運(yùn)用虛擬樣機(jī)的驅(qū)動(dòng) 建模技術(shù)，設(shè)計(jì)出所需要的各大零部件數(shù)據(jù)庫(kù)，再在虛擬環(huán)境下將各個(gè)零部件組裝成整機(jī)的參數(shù) 化模型，設(shè)計(jì)出滿意的虛擬樣機(jī)；根據(jù)虛擬樣機(jī)的零部件庫(kù)，研制出所需的物理樣機(jī)。項(xiàng)目類別開發(fā)創(chuàng)新類型生產(chǎn)設(shè)備創(chuàng)新技術(shù)領(lǐng)域工裝技術(shù)科技活動(dòng)類型應(yīng)用研究應(yīng)用行業(yè)制造業(yè)學(xué)科分類機(jī)械設(shè)計(jì)一、項(xiàng)目的立項(xiàng)背景和意義隨著改革開放的不斷深入我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)步伐不斷的加快，在有限的人力 和物力面前，我們只能加快工業(yè)自動(dòng)化程度才能加快國(guó)家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，所 以我們研制了機(jī)械手從而進(jìn)步加快工業(yè)化進(jìn)程。在當(dāng)今大規(guī)模制造業(yè)中，企業(yè)為提高生產(chǎn)效

3、率，保障產(chǎn)品質(zhì)量，普遍重 視生產(chǎn)過程的自動(dòng)化程度，工業(yè)機(jī)器人作為自動(dòng)化生產(chǎn)線上的重要成員，逐漸 被企業(yè)所認(rèn)同并采用。工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)水平和應(yīng)用程度在一定程度上反映了 一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化的水平。目前，工業(yè)機(jī)器人主要承擔(dān)著焊接、噴涂、搬運(yùn) 以及堆垛等重復(fù)性并且勞動(dòng)強(qiáng)度極大的工作，一般采取示教再現(xiàn)的工作方式。針對(duì)用于給沖壓設(shè)備運(yùn)送物料的物料搬運(yùn)機(jī)器人的手部系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。通 過對(duì)機(jī)器人的大臂、小臂和機(jī)械手的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，選擇合適的傳動(dòng)方式、驅(qū)動(dòng) 方式包括伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)和傳動(dòng)方式的選擇，以實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)的伺服控制和制 動(dòng)問題，以及搬運(yùn)時(shí)的抓緊力、抓緊方式，從而實(shí)現(xiàn)物料的準(zhǔn)確搬運(yùn)。二、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)機(jī)器

4、人首先是從美國(guó)開始研制的。1958年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出世界上第一臺(tái)機(jī)器 人。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是機(jī)體上安裝一個(gè)回轉(zhuǎn)長(zhǎng)臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機(jī)構(gòu)，控制系 統(tǒng)是示教型的【2】。日本是工業(yè)機(jī)器人發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國(guó)家。自1969年從美國(guó)引進(jìn)兩種典型機(jī)器 人后，大力開展機(jī)器人的研究【3】。目前，工業(yè)機(jī)器人主要用于裝卸、搬運(yùn)、焊接、鑄鍛和熱處理等方面，無(wú)論是數(shù)量、 品種，還是性能方面都還不能完全滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。使用工業(yè)機(jī)器人代替人工操 作的，主要是在危險(xiǎn)作業(yè)、多粉塵、高溫、噪聲、工作空間狹小等不適于人工作業(yè)的工作 環(huán)境。在國(guó)外機(jī)械制造業(yè)中，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用較多，發(fā)展較快。目前主要應(yīng)用于機(jī)床、

5、模鍛 壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè)，它可按照事先制訂的作業(yè)程序完成規(guī)定的操作， 但還不具備傳感反饋能力，不能應(yīng)付外界的變化。如發(fā)生某些偏離時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致零部件甚 至機(jī)器人本身的損壞。我國(guó)雖然開始研制工業(yè)機(jī)器人的時(shí)間僅比日本晚56年，但是由于種種原因，工業(yè) 機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展比較慢【4】。目前我國(guó)已開始有計(jì)劃地從國(guó)外引進(jìn)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)，通 過引進(jìn)、仿制、改造、創(chuàng)新，工業(yè)機(jī)器人將會(huì)獲得快速的發(fā)展。參考文獻(xiàn)：科倫，Y.等.，1999，可重構(gòu)性制造系統(tǒng)，國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)年報(bào)，48/2:527-540。瓦肯尼斯上.等，1995,柔性裝配系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，規(guī)劃及控制，工業(yè)計(jì)算機(jī)，26/3:209-218。塞

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9、對(duì)象分為圓臺(tái)狀不規(guī)則機(jī)體的曲面口蓋。裝配機(jī)器人機(jī)械手設(shè)計(jì)，在作業(yè)過程中不會(huì)損傷口蓋，還可有效防止口蓋掉落滑塊（螺母）圖1手爪功能介紹：手爪由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，由絲杠螺母裝置將絲杠的 轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)槁菽傅囊苿?dòng)，從而實(shí)現(xiàn)手爪的開閉。手爪與口蓋的接觸部分采用可更換的彈性元 件，在抓取的過程中，隨著手爪的受力逐漸增大，彈性元件發(fā)生變形，能夠與口蓋表面充 分貼合，接觸面積大。選擇與口蓋表面材料之間摩擦系數(shù)較大的彈性材料即可。連桿2上 安裝有托爪，其目的是當(dāng)口蓋被抓起一定縫隙后，托爪末端的托輥能夠在氣動(dòng)馬達(dá)的作用 下自動(dòng)卡進(jìn)口蓋下面，從而托動(dòng)口蓋。不僅起到了輔助抓取，防止口蓋意外脫落的作用， 同時(shí)還具有改善口蓋受力，防止口蓋變形的作用。托爪的結(jié)構(gòu)如圖2所示：托爪通過螺栓固定到連桿2上，并由氣動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，托爪下 面安裝有橡膠托輥，當(dāng)口蓋通過彈性貼