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[!--downpath--]分類號(hào)密級(jí)中國(guó)地質(zhì)學(xué)院江城大學(xué)結(jié)業(yè)論文（設(shè)計(jì)）氣動(dòng)機(jī)械手指導(dǎo)班主任：**：氣動(dòng)機(jī)械手的設(shè)計(jì)專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其手動(dòng)物理生：（簽名）郭指導(dǎo)班主任：（**）機(jī)械手是工業(yè)手動(dòng)控制領(lǐng)域中常常用到的一種才能手動(dòng)抓取、操作的裝置，多用于手動(dòng)生產(chǎn)線、自動(dòng)機(jī)的上下料、數(shù)控設(shè)備的手動(dòng)換刀裝置中。氣動(dòng)機(jī)械手作為機(jī)械手的一種，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、動(dòng)作迅速、平穩(wěn)、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。本文主要進(jìn)行了氣動(dòng)機(jī)械手的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和氣動(dòng)設(shè)計(jì)。機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)由汽缸、氣爪和聯(lián)接件組成，可按預(yù)定軌跡運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)型腔的抓取、搬運(yùn)和卸載。氣動(dòng)部份的設(shè)計(jì)主要是選擇合適的控制閥，設(shè)計(jì)合理的氣動(dòng)控制回路，通過控制和調(diào)節(jié)各個(gè)汽缸壓縮空氣的壓力、流量和方向來(lái)使氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)獲得必要的力、動(dòng)作速率和改變運(yùn)動(dòng)方向，并按規(guī)定的程序工作。關(guān)鍵詞：氣動(dòng)機(jī)械手；汽缸；氣動(dòng)回路。:：翻譯你還是自己來(lái)吧，這個(gè)須要專業(yè)的術(shù)語(yǔ)和語(yǔ)感，這個(gè)真干不了。:p目錄引言…………………………………………………11.1機(jī)械手發(fā)展史……………………………………11.2機(jī)械手的分類…………………………………21.3機(jī)械手的組成…………………………………41.4應(yīng)用機(jī)械手的意義………………………………6機(jī)械手總體設(shè)計(jì)方案和氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)…………72.1機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃………………………………72.2機(jī)械手基本方式的選擇…………………………82.3機(jī)械手的主要部件及運(yùn)動(dòng)………………………92.4驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇…………………………………92.5機(jī)械手的控制方案設(shè)計(jì)…………………………102.6機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表…………………………102.7氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì)………………………………112.7.1前法蘭式汽缸的簡(jiǎn)介………………………112.7.2氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖…………………11氣動(dòng)機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………133.1機(jī)械手末端執(zhí)行的設(shè)計(jì)…………………………133.1.2右手的形狀和分類………………………133.1.1夾持式手部結(jié)構(gòu)…………………………133.1.3設(shè)計(jì)時(shí)考慮的幾個(gè)問題……………………143.1.4手持式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖………………………143.1.5汽缸規(guī)格的確定于校核……………………153.2手指伸縮汽缸的規(guī)格設(shè)計(jì)與校核………………173.2.1規(guī)格設(shè)計(jì)和校核…………………………173.2.2平衡裝置設(shè)計(jì)……………………………183.2.3導(dǎo)向裝置…………………………………183.2.4平衡裝置…………………………………183.3手指升降汽缸的規(guī)格設(shè)計(jì)與校核………………193.3.1規(guī)格設(shè)計(jì)…………………………………193.3.2規(guī)格校核…………………………………193.4手指回轉(zhuǎn)汽缸的規(guī)格設(shè)計(jì)與校核………………203.4.1規(guī)格設(shè)計(jì)…………………………………203.4.2規(guī)格校核…………………………………204、總結(jié)與感受………………………………………214-1總結(jié)……………………………………………214-2感受…………………………………………21總論1.1機(jī)械手發(fā)展史機(jī)械手是在機(jī)械化，手動(dòng)化生產(chǎn)過程中發(fā)展上去的一種新型裝置。
它是機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特性是可通過編程來(lái)完成各類預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其彰顯了人的智能和適應(yīng)性。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機(jī)械手被廣泛的運(yùn)用于手動(dòng)生產(chǎn)線中，機(jī)械手盡管目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)，不知疲勞，不怕危險(xiǎn)，高低杠重物的力量比人手力大的特性，因而，機(jī)械手已遭到許多部門的注重，并越來(lái)越廣泛地得到了應(yīng)用。機(jī)械手首先是從日本開始研發(fā)的。1958年日本聯(lián)合控制公司研發(fā)出第一臺(tái)機(jī)械手。它的結(jié)構(gòu)是：機(jī)體上安裝一個(gè)回轉(zhuǎn)長(zhǎng)臂，底部裝有電磁塊的螺孔抓放機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教形的。1962年，澳洲聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎(chǔ)上又試制成一臺(tái)數(shù)控示教重現(xiàn)型機(jī)械手。商名為（即萬(wàn)能手動(dòng)）。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)仿造坦克炮塔，臂可以回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮、用油壓驅(qū)動(dòng)；控制系統(tǒng)用磁鼓作為儲(chǔ)存裝置。不少球座標(biāo)通用機(jī)械手就是在這個(gè)基礎(chǔ)上發(fā)展上去的。同年，加拿大機(jī)械制造公司也實(shí)驗(yàn)成功一種叫機(jī)械手。該機(jī)械手的中央立柱可以回轉(zhuǎn)、升降采用油壓驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)也是示教重現(xiàn)型。這兩種出現(xiàn)在六十年代初的機(jī)械手，是后來(lái)美國(guó)工業(yè)機(jī)械手發(fā)展的基礎(chǔ)。1978年日本公司和耶魯學(xué)院，麻省理工大學(xué)聯(lián)合研發(fā)一種-型工業(yè)機(jī)械手，裝有大型電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，用于裝配作業(yè)，定位偏差大于1毫米。
聯(lián)邦瑞士KnKa公司還生產(chǎn)一種焊接機(jī)械手，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。目前，機(jī)械手大部份還屬于第一代，主要借助人工進(jìn)行控制；改進(jìn)的方向主要是增加成本和提升精度。第二代機(jī)械手正在加緊研發(fā)。它設(shè)有微型電子估算控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各類傳感，把覺得到的信息反饋，使機(jī)械手具有覺得機(jī)能。第三代機(jī)械手則能獨(dú)立完成工作中過程中的任務(wù)。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系，并逐漸發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS和柔性制造單元FMC中的重要一環(huán)節(jié)。1.2機(jī)械手的分類目前對(duì)機(jī)械手還沒有統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)不同的分類方法可以把機(jī)械手分成多種類型。工業(yè)機(jī)械手的種類好多，關(guān)于分類的問題，目前在國(guó)外尚無(wú)統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)，在此暫按使用范圍、驅(qū)動(dòng)方法和控制系統(tǒng)等進(jìn)行分類。（1）按用途分機(jī)械手可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種:1）專用機(jī)械手它是附屬于主機(jī)的、具有固定程序而無(wú)獨(dú)立控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置。專用機(jī)械手具有動(dòng)作少、工作對(duì)象單一、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用可靠和造價(jià)低等特性，適用于大批量的手動(dòng)化生產(chǎn)的手動(dòng)換刀機(jī)械手，如手動(dòng)車床、自動(dòng)線的上、下料機(jī)械手和加工中心。2）通用機(jī)械手它是一種具有獨(dú)立控制系統(tǒng)的、程序可變的、動(dòng)作靈活多樣的機(jī)械手。
在性能范圍內(nèi)，其動(dòng)作程序是可變的，通過調(diào)整可在不同場(chǎng)合使用，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是獨(dú)立的。通用機(jī)械手的工作范圍大、定位精度高、通用性強(qiáng)，適用于不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量手動(dòng)化的生產(chǎn)。通用機(jī)械手按其控制定位的方法不同可分為簡(jiǎn)易型和伺服型兩種:簡(jiǎn)易型以“開一關(guān)”式控制定位，只能是點(diǎn)位控制，伺服型可以是點(diǎn)位的，也可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制，伺服型具有伺服系統(tǒng)定位控制系統(tǒng)，通常的伺服型通用機(jī)械手屬于數(shù)控類型。(2)按驅(qū)動(dòng)形式分1）油壓傳動(dòng)機(jī)械手是以油壓的壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。其主要特征是:抓重可達(dá)幾百公斤以上、傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作靈敏。但對(duì)密封裝置要求嚴(yán)格，不然油的泄露對(duì)機(jī)械手的工作性能有很大的影響，且不宜在低溫、低溫下工作。若機(jī)械手采用電液伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，使機(jī)械手的通用性擴(kuò)大，并且電液伺服閥的制造精度高，油液過濾要求嚴(yán)格，成本高。2）氣壓傳動(dòng)機(jī)械手是以壓縮空氣的壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。其主要特征是:介質(zhì)李源極為便捷，輸出力小，氣動(dòng)動(dòng)作迅速，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。并且，因?yàn)榭諝饩哂锌蓧嚎s的特點(diǎn)，工作速率的穩(wěn)定性較差，沖擊大，但是氣源壓力較低，抓重一般在30公斤以下，在同樣抓重條件下它比油壓機(jī)械手的結(jié)構(gòu)大，所以適用于高速、輕載、高溫和煙塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。
3）機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械手即由機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(如曲軸、連桿、齒輪和蝸桿、間歇機(jī)構(gòu)等)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手。它是一種附屬于工作主機(jī)的專用機(jī)械手，其動(dòng)力是由工作機(jī)械傳遞的。它的主要特征是運(yùn)動(dòng)確切可靠，用于工作主機(jī)的上、下料。動(dòng)作頻度大，但結(jié)構(gòu)較大，動(dòng)作程序不可變。4）電力傳動(dòng)機(jī)械手即有特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、直線馬達(dá)或功率步進(jìn)馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的械手，由于不須要中間的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)機(jī)械助力臂氣路圖解，故機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。其中直線馬達(dá)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速率快和行程長(zhǎng)，維護(hù)和使用便捷。這種機(jī)械手目前還不多，但有發(fā)展前(3)按控制方法分1）點(diǎn)位控制它的運(yùn)動(dòng)為空間點(diǎn)到點(diǎn)之間的聯(lián)通，只能控制運(yùn)動(dòng)過程中幾個(gè)點(diǎn)的位置，不能控制其運(yùn)動(dòng)軌跡。若欲控制的點(diǎn)數(shù)多，則必然降低電氣控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。目前使用的專用和通用工業(yè)機(jī)械手均屬于這種。2）連續(xù)軌跡控制它的運(yùn)動(dòng)軌跡為空間的任意連續(xù)曲線，其特征是設(shè)定點(diǎn)為無(wú)限的，整個(gè)聯(lián)通過程處于控制之下，可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)和確切的運(yùn)動(dòng)，而且使用范圍廣，但電氣控制系統(tǒng)復(fù)雜。這類工業(yè)機(jī)械手通常采用大型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。(4）按其他方式還可以分為1）家務(wù)型機(jī)械手：能幫助人們打理生活，做簡(jiǎn)單的家務(wù)活。2）操作型機(jī)械手：能手動(dòng)控制，可重復(fù)編程，多功能，有幾個(gè)自由度，可固定或運(yùn)動(dòng)，用于相關(guān)手動(dòng)化系統(tǒng)中。
3）程控型機(jī)械手：按預(yù)先要求的次序及條件，依次控制機(jī)械手的機(jī)械動(dòng)作。4）示教重現(xiàn)型機(jī)械手：通過引導(dǎo)或其它方法機(jī)械助力臂氣路圖解，先教會(huì)機(jī)械手動(dòng)作，輸入工作程序，機(jī)械手則手動(dòng)重復(fù)進(jìn)行作業(yè)。5）數(shù)控型機(jī)械手：毋須使機(jī)械手動(dòng)作，通過數(shù)值、語(yǔ)言等對(duì)機(jī)器人進(jìn)行示教，機(jī)械手按照示教后的信息進(jìn)行作業(yè)。6）覺得控制型機(jī)械手：借助傳感獲取的信息控制機(jī)械手的動(dòng)作。7）適應(yīng)控制型機(jī)械手：能適應(yīng)環(huán)境的變化，控制其自身的行動(dòng)。8）學(xué)習(xí)控制型機(jī)械手：能“體會(huì)”工作的經(jīng)驗(yàn)，具有一定的學(xué)習(xí)功能，并將所“學(xué)”的經(jīng)驗(yàn)用于工作中。9）智能機(jī)械手：以人工智能決定其行動(dòng)的機(jī)械手。1.3機(jī)械手的組成機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置測(cè)量裝置等所組成。各系統(tǒng)互相之間的關(guān)系如方框圖2-1所示。圖1-1機(jī)械手組成方框圖(一)執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機(jī)構(gòu)。1、手部:即與物件接觸的部件。因?yàn)榕c物件接觸的方式不同，可分為夾持式和吸附式手在本課題中我們采用夾持式手部結(jié)構(gòu)。夾持式手部由右手(或手爪)和傳力機(jī)構(gòu)所構(gòu)成。右手是與物件直接接觸的預(yù)制構(gòu)件，常用的拇指運(yùn)動(dòng)方式有回轉(zhuǎn)型和平移型。
回轉(zhuǎn)型拇指結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，故應(yīng)用較廣泛。平移型應(yīng)用較少，其緣由是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但平移型拇指夾持方形零件時(shí)，螺孔半徑變化不影響其軸心的位置，因而適合夾持半徑變化范圍大的車削。中指結(jié)構(gòu)取決于被抓取物件的表面形狀、被抓部位(是外廓或是內(nèi)孔)和物件的重量及規(guī)格。常用的指形有平面的、V形面的和曲面的:右手有外夾式和內(nèi)撐式;指數(shù)有雙指式、多指式和右手雙指式等。而傳力機(jī)構(gòu)則通過手掌形成夾緊力來(lái)完成夾放物件的任務(wù)。傳力機(jī)構(gòu)型式較多經(jīng)常用的有:銷子杠桿式、連桿杠桿式、斜面杠桿式、齒輪蝸桿式、絲杠螺絲彈簧式和重力式等。2、手腕:是聯(lián)接手部和腳部的部件，并可拿來(lái)調(diào)整被抓取物件的方位(即坐姿)3、手臂:腹部是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手指的作用是帶動(dòng)手指去抓取物件，并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)到指定的位置.工業(yè)機(jī)械手的手指一般由驅(qū)動(dòng)手