畢業(yè)論文----工業(yè)機(jī)械手的應(yīng)用與發(fā)展

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　工業(yè)機(jī)械手的應(yīng)用與發(fā)展</p><p>　　姓 名 </p><p>　　學(xué) 院 </p><p>　　專(zhuān) 業(yè) 機(jī)電一體化 </p><p>　　指導(dǎo)教師

2、 </p><p>　　職 稱(chēng) </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　工業(yè)機(jī)械手(人)又稱(chēng)通用自動(dòng)機(jī)械手,是一種“獨(dú)立”的可編程序的自動(dòng)機(jī)械手。它是在五十年代末期出現(xiàn),近年來(lái)才迅速發(fā)展起來(lái)的重要自動(dòng)化裝置,現(xiàn)已成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的一種重要手段。工業(yè)機(jī)械手已應(yīng)用機(jī)

3、械制造的多種工藝中以代替人工,并成為機(jī)械加工人員所需掌握的生產(chǎn)工具。機(jī)械手是在機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)械手被廣泛的運(yùn)用于自動(dòng)生產(chǎn)線中，機(jī)械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興的技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手雖然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)，抓舉重物的力量比人手力大的特點(diǎn)，因

4、此，機(jī)械手已受到許多部門(mén)的重視，并越來(lái)越廣泛地得到了應(yīng)用。機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門(mén)跨學(xué)科綜合技術(shù)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)械手； 機(jī)械制造； 自動(dòng)化； 機(jī)械手；AutoCAD；Solidworks； 現(xiàn)代傳動(dòng)</p><p><b>　　目 錄</b></p>&l

5、t;p>　　第一章 機(jī)械手的基本原理………………………………………… 1</p><p>　　1.1機(jī)械手的概述………………………………………………………… 1</p><p>　　1.2機(jī)械手的特點(diǎn)………………………………………………………………… 1</p><p>　　1.3機(jī)械手分為三類(lèi)……………………………………………………………… 2<

6、;/p><p>　　第二章 選擇與分析………………………………………………… 2</p><p>　　2.1直角坐標(biāo)型………………………………………………………………… 2</p><p>　　2.2平面關(guān)節(jié)型………………………………………………………………… 3</p><p>　　第三章 執(zhí)行機(jī)構(gòu)與總體方案………………………

7、……………… 3</p><p>　　3.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)……………………………………………………………………… 3</p><p>　　3.2總體方案……………………………………………………………………… 4</p><p>　　第四章 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案選擇………………………………………… 4</p><p>　　4.1 液壓驅(qū)動(dòng)……………

8、………………………………………………………… 4</p><p>　　4.2氣壓驅(qū)動(dòng)……………………………………………………………………… 4</p><p>　　4.3電動(dòng)驅(qū)動(dòng)……………………………………………………………………… 4</p><p>　　第五章 機(jī)械手結(jié)構(gòu)及制作………………………………………… 5</p><p&g

9、t;　　5.1氣動(dòng)技術(shù)及氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展過(guò)程………………………………………… 5</p><p>　　5.2氣動(dòng)機(jī)械手的應(yīng)用現(xiàn)狀……………………………………………………… 6</p><p>　　第六章 發(fā)展前景及方向……………………………………………… 6</p><p>　　6.1重復(fù)高精度…………………………………………………………………… 7</

10、p><p>　　6.2模塊化………………………………………………………………………… 7</p><p>　　6.3無(wú)給油化……………………………………………………………………… 7</p><p>　　6.4機(jī)電氣一體化………………………………………………………………… 7</p><p>　　結(jié)論……………………………………………………

11、…………………………… 8</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………………… 9</p><p>　　謝辭…………………………………………………………………… 14</p><p>　　第一章 機(jī)械手的基本原理</p><p><b>　　1.1機(jī)械手的概述</b></p>

12、<p>　　近年來(lái), 氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域迅速拓寬, 尤其是在各種自動(dòng)化生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng)用。電氣可編程控制技術(shù)與氣動(dòng)技術(shù)相結(jié)合, 使整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化程度更高, 控制方式更靈活, 性能更加可靠; 氣動(dòng)機(jī)械手、柔性自動(dòng)生產(chǎn)線的迅速發(fā)展, 對(duì)氣動(dòng)技術(shù)提出了更多更高的要求; 微電子技術(shù)的引入, 促進(jìn)了電氣比例伺服技術(shù)的發(fā)展, 現(xiàn)代控制理論的發(fā)展, 使氣動(dòng)技術(shù)從開(kāi)關(guān)控制進(jìn)入閉環(huán)比例伺服控制, 控制精度不斷提高; 由于氣動(dòng)脈寬調(diào)制技術(shù)具有

13、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗污染能力強(qiáng)和成本低廉等特點(diǎn), 國(guó)內(nèi)外都在大力開(kāi)發(fā)研究。</p><p>　　機(jī)械手在自動(dòng)化車(chē)間中用來(lái)運(yùn)送物料,從事焊接、噴漆、裝配等工藝操作，可將操作工人從繁重、單調(diào)、重復(fù)的體力勞動(dòng)中解放出來(lái)。特別是在高溫、危險(xiǎn)、有害的作業(yè)環(huán)境（放射性、有毒氣體、粉塵、易燃、易爆、強(qiáng)噪聲等）中，可用機(jī)械手代替人的部分操作。目前，機(jī)械手已廣泛應(yīng)用于鑄造、鍛造、沖壓、切削加工、噴漆、裝配等各種工藝過(guò)程中。本文介紹一種執(zhí)行

14、機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)和液壓缸組成，采用PLC控制的機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。</p><p>　　從各國(guó)的行業(yè)統(tǒng)計(jì)資料來(lái)看, 近30 多年來(lái), 氣動(dòng)行業(yè)發(fā)展很快。20世紀(jì)70年代, 液壓與氣動(dòng)元件的產(chǎn)值比約為9∶1, 而30 多年后的今天, 在工業(yè)技術(shù)發(fā)達(dá)的歐美、日本等國(guó)家, 該比例已達(dá)到6∶4, 甚至接近5 ∶5。我國(guó)的氣動(dòng)行業(yè)起步較晚, 但發(fā)展較快。從20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始, 氣動(dòng)元件產(chǎn)值的年遞增率達(dá)20%以上, 高于

15、中國(guó)機(jī)械工業(yè)產(chǎn)值平均年遞增率。隨著微電子技術(shù)、PLC技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用, 氣動(dòng)技術(shù)已成為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代傳動(dòng)與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。</p><p><b>　　1.2機(jī)械手的特點(diǎn)</b></p><p>　?。?） 對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng) 能代替人從事危險(xiǎn)，有害的工作。在長(zhǎng)時(shí)間工作對(duì)人體有害的場(chǎng)所，機(jī)械手不受影響，只要根據(jù)工作環(huán)境進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，

16、選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾徒Y(jié)構(gòu)，機(jī)械手就可以在異常高溫或低溫，異常壓力和有害氣體，粉塵，放射線作用下，以及沖壓，滅等危險(xiǎn)環(huán)境中勝任工作。</p><p>　?。?） 機(jī)械手能持久，耐勞，可以把人從繁重單調(diào)的勞動(dòng)中解放出來(lái)，并能擴(kuò)大和延伸人的功能。</p><p>　?。?） 由于機(jī)械手的動(dòng)作準(zhǔn)確，因此可以穩(wěn)定和提高產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)又可以避免人為的操作錯(cuò)誤。</p><p>　

17、　（4） 機(jī)械手特點(diǎn)是通過(guò)用工業(yè)機(jī)械手的通用性，靈活性好，能很好的適應(yīng)產(chǎn)品的不斷變化，以滿足柔性產(chǎn)生的需要。</p><p>　　1.3機(jī)械手分為三類(lèi)</p><p>　　第一類(lèi)：是不需要人工操作的通用機(jī)械手。它是一種獨(dú)立的不附屬于某一主機(jī)的裝置。它可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，以完成各項(xiàng)規(guī)定的操作。它的特點(diǎn)是具備普通機(jī)械的性能之外，還具備通用機(jī)械、記憶智能的三元機(jī)械。第二類(lèi)：是需要人工才做

18、的，稱(chēng)為操作機(jī)。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過(guò)操作機(jī)來(lái)完成特定的作業(yè)，后來(lái)發(fā)展到用無(wú)線電訊號(hào)操作機(jī)來(lái)進(jìn)行探測(cè)月球等。工業(yè)中采用的鍛造操作機(jī)也屬于這一范疇。第三類(lèi)：是用專(zhuān)用機(jī)械手，主要附屬于自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)線上，用以解決機(jī)床上下料和工件送。</p><p>　　第二章 選擇與分析</p><p>　　為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的末端執(zhí)行器在空間的位置而提供的3個(gè)自由度，可以有不同的運(yùn)動(dòng)組合，通?？梢詫⑵?/p>

19、設(shè)計(jì)成如下五種形式。</p><p>　　圓柱坐標(biāo)型 這種運(yùn)動(dòng)形式是通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)移動(dòng)，共三個(gè)自由度組成的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，工作空間為圓柱形，它與直角坐標(biāo)型比較，在相同的空間條件下，機(jī)體所占體積小，而運(yùn)動(dòng)范圍大。</p><p>　　2.1 直角坐標(biāo)型 </p><p>　　直角坐標(biāo)型機(jī)器人，其運(yùn)動(dòng)部分的三個(gè)相互垂直的直線組成，其工作空間為長(zhǎng)方體，它在各個(gè)軸向的移動(dòng)距離

20、可在坐標(biāo)軸上直接讀出，直觀性強(qiáng)，易于位置和姿態(tài)的編程計(jì)算，定位精度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但機(jī)體所占空間大，靈活性較差。</p><p>　　球坐標(biāo)型 又稱(chēng)極坐標(biāo)型，它由兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)直線組成，即一個(gè)回轉(zhuǎn)，一個(gè)俯仰和一個(gè)伸縮，其工作空間圖形唯一球體，它可以做上下俯仰動(dòng)作并能夠抓取地面上的東西或較低位置的工件，具有結(jié)構(gòu)緊湊、工作范圍大的特點(diǎn)，但是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。</p><p>　　關(guān)節(jié)型 關(guān)節(jié)型又

21、稱(chēng)回轉(zhuǎn)坐標(biāo)型，這種機(jī)器人的手臂與人體上肢類(lèi)似，其前三個(gè)自由度都是回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，這種機(jī)器人一般由和大小臂組成，立柱與大臂間形成肘關(guān)節(jié)，可使大臂作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和使大臂作俯仰運(yùn)動(dòng)，小臂作俯仰擺動(dòng)，其特點(diǎn)是工作空間范圍大，動(dòng)作靈活，通用性強(qiáng)，能抓取靠近機(jī)座的工件。</p><p>　　2.2 平面關(guān)節(jié)型 </p><p>　　采用兩個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和一個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)；兩個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)控制前后、左右運(yùn)動(dòng)，而移動(dòng)關(guān)節(jié)控制上

22、下運(yùn)動(dòng)，其工作空間的軌跡圖形如圖所示，它的縱截面為一矩形的回轉(zhuǎn)體，縱截面高為移動(dòng)關(guān)節(jié)的行程長(zhǎng)兩回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角的大小決定了回轉(zhuǎn)體截面的大小、形狀。這種機(jī)器人在水平方向上有柔順度，在垂直方向上有較大的剛度，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作靈活，多用于裝配作業(yè)中，特別適合中小規(guī)格零件的插接裝配，如在電子工業(yè)的接插、裝配中應(yīng)用廣泛。</p><p>　　第三章 執(zhí)行機(jī)構(gòu)與總體方案</p><p><b&g

23、t;　　3.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)</b></p><p>　?。?）手部 既直接與工件接觸的部分，一般是回轉(zhuǎn)型或平動(dòng)型（多為回轉(zhuǎn)型，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單）。手部多為兩指（也有多指）；根據(jù)需要分為外抓式和內(nèi)抓式兩種；也可以用負(fù)壓式或真空式的空氣吸盤(pán)（主要用于吸冷的，光滑表面的零件或薄板零件）和電磁吸盤(pán)。</p><p>　　傳力機(jī)構(gòu)形式教多，常用的有：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜槭杠桿式、齒輪齒條式

24、、絲杠螺母式、彈簧式和重力式。 </p><p>　　（2）腕部 是連接手部和臂部的部件，并可用來(lái)調(diào)節(jié)被抓物體的方位，以擴(kuò)大機(jī)械手的動(dòng)作范圍，并使機(jī)械手變的更靈巧，適應(yīng)性更強(qiáng)。手腕有獨(dú)立的自由度。有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、上下擺動(dòng)、左右擺動(dòng)。一般腕部設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)再增加一個(gè)上下擺動(dòng)即可滿足工作要求，有些動(dòng)作較為簡(jiǎn)單的專(zhuān)用機(jī)械手，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，可以不設(shè)腕部，而直接用臂部運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)手部搬運(yùn)工件。 </p><p&g

25、t;　　目前，應(yīng)用最為廣泛的手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)液壓（氣）缸，它的結(jié)構(gòu)緊湊，靈巧但回轉(zhuǎn)角度小（一般小于 2700）,并且要求嚴(yán)格密封，否則就難保證穩(wěn)定的輸出扭距。因此在要求較大回轉(zhuǎn)角的情況下，采用齒條傳動(dòng)或鏈輪以及輪系結(jié)構(gòu)。 </p><p>　?。?）臂部  手臂部件是機(jī)械手的重要握持部件。它的作用是支撐腕部和手部（包括工作或夾具），并帶動(dòng)他們做空間運(yùn)動(dòng)。 </p><p>

26、　　臂部運(yùn)動(dòng)的目的：把手部送到空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)任意一點(diǎn)。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實(shí)現(xiàn)。因此，一般來(lái)說(shuō)臂部具有三個(gè)自由度才能滿足基本要求，即手臂的伸縮、左右旋轉(zhuǎn)、升降（或俯仰）運(yùn)動(dòng)。 </p><p>　　手臂的各種運(yùn)動(dòng)通常用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（如液壓缸或者氣缸）和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的靜、動(dòng)載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)較為多，受力復(fù)雜。因此，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍

27、、靈活性以及抓重大小和定位精度直接影響機(jī)械手的工作性能。 </p><p>　?。?）行走機(jī)構(gòu) 有的工業(yè)機(jī)械手帶有行走機(jī)構(gòu)，我國(guó)的正處于仿真階段。</p><p><b>　　3.2總體方案</b></p><p>　　要執(zhí)行的詳細(xì)的動(dòng)作為：（1）定位 （2）抓取 （3）提升 （4）順時(shí)針轉(zhuǎn)90° （5） 前進(jìn) （6）下降 （7

28、）松開(kāi) （8）提升 （9）后退 （10）逆時(shí)針轉(zhuǎn)90° （11） 下降，完成一個(gè)工作循環(huán)。</p><p>　　第四章 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案選擇</p><p>　　一般情況下機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選擇大致按照如下原則進(jìn)行選擇：</p><p>　?。?）物料搬運(yùn)用有限點(diǎn)位控制的程序控制機(jī)器人，重負(fù)載用液壓驅(qū)動(dòng)，中等載荷可選用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，輕載荷可選用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系

29、統(tǒng)。沖壓機(jī)器人多用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。</p><p>　?。?）用于點(diǎn)焊和弧焊及噴涂作業(yè)的機(jī)械手，要求具有任意點(diǎn)位和軌跡控制功能，需采用伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，需采用液壓驅(qū)動(dòng)或電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方能滿足要求</p><p>　　按照動(dòng)力源分為液壓、氣壓和電動(dòng)三大類(lèi)，根據(jù)需要，也可以將這三種基本類(lèi)型組合成復(fù)合式的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。</p><p>　　4.1 液壓驅(qū)動(dòng) </p>

30、<p>　　液壓技術(shù)比較成熟，具有動(dòng)力大、力慣量比大、快速響應(yīng)高、易于實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)等特點(diǎn)，適用于承載能力大、慣量大以及在防爆環(huán)境中工作的機(jī)械手。</p><p><b>　　4.2 氣壓驅(qū)動(dòng)</b></p><p>　　具有速度快、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便價(jià)格低等特點(diǎn)，適用于中小負(fù)載的系統(tǒng)中。難于實(shí)現(xiàn)伺服控制，多用于程序控制的機(jī)械手中，在上下料和沖壓機(jī)械手中應(yīng)

31、用較多。</p><p>　　4.3 電動(dòng)驅(qū)動(dòng) </p><p>　　隨著低慣量、直流伺服電機(jī)及配套的伺服驅(qū)動(dòng)器的廣泛采用，這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)被大量選用</p><p>　　第五章 機(jī)械手結(jié)構(gòu)及動(dòng)作</p><p>　　5.1 氣動(dòng)技術(shù)及氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展過(guò)程</p><p>　　氣動(dòng)技術(shù)是以空氣壓縮機(jī)為動(dòng)力源, 以壓縮空

32、氣為工作介質(zhì), 進(jìn)行能量傳遞或信號(hào)傳遞的工程技術(shù),是實(shí)現(xiàn)各種生產(chǎn)控制、自動(dòng)控制的重要手段之一。</p><p>　　大約開(kāi)始于1776年, Johnwilkimson發(fā)明能產(chǎn)生1個(gè)大氣壓左右壓力的空氣壓縮機(jī)。1880 年, 人們第一次利用氣缸做成氣動(dòng)剎車(chē)裝置, 將它成功地用到火車(chē)的制動(dòng)上。20世紀(jì)30年代初, 氣動(dòng)技術(shù)成功地應(yīng)用于自動(dòng)門(mén)的開(kāi)閉及各種機(jī)械的輔助動(dòng)作上。至50年代初, 大多數(shù)氣壓元件從液壓元件改造或演

33、變過(guò)來(lái), 體積很大。60 年代, 開(kāi)始構(gòu)成工業(yè)控制系統(tǒng), 自成體系, 不再與風(fēng)動(dòng)技術(shù)相提并論。在70 年代, 由于氣動(dòng)技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用, 在自動(dòng)化控制領(lǐng)域得到廣泛的推廣。80年代進(jìn)入氣動(dòng)集成化、微型化的時(shí)代。90 年代至今, 氣動(dòng)技術(shù)突破了傳統(tǒng)的死區(qū), 經(jīng)歷著飛躍性的發(fā)展, 人們克服了閥的物理尺寸局限, 真空技術(shù)日趨完美, 高精度模塊化氣動(dòng)機(jī)械手問(wèn)世, 智能氣動(dòng)這一概念產(chǎn)生, 氣動(dòng)伺服定位技術(shù)使氣缸高速下實(shí)現(xiàn)任意點(diǎn)自動(dòng)定位, 智

34、能閥島十分理想地解決了整個(gè)自動(dòng)生產(chǎn)線的分散與集中控制問(wèn)題。</p><p>　　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?！　鈩?dòng)機(jī)械手強(qiáng)調(diào)模塊化的形式, 現(xiàn)代傳輸技術(shù)的氣動(dòng)機(jī)械手在控制方面采用了先進(jìn)的閥島技術(shù)(可重復(fù)編程等) , 氣動(dòng)伺服系統(tǒng)(可實(shí)現(xiàn)任意位置上的精確定位) , 在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上全部采用模塊化的拼裝結(jié)構(gòu)。</p>&

35、lt;p>　　90年代初, 由布魯塞爾皇家軍事學(xué)院Y?Bando教授領(lǐng)導(dǎo)的綜合技術(shù)部開(kāi)發(fā)研制的電子氣動(dòng)機(jī)器人——“阿基里斯”六腳勘探員, 是氣動(dòng)技術(shù)、PLC控制技術(shù)和傳感技術(shù)完美結(jié)合產(chǎn)生的“六足動(dòng)物”6個(gè)腳中的每一個(gè)腳都有3個(gè)自由度, 一個(gè)直線氣缸把腳提起、放下, 一個(gè)擺動(dòng)馬達(dá)控制腳伸展/退回運(yùn)動(dòng), 另一個(gè)擺動(dòng)馬達(dá)則負(fù)責(zé)圍繞腳的軸心做旋轉(zhuǎn)之用。</p><p>　　由漢諾威大學(xué)材料科學(xué)研究院設(shè)計(jì)的氣動(dòng)攀墻機(jī)

36、器人, 它集遙感技術(shù)和真空技術(shù)于一體, 成功地解決了垂直攀緣等視為危險(xiǎn)工作的操作問(wèn)題。</p><p>　　Tron-X電子氣動(dòng)機(jī)器人, 能與人親切地握手,它的頭部、腰部、手能與人類(lèi)一樣彎曲運(yùn)動(dòng), 并且有良好的柔韌性。在幕后操縱人員的操作下(或通過(guò)自身的編程控制) 能與人進(jìn)行對(duì)話, 或作自我介紹等。Tron-X電子氣動(dòng)機(jī)器人集電子技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)和人工智能為一體, 它告訴我們, 氣動(dòng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人中最難解決的靈

37、活的自由度, 具有在足夠工作空間的適應(yīng)性、高精度和快速靈敏的反應(yīng)能力。</p><p>　　5.2 氣動(dòng)機(jī)械手的應(yīng)用現(xiàn)狀</p><p>　　由于氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)使用安全、可靠, 可以在高溫、震動(dòng)、易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射等惡劣環(huán)境下工作。而氣動(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、容易實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速、易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)、易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)作等優(yōu)

38、點(diǎn)。所以, 氣動(dòng)機(jī)械手被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)制造業(yè)、半導(dǎo)體及家電行業(yè)、化肥和化工, 食品和藥品的包裝、精密儀器和軍事上。　　現(xiàn)代汽車(chē)制造工廠的生產(chǎn)線, 尤其是主要工藝的焊接生產(chǎn)線, 大多采用了氣動(dòng)機(jī)械手。車(chē)身在每個(gè)工序的移動(dòng); 車(chē)身外殼被真空吸盤(pán)吸起和放下, 在指定工位的夾緊和定位; 點(diǎn)焊機(jī)焊頭的快速接近、減速軟著陸后的變壓控制點(diǎn)焊, 都采用了各種特殊功能的氣動(dòng)機(jī)械手。高頻率的點(diǎn)焊、力控的準(zhǔn)確性及完成整個(gè)工序過(guò)程的高度自動(dòng)化, 堪稱(chēng)是最有代

39、表性的氣動(dòng)機(jī)械手應(yīng)用之一。</p><p>　　在彩電、冰箱等家用電器產(chǎn)品的裝配生產(chǎn)線上,在半導(dǎo)體芯片、印刷電路等各種電子產(chǎn)品的裝配流水線上, 不僅可以看到各種大小不一、形狀不同的氣缸、氣爪, 還可以看到許多靈巧的真空吸盤(pán)將一般氣爪很難抓起的顯像管、紙箱等物品輕輕地吸住, 運(yùn)送到指定目標(biāo)位置。對(duì)加速度限制十分嚴(yán)格的芯片搬運(yùn)系統(tǒng), 采用了平穩(wěn)加速的SIN氣缸。氣動(dòng)機(jī)械手用于對(duì)食品行業(yè)的粉狀、粒狀、塊狀物料的自動(dòng)計(jì)量

40、包裝; 用于煙草工業(yè)的自動(dòng)卷煙和自動(dòng)包裝等許多工序。如酒、油漆灌裝氣動(dòng)機(jī)械手; 自動(dòng)加蓋、安裝和擰緊氣動(dòng)機(jī)械手, 牛奶盒裝箱氣動(dòng)機(jī)械手等。</p><p>　　此外, 氣動(dòng)系統(tǒng)、氣動(dòng)機(jī)械手被廣泛應(yīng)用于制藥與醫(yī)療器械上。如: 氣動(dòng)自動(dòng)調(diào)節(jié)病床 , Ro-bodoc機(jī)器人, da Vinci外科手術(shù)機(jī)器人等。</p><p>　　第六章 發(fā)展前景及方向</p><p>

41、;<b>　　6.1重復(fù)高精度</b></p><p>　　精度是指機(jī)器人、機(jī)械手到達(dá)指定點(diǎn)的精確程度, 它與驅(qū)動(dòng)器的分辨率以及反饋裝置有關(guān)。重復(fù)精度是指如果動(dòng)作重復(fù)多次, 機(jī)械手到達(dá)同樣位置的精確程度。重復(fù)精度比精度更重要, 如果一個(gè)機(jī)器人定位不夠精確, 通常會(huì)顯示一個(gè)固定的誤差, 這個(gè)誤差是可以預(yù)測(cè)的, 因此可以通過(guò)編程予以校正。重復(fù)精度限定的是一個(gè)隨機(jī)誤差的范圍, 它通過(guò)一定次數(shù)地重復(fù)

42、運(yùn)行機(jī)器人來(lái)測(cè)定。隨著微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展, 以及氣動(dòng)伺服技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室和氣動(dòng)伺服定位系統(tǒng)的成套化。氣動(dòng)機(jī)械手的重復(fù)精度將越來(lái)越高, 它的應(yīng)用領(lǐng)域也將更廣闊, 如核工業(yè)和軍事工業(yè)等。</p><p><b>　　6.2 模塊化</b></p><p>　　有的公司把帶有系列導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)裝置的氣動(dòng)機(jī)械手稱(chēng)為簡(jiǎn)單的傳輸技術(shù), 而把模塊化拼裝的氣動(dòng)機(jī)械手稱(chēng)為現(xiàn)代傳輸技

43、術(shù)。模塊化拼裝的氣動(dòng)機(jī)械手比組合導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)裝置更具靈活的安裝體系。它集成電接口和帶電纜及氣管的導(dǎo)向系統(tǒng)裝置, 使機(jī)械手運(yùn)動(dòng)自如。由于模塊化氣動(dòng)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)部件采用了特殊設(shè)計(jì)的滾珠軸承, 使它具有高剛性、高強(qiáng)度及精確的導(dǎo)向精度。優(yōu)良的定位精度也是新一代氣動(dòng)機(jī)械手的一個(gè)重要特點(diǎn)。模塊化氣動(dòng)機(jī)械手使同一機(jī)械手可能由于應(yīng)用不同的模塊而具有不同的功能, 擴(kuò)大了機(jī)械手的應(yīng)用范圍, 是氣動(dòng)機(jī)械手的一個(gè)重要的發(fā)展方向。</p><p&

44、gt;　　智能閥島的出現(xiàn)對(duì)提高模塊化氣動(dòng)機(jī)械手和氣動(dòng)機(jī)器人的性能起到了十分重要的支持作用。因?yàn)橹悄荛y島本來(lái)就是模塊化的設(shè)備, 特別是緊湊型CP閥島, 它對(duì)分散上的集中控制起了十分重要的作用, 特別對(duì)機(jī)械手中的移動(dòng)模塊。</p><p><b>　　6.3 無(wú)給油化</b></p><p>　　為了適應(yīng)食品、醫(yī)藥、生物工程、電子、紡織、精密儀器等行業(yè)的無(wú)污染要求, 不加

45、潤(rùn)滑脂的不供油潤(rùn)滑元件已經(jīng)問(wèn)世。隨著材料技術(shù)的進(jìn)步, 新型材料(如燒結(jié)金屬石墨材料) 的出現(xiàn), 構(gòu)造特殊、用自潤(rùn)滑材料制造的無(wú)潤(rùn)滑元件, 不僅節(jié)省潤(rùn)滑油、不污染環(huán)境, 而且系統(tǒng)簡(jiǎn)單、摩擦性能穩(wěn)定、成本低、壽命長(zhǎng)。</p><p>　　6.4 機(jī)電氣一體化</p><p>　　由“可編程序控制器- 傳感器- 氣動(dòng)元件”組成的典型的控制系統(tǒng)仍然是自動(dòng)化技術(shù)的重要方面;發(fā)展與電子技術(shù)相結(jié)合的自適

46、應(yīng)控制氣動(dòng)元件, 使氣動(dòng)技術(shù)從“開(kāi)關(guān)控制”進(jìn)入到高精度的“反饋控制”; 省配線的復(fù)合集成系統(tǒng), 不僅減少配線、配管和元件, 而且拆裝簡(jiǎn)單, 大大提高了系統(tǒng)的可靠性。而今, 電磁閥的線圈功率越來(lái)越小, 而PLC的輸出功率在增大, 由PLC直接控制線圈變得越來(lái)越可能。氣動(dòng)機(jī)械手、氣動(dòng)控制越來(lái)越離不開(kāi)PLC, 而閥島技術(shù)的發(fā)展, 又使PLC在氣動(dòng)機(jī)械手、氣動(dòng)控制中變得更加得心應(yīng)手。　　械手將越來(lái)越廣泛地進(jìn)入工業(yè)、軍事、航空、醫(yī)療、生活等領(lǐng)域。

47、</p><p><b>　　結(jié)論：</b></p><p>　　氣動(dòng)技術(shù)經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程, 隨著氣動(dòng)伺服技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室, 氣動(dòng)技術(shù)及氣動(dòng)機(jī)械手迎來(lái)了嶄新的春天。目前在世界上形成了以日本、美國(guó)和歐盟氣動(dòng)技術(shù)、氣動(dòng)機(jī)械手三足鼎立的局面。我國(guó)對(duì)氣動(dòng)技術(shù)和氣動(dòng)機(jī)械手的研究與應(yīng)用都比較晚, 但隨著投入力度和研發(fā)力度的加大, 我國(guó)自主研制的許多氣動(dòng)機(jī)械手已經(jīng)在汽車(chē)等行業(yè)

48、為國(guó)家的發(fā)展進(jìn)步發(fā)揮著重要作用。隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和機(jī)械加工工藝水平的提高及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用, 為研究高性能的氣動(dòng)機(jī)械手奠定了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)。由于氣動(dòng)機(jī)械手有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速、易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)、易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)作等諸多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn), 可以預(yù)見(jiàn), 在不久的將來(lái), 氣動(dòng)機(jī)械手將越來(lái)越廣泛地進(jìn)入工業(yè)、軍事、航空、醫(yī)療、生活等領(lǐng)域。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b><

49、/p><p>　　1. 李蘭友 ，王勇才 ，傅景義.《單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用十例》.電子工業(yè)出版社.1994，2.</p><p>　　2. 余永權(quán).《ATMEL89系列單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》.北京：航空航天大學(xué)出版社. 2002.</p><p>　　3. 李伯成 ，侯伯亨 ，張毅坤.《微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用》.西安電子科技大學(xué)出版社.2006，6.</p>&l

50、t;p>　　4. 丁元杰.《單片微機(jī)原理及應(yīng)用》.機(jī)械工業(yè)出版社.2005，8.</p><p>　　5. 吳金戌， 沈慶陽(yáng) ，郭庭吉.《8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用》.清華大學(xué)出版社.2002，9</p><p>　　6. 陳光東.《單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)》. 華中理工大學(xué)出版社1999，4.</p><p>　　7. 孟凡軍 ，樊亞?wèn)| .用Pow

51、erbuilder8．0實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與PLC的串口通信[J].微計(jì)算機(jī)信息.2004.11</p><p>　　8. 劉成云，吳謹(jǐn)，陳振學(xué).開(kāi)放式分布控制系統(tǒng)的研究[J]．微計(jì)算機(jī)信息，2004，9</p><p>　　9. MITSUBISHI  ELECTRIC  CORPORATION.  三菱微型可編程控制器編程手冊(cè)，1

52、998</p><p>　　10. 陳紹華.機(jī)械設(shè)備電氣控制 .廣州:華南理工大學(xué)出版社 .1998.9</p><p><b>　　謝 辭</b></p><p>　　本文從擬定題目到定稿，歷時(shí)數(shù)月。在本論文完成之際，首先要向我的導(dǎo)師周峰老師致以誠(chéng)摯的謝意。在論文的寫(xiě)作過(guò)程中，周老師給了我許許多多的幫助和關(guān)懷。周老師學(xué)識(shí)淵博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，待

53、人平易近人，在周老師的悉心指導(dǎo)中，我不僅學(xué)到了扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，也在怎樣處人處事等方面收益很多；同時(shí)他對(duì)工作的積極熱情、認(rèn)真負(fù)責(zé)、有條不紊、實(shí)事求是的態(tài)度，給我留下了深刻的印象，使我受益非淺。在此我謹(jǐn)向周老師表示衷心的感謝和深深的敬意。同時(shí)，我要感謝我們學(xué)院給我們授課的各位老師，正是由于他們的傳道、授業(yè)、解惑，讓我學(xué)到了專(zhuān)業(yè)知識(shí)，并從他們身上學(xué)到了如何求知治學(xué)、如何為人處事。我也要感謝我的天津工業(yè)大學(xué)，是它提供了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和生活環(huán)境，