机械工程及自动化专业毕业设计论文-四轴简易机械手的设计

和院校分别开发了固定程序、组合式、液压伺服型通用机械手,并开始了机构学、计 算机控制和应用技术的研究。80 年代,机器人技术的发展得到了政府的重视和支持, 机械手步入了跨越式发展时期。1986 年,我国开展了“七五”机械手攻关计划,1987 年,我国得“863”高技术计划将机械手方面的研究开发列入其中,进行了工业机械 手基础技术以及应用工程的研究。20 世纪 90 年代,由于市场竞争加剧,一些企业认 识到必须要用机械手等自动化设备来改造传统产业,从而进一步走向产业化。现在, 我国从事机械手研发的单位有 200 多家,专业从事机械手产业开发的企业有 50 家以 上。沈阳新松机械手自动化股份有限公司、哈尔滨博实自动化设备有限责任公司、一 汽集团涂装技术开发中心、北京机械工业自动化所、上海机电一体工程有限公司、四 川绵阳四维焊接自动化设备有限公司等确立为智能机械手主题产业化基地。 大连组合 机床所、上海富安工厂自动化公司、东风汽车公司、昆明船舶公司、哈尔滨焊接研究 所、安川北科公司等单位,也都凭借自己开发生产的特色机械手或应用工程项目活跃 在当今国内工业机械手市场上。此外,一些科研院所和大学也均在进行机械手技术及 应用项目方面的研发工作[4]。 经过 30 多年的发展,我国机械手在实践中迈进了一大步,先后研制出了点焊、 弧焊、装配喷涂切割搬运包装等各种用途的机械手,并实施了一批机械手应用工程, 形成了一批机械手产业化基地,为我国机械手产业的腾飞奠定了基础。 另外,我国在排爆机械手的研究中也正处在发展阶段,上海交大研制的 Super-D Ⅱ型排爆机械手,采用六自由度的机械臂,行走机构采用四轮行走驱动。我国的机械 手研究开发与应用已经取得了一定的成绩,但是总的来看,我国的机械手技术及其工 程应用的水平和国外的相比还有一定的距离,无论从机械手的数量上还是技术上,我 们都有一定的差距。 进入新世纪以后, 国际竞争日益激烈, 对机械手的需求越来越大, 我国的机械手产业将面临新的发展机遇和来自国外的挑战, 因此我们需要自主发展机 械手高新技术,解决产业化前期的关键技术,积极有效地推进我国的机械手产业化的 进程。

机械手自问世以来,经过了 40 多年的发展,已广泛应用于各个领域。机械手最 早应用于汽车制造工业,常用于喷漆、焊接、搬运和上下料。机械手可代替人从事危 险、有毒、有害、高温、高压、重载、噪音、粉尘和低温等恶劣环境中的工作;代替 人完成单调重复和繁重的劳动,不仅减少了人力资源的浪费,减轻了劳动强度,而且 大大改善了工人的劳动条件,提高了生产效率和生产自动化水平。目前机械手主要用 于以下几个方面。 1.恶劣的工作环境和危险的工作 在核工业中,核反应堆内具有较强的放射性,为了人员的安全,经常需要机械手 来完成相关的清理工作,另外在压铸、冲压、热处理、锻造、喷漆车间以及有强烈紫 外线照射的电弧焊等危险领域的作业中也经常需要用到机械手。 2.自动化生产领域 目前研制出了搬运机械手、码垛机械手、汽车座椅装配机械手、点胶机械手等各 类工业机械手,主要用于生产上实现自动化。如当末端夹持焊枪时,可以对汽车或摩 托车的车体进行点焊或弧焊作业;当末端安装喷枪时可以进行喷涂作业;当末端安装 手钳时,可以给压铸机或成型机进行上下料作业或者用来装配机械零部件。目前我国 已经建成的自动生产线有很多,如沈阳水泵厂的环类深井泵轴承体加工自动线、上海 动力机厂的箱体类气缸盖加工自动线、 大连电机厂的轴类 4 号和 5 号电动机轴加工自 动线、上海拖拉机齿轮厂的盘类齿坯加工自动线.在特殊作业场合进行极限作业 在一些极地探索、火山探险、空间探索、深海探密等领域经常要用到机器人去探 索,目前研制出了螃蟹机器人,用于水下勘测任务操作,它的身体结构接近于螃蟹, 能够完成指定的指令,也可以用于海洋搜寻及石油天然气的勘测。还有用于国际空间 站的机器人,可以对空间站的外表面进行检测。 4.农业生产 目前研制出了太阳能农用机器人,他可以找到隐藏在农作物中的杂草,这主要依 赖于它的视觉系统,当发现有别于农作物的植物时,它便利用数据库提供的植物的特 性与目标植物加以比较,当确定为杂草时,就会用机械手隔断杂草,同时还可以喷洒 除草剂。 5.军事应用 在军事应用中,军人执勤经常会遇到危险,这就需要机器人帮助完成执勤任务, 给机器人配备军用机枪,利用机器人完成炸弹清除工作。 机械手在控制器的控制下,可以模仿人的手、腕、臂的动作,按照固定的动作流

机械手作为现代制造业主要的自动化设备, 已经广泛应用于汽车、工程机械、电 子信息、家电等各个行业,进行焊接、装配、搬运、加工等复杂作业。我国机械手起 步于 20 世纪 70 年代初期,大致可分为 3 个阶段:70 年代的萌芽期,80 年代的开发 期,90 年代以后的实用化期。我国从 1972 年开始研制工业机械手,数十家研究单位

机械手主要分为两类:工业机械手以及其它特种机械手。现代工业机械手起源于 20 世纪 50 年代,是基于示教再现和主从控制方式、能适应产品种类变更、具有多自 由度动作功能的柔性自动化产品。自 1962 年美国推出世界上第一台 Unimate 型和 Versatra 型工业机械手以来,机械手在工业发达国家迅速发展。根据国际工业机械 手联合会(IFR)的数据显示 2000 年全世界工业机械手的总数已经达到 82 万台。其中 日本拥有 42 万台,占全世界机械手总数的 50%左右。除日本外,世界上还有许多工 业发达国家,如美国、前苏联和西欧一些国家的机械手产业发展也很快。例如,在美 国,1970-1980 年间的机械手台数增加 20 倍以上。在亚洲,韩国的机械手产业发展 也很迅速,现排名世界前列;而日本、韩国和新加坡的机械手密度居世界第 1-3 位, 包揽了前三名。西欧的意大利、法国、英国和东欧的匈牙利、波兰等,机械手制造业 及应用机械手的情况都有很大发展。其它特种机械手是国外近年来才迅速发展起来 的, 是机械手技术的一个重要发展方向, 主要研究方向有: 空间机械手, 医用机械手, 水下机械手,建筑机械手和军用排爆机械手等等。其中,排爆机械手是近期的热点, 是为了排除放置的爆炸物等危险品。较早研制出了排爆机械手的是英国的 “手推车”和“超级手推车” 。其他国家也纷纷步入后尘,德国、美国、法国等国家 都推出了实际应用型的机械手[3]。

程进行工作。我国绝大多数农民工就业于劳动密集型行业,劳动密集型行业中绝大多 数工作是简单的、重复性作业,这些工作没有多少技术,农民工很容易学会,但这些 工作对从业者的体力反应灵敏度或操作精确度有比较高的要求,因此,青年农民工从 事这些工作时劳动生产率比较高,但是非技术农民工进入中年后,体力、反应灵敏度 和操作精确度下降,劳动生产率逐年降低。因此使用机械手,不但降低了人的体力劳 动,减少人力资源的浪费,减轻了劳动强度,而且大大改善了工人的劳动条件,提高 了工作效率, 加快实现工业生产机械化和自动化的步伐, 为企业带来更大的经济效。

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