自动上下料机械手.ppt

项目构思
• 选取机械手的座标形式和自由度 • 设计机械手的各执行机构，包括手部、手 设计机械手的各执行机构，包括手部、 手臂等部件的设计。 腕、手臂等部件的设计。 • 设计出机械手气压传动系统，包括气动元 设计出机械手气压传动系统， 件的选取，气动回路的设计， 件的选取，气动回路的设计，并绘出气动 原理图和电子—控制图。 原理图和电子 控制图。 控制图
机械手结构构示意图
其中A缸为抓取机构的松紧缸，A缸活塞后退时抓紧工件，A缸活塞前进 其中 缸为抓取机构的松紧缸， 缸活塞后退时抓紧工件， 缸活塞前进 缸为抓取机构的松紧缸 缸活塞后退时抓紧工件 时松开工件。B缸为长臂伸缩缸，C缸为机械手升降缸。D缸为立柱回转 时松开工件。 缸为长臂伸缩缸， 缸为机械手升降缸。 缸为立柱回转 缸为长臂伸缩缸 缸为机械手升降缸 该气缸为齿轮齿条缸，把活塞的直线运动改变为立柱的旋转运动， 缸，该气缸为齿轮齿条缸，把活塞的直线运动改变为立柱的旋转运动， 从而实现立柱的回转。 从而实现立柱的回转。
项目报告
自动上下料机械手
班级：机电 班级：机电09302 项目小组成员和分工： 项目小组成员和分工：
组长 秘书 气动选定方案 气动设计 机械部分设计 陈勇 束万鑫 孙良 梁振兴 刘亚超、 刘亚超、秦利达
项目指导老师： 项目指导老师：彭芳
项目选题依据
• 随着工业自动化程度的提高，工业现场的很多易燃、易爆等高危及重体力劳 随着工业自动化程度的提高，工业现场的很多易燃、 动场合机器所代替，这一方面可以减轻工人的劳动强度， 动场合机器所代替，这一方面可以减轻工人的劳动强度，另一方面可以大大 提高劳动生产率。例如， 提高劳动生产率。例如，目前在我国的许多中小企业汽车生产以及轻工业生 产中，往往冲压成型这一工序还需要人工上下料，既费时费力，又影响效率。 产中，往往冲压成型这一工序还需要人工上下料，既费时费力，又影响效率。 为此，我们小组把上下料传送机械手作为我们研究的课题。 为此，我们小组把上下料传送机械手作为我们研究的课题。 • 现在的机械手大多采用液压传动，但是液压传动存在以下几个缺点： 现在的机械手大多采用液压传动，但是液压传动存在以下几个缺点： • 1、液压传动在工作过程中能量损失较大，如摩擦损失、泄露损失等 、液压传动在工作过程中能量损失较大，如摩擦损失、 • 2、工作时受温度变化影响较大。 、工作时受温度变化影响较大。 • 3、因液压脉动和液体中混入空气，易产生噪声。 、因液压脉动和液体中混入空气，易产生噪声。 • 4、液压元件价格较高。 、液压元件价格较高。 • 鉴于以上这些缺陷，我们小组决定采用气压传动，气动技术有以下优点： 鉴于以上这些缺陷，我们小组决定采用气压传动，气动技术有以下优点： • 1、介质提取和处理方便。 、介质提取和处理方便。 • 2、阻力损失和泄露较小，能源可储存，而且工作环境适应性好。 、阻力损失和泄露较小，能源可储存，而且工作环境适应性好。 • 3、动作迅速，反应灵敏。气动系统一般只需要 、动作迅速，反应灵敏。气动系统一般只需要0.02s-0.3s即可以建立起所需 即可以建立起所需 要的压力和速度。也能实现过载保护，便于自动控制。 要的压力和速度。也能实现过载保护，便于自动控制。 • 4、成本低廉。由于气动系统工作压力较低，因此降低了气动元、辅件材料和 、成本低廉。由于气动系统工作压力较低，因此降低了气动元、 加工精度要求，制造容易，成本较低。 加工精度要求，制造容易，成本较低。
国内外相关情况
• 国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势： 国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势： 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 工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、 工业机器人性能不断提高 和维修）； 和维修）； • 2机械结构向模块化、可重构化发展； 机械结构向模块化、 机械结构向模块化 可重构化发展； • 3工业机器人控制系统向基于 机的开放型控制器方向发展，便于标 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 工业机器人控制系统向基于 机的开放型控制器方向发展， 准化、网络化、器件集成度提高，控制柜日见小巧， 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 大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性； 构：大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性； • 4多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用； 多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用； 多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用 • 我国的工业机器人从 年代“七五”科技攻关开始起步，起步较晚， 我国的工业机器人从80年代 七五”科技攻关开始起步，起步较晚， 年代“ 技术及其工程应用的水平和国外比还有一定距离； 技术及其工程应用的水平和国外比还有一定距离； • 但在国家的支持下，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、 但在国家的支持下，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， 控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分 机器人关键元件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人。 机器人关键元件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人。
手腕结构设计 • 考虑到机械手的通应性，同时由于被抓取工件时水平放 考虑到机械手的通应性， 因此手腕必须有回转才满足工作的要求。因此， 置，因此手腕必须有回转才满足工作的要求。因此，手 腕设计成回转结构，实现手腕回转运动的机构为回转气 腕设计成回转结构，实现手腕回转运动的机构为回转气 缸。 手臂结构设计 • 按照抓取工件的要求，本机械手的手臂自由度，即手臂 按照抓取工件的要求，本机械手的手臂自由度， 的伸缩、左右回转和升降运动。 的伸缩、左右回转和升降运动。手臂的回转和升降式通 过立柱来实现的，立柱的横向移动即为手臂的横移。 过立柱来实现的，立柱的横向移动即为手臂的横移。手 臂的各种动作由气缸实现。 气缸实现 臂的各种动作由气缸实现。
机械手系统工作流程
气动回路图
机械手的手指、手腕、 机械手的械手手臂的不同运动形式及其组合情况，其座标型 按机械手手臂的不同运动形式及其组合情况， 式可分为直角标型式、圆柱标型式， 式可分为直角标型式、圆柱标型式，球标型式和关节标 型式。由于本机械手在上下料时具有升降、 型式。由于本机械手在上下料时具有升降、收缩及回转 运动，因此，采用圆柱标型式。 运动，因此，采用圆柱标型式。相应的机械手具有三个 自由度，为了弥补升降运动行程较小的缺点， 自由度，为了弥补升降运动行程较小的缺点，增加手臂 摆动机构，从而增加一个手臂上下料摆动的自由度。 摆动机构，从而增加一个手臂上下料摆动的自由度。 手部结构设计 • 为了使通用性较强，手部设计可更换结构，当工件是棒 为了使通用性较强，手部设计可更换结构， 料时，使用夹持式手指来抓取而传送工件， 料时，使用夹持式手指来抓取而传送工件，当工件是板 料时，使用气流负压式来吸盘而传送工件。 料时，使用气流负压式来吸盘而传送工件。