工装加持机械手设计

[13]张建民，工业机器人【M】.北京：北京理工大学出版社，1988。
[14]严学高，孟正大。机器人原理【M】.南京：东南大学出版社，1992。
[15]机械设计师手册【M】.京：机械工业出版社，1986。
[16]邓星钟，机电传动控制【M】.京：华中科技大学，1996。
[17]杨署东，何存兴。液压传动与气压传动【M】.北京：华中科技大学，1998。
[10]夏皮罗，R.，1978，三维摄影的直接线性转变法，研究季刊，49:197-205。
[11]蔡，Y.，1987，通用计算机校准技术——使用现有的摄像机和镜头度量高精度三维机器视觉，电气与电子工程师协会机器人学与自动化杂志，RA-3:4，323-324。
[12]壮，H.等，1996，用两组三维点集作配件定位的新方法以及其对机器人定位的应用1996电气与电子工程师协会机器人学与自动化的国际会议记录论文集，655-660。
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张旭闫晓东李扬
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规模
其它特征
项
目
内
容
摘
要
在我国大多数企业中，在流水生产线上，还采用人工装卸，工人劳动强度大，危险性高，采用机械手能大大提高生产效率，自动化程度，降低工人劳动强度和危险性。
首先根据机械手加持原理确定样机的总体设计方案；然后进行零部件设计,运用虚拟样机的驱动建模技术，设计出所需要的各大零部件数据库，再在虚拟环境下将各个零部件组装成整机的参数化模型，设计出满意的虚拟样机；根据虚拟样机的零部件库，研制出所需的物理样机。
参考文献：
[1]科伦，Y.等.，1999，可重构性制造系统，国际生产工程学会年报，48/2:527-540。
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[3]塞利格，G，库兹菲特，D，1999，装配控制基于主体的方式，国际生产工程学会年报，48/1:21-24。
河北省科技支撑计划项目申请书
项目名称：工装加持机械手
承担单位：河北科技师范学院
协作单位：
项目负责人：张旭闫晓东李扬
归口管理部门：
申请计划年度：
起止年月：
填报日期：
河北省科学技术厅制
第
一
承
担
单ห้องสมุดไป่ตู้
位
概
况
名称
河北科技师范学院
地址
河北科技师范学院欧美学院机电科学与工程系
邮编
066600
组织机构代码(或工商注册号)
针对用于给冲压设备运送物料的物料搬运机器人的手部系统进行设计。通过对机器人的大臂、小臂和机械手的结构的设计，选择合适的传动方式、驱动方式包括伺服电机、步进电机和传动方式的选择，以实现关节的伺服控制和制动问题，以及搬运时的抓紧力、抓紧方式，从而实现物料的准确搬运。
二、国内外现状及发展趋势
机器人首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出世界上第一台机器人。它的结构特点是机体上安装一个回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的【2】。
项目类别
开发
创新类型
生产设备创新
技术领域
工装技术
科技活动类型
应用研究
应用行业
制造业
学科分类
机械设计
一、
项
目
的
立
项
背
景
和
意
义
随着改革开放的不断深入我国的工业生产步伐不断的加快，在有限的人力和物力面前，我们只能加快工业自动化程度才能加快国家经济的不断发展，所以我们研制了机械手从而进一步加快工业化进程。
在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平。目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，一般采取示教再现的工作方式。
装配机器人机械手设计，在作业过程中不会损伤口盖，还可有效防止口盖掉落
图1
手爪功能介绍：手爪由伺服电机驱动，伺服电机驱动丝杠转动，由丝杠螺母装置将丝杠的转动变为螺母的移动，从而实现手爪的开闭。手爪与口盖的接触部分采用可更换的弹性元件，在抓取的过程中，随着手爪的受力逐渐增大，弹性元件发生变形，能够与口盖表面充分贴合，接触面积大。选择与口盖表面材料之间摩擦系数较大的弹性材料即可。连杆2上安装有托爪，其目的是当口盖被抓起一定缝隙后，托爪末端的托辊能够在气动马达的作用下自动卡进口盖下面，从而托动口盖。不仅起到了辅助抓取，防止口盖意外脱落的作用，同时还具有改善口盖受力，防止口盖变形的作用。
日本是工业机器人发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进两种典型机器人后，大力开展机器人的研究【3】。
目前，工业机器人主要用于装卸、搬运、焊接、铸锻和热处理等方面，无论是数量、品种，还是性能方面都还不能完全满足工业生产发展的需要。使用工业机器人代替人工操作的，主要是在危险作业、多粉尘、高温、噪声、工作空间狭小等不适于人工作业的工作环境。
[7]新井，T.等，2000，依靠“插入和生产”的敏捷装配系统，国际生产工程学会年报，49/1:1-4。
[8]新井，T.等，2001，使用插入与生产的自律分散型装配系统，工业计算机，46/3:289-299。
[9]波尼兹，R.G.，夏，T.C.，1997，多机械手机器系统的校准，电气与电子工程师协会机器人学与自动化杂志，1997/三月刊：18-22。
[18]张利平，液压站设计与使用【M】.北京：海洋出版社，2002。
[19]三菱微型控制器编程手册.上海：三菱自动化（中国）有限公司，不详。
[20]DOP/TP系列人机界面应用技术手册.上海：中达电通股份有限公司，不详。
三、项目主要实施内容、工艺技术路线、创新点及技术关键
操作对象分为圆台状不规则机体的曲面口盖。
河北省科学技术厅制第一承担单位概况名称河北科技师范学院地址河北科技师范学院欧美学院机电科学与工程系邮编066600组织机构代码或工商注册号email法人代表电话项目负责人张旭闫晓东李扬电话开户银行帐号开户名称职工总数人技术人员数人中高级技术人员数人性质规模其它特征项目内容摘要在我国大多数企业中在流水生产线上还采用人工装卸工人劳动强度大危险性高采用机械手能大大提高生产效率自动化程度降低工人劳动强度和危险性
图4
工艺技术路线图
四、预期目标（技术指标、经济指标及社会效益、成果水平）
[4]玉木，K.等，1993，使用可移动电荷耦合机器人的可重构装配中心，第24届工业机器人基本理论及应用学术讨论会论文集，119-126。
[5]空斗，S.等，1998，环保类高级单元机器人的发展，国际生产工程学会年报，47/1:381-384。
[6]哈奈，M.等，1999，针对市场的不确定性而采取的一种新的自主制造系统美国物理协会：适应性生产系统，第二届智能制造系统国际研讨会论文集，15-22。
在国外机械制造业中，工业机器人应用较多，发展较快。目前主要应用于机床、模锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业，它可按照事先制订的作业程序完成规定的操作，但还不具备传感反馈能力，不能应付外界的变化。如发生某些偏离时，就会导致零部件甚至机器人本身的损坏。
我国虽然开始研制工业机器人的时间仅比日本晚5～6年，但是由于种种原因，工业机器人技术的发展比较慢【4】。目前我国已开始有计划地从国外引进工业机器人技术，通过引进、仿制、改造、创新，工业机器人将会获得快速的发展。
托爪的结构如图2所示：托爪通过螺栓固定到连杆2上，并由气动马达驱动转动，托爪下面安装有橡胶托辊，当口盖通过弹性贴片提起一定位移后，气动马达作用，带动托爪臂转动使托辊卡到口盖下面。其工作工程如图3和图4所示
图2
图3
如图3所示，通过控制手爪的动作先使弹性贴片与口盖紧密贴合，进行加紧，夹持口盖向上移动一定位移，然后气动马达动作，驱动托爪臂旋转，使托辊到达口盖内侧并与内壁贴合，如图4。