有机锡测定机械手设计

摘要

本毕业设计所设计的有机锡测定机械手替代人手来完成化学成分鉴定中化学试剂在萃取瓶中萃取，并在反应容器中鉴定的系列动作。

海水中有机锡含量的鉴定通常是通过手工方式将萃取针压进发生器，10分钟后将萃取针从发生器中取出。然后，萃取针移动到气相色谱仪进样口进行反应，从而获得相关实验数据。

由于海水中有机锡的质量浓度很低, 因此研制开发具有高灵敏度的有机锡的测定方法具有重要的实际意义。本课题的的工作就是将手动来完成的工作通过自动机械手的方式来替代，提高测定设备的自动化程度。自动机械手的设计要实现控制简单，维护方便，可以适应海上的工作环境，能够更好的完成实验操作。

关键词：有机锡测定机械手设计

目录

1引言

1．1 设计任务及目的

1．2 国内外相关技术的现状和发展趋势1．3 本课题研究的意义

2总体方案设计

2．1机械手设计说明

2．2 机械手系统功能分析

2.2.1功能要求

2.2.2工作流程

3机械手运动机构详细设计

3．1运动机构设计要求

3．2直线运动系统分析

3．3滚珠丝杠技术数据分析及选型3.3.1技术数据分析

3.3.2计算及选型

3．4直线导轨技术数据分析及选型3.4.1技术数据分析

3.4.2设计及选型

3．5萃取装置结构设计

3.5.1连接结构设计

3.5.2萃取针固定结构设计

3.5.3萃取针控制结构设计

4机械手驱动机构详细设计

4．1驱动系统功能分析

4．2伺服电机计算选型

4.2.1竖直伺服电机计算选型

4.2.1水平伺服电机计算选型

4．3步进电机计算选型结论

致谢

参考文献

1 引言

随着人类社会工业化的不断发展,海洋污染问题日益严重,而有机锡作为人为因素引入海洋环境的极毒化学品之一, 已经引起各国政府和环保组织的高度重视[1]。在海洋领域, 有机锡主要用于海洋船体的防污涂料中,其中氯化三丁基锡( TBT )是对人体和生物有巨毒的物质, 极低质量浓度的TBT就能引起海洋生物累积性中毒或引起可怕的生殖逆向性变化, 引起生物性畸变。有机锡化合物对于海洋生态系统的不同层次、不同侧面、各个子系统都会造成严重的污染,甚至是不可逆转的破坏,最终将影响到人类的生活和生存。

由于海水中有机锡的质量浓度很低, 因此研制开发具有高灵敏度的有机锡的测定方法具有重要的实际意义。采用机械手进行测定便是大家普遍认同的方向。

机械手是一种模仿人手动作．并按设定的程序、轨迹和要求替代人手抓取、搬运工件或操持工具进行操作的机电一体化自动化装置，不仅可以提高生产过程中的自动化程度，而且还可以改善劳动条件，减轻人力，并便于有节奏的生产作业。机械手的迅速发展是因为它对于工业自动化生产的积极作用正在日益为人们所认识：首先，它可以部分地代替人工操作；其次，它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和重复装卸；再次，它能操作必要的机具进行焊接和装配。它能大大地改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。所以，机械手受到各先进工业国家的重视，并投入了大量的人力物力加以研究和应用，尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。工业机械手的性能，要求不断提高工，作精度和作业速度，增加机构的自由度，提高通用性和灵活性，同时还要求降低成本，控制简单，安全可靠。

机械手研究的关键在于：安全可靠性、自适应性和更高的智能。安全可靠性研究确保整个机器人系统工作万无一失，因此，要求其手爪结构和控制系统要简单化，并且向小型化，集成化技术的发展。日本学者认为多自由度多控制单元机械手缺乏机械的可靠性和实用性，并且存在着抓取稳固性和控制复杂性的问题，在微处理器防辐射能力有限的情况下，很难可靠地控制复杂的多单元机械手。从这点出发，研制使用简单、可靠的机械机构机械手就成了发展的趋势。

1．1 设计任务及目的

本毕业设计所设计的有机锡测定机械手替代人手来完成化学成分鉴定中化学试剂在萃取瓶中萃取，并在反应容器中鉴定的系列动作。

海水中有机锡含量的鉴定通常是通过手工方式将萃取针压进发生器，10分钟后将萃取针从发生器中取出。然后，萃取针移动到气相色谱仪进样口进行反应，从而获得相关实验数据。

由于海水中有机锡的质量浓度很低, 因此研制开发具有高灵敏度的有机锡的测定方法具有重要的实际意义。本课题的的工作就是将手动来完成的工作通过自动机械手的方式来替代，提高测定设备的自动化程度。自动机械手的设计要实现控制简单，维护方便，可以适应海上的工作环境，能够更好的完成实验操作。

1．2 国内外相关技术的现状和发展趋势

目前机械手主要应用于制造业中，特别是电器制造、汽车制造、塑料加工、通用机械制造及金属加工等工业。随着生产的发展，机械手功能和性能的不断改善和提高，机械手的应用领域日益扩大并发展成为工业机器人。

从1959年美国UNIMATION公司推出了全世界第一台工业机器人，随着科学技术的不断进步与技术的日益创新。世界各国在机器人制造业竞争十分激烈。其中美国、日本及西欧机器人制造业在世界上具有一定的代表性。尤其是日本，随着电子自动化技术的迅速发展和相应举措的得当应用，使其超越美国成为“机器人王国”。随着自动化技术的不断发展，特别是计算机的出现推动了机器人迅速向前迈进。从上世纪50年代到本世纪初机器人技术无论是在研究品种与制造质量，或是在销售数量与应用范围（工业领域或非工业领域）方面，都在不断扩大和提高。

从研究品种来看，机器人可以按负载重量、控制方式、自由度、结构或应用领域等分成很多种类，一般可以分为操作型机器人、程控性机器人、示教再现型机器人、数控机器人、感觉控制型机器人、适应控制型机器人、学习控制型机器人及智能机器人。我国的机器人从应用领域出发，分为工业机器人及特种机器人两大类。

从应用范围来看，1999－2003年，世界实际装备工业机器人数量预计将由1999年的74.3万台增加到89.2万台。其中日本、美国、欧洲居前三位。从销售数量来看，自从20世纪60年代机器人进入工业领域以来，世界各国历年累计销售量到1999年底达