慧鱼模型工业机械手

摘要慧鱼创意组合模型主要有组合包、培训模型、工业模型三大系列，涵盖了机械、电子、控制、气动、汽车技术、能源技术和机器人技术等领域和高新学科，利用工业标准的基本构件（机械元件／电气元件／气动元件），辅以传感器、控制器、执行器和软件的配合，运用设计构思和实验分析，可以实现任何技术过程的还原，更可以实现工业生产和大型机械设备操作的模拟，从而为实验教学、科研创新和生产流水线可行性论证提供了可能，世界知名的德国西门子、德国宝马、美国IBM等一大批著名公司都采用慧鱼模型来论证生产流水线。

AbstractFischer creative combination model mainly include the combination packages, training mode , industrial model three series, covers the mechanical, pneumatic, automotive, electronics, control technology, energy technology and robot technology, and high and new disciplines, using industrial standard of the basic building blocks (mechanical components/electrical components, pneumatic components), supplemented by sensor, controller, actuator and software, using design and experimental analysis, can implement any reduction of technology process, more can realize industrial production and the simulation of large mechanical equipment operation for feasibility experiment teaching, scientific research and innovation and production lines provides a possible, world famous Germany Siemens, Germany's BMW, the United States a large number of famous companies such as IBM model is used to demonstrate the production assembly line.目录摘要 (I)1 绪论 (1)1.1慧鱼创意模型实验介绍 (1)1.2机械手的组成和分类 (4)1.2.1 机械手的组成 (4)1.2.2 机械手的分类 (7)1.3机器人领域的未来发展趋势 (8)1.4课题的提出及主要任务 (9)1.4.1 课题的提出 (9)1.4.2 课题的主要任务 (10)2 机械手的设计方案 (11)2.1工作原理 (11)2.1主要机构构件的介绍 (12)2.2.ROBOP RO的介绍 (14)2.3如何编程 (15)3组装过程 (23)6 结论 (26)致谢 (28)1 绪论1.1 慧鱼创意模型实验介绍1964年，慧鱼创意教学组合模型（fischertechnik）诞生于德国，是由德国发明家Arthur Fischer 博士在 1964 年从其专利“六面拼接体”的基础上发明的。

它是技术含量很高的工程技术类智趣拼装模型，是展示科学原理和技术过程的理想教具，也是体现世界最先进教育理念的学具，为创新教育和创新实验提供了最佳的载体。

慧鱼创意组合模型的主要部件采用优质尼龙塑胶制造，尺寸精确，不易磨损，可以保证反复拆装的同时不影响模型结合的精确度；构件的工业燕尾槽专利设计使六面都可拼接，独特的设计可实现随心所欲的组合和扩充。

它由各种型号和规格的零件构成，类似于积木。

零件的种类很多，几乎包括了机械课程和日常生活中的所有零件，如机械零件：连杆、凸轮、齿轮（普通齿轮、锥齿轮、斜齿轮、内啮合齿轮、外啮合齿轮等）、蜗轮、蜗杆、螺杆、铰链、带、链条、轴（直轴和曲轴）、联轴器、弹簧、减速器、齿轮箱、车轮等；电气零件：直流电机、灯泡、电磁气阀、行程开关、传感器（光敏、热敏、磁敏、触敏）、可调直流变压器、电脑接口板、PLC 接口板、红外线发射接收装置等；气动零件：储气罐、汽缸、活塞、气弯头、手动气阀、电磁气阀、气管等。

由这些零件的不同组合便可构造出各式各样的模型，这些模型主要可分为两大类：技术组和机器人组。

技术组又包括传感器技术组、气动技术组、汽车技术组、太阳能技术组、万能组合包。

机器人组又包括3D 机器人、计算机器人、实验机器人、工业机器人、移动机器人和气动机器人。

在慧鱼实验过程中，通过对各类模型的认识和组装，从而可以熟悉并掌握各类机械设备和自动化装置的常用结构和工作原理。

在模型的组建中，学生将运用到机械加工、气动技术、电子电路和软件编程等知识，从而加深了对这些相关课程的理解。

另外通过慧鱼模型的搭建和组装也培养了学生的实际动手的能力、解决实际问题的能力和创新设计的能力慧鱼机器人基本构件以及功能机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。

机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。

机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。

机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。

在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。

生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率:可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产；尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。

因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用[1]。

经过二十世纪九十年代的迅猛发展，机器人的适应性更强了，被应用于多种行业。

80年代以来，国际机器人以平均25%到30%的年增长率发展。

这是由于工业自动健正向着“柔性生产”方向发展，以适应多品种、中小批量生产或混流生产的需要。

其次，一是在企业生产成本中，社会福利的完善使得工资所占比重越来越大，二是由于生活水平的提高，人们对工作环境的要求越开越高，人们都只愿意在安全愉悦的环境中工作；三是机器人可以确保产品质量的一致性、均匀性和稳定性。

到了80年代末，各国把发展的目标调整到以多传感器为基础的计算机辅助遥控节省原材料和能源，从而大大增强了产品的国际竞争力。

控加上局部自主功能，以此作为发展非结构环境下工作的机器人技术方向。

一千多年年以来，全球的机械人人数量稳定的增在，保持一种持续的高昂的发展势头。

到2000年，服役的机{宝勺有100万台机器人技术仍维持较好的发展势头，日新月异地跨入21世纪.我国机器人技术大约起步于20世纪70年代，1975年日本川崎重工在北北展Unimatc - 2000型机器人，引发研制机器人的热潮。

总而言之，21世纪工业机器人的智能化程度将会更高。

工业机器人给我们带来许许多多的便捷，同时对产品各方面性能的得到了很大的提高，同时生产率得到了质的飞跃，同时也降低了许多危险事故发生的概率，从长远角度来看，降低了生产成本。

像一些对人体可能造成重大伤害的领域如压铸车间还有核工业等，以及在一些特殊作业场合或则极限作业场合如深海探测，火山喷发探险以及空间探索等我们难以企及的，这些全部只能靠机器人来帮我们完成。

还有在一些自动化产业方面以及搬运材料机器人，还有在成品在线检测以及喷绘喷涂方面。

总而言之，工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。

对于产品结构复杂，且生产批量比较大的，工业机器人将发挥它独一无二的能力。

对产品的性能得到了质的提高，同时单位时间内加工合格产品的比率更高，最主要是人们的工作环境由于工业机器人的存在在本质上得到了提高。

机器人技术是尖端高新技术的结晶，反映了一个国家的综合能力，包括科研，军事，经济等等，他的普及率从侧面反应出一个国家的电子工业的兴衰以及综合国力的兴旺。

早期的时候由于技术等原因，由于他的专用性太强，只能进行某一类或则某一种的生产活动，随后随着科学技术发展水平的提高，机械手的通用性以及适应性得到了很大提高，也因此机械手的用途被更多人得到更对人认可，并且很多国家把它放在重点科研项目里面。

1.1.2 机器人的主要特点机器人的主要特点体现在它的通用性和适应性等方面。

1．通用性机器人的通用性是即它完成控制系统发出的指令时完成任务的实际能力；通用性也意味在结构上允许机器人以不同的方式执行任务。

大多数一般机器人都具有不同程度的通用性，包括控制系统的灵活性以及机械手的机动性。

有时候增加自由度在一定程度上能提高通用性，但同时必须考末端执行器的结构和能力，以及能否适应不同的作业工具等因素。

2．适应性机器人的适应性是指具有对陌生复杂的环境具有自我调节能力，也就是在遇到突发事件时，机器人机械能够尽快解决。

它需要机器人具有很高的智能化，同时具备各种感官以及思考判断分辨的能力，在生产生活当中，适应性是指所编好的程序模式和运动速度能够适应工件尺寸和位置以及工作场地的变化。

1.2 机械手的组成和分类1.2.1 机械手的组成传递装置，末端执行部件以及控制和驱动装置共同组成了机械手。

他们的关系如图所示图1.1机械手的组成方框图(一)执行机构包括传递装置，驱动装置，以及控制系统还有末端操作器。

1、手部它是机械手的一个独立的执行部件。

由于工业机器人的手部通常是专用的装置，一种手抓往往只能夹取一种量上相近的工件，只能执行一种作业任务。

即与物件接触的部件。

由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手部。

夹持式手部由手指(或手爪)和传力机构所构成。

手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。