搬运机械手设计及运动仿真

搬运机械手设计及运动仿真

摘要：机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，它是一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。因而具有强大的生命力受到人们的广泛重视和欢迎。实践证明，机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁、单调的操作，采用机械手是有效的。此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作，更显示其优越性，有着广阔的发展前途。

本课题通过应用SolidWorks对机械手进行结构设计和液压传动原理设计，运用SolidWorks 技术对上料机械手进行三维实体造型，并进行了运动仿真，使其能将基本的运动更具体的展现在人们面前。

关键词：机械手；UG；自由度；液压；自动化

Abstract：Manipulator is a new technology in the field of modern automatic control, It is an imitation of part of the human upper limb function , Scheduled for delivery in accordance with the requirements of holding a work piece or tool automation technology and equipment operation , Automation of industrial production, and promote the further development of industrial production plays an important role. So it has a great vitality and thus be widely valued and welcomed. Practice has proved that the robot can replace the heavy manual labor, significantly reduced labor intensity and improve working conditions and raise the level of labor productivity and automation. That often appears in industrial production of heavy work piece handling and long-term frequent monotonous operations, the use of mechanical hand to be effective. In addition, it can at a high temperature, low temperature, Sham Shui Po, the universe, radioactive and other toxic pollution of the environment under the conditions of operation, but also to demonstrate its superiority, has broad prospects.

This issue through the application of SolidWorks to proceed with the structural design of mechanical and hydraulic principles of design, technology use SolidWorks feeding robot three-dimensional solid modeling and simulation of the movement, its basic movements can be more specific in the show people before.

Key Words：Manipulator；SolidWorks；degree of freedom；Hydraulic；Automation

目录

1 前言 (1)

2 抓取机构设计 (1)

2.1 手部的设计和计算 (1)

2.1.1手部设计的要求 (1)

2.1.2 拉紧装置原理 (2)

2.2 腕部的设计计算 (4)

2.3臂伸缩机构设计 (6)

3 液压系统原理设计及草图 (9)

3.1手部抓取缸 (9)

3.2腕部摆动液压回路 (10)

3.3小臂伸缩缸液压回路 (11)

3.4总体系统图 (12)

4 机身机座的结构设计 (13)

4.1电机的选择 (13)

4.2减速器的选择 (15)

4.3螺柱的设计与校核 (15)

5 机械手的定位与平稳性 (17)

5.1常用的定位方式 (17)

5.2影响平稳性和定位精度的因素 (17)

5.3机械手运动的缓冲装置 (18)

6 机械手的控制 (19)

7 机械手的组成与分类 (20)

7.1机械手组成 (20)

7.2机械手分类 (21)

8 机械手的三维造型及运动仿真 (23)

总结 (24)

致谢.............................................................. 错误!未定义书签。参考文献. (25)

附录 (26)

1 前言

机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。机械手的迅速发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一，它能不分地代替人工操作;其二，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装卸；其三，他能操作必要的机具进行焊接和装配。从而大大的地改善工人的劳动田间，显著提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因此受到各先进工业国的重视，投入大量的人力物力加以研究和应用。在我国，近几年也有较快的发展，并取得一定的效果，受到机械工业和铁路工业部门的重视。

通过SolidWorks中的虚拟样机技术在第一台物理样机之前，以机械运动学、多体动力学、有限元分析和控制理论为核心，将产品各零部件的设计和分析集成在一起，建立机械系统的数字模型，从而为产品的设计、研究、优化提供基于计算机虚拟现实的研究平台。在进行产品三维结构设计的同时，运用分析仿真软件（CAE）对产品工作性能进行虚拟仿真，发现设计缺陷。根据分析仿真结果，用三维设计软件对产品设计结构进行修改。

2 抓取机构设计

2.1 手部的设计和计算

2.1.1 手部设计的要求

1、有适当的夹紧力

手部在工作时，应具有适当的夹紧力，以保证夹持稳定可靠，变形小，且不损坏工件的已加工表面。

2、有足够的开闭范围

夹持类手部的手指都有张开和闭合装置。工作时，一个手指开闭位置以最大变化量称为开闭范围。手指开闭范围的要求与许多因素有关，如工件的形状和尺寸，手指的形状和尺寸，一般来说，如工作环境许可，开闭范围大一些较好。