铸造搬运机械手夹持结构设计开题报告

铸造搬运机械手夹持结构设计开题报告毕业设计(论文)开题报告

题目:铸造搬运机械手夹持结构设计

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1.毕业设计(论文)综述(题目背景、研究意义及国内外相关研究情况) 1.1机械手的概述

机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和求实现自动抓取、搬运和操

[1]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、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

[2] 用。

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

一体化生产设备。特别适合于多品种，变批量的柔性生产。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、准确度高、抗恶劣环境的能力高，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设备，也是先进制造技术领域不可或

[4]缺的自动化设备。

1.2 机械手在国内外的发展及现状

机械手首先是从美国开始研制的，1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。它的结构是:机体上安装一个回转长臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形的。(机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。)1962年，美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制成一台数控示教再现型机械手。商名为unimate(即万能自动)。运动系统仿照坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩、用液压驱动;控制系统用磁鼓作为存储装置。不少球坐标通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年，美国机械制造公司也实验成功一种叫Vewrsatran机械手。该机械手的中央立柱可以回转、升降采用液压驱动控制系统也是示教再现型。这两种出现在六十年代初的机械手，是后来国外工业机械手发展的基础。1978年美国Unimate公司和斯坦福大学，麻省理工学院联合研制一种Unimate-Vicarm型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差小于?1毫米。联邦德国KnKa公司还生产一种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制。应用案例如下:

1) 德国AST机器人公司安装的180台机械手，其中约60%装在铸造厂

2) Y815型主从控制关节式机械手适用于工作直径近10m、高3.2m的球面空间范围。

此台机械手在第二汽车制造厂铸造三厂使用。

3) 英国铸铁研究协会的液压关节式机械手，起重力为3000KN，液压抓勾回路中装

有液压蓄能器，在主回路压力波动时能维持抓力。

4) PM500型机械手第二汽车制造厂铸造一厂该机械手是德国K L E IN 公司制造

的,，安装在一车间二次落砂鳞板处, 从鳞板上将缸机械盖、刹车毅等铸件抓起

放于斗子里, 将缸休抓起挂在悬链上。

我国机械手起步于20世纪70年代初期，经过30多年发展，大致经历了3个阶段:70年代萌芽期，80年代的开发期和90年代的应用化期。在未来几年，传感技术，激光技术，工程网络技术将会被广泛应用在机械手工作领域，这些技术会使机械手的应用更为高效，高质，运行成本低。今后机器人将在医疗、保健、生物技术和产业、教育、救灾、海洋开发、机器维修、交通运输和农业水产等领域得到应用。目前国内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，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人;其中有130多台喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线上获得规模应用，弧焊机器人以应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的差距，如:可靠性低于国外产品;机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距。以上原因主要是没有形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，品种规模多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期

长、成本也不低，而且质量可靠性也不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模块化设计，积

[6].[7]极推进产业化进程。

1.3机械手的发展趋势及前景

[5]机械手发展近几年有如下几个趋势:

1.3.1 重复高精度

精度是指机器人、机械手到达指定点的精确程度, 它与驱动器的分辨率以及反

馈装置有关。重复精度是指如果动作重复多次, 机械手到达同样位置的精确程度。重复精度比精度更重要, 如果一个机器人定位不够精确, 通常会显示一个固定的误差, 这个误差是可以预测的, 因此可以通过编程予以校正。重复精度限定的是一个随机误差的范围, 它通过一定次数地重复运行机器人来测定。随着微电子技术和现代控制技术的发展,机械手的重复精度将越来越高, 它的应用领域也将更广阔, 如

核工业和军事工业等 1.3.2 模块化

有的公司把带有系列导向驱动装置的机械手称为简单的传输技术, 而把模块化

拼装的机械手称为现代传输技术。模块化拼装的机械手比组合导向驱动装置更具灵活的安装体系。它集成电接口和带电缆及油管的导向系统装置, 使机械手运动自如。模块化机

械手使同一机械手可能由于应用不同的模块而具有不同的功能, 扩大了机械手

的应用范围, 是机械手的一个重要的发展方向。

1.3.3 无给油化

为了适应食品、医药、生物工程、电子、纺织、精密仪器等行业的无污染要求, 不加润滑脂的不供油润滑元件已经问世。随着材料技术的进步, 新型材料(如烧结

金属石墨材料) 的出现, 构造特殊、用自润滑材料制造的无润滑元件, 不仅节省润滑油、不污染环境, 而且系统简单、摩擦性能稳定、成本低、寿命长。