工业机械手课程设计
1.1工业机械手的设计目的
工业机械手设计是机械手机械制造,机械设计和机械电子工程(机电一体化)等专业的一个重要的教学环节,是学完技术基础课及有关专业课的一次专业课内容的综合设计.通过设计提高学生的机构分析与综合的能力,机械结构设计的能力,机电液一体化系统设计能力,掌握实现生产过程自动化的设计方法.通过设计把有关课程(机构分析与综合,机械原理,机械设计,液压与气压技术,自动控制理论,测试技术,数控技术,微型计算机原理及应用,自动机械设计等)中所获得的理论知识在实际中综合地加以运用,使这些知识得到巩固和发展,并使理论知识和生产密切地结合起来.工业机械手设计是机械设计及制造专业和机械电子工程专业的学生一次比较完善的机电一体化设计.通过设计,培养学生独立的机械整体设计的能力,树立正确的设计思想,掌握机电一体化机械产品设计的基本方法和步骤,为自动机械设计打下良好的基础.通过设计,使学生能熟练地应用有关参考,计算图表,手册,图册,和规范;熟悉有关国家标准和部颁标准,以完成一个工程技术人员在机械整体设计方面所必须具备的基本技能训练.
1.2工业机械手在生产中的作用
a 建造旋转体零件
b 实习单机自动化
c 锻，焊，热处理等热加工方面
1.3工业机械手的分类
1.3.1按规格（所搬运的工件重量）分类
a 微型的 搬运重量在1kg以下
b 小型的 搬运重量在10kg以下
c 中型的 搬运重量在50kg以下
d 大型的 搬运重量在500kg以下
1.3.2按功能分类
a 简易型工业机械手
有固定程序和可变程序两种。固定程序由凸轮转鼓或挡块转鼓控制，可变程序用插销板或转鼓控制来给定程序。
b 记忆再现型工业机械手
这种工业机械手由人工通过示教装置领教一遍，由记忆元件把程序记录下来，以后机械手就自动按记忆的程序重法进行循环动作
c 计算机数字控制的工业机械手 可通过更换穿孔带或其他记忆介质来改变工业机械手的动作程序，还可以进行多机控制。
d 智能工业机械手 由电子计算机通过各种传感元件等进行控制，具有视觉，热觉，触觉，行走机构等
1.3.3按用途分类
a 专用机械手 附属于主机的，具有固定程序而无独立控制系统的机械装置。这种机械手工作对象不变，动作固定，结构简单，使用可靠，适用于成批，大量生产的生产自动线或专机作为自动上，下料用。
b 通用机械手 具有独立控制系统，程序可变，动作灵活多样的机械手。通用机械手的工作范围大，定位精度高，通用性强，适用于工件经常变换的中，小批量自动化生产。
1.4工业机械手的组成
工业机械手是由执行机构，驱动系统和控制系统所组成
a 执行机构
执行机构由抓取部分(手部),腕部,肩部和行走机构等运动部件组成
b 驱动机构
有气动,液动,电动和机械式四种形式
c 控制系统
有点动控制和连续控制两种方式.大多数用插销板进行点位程序控制,也有采用可编程序控制器控制,微型计算机数字控制,采用凸轮,磁盘磁带,穿孔卡等记录程序.主要控制的是坐标位置,并注意其加速度特性.
d 基体(机身)
基体是整个机械手的基础
1.5工业机械手的技术发展方向
国内外实际上使用的定位控制的机械手,没有"视觉"和"触觉"反馈.目前.世界各国正积极研制带有"视觉"和"触觉"的工业机械手,使它能对所抓取的工件进行分辨,选取所需要的工件,并正确地夹持工件,进而精确地在机器中定位,定向.
为使机械手有"眼睛"去处理方位变化的工件和分辨形状不同的零件,它由视觉传感器输入三个视图方向的视觉信息,通过计算机进行图形分辨,判别是否是所要抓取的工件.为防止握力过大引起物件损坏或握力过小引起物件滑落下来,一般采用两种方法:一是检测把握物体手臂的变形,以决定适当的握力;另一种是直接检测指部与物体的滑落位移,来修正握力.
因此这种机械手就具有以下几个方面的性能
a 能准确地抓住方位变化的物体
b 能判断对象的重量
c 能自动闭开障碍物
d 抓空或抓力不足是能检测出来
这种具有感知能力并能对感知的信息作出反应的工业机械手称为智能机械手,它是具有发展前途的.
现在,工业机械手的使用范围只限于在简单复杂的操作方面节省人力,其效益是代替人从事繁重的工作和危险的工作,在恶劣环境下尤其明显.至于在汽车工业和电子工业之类的费工的工业 部门,机械手的应用情况决不能说是很好的.虽然这些工业部门工时不足的问题很尖锐,但采用机械手只限于一小部分工序.其原因之一是,工业机械手的性能还不能满足这些部门的要求,适于机械手工作的范围很小.另外经济性问题当然也很重要,采用机械手来节约人力从经济上看不一定总是合算的,然而,利用机械手或类似机械设备节省和实现生产合理化的要求,今后还会增长.
1.6工业机械手的设计的内容
a 拟订整体方案,特别是传感,控制方式与机械本体的有机结合的设计方案.
b 根据给定的自由和技术参数选择合适的手部,腕部,肩部和机身的结构.
c 各部件的设计计算
d 工业机械手工作装配图的设计与绘图
e 液压系统图的设计与绘图
f 电气控制的绘制
g 编写设计计算说明书472
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