工業(yè)機(jī)械手的應(yīng)用與發(fā)展 機(jī)電一體化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工業(yè)機(jī)械手的應(yīng)用與發(fā)展 摘 要工業(yè)機(jī)械手(人)又稱通用自動(dòng)機(jī)械手,是一種“獨(dú)立”的可編程序的自動(dòng)機(jī)械手。它是在五十年代末期出現(xiàn),近年來(lái)才迅速發(fā)展起來(lái)的重要自動(dòng)化裝置,現(xiàn)已成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的一種重要手段。工業(yè)機(jī)械手已應(yīng)用機(jī)械制造的多種工藝中以代替人工,并成為機(jī)械加工人員所需掌握的生產(chǎn)工具。機(jī)械手是在機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)械手被廣泛的運(yùn)用于自動(dòng)生產(chǎn)線中，機(jī)械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā)展起來(lái)的一門新興的技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具

2、有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)，不知疲勞，不怕危險(xiǎn)，抓舉重物的力量比人手力大的特點(diǎn)，因此，機(jī)械手已受到許多部門的重視，并越來(lái)越廣泛地得到了應(yīng)用。機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)械手； 機(jī)械制造； 自動(dòng)化； 機(jī)械手；AutoCAD；Solidworks； 現(xiàn)代傳動(dòng)目 錄第一章 機(jī)械手的基本原理 11.1機(jī)械手的概述 11.2機(jī)械手的特點(diǎn) 11.3機(jī)械手分為三類 2第二章 選擇與分析 22.1直角坐標(biāo)型 22.2平面關(guān)節(jié)型 3第三章 執(zhí)行機(jī)構(gòu)與總體方案 33.1執(zhí)行機(jī)構(gòu) 33.2總體方案 4第四章 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案

3、選擇 44.1 液壓驅(qū)動(dòng) 44.2氣壓驅(qū)動(dòng) 44.3電動(dòng)驅(qū)動(dòng) 4第五章 機(jī)械手結(jié)構(gòu)及制作 55.1氣動(dòng)技術(shù)及氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展過(guò)程 55.2氣動(dòng)機(jī)械手的應(yīng)用現(xiàn)狀 6第六章 發(fā)展前景及方向 66.1重復(fù)高精度 76.2模塊化 76.3無(wú)給油化 76.4機(jī)電氣一體化 7結(jié)論 8參考文獻(xiàn) 9謝辭 14第一章 機(jī)械手的基本原理1.1機(jī)械手的概述 近年來(lái), 氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域迅速拓寬, 尤其是在各種自動(dòng)化生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng)用。電氣可編程控制技術(shù)與氣動(dòng)技術(shù)相結(jié)合, 使整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化程度更高, 控制方式更靈活, 性能更加可靠; 氣動(dòng)機(jī)械手、柔性自動(dòng)生產(chǎn)線的迅速發(fā)展, 對(duì)氣動(dòng)技術(shù)提出了更多更高的要求; 微電子技

4、術(shù)的引入, 促進(jìn)了電氣比例伺服技術(shù)的發(fā)展, 現(xiàn)代控制理論的發(fā)展, 使氣動(dòng)技術(shù)從開(kāi)關(guān)控制進(jìn)入閉環(huán)比例伺服控制, 控制精度不斷提高; 由于氣動(dòng)脈寬調(diào)制技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗污染能力強(qiáng)和成本低廉等特點(diǎn), 國(guó)內(nèi)外都在大力開(kāi)發(fā)研究。機(jī)械手在自動(dòng)化車間中用來(lái)運(yùn)送物料,從事焊接、噴漆、裝配等工藝操作，可將操作工人從繁重、單調(diào)、重復(fù)的體力勞動(dòng)中解放出來(lái)。特別是在高溫、危險(xiǎn)、有害的作業(yè)環(huán)境（放射性、有毒氣體、粉塵、易燃、易爆、強(qiáng)噪聲等）中，可用機(jī)械手代替人的部分操作。目前，機(jī)械手已廣泛應(yīng)用于鑄造、鍛造、沖壓、切削加工、噴漆、裝配等各種工藝過(guò)程中。本文介紹一種執(zhí)行機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)和液壓缸組成，采用PLC控制的機(jī)械手控制

5、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。從各國(guó)的行業(yè)統(tǒng)計(jì)資料來(lái)看, 近30 多年來(lái), 氣動(dòng)行業(yè)發(fā)展很快。20世紀(jì)70年代, 液壓與氣動(dòng)元件的產(chǎn)值比約為91, 而30 多年后的今天, 在工業(yè)技術(shù)發(fā)達(dá)的歐美、日本等國(guó)家, 該比例已達(dá)到64, 甚至接近5 5。我國(guó)的氣動(dòng)行業(yè)起步較晚, 但發(fā)展較快。從20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始, 氣動(dòng)元件產(chǎn)值的年遞增率達(dá)20%以上, 高于中國(guó)機(jī)械工業(yè)產(chǎn)值平均年遞增率。隨著微電子技術(shù)、PLC技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用, 氣動(dòng)技術(shù)已成為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代傳動(dòng)與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。1.2機(jī)械手的特點(diǎn)（1） 對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng) 能代替人從事危險(xiǎn)，有害的工作。在長(zhǎng)時(shí)間工作對(duì)人體有害的場(chǎng)所，機(jī)械

6、手不受影響，只要根據(jù)工作環(huán)境進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾徒Y(jié)構(gòu)，機(jī)械手就可以在異常高溫或低溫，異常壓力和有害氣體，粉塵，放射線作用下，以及沖壓，滅等危險(xiǎn)環(huán)境中勝任工作。（2） 機(jī)械手能持久，耐勞，可以把人從繁重單調(diào)的勞動(dòng)中解放出來(lái)，并能擴(kuò)大和延伸人的功能。（3） 由于機(jī)械手的動(dòng)作準(zhǔn)確，因此可以穩(wěn)定和提高產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)又可以避免人為的操作錯(cuò)誤。（4） 機(jī)械手特點(diǎn)是通過(guò)用工業(yè)機(jī)械手的通用性，靈活性好，能很好的適應(yīng)產(chǎn)品的不斷變化，以滿足柔性產(chǎn)生的需要。1.3機(jī)械手分為三類第一類：是不需要人工操作的通用機(jī)械手。它是一種獨(dú)立的不附屬于某一主機(jī)的裝置。它可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，以完成各項(xiàng)規(guī)定的操作

7、。它的特點(diǎn)是具備普通機(jī)械的性能之外，還具備通用機(jī)械、記憶智能的三元機(jī)械。第二類：是需要人工才做的，稱為操作機(jī)。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過(guò)操作機(jī)來(lái)完成特定的作業(yè)，后來(lái)發(fā)展到用無(wú)線電訊號(hào)操作機(jī)來(lái)進(jìn)行探測(cè)月球等。工業(yè)中采用的鍛造操作機(jī)也屬于這一范疇。第三類：是用專用機(jī)械手，主要附屬于自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)線上，用以解決機(jī)床上下料和工件送。第二章 選擇與分析為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的末端執(zhí)行器在空間的位置而提供的3個(gè)自由度，可以有不同的運(yùn)動(dòng)組合，通常可以將其設(shè)計(jì)成如下五種形式。圓柱坐標(biāo)型 這種運(yùn)動(dòng)形式是通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)移動(dòng)，共三個(gè)自由度組成的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，工作空間為圓柱形，它與直角坐標(biāo)型比較，在相同的空間條件下，機(jī)體所

8、占體積小，而運(yùn)動(dòng)范圍大。2.1 直角坐標(biāo)型 直角坐標(biāo)型機(jī)器人，其運(yùn)動(dòng)部分的三個(gè)相互垂直的直線組成，其工作空間為長(zhǎng)方體，它在各個(gè)軸向的移動(dòng)距離可在坐標(biāo)軸上直接讀出，直觀性強(qiáng)，易于位置和姿態(tài)的編程計(jì)算，定位精度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但機(jī)體所占空間大，靈活性較差。球坐標(biāo)型 又稱極坐標(biāo)型，它由兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)直線組成，即一個(gè)回轉(zhuǎn)，一個(gè)俯仰和一個(gè)伸縮，其工作空間圖形唯一球體，它可以做上下俯仰動(dòng)作并能夠抓取地面上的東西或較低位置的工件，具有結(jié)構(gòu)緊湊、工作范圍大的特點(diǎn)，但是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。關(guān)節(jié)型 關(guān)節(jié)型又稱回轉(zhuǎn)坐標(biāo)型，這種機(jī)器人的手臂與人體上肢類似，其前三個(gè)自由度都是回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，這種機(jī)器人一般由和大小臂組成，立柱與大臂間

9、形成肘關(guān)節(jié)，可使大臂作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和使大臂作俯仰運(yùn)動(dòng)，小臂作俯仰擺動(dòng)，其特點(diǎn)是工作空間范圍大，動(dòng)作靈活，通用性強(qiáng)，能抓取靠近機(jī)座的工件。2.2 平面關(guān)節(jié)型 采用兩個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和一個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)；兩個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)控制前后、左右運(yùn)動(dòng)，而移動(dòng)關(guān)節(jié)控制上下運(yùn)動(dòng)，其工作空間的軌跡圖形如圖所示，它的縱截面為一矩形的回轉(zhuǎn)體，縱截面高為移動(dòng)關(guān)節(jié)的行程長(zhǎng)兩回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角的大小決定了回轉(zhuǎn)體截面的大小、形狀。這種機(jī)器人在水平方向上有柔順度，在垂直方向上有較大的剛度，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作靈活，多用于裝配作業(yè)中，特別適合中小規(guī)格零件的插接裝配，如在電子工業(yè)的接插、裝配中應(yīng)用廣泛。第三章 執(zhí)行機(jī)構(gòu)與總體方案3.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)（1）手部 既直接

10、與工件接觸的部分，一般是回轉(zhuǎn)型或平動(dòng)型（多為回轉(zhuǎn)型，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單）。手部多為兩指（也有多指）；根據(jù)需要分為外抓式和內(nèi)抓式兩種；也可以用負(fù)壓式或真空式的空氣吸盤（主要用于吸冷的，光滑表面的零件或薄板零件）和電磁吸盤。傳力機(jī)構(gòu)形式教多，常用的有：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜槭杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母式、彈簧式和重力式。 （2）腕部 是連接手部和臂部的部件，并可用來(lái)調(diào)節(jié)被抓物體的方位，以擴(kuò)大機(jī)械手的動(dòng)作范圍，并使機(jī)械手變的更靈巧，適應(yīng)性更強(qiáng)。手腕有獨(dú)立的自由度。有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、上下擺動(dòng)、左右擺動(dòng)。一般腕部設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)再增加一個(gè)上下擺動(dòng)即可滿足工作要求，有些動(dòng)作較為簡(jiǎn)單的專用機(jī)械手，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，可以不

11、設(shè)腕部，而直接用臂部運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)手部搬運(yùn)工件。 目前，應(yīng)用最為廣泛的手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)液壓（氣）缸，它的結(jié)構(gòu)緊湊，靈巧但回轉(zhuǎn)角度?。ㄒ话阈∮?2700）,并且要求嚴(yán)格密封，否則就難保證穩(wěn)定的輸出扭距。因此在要求較大回轉(zhuǎn)角的情況下，采用齒條傳動(dòng)或鏈輪以及輪系結(jié)構(gòu)。 （3）臂部  手臂部件是機(jī)械手的重要握持部件。它的作用是支撐腕部和手部（包括工作或夾具），并帶動(dòng)他們做空間運(yùn)動(dòng)。 臂部運(yùn)動(dòng)的目的：把手部送到空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)任意一點(diǎn)。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實(shí)現(xiàn)。因此，一般來(lái)說(shuō)臂部具有三個(gè)自由度才能滿足基本要求，即手臂的伸縮、左右旋轉(zhuǎn)、升降（或俯仰）運(yùn)動(dòng)。 手臂的各種運(yùn)

12、動(dòng)通常用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（如液壓缸或者氣缸）和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的靜、動(dòng)載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)較為多，受力復(fù)雜。因此，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大小和定位精度直接影響機(jī)械手的工作性能。 （4）行走機(jī)構(gòu) 有的工業(yè)機(jī)械手帶有行走機(jī)構(gòu)，我國(guó)的正處于仿真階段。3.2總體方案要執(zhí)行的詳細(xì)的動(dòng)作為：（1）定位 （2）抓取 （3）提升 （4）順時(shí)針轉(zhuǎn)90° （5） 前進(jìn) （6）下降 （7）松開(kāi) （8）提升 （9）后退 （10）逆時(shí)針轉(zhuǎn)90° （11） 下降，完成一個(gè)工作循環(huán)。第四章 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案選擇一般情況下機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選擇大致按照如

13、下原則進(jìn)行選擇：（1）物料搬運(yùn)用有限點(diǎn)位控制的程序控制機(jī)器人，重負(fù)載用液壓驅(qū)動(dòng)，中等載荷可選用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，輕載荷可選用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。沖壓機(jī)器人多用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。（2）用于點(diǎn)焊和弧焊及噴涂作業(yè)的機(jī)械手，要求具有任意點(diǎn)位和軌跡控制功能，需采用伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，需采用液壓驅(qū)動(dòng)或電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方能滿足要求按照動(dòng)力源分為液壓、氣壓和電動(dòng)三大類，根據(jù)需要，也可以將這三種基本類型組合成復(fù)合式的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。4.1 液壓驅(qū)動(dòng) 液壓技術(shù)比較成熟，具有動(dòng)力大、力慣量比大、快速響應(yīng)高、易于實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)等特點(diǎn)，適用于承載能力大、慣量大以及在防爆環(huán)境中工作的機(jī)械手。4.2 氣壓驅(qū)動(dòng) 具有速度快、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便價(jià)格低等特

14、點(diǎn)，適用于中小負(fù)載的系統(tǒng)中。難于實(shí)現(xiàn)伺服控制，多用于程序控制的機(jī)械手中，在上下料和沖壓機(jī)械手中應(yīng)用較多。4.3 電動(dòng)驅(qū)動(dòng) 隨著低慣量、直流伺服電機(jī)及配套的伺服驅(qū)動(dòng)器的廣泛采用，這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)被大量選用第五章 機(jī)械手結(jié)構(gòu)及動(dòng)作5.1 氣動(dòng)技術(shù)及氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展過(guò)程氣動(dòng)技術(shù)是以空氣壓縮機(jī)為動(dòng)力源, 以壓縮空氣為工作介質(zhì), 進(jìn)行能量傳遞或信號(hào)傳遞的工程技術(shù),是實(shí)現(xiàn)各種生產(chǎn)控制、自動(dòng)控制的重要手段之一。大約開(kāi)始于1776年, Johnwilkimson發(fā)明能產(chǎn)生1個(gè)大氣壓左右壓力的空氣壓縮機(jī)。1880 年, 人們第一次利用氣缸做成氣動(dòng)剎車裝置, 將它成功地用到火車的制動(dòng)上。20世紀(jì)30年代初, 氣動(dòng)技術(shù)

15、成功地應(yīng)用于自動(dòng)門的開(kāi)閉及各種機(jī)械的輔助動(dòng)作上。至50年代初, 大多數(shù)氣壓元件從液壓元件改造或演變過(guò)來(lái), 體積很大。60 年代, 開(kāi)始構(gòu)成工業(yè)控制系統(tǒng), 自成體系, 不再與風(fēng)動(dòng)技術(shù)相提并論。在70 年代, 由于氣動(dòng)技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用, 在自動(dòng)化控制領(lǐng)域得到廣泛的推廣。80年代進(jìn)入氣動(dòng)集成化、微型化的時(shí)代。90 年代至今, 氣動(dòng)技術(shù)突破了傳統(tǒng)的死區(qū), 經(jīng)歷著飛躍性的發(fā)展, 人們克服了閥的物理尺寸局限, 真空技術(shù)日趨完美, 高精度模塊化氣動(dòng)機(jī)械手問(wèn)世, 智能氣動(dòng)這一概念產(chǎn)生, 氣動(dòng)伺服定位技術(shù)使氣缸高速下實(shí)現(xiàn)任意點(diǎn)自動(dòng)定位, 智能閥島十分理想地解決了整個(gè)自動(dòng)生產(chǎn)線的分散與集中控制問(wèn)題。氣動(dòng)機(jī)

16、械手作為機(jī)械手的一種, 它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、動(dòng)作迅速、平穩(wěn)、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。氣動(dòng)機(jī)械手強(qiáng)調(diào)模塊化的形式, 現(xiàn)代傳輸技術(shù)的氣動(dòng)機(jī)械手在控制方面采用了先進(jìn)的閥島技術(shù)(可重復(fù)編程等) , 氣動(dòng)伺服系統(tǒng)(可實(shí)現(xiàn)任意位置上的精確定位) , 在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上全部采用模塊化的拼裝結(jié)構(gòu)。 90年代初, 由布魯塞爾皇家軍事學(xué)院YBando教授領(lǐng)導(dǎo)的綜合技術(shù)部開(kāi)發(fā)研制的電子氣動(dòng)機(jī)器人“阿基里斯”六腳勘探員, 是氣動(dòng)技術(shù)、PLC控制技術(shù)和傳感技術(shù)完美結(jié)合產(chǎn)生的“六足動(dòng)物”6個(gè)腳中的每一個(gè)腳都有3個(gè)自由度, 一個(gè)直線氣缸把腳提起、放下, 一個(gè)擺動(dòng)馬達(dá)控制腳伸展/退回運(yùn)動(dòng), 另一個(gè)擺動(dòng)馬達(dá)則負(fù)

17、責(zé)圍繞腳的軸心做旋轉(zhuǎn)之用。由漢諾威大學(xué)材料科學(xué)研究院設(shè)計(jì)的氣動(dòng)攀墻機(jī)器人, 它集遙感技術(shù)和真空技術(shù)于一體, 成功地解決了垂直攀緣等視為危險(xiǎn)工作的操作問(wèn)題。 Tron-X電子氣動(dòng)機(jī)器人, 能與人親切地握手,它的頭部、腰部、手能與人類一樣彎曲運(yùn)動(dòng), 并且有良好的柔韌性。在幕后操縱人員的操作下(或通過(guò)自身的編程控制) 能與人進(jìn)行對(duì)話, 或作自我介紹等。Tron-X電子氣動(dòng)機(jī)器人集電子技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)和人工智能為一體, 它告訴我們, 氣動(dòng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人中最難解決的靈活的自由度, 具有在足夠工作空間的適應(yīng)性、高精度和快速靈敏的反應(yīng)能力。5.2 氣動(dòng)機(jī)械手的應(yīng)用現(xiàn)狀由于氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)使用安全、可靠, 可以

18、在高溫、震動(dòng)、易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射等惡劣環(huán)境下工作。而氣動(dòng)機(jī)械手作為機(jī)械手的一種, 它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、動(dòng)作迅速、平穩(wěn)、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境、容易實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速、易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)、易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)作等優(yōu)點(diǎn)。所以, 氣動(dòng)機(jī)械手被廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)、半導(dǎo)體及家電行業(yè)、化肥和化工, 食品和藥品的包裝、精密儀器和軍事上。現(xiàn)代汽車制造工廠的生產(chǎn)線, 尤其是主要工藝的焊接生產(chǎn)線, 大多采用了氣動(dòng)機(jī)械手。車身在每個(gè)工序的移動(dòng); 車身外殼被真空吸盤吸起和放下, 在指定工位的夾緊和定位; 點(diǎn)焊機(jī)焊頭的快速接近、減速軟著陸后的變壓控制點(diǎn)焊, 都采用了各種特殊功能的氣動(dòng)機(jī)械手。高頻率的點(diǎn)焊、力控的準(zhǔn)確性

19、及完成整個(gè)工序過(guò)程的高度自動(dòng)化, 堪稱是最有代表性的氣動(dòng)機(jī)械手應(yīng)用之一。在彩電、冰箱等家用電器產(chǎn)品的裝配生產(chǎn)線上,在半導(dǎo)體芯片、印刷電路等各種電子產(chǎn)品的裝配流水線上, 不僅可以看到各種大小不一、形狀不同的氣缸、氣爪, 還可以看到許多靈巧的真空吸盤將一般氣爪很難抓起的顯像管、紙箱等物品輕輕地吸住, 運(yùn)送到指定目標(biāo)位置。對(duì)加速度限制十分嚴(yán)格的芯片搬運(yùn)系統(tǒng), 采用了平穩(wěn)加速的SIN氣缸。氣動(dòng)機(jī)械手用于對(duì)食品行業(yè)的粉狀、粒狀、塊狀物料的自動(dòng)計(jì)量包裝; 用于煙草工業(yè)的自動(dòng)卷煙和自動(dòng)包裝等許多工序。如酒、油漆灌裝氣動(dòng)機(jī)械手; 自動(dòng)加蓋、安裝和擰緊氣動(dòng)機(jī)械手, 牛奶盒裝箱氣動(dòng)機(jī)械手等。此外, 氣動(dòng)系統(tǒng)、氣動(dòng)

20、機(jī)械手被廣泛應(yīng)用于制藥與醫(yī)療器械上。如: 氣動(dòng)自動(dòng)調(diào)節(jié)病床 , Ro-bodoc機(jī)器人, da Vinci外科手術(shù)機(jī)器人等。第六章 發(fā)展前景及方向6.1重復(fù)高精度精度是指機(jī)器人、機(jī)械手到達(dá)指定點(diǎn)的精確程度, 它與驅(qū)動(dòng)器的分辨率以及反饋裝置有關(guān)。重復(fù)精度是指如果動(dòng)作重復(fù)多次, 機(jī)械手到達(dá)同樣位置的精確程度。重復(fù)精度比精度更重要, 如果一個(gè)機(jī)器人定位不夠精確, 通常會(huì)顯示一個(gè)固定的誤差, 這個(gè)誤差是可以預(yù)測(cè)的, 因此可以通過(guò)編程予以校正。重復(fù)精度限定的是一個(gè)隨機(jī)誤差的范圍, 它通過(guò)一定次數(shù)地重復(fù)運(yùn)行機(jī)器人來(lái)測(cè)定。隨著微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展, 以及氣動(dòng)伺服技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室和氣動(dòng)伺服定位系統(tǒng)的成

21、套化。氣動(dòng)機(jī)械手的重復(fù)精度將越來(lái)越高, 它的應(yīng)用領(lǐng)域也將更廣闊, 如核工業(yè)和軍事工業(yè)等。6.2 模塊化有的公司把帶有系列導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)裝置的氣動(dòng)機(jī)械手稱為簡(jiǎn)單的傳輸技術(shù), 而把模塊化拼裝的氣動(dòng)機(jī)械手稱為現(xiàn)代傳輸技術(shù)。模塊化拼裝的氣動(dòng)機(jī)械手比組合導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)裝置更具靈活的安裝體系。它集成電接口和帶電纜及氣管的導(dǎo)向系統(tǒng)裝置, 使機(jī)械手運(yùn)動(dòng)自如。由于模塊化氣動(dòng)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)部件采用了特殊設(shè)計(jì)的滾珠軸承, 使它具有高剛性、高強(qiáng)度及精確的導(dǎo)向精度。優(yōu)良的定位精度也是新一代氣動(dòng)機(jī)械手的一個(gè)重要特點(diǎn)。模塊化氣動(dòng)機(jī)械手使同一機(jī)械手可能由于應(yīng)用不同的模塊而具有不同的功能, 擴(kuò)大了機(jī)械手的應(yīng)用范圍, 是氣動(dòng)機(jī)械手的一個(gè)重要的

22、發(fā)展方向。智能閥島的出現(xiàn)對(duì)提高模塊化氣動(dòng)機(jī)械手和氣動(dòng)機(jī)器人的性能起到了十分重要的支持作用。因?yàn)橹悄荛y島本來(lái)就是模塊化的設(shè)備, 特別是緊湊型CP閥島, 它對(duì)分散上的集中控制起了十分重要的作用, 特別對(duì)機(jī)械手中的移動(dòng)模塊。6.3 無(wú)給油化為了適應(yīng)食品、醫(yī)藥、生物工程、電子、紡織、精密儀器等行業(yè)的無(wú)污染要求, 不加潤(rùn)滑脂的不供油潤(rùn)滑元件已經(jīng)問(wèn)世。隨著材料技術(shù)的進(jìn)步, 新型材料(如燒結(jié)金屬石墨材料) 的出現(xiàn), 構(gòu)造特殊、用自潤(rùn)滑材料制造的無(wú)潤(rùn)滑元件, 不僅節(jié)省潤(rùn)滑油、不污染環(huán)境, 而且系統(tǒng)簡(jiǎn)單、摩擦性能穩(wěn)定、成本低、壽命長(zhǎng)。6.4 機(jī)電氣一體化由“可編程序控制器- 傳感器- 氣動(dòng)元件”組成的典型的控制

23、系統(tǒng)仍然是自動(dòng)化技術(shù)的重要方面;發(fā)展與電子技術(shù)相結(jié)合的自適應(yīng)控制氣動(dòng)元件, 使氣動(dòng)技術(shù)從“開(kāi)關(guān)控制”進(jìn)入到高精度的“反饋控制”; 省配線的復(fù)合集成系統(tǒng), 不僅減少配線、配管和元件, 而且拆裝簡(jiǎn)單, 大大提高了系統(tǒng)的可靠性。而今, 電磁閥的線圈功率越來(lái)越小, 而PLC的輸出功率在增大, 由PLC直接控制線圈變得越來(lái)越可能。氣動(dòng)機(jī)械手、氣動(dòng)控制越來(lái)越離不開(kāi)PLC, 而閥島技術(shù)的發(fā)展, 又使PLC在氣動(dòng)機(jī)械手、氣動(dòng)控制中變得更加得心應(yīng)手。械手將越來(lái)越廣泛地進(jìn)入工業(yè)、軍事、航空、醫(yī)療、生活等領(lǐng)域。結(jié)論：氣動(dòng)技術(shù)經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程, 隨著氣動(dòng)伺服技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室, 氣動(dòng)技術(shù)及氣動(dòng)機(jī)械手迎來(lái)了嶄新的春

24、天。目前在世界上形成了以日本、美國(guó)和歐盟氣動(dòng)技術(shù)、氣動(dòng)機(jī)械手三足鼎立的局面。我國(guó)對(duì)氣動(dòng)技術(shù)和氣動(dòng)機(jī)械手的研究與應(yīng)用都比較晚, 但隨著投入力度和研發(fā)力度的加大, 我國(guó)自主研制的許多氣動(dòng)機(jī)械手已經(jīng)在汽車等行業(yè)為國(guó)家的發(fā)展進(jìn)步發(fā)揮著重要作用。隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和機(jī)械加工工藝水平的提高及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用, 為研究高性能的氣動(dòng)機(jī)械手奠定了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)。由于氣動(dòng)機(jī)械手有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速、易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)、易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)作等諸多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn), 可以預(yù)見(jiàn), 在不久的將來(lái), 氣動(dòng)機(jī)械手將越來(lái)越廣泛地進(jìn)入工業(yè)、軍事、航空、醫(yī)療、生活等領(lǐng)域。參考文獻(xiàn)1. 李蘭友 ，王勇才 ，傅景義.單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用十例.電子工業(yè)出版社.1994，2.2. 余永權(quán).ATMEL89系列單片機(jī)應(yīng)用技術(shù).北京：航空航天大學(xué)出版社. 2002.3. 李伯成 ，侯伯亨 ，張毅坤.微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用.西安電子科技大學(xué)出版社.2006，6.4.