【溫馨提示】壓縮包內(nèi)含CAD圖有下方大圖片預(yù)覽，下拉即可直觀呈現(xiàn)眼前查看、盡收眼底縱觀。打包內(nèi)容里dwg后綴的文件為CAD圖，可編輯，無水印，高清圖，壓縮包內(nèi)文檔可直接點開預(yù)覽，需要原稿請自助充值下載，所見才能所得，請見壓縮包內(nèi)的文件及下方預(yù)覽，請細(xì)心查看有疑問可以咨詢QQ：11970985或197216396
ABOUT MODERN INDUSTRIAL MANIPULATOR
Robot is a type of mechantronics equipment which synthesizes the last research achievement of engine and precision engine, micro-electronics and computer, automation control and drive, sensor and message dispose and artificial intelligence and so on. With the development of economic and the demand for automation control, robot technology is developed quickly and all types of the robots products are come into being. The practicality use of robot not only solves the problems which are difficult to operate for human being, but also advances the industrial automation program. Modern industrial robots are true marvels of engineering. A robot the size of a person can easily carry a load over one hundred pounds and move it very quickly with a repeatability of 0.006inches. Furthermore these robots can do that 24hours a day for years on end with no failures whatsoever. Though they are reprogrammable, in many applications they are programmed once and then repeat that exact same task for years.
At present, the research and development of robot involves several kinds of technology and the robot system configuration is so complex that the cost at large is high which to a certain extent limit the robot abroad use. To development economic practicality and high reliability robot system will be value to robot social application and economy development. With he rapid progress with the control economy and expanding of the modern cities, the let of sewage is increasing quickly; with the development of modern technology and the enhancement of consciousness about environment reserve, more and more people realized the importance and urgent of sewage disposal. Active bacteria method is an effective technique for sewage disposal. The abundance requirement for lacunaris plastic makes it is a consequent for plastic producing with automation and high productivity. Therefore, it is very necessary to design a manipulator that can automatically fulfill the plastic holding. With the analysis of the problems in the design of the plastic holding manipulator and synthesizing the robot research and development condition in recent years, a economic scheme is concluded on the basis of the analysis of mechanical configuration, transform system, drive device and control system and guided by the idea of the characteristic and complex of mechanical configuration, electronic, software and hardware. In this article, the mechanical configuration combines the character of direction coordinate which can improve the stability and operation flexibility of the system. The main function of the transmission mechanism is to transmit power to implement department and complete the necessary movement. In this transmission structure, the screw transmission mechanism transmits the rotary motion into linear motion. Worm gear can give vary transmission ratio. Both of the transmission mechanisms have a characteristic of compact structure. The design of drive system often is limited by the environment condition and the factor of cost and technical lever. The step motor can receive digital signal directly and has the ability to response outer environment immediately and has no accumulation error, which often is used in driving system. In this driving system, open-loop control system is composed of stepping motor, which can satisfy the demand not only for control precision but also for the target of economic and practicality. On this basis, the analysis of stepping motor in power calculating and style selecting is also given. The analysis of kinematics and dynamics for object holding manipulator is given in completing the design of mechanical structure and drive system.
Current industrial approaches to robot arm control treat each joint of the robot arm as a simple joint servomechanism. The servomechanism approach models the varying dynamics of a manipulator inadequately because it neglects the motion and configuration of the whole arm mechanism. These changes in the parameters of the controlled system sometimes are significant enough to render conventional feedback control strategies ineffective. The result is reduced servo response speed and damping, limiting the precision and speed of the end-effecter and making it appropriate only for limited-precision tasks. Manipulators controlled in this manner move at slow speeds with unnecessary vibrations. Any significant performance gain in this and other areas of robot arm control require the consideration of more efficient dynamic models, sophisticated control approaches, and the use of dedicated computer architectures and parallel processing techniques.
In the industrial production and other fields, people often endangered by such factors as high temperature, corrode, poisonous gas and so forth at work, which have increased labor intensity and even jeopardized the life sometimes. The corresponding problems are solved since the robot arm comes out. The arms can catch, put and carry objects, and its movements are flexible and diversified. It applies to medium and small-scale automated production in which production varieties can be switched. And it is widely used on soft automatic line. The robot arms are generally made by withstand high temperatures, resist corrosion of materials to adapt to the harsh environment. So they reduced the labor intensity of the workers significantly and raised work efficiency. The robot arm is an important component of industrial robot, and it can be called industrial robots on many occasions. Industrial robot is set machinery, electronics, control, computers, sensors, artificial intelligence and other advanced technologies in the integration of multidisciplinary important modern manufacturing equipment. Widely using industrial robots, not only can improve product quality and production, but also is of great significance for physical security protection, improvement of the environment for labor, reducing labor intensity, improvement of labor productivity, raw material consumption savings and lowering production costs.
There are such mechanical components as ball footbridge, slides, air control mechanical hand and so on in the design. A programmable controller, a programming device, stepping motors, stepping motors drives, direct current motors, sensors, switch power supply, an electromagnetism valve and control desk are used in electrical connection.
關(guān)于現(xiàn)代工業(yè)自動抓取機(jī)構(gòu)
機(jī)器人是典型的機(jī)電一體化裝置，它綜合運(yùn)用了機(jī)械與精密機(jī)械、微電子與計算機(jī)、自動控制與驅(qū)動、傳感器與信息處理以及人工智能等多學(xué)科的最新研究成果，隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展和各行各業(yè)對自動化程度要求的提高，機(jī)器人技術(shù)得到了迅速發(fā)展，出現(xiàn)了各種各樣的機(jī)器人產(chǎn)品?，F(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人是人類真正的奇跡工程。一個像人那么大的機(jī)器人可以輕松地抬起超過一百磅并可以在誤差0.006英寸內(nèi)重復(fù)運(yùn)動。更重要的是這些機(jī)器人可以每天24小時不停止地工作。在許多應(yīng)用中他們是通過編程控制的，但是他們一旦編程一次，他們可以重復(fù)地做同一個工作許多年。機(jī)器人產(chǎn)品的實用化，既解決了許多單靠人力難以解決的實際問題，又促進(jìn)了工業(yè)自動化的進(jìn)程。
目前，由于機(jī)器人的研制和開發(fā)涉及多方面的技術(shù)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，開發(fā)和研制的成本普遍較高，在某種程度上限制了該項技術(shù)的廣泛應(yīng)用，因此，研制經(jīng)濟(jì)型、實用化、高可靠性機(jī)器人系統(tǒng)具有廣泛的社會現(xiàn)實意義和經(jīng)濟(jì)價值。由于我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和城市化的快速發(fā)展，城市污染排水放量增長很快，污水處理已經(jīng)擺在了人們的議事日程上來。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類知識水平的提高，人們越來越認(rèn)識到污水處理的重要性和迫切性，科學(xué)家和研究人員發(fā)現(xiàn)塑料制品在水中時用于污水處理的很有效地污泥菌群的附著體。塑料制品的大量需求，使得塑料制品生產(chǎn)的自動化和高效率要求成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然。本文結(jié)合塑料一次擠出成型機(jī)和塑料抓取自動抓取機(jī)構(gòu)的研制過程中出現(xiàn)的問題，綜述近幾年機(jī)器人技術(shù)研究和發(fā)展的狀況，在從分發(fā)揮機(jī)、電、軟、硬件各自特點和優(yōu)勢互補(bǔ)的基礎(chǔ)上，對物料抓取自動抓取機(jī)構(gòu)整體機(jī)械結(jié)構(gòu)、傳動系統(tǒng)、驅(qū)動裝置和控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析和設(shè)計，提出了一套經(jīng)濟(jì)型設(shè)計方案。采用直角坐標(biāo)和關(guān)節(jié)坐標(biāo)相結(jié)合的框架式機(jī)械結(jié)構(gòu)形式，這種方式能夠提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和操作靈活性。傳動裝置的作用是將驅(qū)動元件的動力傳遞給機(jī)器人自動抓取機(jī)構(gòu)相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以實現(xiàn)各種必要的運(yùn)動，傳動方式上采用結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比答得蝸輪蝸桿傳動和將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動的螺旋傳動。自動抓取機(jī)構(gòu)驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計往往受到作業(yè)環(huán)境條件的限制，同時也要考慮價格因素的影響以及能夠達(dá)到的技術(shù)水平。由于步進(jìn)電機(jī)能都直接接收數(shù)字量，響應(yīng)速度快而且工作可靠并無累計誤差，常用作數(shù)字控制系統(tǒng)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的動力元件，因此，在驅(qū)動裝置中采用由步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成的環(huán)控制方式，這種方式技能滿足控制精度的要求，又能達(dá)到經(jīng)濟(jì)型、實用化目的。
目前的工業(yè)機(jī)械臂控制將每一個機(jī)械臂的聯(lián)合看做一個簡單的聯(lián)合伺服。伺服方法不能從分地模仿不同的動力學(xué)自動抓取機(jī)構(gòu)，因為它忽略了自動抓取機(jī)構(gòu)整體的運(yùn)動和配置。這些控制系統(tǒng)的參數(shù)的變化有時是足夠重要，以至于使常規(guī)的反饋控制方法失效。其結(jié)果是減少了伺服相應(yīng)的速度和阻尼，限制了京都和最終效應(yīng)的速度，使系統(tǒng)僅適用于有限精度的工作。自動抓取機(jī)構(gòu)以這種方式控制速度降低而沒有不必要的震動。任何在這一領(lǐng)域和其它領(lǐng)域的機(jī)械臂性能增益要求更有效率的動態(tài)模型、精密的控制方法、專門的計算機(jī)架構(gòu)和并行處理技術(shù)。
在工業(yè)生產(chǎn)和其它領(lǐng)域內(nèi)，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動強(qiáng)度，甚至于危及生命。自從自動抓取機(jī)構(gòu)問世以來，相應(yīng)的各種難題迎刃而解。自動抓取機(jī)構(gòu)可在空間抓、放、搬運(yùn)物體，動作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中、小批量自動化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性自動線。自動抓取機(jī)構(gòu)一般由耐高溫，抗腐蝕的材料制成，以適應(yīng)現(xiàn)場惡劣環(huán)境，大大降低了工人的勞動強(qiáng)度，提高了工作效率。自動抓取機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)器人的重要組成部分，在很多情況下它就可以稱為工業(yè)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人集機(jī)械、電子、控制、計算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體化的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動化裝備。廣泛采用工業(yè)機(jī)器人，不僅可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，而且對保障人身安全，改善勞動環(huán)境，減輕勞動強(qiáng)度，提高勞動生產(chǎn)率，節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本，有著十分重要的意義。
大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
學(xué)生姓名
學(xué)號
專業(yè)班級
指導(dǎo)教師
職稱
單 位
課題性質(zhì)
設(shè)計■ 論文□
課題來源
科研□ 教學(xué)□ 生產(chǎn)■ 其它□
畢業(yè)設(shè)計（論文）題目
自動抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計
1.目的及意義
1.1工業(yè)自動抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計的意義
1、熟悉自動抓取機(jī)構(gòu)的應(yīng)用場合及有關(guān)自動抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計的步驟；
2、自動抓取機(jī)構(gòu)可以提高生產(chǎn)過程中的自動化程度，減輕人力，便于有節(jié)奏的生產(chǎn)；
3、結(jié)合自動抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計這方面的知識，在設(shè)計過程中學(xué)會怎樣發(fā)現(xiàn)問題、研究問題、解決問題。
1.2國外的機(jī)械情況
現(xiàn)代工業(yè)自動抓取機(jī)構(gòu)起源于20世紀(jì)50年代初，是基于示教再現(xiàn)和主從控制方式、能適應(yīng)產(chǎn)品種類變更，具有多自由度動作功能的柔性自動化 。
自動抓取機(jī)構(gòu)首先是從美國開始研制的。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺自動抓取機(jī)構(gòu)。他的結(jié)構(gòu)是：機(jī)體上安裝回轉(zhuǎn)長臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的。
1962年，美國機(jī)械鑄造公司在上述方案的基礎(chǔ)之上又試制成一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型自動抓取機(jī)構(gòu)。商名為Unimate(即萬能自動)。運(yùn)動系統(tǒng)仿造坦克炮塔，臂回轉(zhuǎn)、俯仰，用液壓驅(qū)動；控制系統(tǒng)用磁鼓最存儲裝置。不少球坐標(biāo)式通用自動抓取機(jī)構(gòu)就是在這個基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬能自動公司（Unimaton）,專門生產(chǎn)工業(yè)自動抓取機(jī)構(gòu)。
1962年美國機(jī)械鑄造公司也試驗成功一種叫Versatran自動抓取機(jī)構(gòu)，原意是靈活搬運(yùn)。該自動抓取機(jī)構(gòu)的中央立柱可以回轉(zhuǎn)，臂可以回轉(zhuǎn)、升降、伸縮、采用液壓驅(qū)動，控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。雖然這兩種自動抓取機(jī)構(gòu)出現(xiàn)在六十年代初，但都是國外工業(yè)自動抓取機(jī)構(gòu)發(fā)展的基礎(chǔ)。
1978年美國Unimate公司和斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制一種Unimate-Vic-arm型工業(yè)自動抓取機(jī)構(gòu)，裝有小型電子計算機(jī)進(jìn)行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差可小于±1毫米。
美國還十分注意提高自動抓取機(jī)構(gòu)的可靠性，改進(jìn)結(jié)構(gòu)，降低成本。如Unimate公司建立了8年自動抓取機(jī)構(gòu)試驗臺，進(jìn)行各種性能的試驗。準(zhǔn)備把故障前平均時間（注：故障前CCMT2006 展覽會上，值得一機(jī)器人應(yīng)用是當(dāng)今機(jī)床發(fā)展的一大趨向提的是1 號館W 1 - 9 1 6 意大利意沃樂EVOLUT 公司，這個歐洲最大的機(jī)器人應(yīng)用與集成公司，他們的一臺DC-5 機(jī)器人修邊、倒角裝置特別引人注目。該機(jī)器人可以裝夾工具對主軸上零件修邊去毛刺，甚至機(jī)器人可以加裝動力源用刀具對零件進(jìn)行加工，因此它已將機(jī)械人傳統(tǒng)的搬運(yùn)、噴漆、焊接工作范圍擴(kuò)展到了金屬切削及拋光領(lǐng)域。
工作單元還可以配備各種上料方式：如帶視頻裝置可抓取隨機(jī)擺放的工件，或以旋轉(zhuǎn)臺擺放，或以傳送帶擺放等等。DC-5 工作單元可以處理的最大負(fù)荷為120/150kg。適宜加工的金屬材料為鋁鎂合金、銅、鉛、鑄鐵等?？梢源嬷辽偎膫€工人的工作量。3 D 編程軟件將以往8 小時編程時間縮減為15 分鐘，為小批量多品種的工件提供最好的解決方案。意沃樂公司除此以外最常涉足的領(lǐng)域還有用于壓鑄單元、車、銑中心單元、復(fù)合機(jī)床單元、零件拋光單元上的各種機(jī)械人應(yīng)用等等。隨著社會的不斷發(fā)展和進(jìn)步，勢必勞動力的成本將越來越高，對環(huán)保及安全的要求將越來越嚴(yán)，所以工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用必將與時俱進(jìn)。而且，由機(jī)器人干出的工件，譬如說打磨，其零件的一致性肯定比人工來得好，因此歐洲有些名牌汽車制造商甚至對某些零件的某些工步，規(guī)定必須由機(jī)器人來操作。由此看來，工業(yè)機(jī)器人在機(jī)床上的應(yīng)用會將越來越廣。
1.3國內(nèi)外機(jī)器人研究發(fā)展趨勢
國外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個趨勢：
1.工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操做和維修)，而單機(jī)價格不斷下降，平均單機(jī)價格從1991年的10.3萬美元降至2002年的6.5萬美元。
⒉ 機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。 例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)檢測系統(tǒng)三位一體化，由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)，國外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問世。
⒊ 工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制柜日漸小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu)；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。
⒋ 機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制；多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。
⒌ 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機(jī)器人。
⒍ 當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控、遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實驗室進(jìn)入使用化階段。美國發(fā)射到火星上的“索杰納”機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名的實例。
⒎ 機(jī)器人化機(jī)械開始興起。從94年美國開發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來，這種新型裝置已成為國際研究的熱點之一，紛紛探索開拓其實際應(yīng)用的領(lǐng)域。
平均時間是指一臺設(shè)備可靠性的一種量度。它給出在第一次故障前的平均運(yùn)行時間），由400小時提高到1500小時，精度可提高到±0.1毫米。
德國機(jī)器制造業(yè)是從1970年開始應(yīng)用自動抓取機(jī)構(gòu)，主要用于起重運(yùn)輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)。德國KnKa公司還生產(chǎn)一種點焊自動抓取機(jī)構(gòu)，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。
瑞士RETAB公司生產(chǎn)一種涂漆自動抓取機(jī)構(gòu)，采用示教方法編制程序。
瑞典安莎公司采用自動抓取機(jī)構(gòu)清理鑄鋁齒輪箱毛刺等。
日本是工業(yè)自動抓取機(jī)構(gòu)發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國家。自1969年從美國引進(jìn)二種典型自動抓取機(jī)構(gòu)后，大力研究自動抓取機(jī)構(gòu)的研究。據(jù)報道，1979年從事自動抓取機(jī)構(gòu)的研究工作的大專院校、研究單位多達(dá)50多個。1976年個大學(xué)和國家研究部門用在自動抓取機(jī)構(gòu)的研究費(fèi)用42%。1979年日本自動抓取機(jī)構(gòu)的產(chǎn)值達(dá)443億日元，產(chǎn)量為14535臺。其中固定程序和可變程序約占一半，達(dá)222億日元，是1978年的二倍。具有記憶功能的自動抓取機(jī)構(gòu)產(chǎn)值約為67億日元，比1978年增長50%。智能自動抓取機(jī)構(gòu)約為17億日元，為1978年的6倍。截止1979年，自動抓取機(jī)構(gòu)累計產(chǎn)量達(dá)56900臺。在數(shù)量上已占世界首位，約占70%，并以每年50%～60%的速度增長。使用自動抓取機(jī)構(gòu)最多的是汽車工業(yè)，其次是電機(jī)、電器。預(yù)計到1990年將有55萬機(jī)器人在工作。
第二代自動抓取機(jī)構(gòu)正在加緊研制。它設(shè)有微型電子計算機(jī)控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺到的信息反饋，使自動抓取機(jī)構(gòu)具有感覺機(jī)能。目前國外已經(jīng)出現(xiàn)了觸覺和視覺自動抓取機(jī)構(gòu)。
第三代自動抓取機(jī)構(gòu)（機(jī)械人）則能獨(dú)立地完成工作過程中的任務(wù)。它與電子計算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系。并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS(Flexible Manufacturing system)和柔性制造單元(Flexible Manufacturing Cell)中重要一環(huán)。
隨著工業(yè)機(jī)器手（機(jī)械人）研究制造和應(yīng)用的擴(kuò)大，國際性學(xué)術(shù)交流活動十分活躍，歐美各國和其他國家學(xué)術(shù)交流活動開展很多。
1．3國內(nèi)形勢：
經(jīng)過近十年的努力，我國在工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用工程的開發(fā)方面已具有相當(dāng)?shù)膶嵙Γ延幸恢Я私馄髽I(yè)的需求，能開發(fā)出符合實際使用條件應(yīng)用工程，成本低，服務(wù)及時，具備與國外公司的競爭能力，因此加強(qiáng)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用工程的開發(fā)，并圍繞應(yīng)用工程的需要進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人新產(chǎn)品的開發(fā)，使之具有一定的規(guī)?；a(chǎn)能力，這樣可以促
進(jìn)我國企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和提高競爭力，同時工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用也可形成具有一定規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。
如果說20 世紀(jì)90 年代機(jī)床創(chuàng)新的最大成就是發(fā)明并聯(lián)機(jī)床的話，那么當(dāng)今工業(yè)機(jī)器人在機(jī)床上的應(yīng)用已成為發(fā)展的一大趨向。機(jī)器人與機(jī)床相結(jié)合，以往主要是解決工件自動上下料搬運(yùn)問題，致使機(jī)床得以無人化24 小時連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。如擅長專機(jī)制作的意大利COMAU 公司，他們比較成熟地將缸體及缸蓋生產(chǎn)線中的零件搬運(yùn)，設(shè)計成由機(jī)器人完成。當(dāng)然，對工件的拋光打磨、清洗及其它臟、累活也是機(jī)器人表現(xiàn)的舞臺。去年9 月在漢諾威EMO2005 展覽會上，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用非常搶眼，而且它應(yīng)用的領(lǐng)域也在擴(kuò)大。然而在這次CCMT2006 展覽會上，值得一機(jī)器人應(yīng)用是當(dāng)今機(jī)床發(fā)展的一大趨向提的是1 號館W 1 - 9 1 6 意大利意沃樂EVOLUT 公司，這個歐洲最大的機(jī)器人應(yīng)用與集成公司，他們的一臺DC-5 機(jī)器人修邊、倒角裝置特別引人注目。該機(jī)器人可以裝夾工具對主軸上零件修邊去毛刺，甚至機(jī)器人可以加裝動力源用刀具對零件進(jìn)行加工，因此它已將機(jī)械人傳統(tǒng)的搬運(yùn)、噴漆、焊接工作范圍擴(kuò)展到了金屬切削及拋光領(lǐng)域。
工作單元還可以配備各種上料方式：如帶視頻裝置可抓取隨機(jī)擺放的工件，或以旋轉(zhuǎn)臺擺放，或以傳送帶擺放等等。DC-5 工作單元可以處理的最大負(fù)荷為120/150kg。適宜加工的金屬材料為鋁鎂合金、銅、鉛、鑄鐵等?？梢源嬷辽偎膫€工人的工作量。3 D 編程軟件將以往8 小時編程時間縮減為15 分鐘，為小批量多品種的工件提供最好的解決方案。意沃樂公司除此以外最常涉足的領(lǐng)域還有用于壓鑄單元、車、銑中心單元、復(fù)合機(jī)床單元、零件拋光單元上的各種機(jī)械人應(yīng)用等等。隨著社會的不斷發(fā)展和進(jìn)步，勢必勞動力的成本將越來越高，對環(huán)保及安全的要求將越來越嚴(yán)，所以工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用必將與時俱進(jìn)。而且，由機(jī)器人干出的工件，譬如說打磨，其零件的一致性肯定比人工來得好，因此歐洲有些名牌汽車制造商甚至對某些零件的某些工步，規(guī)定必須由機(jī)器人來操作。由此看來，工業(yè)機(jī)器人在機(jī)床上的應(yīng)用會將越來越廣。
1.4國內(nèi)外機(jī)器人研究發(fā)展趨勢
國外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個趨勢：
1. 工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操做和維修)，而單機(jī)價格不斷下降，平均單機(jī)價格從1991年的10.3萬美元降至2002年的6.5萬美元。
⒉ 機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。 例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)檢測系統(tǒng)三位一體化，由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)，國外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問世。
⒊ 工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制柜日漸小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu)；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。
⒋ 機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制；多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。
⒌ 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機(jī)器人。
⒍ 當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控、遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實驗室進(jìn)入使用化階段。美國發(fā)射到火星上的“索杰納”機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名的實例。
⒎ 機(jī)器人化機(jī)械開始興起。從94年美國開發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來，這種新型裝置已成為國際研究的熱點之一，紛紛探索開拓其實際應(yīng)用的領(lǐng)域。
2課題設(shè)計的主要內(nèi)容
1、分析三個自由度的功能和作業(yè)任務(wù)，確定自動抓取機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式；
2、進(jìn)行自動抓取機(jī)構(gòu)各關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計；
3、進(jìn)行機(jī)械傳動系統(tǒng)的設(shè)計；
4、在UG中進(jìn)行三維裝配圖的建模。
3實施計劃
實施計劃的流程如下：
1.理論分析課題的研究背景.........................................1天
2.確定設(shè)計方案...................................................2天
3.自動抓取機(jī)構(gòu)自由度分析.........................................2周
4.自動抓取機(jī)構(gòu)的機(jī)械機(jī)構(gòu)分析.....................................2周
5.工作空間分析...................................................1周
6.傳動方案分析設(shè)計................................. .............1周
7.自動抓取機(jī)構(gòu)的SolidWorks模型建立..............................1周
4主要參考文獻(xiàn)（不少于5篇，其中外文文獻(xiàn)至少1篇）
[1]濮良貴，紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計（第八版）[M]. 北京：高等教育出版社，2006.
[2]成大先. 機(jī)械設(shè)計手冊（第四版）[Z]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.
[3]張春林. 機(jī)械原理[M]. 北京：高等教育出版社. 2006.
[4]王連明，宋寶玉. 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計（第四版）[M]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2010.
[5]朱龍根. 簡明機(jī)械零件設(shè)計手冊[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.
[6] CRAWFPRD W，GORMAN M． Dreams，Madness，& Reality．Chicago：American Library Association，1995
指導(dǎo)教師意見：
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
教研室意見：
審查結(jié)果： 同 意□ 不 同 意□
教研室主任簽名：
年 月 日
本科畢業(yè)設(shè)計（論文）文獻(xiàn)綜述
系 別：
專 業(yè)：
姓 名：
學(xué) 號：
自動抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計
1. 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
自動抓取機(jī)構(gòu)起源于20世紀(jì)50年代，是基于示教再現(xiàn)和主從控制方式，能適應(yīng)產(chǎn)品種類變更，具有多自由度動作功能的柔性自動化設(shè)備［3］，也是典型機(jī)電一體化產(chǎn)品。其中，通用自動抓取機(jī)構(gòu)具有獨(dú)立的控制系統(tǒng)，程序多變，動作靈活多變等特點，在中小批量的自動化生產(chǎn)中得到大量應(yīng)用。
近年來，在我國，隨著氣動技術(shù)的迅速發(fā)展，氣動元件及氣動自動化技術(shù)已經(jīng)越來越多的應(yīng)用于自動抓取機(jī)構(gòu)中，構(gòu)成了氣動自動抓取機(jī)構(gòu)。氣動自動抓取機(jī)構(gòu)的最大優(yōu)勢就是低成本，模塊化和集成化［4］。氣動自動抓取機(jī)構(gòu)包含感知部分，控制部分和主機(jī)部分三方面。采集感應(yīng)信號及控制信號均由智能閥島處理；氣動伺服定位系統(tǒng)代替伺服電機(jī)，步進(jìn)馬達(dá)或液壓伺服系統(tǒng)；汽缸，擺動馬達(dá)完成原來由液壓缸或機(jī)械部分所做的執(zhí)行動作。主機(jī)部分采用了標(biāo)準(zhǔn)型輔以模塊化的裝配形式，使得氣動自動抓取機(jī)構(gòu)能拓展成系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品。在國外，像日本，美國，德國等國家，以微型內(nèi)置伺服電機(jī)作為控制系統(tǒng)主動力的精密自動抓取機(jī)構(gòu)，則是世界自動化領(lǐng)域中更深高次的發(fā)展。相對一般的工業(yè)領(lǐng)域自動抓取機(jī)構(gòu)，這種精密型的自動抓取機(jī)構(gòu)具有動作精度高，體積相對小巧，高度智能化的特點［5］，被廣泛應(yīng)用于水下精密作業(yè)，人體內(nèi)部手術(shù)作業(yè)，農(nóng)業(yè)果實采摘等領(lǐng)域。由于這種類型的自動抓取機(jī)構(gòu)更突出的要求是精密型，故其整體結(jié)構(gòu)為多關(guān)節(jié)、多驅(qū)動型，每個關(guān)節(jié)都有獨(dú)立伺服電機(jī)作為驅(qū)動源，這些伺服電機(jī)則由軀干內(nèi)部的PLC等核心處理器做統(tǒng)一控制管理，以達(dá)到靈活多變的控制要求。
現(xiàn)今使用的自動抓取機(jī)構(gòu)主要可分為極坐標(biāo)型自動抓取機(jī)構(gòu)和關(guān)節(jié)型自動抓取機(jī)構(gòu)，這兩種自動抓取機(jī)構(gòu)可以提供較大的工作空間［6］，恰好可以滿足一般的自動抓取機(jī)構(gòu)在工作空間上的要求。韓國最早開發(fā)的用于果實采摘的極坐標(biāo)自動抓取機(jī)構(gòu)臂，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)可以自由移動，絲杠關(guān)節(jié)可以上下移動，從而使作業(yè)空間達(dá)到3m［7］。日本東都大學(xué)也在20世紀(jì)80年代研制出了5自由度關(guān)節(jié)型自動抓取機(jī)構(gòu)［8］。實驗表明這種自動抓取機(jī)構(gòu)在運(yùn)動空間上雖然沒有極坐標(biāo)自動抓取機(jī)構(gòu)到位，且末端執(zhí)行器的可操作能力較低，但結(jié)構(gòu)相對簡單，工作更加靈活，在不需要較復(fù)雜操作的工作環(huán)境下，體現(xiàn)出一定優(yōu)勢［9］［10］。京都大學(xué)在此基礎(chǔ)上又開發(fā)出了7個自由度的自動抓取機(jī)構(gòu)［11］，解決了其相對極坐標(biāo)自動抓取機(jī)構(gòu)在工作空間上不足的缺點，在關(guān)節(jié)型自動抓取機(jī)構(gòu)領(lǐng)域達(dá)到了一個更高的高度。自動抓取機(jī)構(gòu)可以模仿人手的某些動作和功能，用固定的程序和軌跡完成抓取、搬運(yùn)物件等操作。特別是在當(dāng)前勞工緊缺，勞動力成本日益提高的社會背景下，自動抓取機(jī)構(gòu)的使用可以替代人的繁重勞動，實現(xiàn)工業(yè)自動化的同時也大大減少了企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)效益。同時，由于它可在高溫、高壓、多粉塵、易燃易爆、放射性等惡劣或危險環(huán)境下，替代人類作業(yè)保護(hù)工人的人身安全，因而被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能工業(yè)等部門［12］。
2．研究方向
自動抓取機(jī)構(gòu)的工作環(huán)境是非結(jié)構(gòu)的開放系統(tǒng)［13］，涉及到多門學(xué)科知識，不同的工作場合和不同的工作對象給自動抓取機(jī)構(gòu)的研制特別是末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的研制帶來了無限的空間和全新的挑戰(zhàn)。自動抓取機(jī)構(gòu)在某種程度和場合上代替了人類的大量工作，但是它的使用卻并沒有達(dá)到廣泛普及的程度，這主要是由于存在2個關(guān)鍵的問題［14］：一方面，自動抓取機(jī)構(gòu)的智能化程度沒有達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)的要求。工業(yè)生產(chǎn)的特點需要自動抓取機(jī)構(gòu)具有相當(dāng)高的智能和柔性作業(yè)的能力以適應(yīng)復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)環(huán)境；另一方面，購買和研制自動抓取機(jī)構(gòu)成本高，會加重企業(yè)的生產(chǎn)成本，而且其工作范圍較局限，自動抓取機(jī)構(gòu)的使用效率并不高。
現(xiàn)今自動抓取機(jī)構(gòu)使用效率低的原因是其工作通用性不強(qiáng)，在使用上不夠靈活，更換工作場合甚至更換工作對象都需要對自動抓取機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)做出較大的改進(jìn)，加大了研發(fā)技術(shù)人員的工作量，也加大了研發(fā)成本［15］。當(dāng)自動抓取機(jī)構(gòu)的操作動作比較復(fù)雜的時候，由于機(jī)器人的自由度較多，雖然運(yùn)動靈活，但是對其的控制也愈困難，增加了研發(fā)的難度，對技術(shù)人員的要求較高。
因此自動抓取機(jī)構(gòu)必須具有以下的特征［16］：一方面要能夠準(zhǔn)確的定位和并抓牢物件，另一方面要能夠使自動抓取機(jī)構(gòu)特別是手臂部分移動自如而不和物件或其他設(shè)備碰撞，使其結(jié)構(gòu)緊湊，容易轉(zhuǎn)彎；再者，其通用性要強(qiáng)，可以使其應(yīng)用于不同場合和不同工作對象。
2.1自動抓取機(jī)構(gòu)的驅(qū)動方式
驅(qū)動裝置是帶動自動抓取機(jī)構(gòu)達(dá)到指定位置的動力源。目前使用的主要有4種驅(qū)動方式：液壓驅(qū)動，氣壓驅(qū)動，直流電機(jī)驅(qū)動和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動?？紤]到提高效率的需要，自動抓取機(jī)構(gòu)的動作一般都需要快速、精確且平穩(wěn)，因此液壓或氣壓傳動在這之中的應(yīng)用比較廣。相對而言，氣壓傳動可避免油液泄露和減小壓力損失，節(jié)能，高效且對環(huán)境污染?。?7］，故選用氣壓傳動的方式最為常見。
2. 2 自動抓取機(jī)構(gòu)手臂結(jié)構(gòu)
目前，應(yīng)用最多的自動抓取機(jī)構(gòu)的手臂結(jié)構(gòu)總體可分為三大類，滑塊連桿機(jī)構(gòu)的關(guān)節(jié)型自動抓取機(jī)構(gòu)臂結(jié)構(gòu)，氣動式積木自動抓取機(jī)構(gòu)臂結(jié)構(gòu)和純關(guān)節(jié)型自動抓取機(jī)構(gòu)臂結(jié)構(gòu)。
如圖2-1所示為滑塊連桿機(jī)構(gòu)的關(guān)節(jié)型自動抓取機(jī)構(gòu)臂，其應(yīng)用最廣，如鏟車、吊車手臂都采用此類機(jī)構(gòu)［18］。其手臂采用平面內(nèi)3自由度滑塊連桿機(jī)構(gòu)，主要由1機(jī)座，2上臂氣缸，3下臂氣缸，4手腕氣缸和5末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。其中B、C、D 3個關(guān)節(jié)組成平面內(nèi)的3個自由度，A為腰關(guān)節(jié)，構(gòu)成空間內(nèi)的第4個自由度。自動抓取機(jī)構(gòu)的3個氣缸分別用液壓系統(tǒng)驅(qū)動，通過氣缸內(nèi)活塞的運(yùn)動來驅(qū)動相應(yīng)的滑塊連桿機(jī)構(gòu)，帶動相應(yīng)的臂部做往復(fù)運(yùn)動。這種手臂結(jié)構(gòu)的控制均由相應(yīng)手臂部分的液壓缸的活塞來完成，設(shè)計控制部分時只需相應(yīng)設(shè)置相應(yīng)液壓缸的動作即可，但自動抓取機(jī)構(gòu)臂的動作相對顯得有些束縛，不是很靈活［19］。
圖2-1 滑塊連桿機(jī)構(gòu)自動抓取機(jī)構(gòu)臂
如圖2-2所示為氣動積木式自動抓取機(jī)構(gòu)臂結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)以升降缸作為手臂的支撐主干，以伸擺式汽缸作為執(zhí)行部分的手臂結(jié)構(gòu)，具有水平無杠桿沿X方向移動，垂直升降缸沿Y方向移動，伸縮缸沿Z 軸方向伸縮和伸擺式氣缸繞Z 軸旋轉(zhuǎn)四個自由度。由于手臂采用懸臂方式，活塞桿所承受的徑向彎曲力矩較大，為解決這個問題，一般選用具有良好導(dǎo)向性能的高精度導(dǎo)軌型無桿缸和導(dǎo)向型伸縮缸［20］。這種手臂結(jié)構(gòu)動作原理比較簡單，X方向的移動主要靠自動抓取機(jī)構(gòu)工作臺的移動來實現(xiàn)，Y和Z方向的移動則通過氣功的伸縮運(yùn)動來實現(xiàn)，滿足自由度要求的同時，簡化了手臂結(jié)構(gòu)。
圖2-2 氣動積木式自動抓取機(jī)構(gòu)臂
如圖2-3所示為純關(guān)節(jié)型自動抓取機(jī)構(gòu)臂結(jié)構(gòu)，由1機(jī)身、2肩關(guān)節(jié)、3肘關(guān)節(jié)、4腕擺動關(guān)節(jié)、5臂旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和6腕彎曲關(guān)節(jié)組成，每個關(guān)節(jié)內(nèi)部都有一臺步進(jìn)電機(jī)控制其關(guān)節(jié)的動作。
圖2-3 純關(guān)節(jié)型自動抓取機(jī)構(gòu)臂
自動抓取機(jī)構(gòu)整機(jī)可分為機(jī)身、大臂、小臂(含手腕) 3部分［21］。機(jī)身與大臂、大臂與小臂、小臂與手腕有3個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，以保證達(dá)到工作空間的任意位置，手腕中又有3個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)：腕轉(zhuǎn)、腕曲、腕擺，以實現(xiàn)末端操作器的任意空間姿態(tài)。手腕的端部為一個法蘭，以連接末端操作器，這是一個通用性接口，以供用戶配置多個手部裝置或工具［22］。這種手臂結(jié)構(gòu)和滑塊連桿機(jī)構(gòu)的關(guān)節(jié)型手臂類似，但缺少了連桿，動作直接由內(nèi)部的步進(jìn)電機(jī)控制，機(jī)動性和靈活性更強(qiáng)，但內(nèi)部控制結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。
2.3自動抓取機(jī)構(gòu)機(jī)座結(jié)構(gòu)
機(jī)座除了對自動抓取機(jī)構(gòu)起到固定和支撐作用外，還要確保其腰部的回轉(zhuǎn)運(yùn)動。目前應(yīng)用最多的幾座分為固定式機(jī)座和移動式機(jī)座兩種。固定式機(jī)座通常作為關(guān)節(jié)型自動抓取機(jī)構(gòu)臂等空間自由度較多且動作相對靈活的自動抓取機(jī)構(gòu)底座，通常只提供一個腰部的旋轉(zhuǎn)自由度。移動式機(jī)座則通常作為積木式自動抓取機(jī)構(gòu)臂等要求結(jié)構(gòu)簡化且不需要太多自由度的自動抓取機(jī)構(gòu)的底座，通常需要提供水平面上的兩個移動自由度和繞的腰部旋轉(zhuǎn)一個自由度，這種結(jié)構(gòu)可以將本該設(shè)置在自動抓取機(jī)構(gòu)臂上的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到機(jī)座中，有效簡化自動抓取機(jī)構(gòu)的整體設(shè)計結(jié)構(gòu)，使控制和設(shè)計都更加簡單。
如圖2-4所示的腰部回轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)為典型的固定式機(jī)座結(jié)構(gòu)［23］，其機(jī)身可做360度回轉(zhuǎn)運(yùn)動，動力靠步進(jìn)電機(jī)供給。步進(jìn)電機(jī)的輸出軸接至渦輪蝸桿減速器的輸入端，可根據(jù)實際需要選擇渦輪蝸桿的減速比。渦輪蝸桿一方面提供減速功能，其準(zhǔn)確的傳動比可保證機(jī)身回轉(zhuǎn)運(yùn)動的靈活性和準(zhǔn)確性；另一方面改變旋轉(zhuǎn)軸的方向，使之由水平方向改為垂直方向，最終通過十字聯(lián)軸器將動力傳遞到頂端的自動抓取機(jī)構(gòu)臂部分［24］，實現(xiàn)在空間內(nèi)旋轉(zhuǎn)的第4個自由度。這種座機(jī)結(jié)構(gòu)把主要的控制結(jié)構(gòu)都設(shè)在了自動抓取機(jī)構(gòu)臂上，設(shè)計思路簡單，但結(jié)構(gòu)較繁瑣，在裝吊場合如吊車機(jī)械臂等場合應(yīng)用較多。
圖2-4 固定式腰部回轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)
如圖2-5 所示的移動式車體機(jī)座是典型的移動式機(jī)座，和固定式機(jī)座相似機(jī)身可做360度回轉(zhuǎn)運(yùn)動，動力靠電機(jī)室里的電機(jī)通過十字聯(lián)軸器供給，但動力的過度部分是普通的減速器結(jié)構(gòu)，同樣通過傳動比來設(shè)置轉(zhuǎn)速，保證機(jī)身回轉(zhuǎn)運(yùn)動的準(zhǔn)確性和靈活性。在基礎(chǔ)平臺上它多了滑輪和滑槽，分別為自動抓取機(jī)構(gòu)提供水平面里X、Y方向的X向移動和Y向移動。采用這種機(jī)座的自動抓取機(jī)構(gòu)把許多控制結(jié)構(gòu)都設(shè)置在了小車的內(nèi)部，大大簡化了手臂部分的設(shè)計，在室內(nèi)倉庫和生產(chǎn)流水線上應(yīng)用較多［25］。
圖2-5 移動式車體機(jī)座
2.4 自動抓取機(jī)構(gòu)末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)
自動抓取機(jī)構(gòu)的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)是自動抓取機(jī)構(gòu)能否完成抓取或其他作業(yè)動作的關(guān)鍵部分，控制最為復(fù)雜，結(jié)構(gòu)也最為精細(xì)緊湊，其基本機(jī)構(gòu)取決于工作對象的特性及工作方式［26］。選用或設(shè)計末端執(zhí)行器之前都需要預(yù)先考慮和分析操作對象的生物特性，機(jī)械特性或者理化特性，到目前為止，末端執(zhí)行器都是專用的［27］，以避免碰傷或損壞操作對象。目前使用最多的末端執(zhí)行器結(jié)構(gòu)有卡盤式結(jié)構(gòu)和仿真型手指式結(jié)構(gòu)。
如圖2-6所示的滑塊脹緊式末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)是典型的卡盤式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)和彈性心軸類似，主要由楔形塊，滑塊活塞和復(fù)位彈簧組成。
圖2-6 滑塊脹緊式末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)
此類末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)適合于抓取環(huán)類或帶內(nèi)孔的工件，主要靠氣壓推動滑塊活塞向下運(yùn)動，滑塊的斜面和楔形快的楔形面接觸，并使楔形塊向兩邊運(yùn)動，發(fā)生脹緊，從而抓起工件。放料時氣缸退回，為防止活塞和楔形快卡死，在活塞底部采用一個復(fù)位彈簧，使活塞在放氣后能自行退回。此類機(jī)構(gòu)的功能主要由腕臂末端的滑塊活塞和楔形塊完成，其設(shè)計可以和手臂部分的設(shè)計保持相對獨(dú)立，這樣就可以針對不同的工作對象設(shè)計不同的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，增強(qiáng)了自動抓取機(jī)構(gòu)的通用性。
如圖2-7所示的三只自動抓取機(jī)構(gòu)末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)是典型的仿真型手指式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)有九個自由度，為關(guān)節(jié)式，各關(guān)節(jié)均為轉(zhuǎn)動式，并在每個關(guān)節(jié)處配有相應(yīng)的驅(qū)動裝置，結(jié)構(gòu)精細(xì)而復(fù)雜［28］。在進(jìn)行抓取等操作動作時，是靠三個指的協(xié)調(diào)運(yùn)動來完成操作，對控制系統(tǒng)的要求較高。
圖2-7 三只自動抓取機(jī)構(gòu)末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)
和它類似的還有五指自動抓取機(jī)構(gòu)末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)。這種仿真型手指式結(jié)構(gòu)所提供的動作都比較精細(xì)，通常應(yīng)用在手術(shù)等復(fù)雜作業(yè)場合［29］，其設(shè)計對技術(shù)的要求也較高，是高科技領(lǐng)域的新型產(chǎn)品。一般而言，手指的形狀和數(shù)量的設(shè)計要與具體的操作對象和作業(yè)任務(wù)有關(guān)，手指數(shù)量越多，操作動作的精密性越好，但控制也越復(fù)雜。
３．結(jié)束語
自動抓取機(jī)構(gòu)充分利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和自動化技術(shù)，結(jié)構(gòu)愈加簡單，功能更加強(qiáng)大，可根據(jù)實際應(yīng)用要求選擇相應(yīng)功能、參數(shù)和機(jī)構(gòu)模塊，像搭積木一樣進(jìn)行組合，靈活多變［30］。這是一種先進(jìn)的設(shè)計思想，反應(yīng)了自動化技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的一個發(fā)展方向。另外，氣動技術(shù)在自動化技術(shù)中的廣泛應(yīng)用，也將逐漸貫徹于自動抓取機(jī)構(gòu)的開發(fā)及應(yīng)用中。實踐證明，隨著自動化水平的日益提高和普及，自動抓取機(jī)構(gòu)在現(xiàn)代工業(yè)大生產(chǎn)的使用已經(jīng)逐漸占據(jù)舉足輕重的地位。但就目前而言，自動抓取機(jī)構(gòu)的應(yīng)用主要停留在粗放型作業(yè)的環(huán)境中，這主要是由于世界各國對自動抓取機(jī)構(gòu)精密操作這種高科技領(lǐng)域的研究與開發(fā)還很不成熟，在自動抓取機(jī)構(gòu)的具體機(jī)構(gòu)設(shè)計，各部位的驅(qū)動，控制系統(tǒng)，甚至更高要求的傳感器選擇方面有待更深層次的研究。
參考文獻(xiàn)
[1] 楊克楨,程光蘊(yùn),李仲生.《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）》.北京：高等教育出版社,2006.
[2] E.H.尤列維奇等著.劉興良等譯.機(jī)器人和自動抓取機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng).北京：新時代出版社，1986.
[3] 加騰一郎. 自動抓取機(jī)構(gòu)圖冊.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1979.
[4] 錢可強(qiáng),何銘新.《機(jī)械制圖》. 北京：高等教育出版社,2004.
[5] 邱宣懷, 等編著《機(jī)械設(shè)計》. 北京：高等教育出版社,1997.
[6] 蔣少茵.自動抓取機(jī)構(gòu)模型與設(shè)計[J].華僑大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),1998,(04).
[7] 李明. 單臂回轉(zhuǎn)式自動抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計[J]. 制造技術(shù)與機(jī)床, 2005,(07) .
[8] 余達(dá)太,馬香峰.工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用工程.北京:冶金工業(yè)出版社,2001.
[9] 何存興編.液壓傳動與氣壓傳動.武漢：華中科技大學(xué)出版社.2000.8.
[10] 吳振彪編.工業(yè)機(jī)器人[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社.1997.
[11] 朱世強(qiáng) 王宣銀.機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用.浙江：浙江大學(xué)出版社.2001.
[12] 熊有倫.機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社,1996.
[13] 王斌; 姚永玉; 王忠偉; 李華; 張波,一種新型連桿式車輪搬運(yùn)自動抓取機(jī)構(gòu)的設(shè)計. 液壓與氣動2009,(02) .
[14] 張軍,馮志輝. 多工步搬運(yùn)自動抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計[J]. 機(jī)械設(shè)計, 2000,(04) .
[15] 王承義. 自動抓取機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1981.
[16] 李允文. 工業(yè)自動抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1994.
[17] 周伯英.工業(yè)機(jī)器人設(shè)計.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1995.
[18] 陸祥生，楊秀蓮.自動抓取機(jī)構(gòu)理論及應(yīng)用.北京：中國鐵道出版社.1985.
[19] 左健民.液壓與氣壓傳動. 機(jī)械工業(yè)出版社1995
[20] 龍立新. 工業(yè)自動抓取機(jī)構(gòu)的設(shè)計分析[J]. 焊接技術(shù), 1999,(03) .
[21] 孫兵,趙斌,施永輝. 物料搬運(yùn)自動抓取機(jī)構(gòu)的研制[J]. 機(jī)電一體化, 2005,(02) .
[22] 楊文亮. 蘋果采摘機(jī)器人自動抓取機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析[D]. 江蘇大學(xué), 2009 .
[23] 趙德安 , 許建中 , 李金伴 , 項文新. 裝箱自動抓取機(jī)構(gòu)及其控制系統(tǒng)的設(shè)計. 江蘇大學(xué)學(xué)報
[24] Doughty S.Mechanics of Machines.New York:John Wiley &Sons Inc.,1988
[25] Jensen P. W.Classical and Modern Mechanisms for Engineers and Inventors.New York:Marcel Dekker Inc.,1991