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1、 附件b： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 1課題的目的及意義（含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析或設(shè)計(jì)方案比較、選型分析等） 1.1 研究背景及課題意義 機(jī)器人是二十世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一，人類對于機(jī)器人的研究由來已久。上世紀(jì)70年代之后，計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、傳感技術(shù)和人工智能技術(shù)迅速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)也隨之進(jìn)入高速發(fā)展階段，成為綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多門學(xué)科而形成的高新技術(shù)。其本質(zhì)是感知、決策、行動(dòng)和交互四大技術(shù)的綜合，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機(jī)器人應(yīng)用水平是一個(gè)國家工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志[1] [2]。 機(jī)器人技術(shù)的研究在經(jīng)歷了第一

2、代示教再現(xiàn)型機(jī)器人和第二代感知型機(jī)器人兩個(gè)階段之后進(jìn)入第三代智能機(jī)器人的發(fā)展階段。 機(jī)械手是在自動(dòng)化生產(chǎn)過程中使用的一種具有抓取和移動(dòng)工件功能的自動(dòng)化裝置，它是在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。近年來，隨著電子技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(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)化有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手能代替人類完成危險(xiǎn)、重復(fù)枯燥的工作，減輕人類勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。機(jī)械手越來越廣泛地得到了應(yīng)用，在機(jī)械行業(yè)中它可用于零部件組裝 ，加工工件的搬運(yùn)、裝卸，特別是在自動(dòng)化數(shù)控機(jī)床、組合機(jī)床上使用更

3、普遍。目前，機(jī)械手已發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)fms和柔性制造單元fmc中一個(gè)重要組成部分。把機(jī)床設(shè)備和機(jī)械手共同構(gòu)成一個(gè)柔性加工系統(tǒng)或柔性制造單元，它適應(yīng)于中、小批量生產(chǎn)，可以節(jié)省龐大的工件輸送裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，而且適應(yīng)性很強(qiáng)。當(dāng)工件變更時(shí)，柔性生產(chǎn)系統(tǒng)很容易改變，有利于企業(yè)不斷更新適銷對路的品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量，更好地適應(yīng)市場競爭的需要。 此外，醫(yī)療機(jī)器人是目前國外機(jī)器人研究領(lǐng)域中最活躍、投資最多的方向之一,其發(fā)展前景非?？春?。近年來,醫(yī)療機(jī)器人技術(shù)引起美、法、德、意、日等國家學(xué)術(shù)界的極大關(guān)注, 研究工作蓬勃興起。二十世紀(jì)九十年代起，國際先進(jìn)機(jī)器人計(jì)劃已召開過的多屆醫(yī)療外科機(jī)器人研討會(huì)己經(jīng)立項(xiàng),開

4、展基于遙控操作的外科研究,用于戰(zhàn)傷模擬手術(shù)、手術(shù)培訓(xùn)、解剖教學(xué)。歐盟、法國國家科學(xué)研究中心也將機(jī)器人輔助外科手術(shù)及虛擬外科手術(shù)仿真系統(tǒng)作為重點(diǎn)研究發(fā)展的項(xiàng)目之一 在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)出現(xiàn)醫(yī)療，外科手術(shù)機(jī)器人市場化產(chǎn)品，并在臨床上開展了大量病例研究。而目前我國的機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，應(yīng)用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低。機(jī)械手的研究和開發(fā)直接影響到我國自動(dòng)化生產(chǎn)及醫(yī)療水平的提高，從經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上考慮都是十分必要的。因此，進(jìn)行機(jī)械手的研究設(shè)計(jì)是非常有意義的。 1.2 國內(nèi)外研究狀況 1.2.1 國外研究狀況 機(jī)器人主要分為兩類：工業(yè)機(jī)器人以及其他特種機(jī)器人，自1962年美國推出世

5、界上第一臺(tái)unimate型和versatra型工業(yè)機(jī)器人以來，機(jī)器人在工業(yè)發(fā)達(dá)國家得到了迅速發(fā)展。根據(jù)國際工業(yè)機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(ifr)前幾年的統(tǒng)計(jì)[3]：2000年全世界工業(yè)機(jī)器人的總數(shù)達(dá)到82萬臺(tái)，比1996年增加24％。其中日本擁有42萬臺(tái)，占全世界機(jī)器人總數(shù)的50％左右，繼續(xù)保持“機(jī)器人王國”的地位。除日本外，世界上還有許多工業(yè)發(fā)達(dá)國家，如美國、前蘇聯(lián)和西歐一些國家的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)也發(fā)展得很快。例如，在美國，1970—1980年間的機(jī)器人臺(tái)數(shù)增加20倍以上。盡管美國所擁有的機(jī)器人在臺(tái)數(shù)上不如日本．但其技術(shù)水平較高．占有一定的優(yōu)勢。在亞洲，韓國的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展也很迅速，現(xiàn)排名世界前列．而日本、韓

6、國和新加坡的機(jī)器人密度(即制造業(yè)中每萬名雇員占有的工業(yè)機(jī)器人數(shù)量)居世界第1-3位，包攬了前三名。西歐的意大利、法國、英國和東歐的匈牙利、波蘭等，機(jī)器人制造業(yè)及應(yīng)用機(jī)器人的情況都有很大發(fā)展。 授課：XXX 圖1 圖2 其他特種機(jī)器人是國外近年來才迅速發(fā)展起來的，是機(jī)器人技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向，主要研究方向有：空間機(jī)器人，醫(yī)用機(jī)器人，水下機(jī)器人，建筑機(jī)器人和軍用排爆機(jī)器人等等[4]。 現(xiàn)在國外的機(jī)器人各個(gè)方面的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀為[5]： ① 機(jī)械結(jié)構(gòu) 以關(guān)節(jié)型為主流，80年代發(fā)明的適用于裝配作業(yè)的平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人約占總量的1

7、／3。90年代初開發(fā)的適應(yīng)于窄小空間、快節(jié)奏、全工作空間范圍的垂直關(guān)節(jié)型機(jī)器人大量用于焊接和上、下料。應(yīng)3k和汽車、建筑、橋梁等行業(yè)的需求，超大型機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。 ② 控制技術(shù) 大多采用32位cpu，控制軸數(shù)多達(dá)27軸，nc技術(shù)、離線編程技術(shù)大量采用。協(xié)調(diào)控制技術(shù)日趨成熟，實(shí)現(xiàn)了多手與變位機(jī)、多機(jī)器人的協(xié)調(diào)控制。采用基于pc的開放結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)已成為一股潮流。 ③ 驅(qū)動(dòng)技術(shù) 80年代發(fā)展起來的ac伺服驅(qū)動(dòng)已成為主流驅(qū)動(dòng)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人中。新一代的伺服電機(jī)與基于微處理器的智能伺服控制器相結(jié)合已開發(fā)并用于工業(yè)機(jī)器人中：在遠(yuǎn)程控制中已采用了分布式智能驅(qū)動(dòng)新技術(shù)。 ④ 應(yīng)用智能化的傳感器

8、 裝有視覺傳感器的機(jī)器人數(shù)量呈上升趨勢，不少機(jī)器人裝有兩種以上傳感器，有些機(jī)器人留了多種機(jī)器人接口。 ⑤ 網(wǎng)絡(luò)通訊方式 大部分機(jī)器人采用了ether網(wǎng)絡(luò)通訊方式，占總量的41．3％，其他采用rs一232，rs一485等通訊接口。 ⑥ 高速、高精度、多功能化 目前，最快的裝配機(jī)器人最大合成速度為16．5m／s，有一種大直角坐標(biāo)搬運(yùn)機(jī)器人，其最大合成速度竟達(dá)80m／s：而另一種并聯(lián)結(jié)構(gòu)的nc機(jī)器人，其位置重復(fù)精度達(dá)1um。90年代末的機(jī)器人一般都具有兩、三種功能，向多功能化方向發(fā)展。 ⑦ 集成化與系統(tǒng)化 當(dāng)今機(jī)器人技術(shù)的另一特點(diǎn)是機(jī)器人的應(yīng)用從單機(jī)、單元向系統(tǒng)發(fā)展。百臺(tái)以上的機(jī)器人群與

9、微機(jī)及周邊設(shè)備和操作人員形成一個(gè)大群體。跨國大集團(tuán)的壟斷和全球化的生產(chǎn)將世界眾多廠家的產(chǎn)品聯(lián)接在一起，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、開放化、網(wǎng)絡(luò)化的“虛擬制造”，為工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)化的發(fā)展推波助瀾。 1.2.2 國內(nèi)研究狀況 我國有組織有計(jì)劃地發(fā)展機(jī)器人事業(yè)．應(yīng)該說是從“七五”期間的科技攻關(guān)及實(shí)施“863計(jì)劃”開始的。經(jīng)過十幾年來的研制、生產(chǎn)、和應(yīng)用，有了長足的進(jìn)步。目前在一些方面[6]，如噴涂機(jī)器人、弧焊機(jī)器人、點(diǎn)焊機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器 人、裝配機(jī)器人、特種機(jī)器人(水下、爬壁、管道、遙控等機(jī)器人)，已掌握了機(jī)器人的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，解決了控制、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和配置、軟件的設(shè)計(jì)和編制 等關(guān)鍵技術(shù)；還掌握了自動(dòng)化

10、噴漆線、弧焊自動(dòng)線(工作站)及其周邊配套設(shè)備的全線自動(dòng)通信、協(xié)調(diào)控制技術(shù)。 我國機(jī)器人技術(shù)主題發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)是[8]：根據(jù)2l世紀(jì)初我國國民經(jīng)濟(jì)對先進(jìn)制造及自動(dòng)化技術(shù)的需求，瞄準(zhǔn)國際前沿高技術(shù)發(fā)展方向創(chuàng)新性地研究和開發(fā)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)、產(chǎn)品技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)。未來工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)有：第一，危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境作業(yè)機(jī)器人：主要有防暴、高壓帶電清掃、星球檢測、油汽管道等機(jī)器人：第二，醫(yī)用機(jī)器人：主要有腦外科手術(shù)輔助機(jī)器人，遙控操作輔助正骨等；第三，仿生機(jī)器人：主要有移動(dòng)機(jī)器人，網(wǎng)絡(luò)遙控操作機(jī)器人等。其發(fā)展趨勢是智能化、低成本、離可靠性和易于集成。 我國的機(jī)器人研究開發(fā)與應(yīng)用已經(jīng)取得了

11、一定的成績，但是總的來看，我國的機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外的相比還有一定的距離，無論從機(jī)器人的數(shù)量上還是技術(shù)上，我們都有一定的差距。進(jìn)入新世紀(jì)以后，國際競爭日益激烈，對機(jī)器人的需求越來越大，我國的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)將面臨新的發(fā)展機(jī)遇和來自國外的挑戰(zhàn)，因此我們需要自主發(fā)展機(jī)器人高技術(shù)，解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)。積極推進(jìn)我國的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。 授課：XXX 1. 3機(jī)械臂的要求 ① 承載能力足: 手臂是支承手腕的部件，設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮抓取物體的重量或攜帶工具的重量，還要考慮運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)載荷及轉(zhuǎn)動(dòng)慣性。 ② 剛度高： 為了防止臂部在運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生過大的變形，手臂的截面形狀要合理選擇

12、。工字型截面的彎曲剛度一般比圓截面大，空心管的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度都比實(shí)心軸大得多。 ③ 導(dǎo)向性能好，定位精度高： 為防止手臂在直線運(yùn)動(dòng)中，沿運(yùn)動(dòng)軸線發(fā)生相對轉(zhuǎn)動(dòng)，應(yīng)設(shè)置導(dǎo)向裝置。同時(shí)要采用一定形式的緩沖措施。 ④ 重量輕、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量?。? 為提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度，要盡量減少臂部運(yùn)動(dòng)部分的重量，以減少整個(gè)手臂對回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量[9]。 ⑤ 合理設(shè)計(jì)與腕部和機(jī)身的連接部位： 臂部的安裝形式和位置不僅關(guān)系到機(jī)器人的強(qiáng)度、剛度和承載能力，而且還直接影響到機(jī)器人的外觀。 1. 4機(jī)械臂的選型分析 方案一： 圖3 分析：上圖為常見的六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu),六個(gè)伺服電機(jī)直接通過諧波減速器、

13、同步帶輪等驅(qū)動(dòng)六個(gè)關(guān)節(jié)軸的旋轉(zhuǎn),注意觀察一、二、三、四軸的結(jié)構(gòu)，關(guān)節(jié)一至關(guān)節(jié)四的驅(qū)動(dòng)電機(jī)為空心結(jié)構(gòu)，關(guān)節(jié)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用空心軸結(jié)構(gòu)應(yīng)該不常見，空心軸結(jié)構(gòu)的電機(jī)一般較大。采用空心軸電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：機(jī)器人各種控制管線可以從電機(jī)中心直接穿過，無論關(guān)節(jié)軸怎么旋轉(zhuǎn)，管線不會(huì)隨著旋轉(zhuǎn)，即使旋轉(zhuǎn)，管線由于布置在旋轉(zhuǎn)軸線上，所以具有最小的旋轉(zhuǎn)半徑。此種結(jié)構(gòu)較好的解決了工業(yè)機(jī)器人的管線布局問題。對于工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，管線布局是難點(diǎn)之一，怎樣合理的在狹小的機(jī)械臂空間中布置各種管線（六個(gè)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)線、編碼器線、剎車線、氣管、電磁閥控制線、傳感器線等） ，使其不受關(guān)篇二：機(jī)械手開題報(bào)告 附表6：

14、鄭州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 注：課題來源要填寫明確（如教師擬定、學(xué)生建議、某企事業(yè)單位項(xiàng)目等） 課題類型：（1）a—工程設(shè)計(jì)；b—技術(shù)開發(fā)；c—軟件工程；d—理論研究；e—調(diào)研報(bào)告 （2）x—真實(shí)課題；y—模擬課題；z—虛擬課題； 要求（1）、（2）均要填，如ay，by等。 開題報(bào)告內(nèi)容：（調(diào)研資料的準(zhǔn)備，設(shè)計(jì)的目的、要求、思路與預(yù)期成果；任務(wù)完成的 階段內(nèi)容及時(shí)間安排；完成設(shè)計(jì)（論文）所具備的條件因素等。）篇三：機(jī)械手設(shè)計(jì)_開題報(bào)告 沈 陽 工 程 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 課程名稱： 機(jī)械手設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 機(jī)械制造與自動(dòng)化 班

15、 級(jí)： 機(jī)制專101 學(xué) 號(hào)： 2010543112 學(xué)生姓名： 李曉軍 授課：XXX 1、課題來源 目前在我國的許多中小型汽車生產(chǎn)以及輕工業(yè)生產(chǎn)中，往往流水線上的作業(yè) 工作還需要人工上下料，既費(fèi)時(shí)費(fèi)力，又影響效率。而隨著電子技術(shù)特別是電子 計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一 門新興技術(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)械手能代替人類完成危險(xiǎn)、重復(fù)枯燥的工作，減輕人類勞 動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)力。機(jī)械手是在自動(dòng)化生產(chǎn)過程中使用的一種具有抓取和

16、 移動(dòng)工件功能的自動(dòng)化裝置，它是在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種 新型裝置。機(jī)械手越來越廣泛的得到了應(yīng)用，在機(jī)械行業(yè)中它可用于零部件組 裝 ，加工工件的搬運(yùn)、裝卸，特別是在自動(dòng)化數(shù)控機(jī)床、組合機(jī)床上使用更普 遍。 近年來，機(jī)械手已發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)fms和柔性制造單元fmc中一個(gè)重 要組成部分。把機(jī)床設(shè)備和機(jī)械手共同構(gòu)成一個(gè)柔性加工系統(tǒng)或柔性制造單元，它適應(yīng)于中、小批量生產(chǎn)，可以節(jié)省龐大的工件輸送裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，而且適應(yīng) 性很強(qiáng)。當(dāng)工件變更時(shí)，柔性生產(chǎn)系統(tǒng)很容易改變，有利于企業(yè)不斷更新適銷對 路的品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量，更好地適應(yīng)市場競爭的需要。而目前我國的工業(yè)機(jī)器 人技

17、術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，應(yīng)用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平 低，機(jī)械手的研究和開發(fā)直接影響到我國自動(dòng)化生產(chǎn)水平的提高，從經(jīng)濟(jì)上、技 術(shù)上考慮都是十分必要的。為此，我們把設(shè)計(jì)制作輸送線上助力搬運(yùn)機(jī)械手作為 我們研究的課題。 2、研究的目的、意義 2.1 課題研究的目的 現(xiàn)代汽車制造工廠的生產(chǎn)流水線，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)確性及完成整個(gè) 工序過程的高度自動(dòng)化，堪稱

18、是最有代表性的氣動(dòng)機(jī)械手應(yīng)用之一。 現(xiàn)在的機(jī)械手大多采用液壓傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)存在以下幾個(gè)缺點(diǎn): (1)液壓傳動(dòng)在工作過程中常有較多的能量損失(摩擦損失、泄露損失等)； 液壓傳動(dòng)易泄漏，不僅污染工作場地，限制其應(yīng)用范圍，可能引起失火事故，而 且影響執(zhí)行部分的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性及正確性。 (2)工作時(shí)受溫度變化影響較大。油溫變化時(shí)，液體粘度變化，引起運(yùn)動(dòng)特 性變化。 (3)因液壓脈動(dòng)和液體中混入空氣，易產(chǎn)生噪聲。 (4)為了減少泄漏，液壓元件的制造工藝水平要求較高，故價(jià)格較高;且使用 維護(hù)需要較高技術(shù)水平。 鑒于以上這些缺陷，本機(jī)械手?jǐn)M采用氣壓傳動(dòng)，氣動(dòng)技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn): (1)介質(zhì)提取

19、和處理方便。氣壓傳動(dòng)工作壓力較低，工作介質(zhì)提取容易，而 后排入大氣，處理方便，一般不需設(shè)置回收管道和容器:介質(zhì)清潔，管道不易堵 塞，不存在介質(zhì)變質(zhì)及補(bǔ)充的問題. (2)阻力損失和泄漏較小，在壓縮空氣的輸送過程中，阻力損失較小(一般僅 為油路的千分之一)，空氣便于集中供應(yīng)和遠(yuǎn)距離輸送。外泄漏不會(huì)像液壓傳動(dòng) 那樣，造成壓力明顯降低和嚴(yán)重污染。 (3)動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏。氣動(dòng)系統(tǒng)一般只需要0.02s-0.3s即可建立起所需 的壓力和速度。氣動(dòng)系統(tǒng)也能實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，便于自動(dòng)控制。 (4)能源可儲(chǔ)存。壓縮空氣可存貯在儲(chǔ)氣罐中，因此，發(fā)生突然斷電等情況 時(shí)，機(jī)器及其工藝流程不致突然中斷。

20、 授課：XXX (5)工作環(huán)境適應(yīng)性好。在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、強(qiáng)輻射、振動(dòng)等惡 劣環(huán)境中，氣壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)比機(jī)械、電器及液壓系統(tǒng)優(yōu)越，而且不會(huì)因溫度 變化影響傳動(dòng)及控制性能。 (6)成本低廉。由于氣動(dòng)系統(tǒng)工作壓力較低，因此降低了氣動(dòng)元、輔件的材 質(zhì)和加工精度要求，制造容易，成本較低。 傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為:由于氣體具有可壓縮性，因此，在氣動(dòng)伺服系統(tǒng)中要實(shí)現(xiàn)高 精度定位比較困難(尤其在高速情況下，似乎更難想象)。此外氣源工作壓力較低， 抓舉力較小。雖然氣動(dòng)技術(shù)作為機(jī)器人中的驅(qū)動(dòng)功能已有部分被工業(yè)界所接受， 而且對于不太復(fù)雜的機(jī)械手，用氣動(dòng)元件組成的控制系統(tǒng)己被接受，但由于

21、氣動(dòng) 機(jī)器人這一體系己經(jīng)取得的一系列重要進(jìn)展過去介紹得不夠，因此在工業(yè)自動(dòng)化 領(lǐng)域里，對氣動(dòng)機(jī)械手、氣動(dòng)機(jī)器人的實(shí)用性和前景存在不少疑慮。 2.2 課題研究的意義 在機(jī)械工業(yè)中，應(yīng)用機(jī)械手的意義可以概括如下： 一、以提高生產(chǎn)過程中的自動(dòng)化程度 應(yīng)用機(jī)械手有利于實(shí)現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機(jī)器的裝 配等的自動(dòng)化的程度，從而可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。 二、以改善勞動(dòng)條件，避免人身事故 在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性 污染以及工作空間狹窄的場合中，用人手直接操作是有危險(xiǎn)或根本不可能的，而 應(yīng)用機(jī)械手即可部分或全部代替人安

22、全的完成作業(yè)，使勞動(dòng)條件得以改善。在一 些簡單、重復(fù)，特別是較笨重的操作中，以機(jī)械手代替人進(jìn)行工作，可以避免由 于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。 三、可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn) 應(yīng)用機(jī)械手代替人進(jìn)行工作，這 是直接減少人力的一個(gè)側(cè)面，同時(shí)由于應(yīng)用機(jī)械手可以連續(xù)的工作，這是減少人 力的另一個(gè)側(cè)面。因此，在自動(dòng)化機(jī)床的綜合加工自動(dòng)線上，目前幾乎都沒有機(jī) 械手，以減少人力和更準(zhǔn)確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進(jìn)行工作生產(chǎn)。 綜上所述，有效的應(yīng)用機(jī)械手，是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢。 3、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 3.1 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀 工業(yè)機(jī)械手最早應(yīng)用在汽車制造工業(yè)，常用于

23、焊接、噴漆、上下料和搬運(yùn)。 工業(yè)機(jī)械手延伸和擴(kuò)大了人的 手足和大腦功能，它可替代人從事危險(xiǎn)、有害、 有毒、低溫和高溫等惡劣環(huán)境中工作：代替人完成繁重、單調(diào)重復(fù)勞動(dòng)，提高勞 動(dòng)生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。目前主要應(yīng)用與制造業(yè)中，特別是電器制造、汽車制 造、塑料加工、通用機(jī)械制造及金屬加工等工業(yè)。工業(yè)機(jī)械手與數(shù)控加工中心， 自動(dòng)搬運(yùn)小車與自動(dòng)檢測系統(tǒng)可組成柔性制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn) 生產(chǎn)自動(dòng)化。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，功能和性能的不斷改善和提高，機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng) 域日益擴(kuò)大。 我國的工業(yè)機(jī)械手發(fā)展主要是逐步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。在應(yīng)用專業(yè)機(jī)械手的同 時(shí)，相應(yīng)的發(fā)展通用機(jī)械手，研制出示教式機(jī)

24、械手、計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合式 機(jī)械手等?？梢詫C(jī)械手各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，如伸縮、擺動(dòng)、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)， 設(shè)計(jì)成典型的通用機(jī)構(gòu)，以便根據(jù)不同的作業(yè)要求，選用不用的典型機(jī)構(gòu)，組裝 成各種用途的機(jī)械手，即便于設(shè)計(jì)制造，又便于跟換工件，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。目 前國內(nèi)機(jī)械手主要用于機(jī)床加工、鍛造。熱處理等方面，數(shù)量、品種、性能方面 都不能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。所以，在國內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，重點(diǎn)發(fā)展鑄造、熱處理方面的機(jī)械手，以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)條件，在應(yīng)用專業(yè)機(jī)械手的同時(shí)，相應(yīng)的發(fā)展通用機(jī)械手，有條件的要研制示教式機(jī)械手、計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合機(jī)械手等。同時(shí)要提高速度，減少?zèng)_擊，正確定

25、位，以便更好的發(fā)揮機(jī)械手的作用。此外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及具有觸覺、視覺等性能的機(jī)械手，并考慮與計(jì)算機(jī)連用，逐步成為整個(gè)機(jī)械制造系統(tǒng)中的一個(gè)基本單元。 授課：XXX 3.2 國外研究現(xiàn)狀 國外機(jī)械手在機(jī)械制造行業(yè)中應(yīng)用較多，發(fā)展也很快。目前主要用于機(jī)床、橫鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè)，它可按照事先指定的作業(yè)程序來完成規(guī)定的操作。國外機(jī)械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的機(jī)械手。使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，作相應(yīng)的變更。如 發(fā)生少許偏差時(shí)候，即能更正并自行檢測，重點(diǎn)是研究視覺功能和觸覺功能。目前已經(jīng)取得一定的成績。 3.3 發(fā)展趨勢 目前

26、世界高端工業(yè)機(jī)械手均具有高精化，高速化，多軸化，輕量化等的發(fā)展趨勢。定位精度可以滿足微米及亞微米級(jí)要求，運(yùn)行速度可以達(dá)到3m/s，良新產(chǎn)品可以達(dá)到6軸，負(fù)載2kg的產(chǎn)品系統(tǒng)總重已突破100kg。更重要的是將機(jī)械手、柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相互結(jié)合，從而根本改變目前機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。同時(shí)，隨著機(jī)械手的小型化和微型化，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)突破傳統(tǒng)的機(jī)械領(lǐng)域，從而向著電子信息、生物技術(shù)、生命科學(xué)及航空航天等高端行業(yè)發(fā)展。 4. 發(fā)展前景及方向 4.1 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)測的，因此可以通過編程予以校正。重復(fù)精度限定的是一個(gè)隨機(jī)誤差的范圍，它通過一定次數(shù)地重復(fù)運(yùn)行機(jī)器人來測定。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)的成套化。 （注：可編輯下載，若有不當(dāng)之處，請指正，謝謝!） 授課：XXX