机械手毕业设计.pdf

机械手毕业设计

篇一：机械手结构

设计

毕业论文

1.绪论

1.1工业机械手设计的意义

1、熟悉机械手的应用场合及有关机械手设计的步骤；

2、机械手可以提高生产过程中的自动化程度，减轻人力，便于有节

奏的生产；

3、结合机械手设计这方面的知识，在设计过程中学会怎样发现问题、

研究问题、解决问题。

1.2国外的机械情况

现代工业机械手起源于20世纪50年代初，是基于示教再现和主从

控制方式、能适应产品种类变更，具有多自由度动作功能的柔性自

动化。

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。他的结构是：机体上安装回转长臂，端部装有电磁

铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的。

1962年，美国机械铸造公司在上述方案的基础之上又试制成一台数

控示教再现型机械手。商名为Uni-mate(即万能自动)。运动系统仿

１

造坦克炮塔，臂回转、俯仰，用液压驱动；控制系统用磁鼓最存储

装置。不少球坐标式通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同

年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司（Unimaton）,专门生

产工业机械手。

1962年美国机械铸造公司也试验成功一种叫Versatran机械手，原

意是灵活搬运。该机械手的中央立柱可以回转，臂可以回转、升降、

伸缩、采用液压驱动，控制系统也是示教再现型。虽然这两种机械

手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手发展的基础。

1978年美国Uni-mate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制

一种Uni-mate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，定位误差可小于±1毫米。

美国还十分注意提高机械手的可靠性，改进结构，降低成本。如

Uni-mate公司建立了8年机械手试验台，进行各种性能的试验。准

备把故障前平均时间（注：故障前

平均时间是指一台设备可靠性的一种量度。它给出在第一次故障前

的平均运行时间），由400小时提高到1500小时，精度可提高到

±0.1毫米。

德国机器制造业是从1970年开始应用机械手，主要用于起重运输、

焊接和设备的上下料等作业。德国Kn-Ka公司还生产一种点焊机械

手，采用关节式结构和程序控制。瑞士RETAB公司生产一种涂漆机

械手，采用示教方法编制程序。

瑞典安莎公司采用机械手清理铸铝齿轮箱毛刺等。

日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引

２

进二种典型机械手后，大力研究机械手的研究。据报道，1979年从

事机械手的研究工作的大专院校、研究单位多达50多个。1976年

大学和国家研究部门用在机械手的研究费用42%。1979年日本机械

手的产值达443亿日元，产量为14535台。其中固定程序和可变程

序约占一半，达222亿日元，是1978年的二倍。具有记忆功能的机

械手产值约为67亿日元，比1978年增长50%。智能机械手约为17

亿日元，为1978年的6倍。截止1979年，机械手累计产量达

56900台。在数量上已占世界首位，约占70%，并以每年50%～60%

的速度增长。使用机械手最多的是汽车工业，其次是电机、电器。

预计到1990年将有55万机器人在工作。

第二代机械手正在加紧研制。它设有微型电子计算机控制系统，具

有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。研究安装各种传感器，把

感觉到的信息反馈，使机械手具有感觉机能。目前国外已经出现了

触觉和视觉机械手。

第三代机械手（机械人）则能独立地完成工作过程中的任务。它与

电子计算机和电视设备保持联系。并逐步发展成为柔性制造系统

FMS(FlexibleManufacturingsystem)和柔性制造单元(Flexible

ManufacturingCell)中重要一环。

随着工业机器手（机械人）研究制造和应用的扩大，国际性学术交

流活动十分活跃，欧美各国和其他国家学术交流活动开展很多。

1.3国内形势[1]：

经过近十年的努力，我国在工业机器人应用工程的开发方面已具有

相当的实力，已有一支了解企业的需求，能开发出