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工业机器人课程设计多功能机械手.doc
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工业机器人课程设计多功能机械手.doc
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目录
一 课题概述……………………………………………………………2
1、选题背景……………………………………………………………2
2、发展现状和趋势……………………………………………………3
3、研究调研……………………………………………………………4
二 机械手组成及工作过程……………………………………………6
1、整体结构分析………………………………………………………6
2、所需器材……………………………………………………………6
3、底座部分……………………………………………………………8
4、躯干部分……………………………………………………………9
5、上臂部分……………………………………………………………10
6、手爪部分……………………………………………………………11
7、机械手系统的总调试………………………………………………12
三 软件部分……………………………………………………………13
1、机械手软件编制流程图……………………………………………13
2、机械手运行控制程序图……………………………………………14
四 设计体会……………………………………………………………15
一 课题概述
1、选题背景
随着我国经济的高速发展,各种电子产品和各种创新机械结构的
出现,工业机器人的作用在装配制造业产业中的地位更加重要了。另
一方面随着人们生活水平的提高传统制造产业劳动力生产成本进一
步提高,这也使企业意识到用高速准确的机械自动化生产代替传统人
工操作的重要性。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一,它不
仅提高了劳动生产的效率,还能代替人类完成高强度、危险、重复枯
燥的工作,减轻人类劳动强度,可以说是一举两得。在机械行业中,
机械手越来越广泛的得到应用,它可用于零部件的组装,加工工件的
搬运、装卸,特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。
目前,机械手已发展成为柔性制造系统 FMS 和柔性制造单元 FMC 中
一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统
或柔性制造单元,可以节省庞大的工件输送装置,结构紧凑,而且适
应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外
比还有一定的距离,应用规模和产业化水平低,机械手的研究和开发
直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高,从经济上、技术上
考虑都是十分必要的。因此,进行机械手的研究设计具有重要意义。
在这样一个大的背景下结合自己的专业机电一体化,我们选择多
功能机械手来作为我们的设计题目。结合专业特点使用德国慧鱼机器
人教学模型作为我们实现这一课题的元件。利用慧鱼模型的各种机械
结构组装出机械手的机械部分,用 pc 编程实现对机械手的自动控制,
利用限位开关来保护电机和控制机械手位置的准停。
这个课题可以充分的体现机电一体化的由程序自动控制机械结
构的运动,对自己以前的所学的课程也是一种巩固。另一方面这个机
械手可以实现一定的搬运功能具有很强的实用性能。
2、发展现状和趋势
目前国内机械手主要用于机床加工、铸锻、热处理等方面,数量、
品种、性能方面都不能满足工业生产发展的需要。所以,在国内主要
是逐步扩大应用范围,重点发展铸造、热处理方面的机械手,以减轻
劳动强度,改善作业条件,在应用专用机械手的同时,相应的发展通
用机械手,有条件的还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组
合机械手等。同时要提高速度,减少冲击,正确定位,以便更好的发
挥机械手的作用。此外还应大力研究伺服型、记忆再现型,以及具有
触觉、视觉等性能的机械手,并考虑与计算机连用,逐步成为整个机
械制造系统中的一个基本单元。
图 1-1 国内机械手
国外机械手在机械制造行业中应用较多,发展也很快。目前主要
用于机床、横锻压力机的上下料,以及点焊、喷漆等作业,它可按照
事先指定的作业程序来完成规定的操作。国外机械手的发展趋势是大
力研制具有某种智能的机械手。使它具有一定的传感能力,能反馈外
界条件的变化,作相应的变更。如位置发生稍许偏差时,即能更正并
自行检测,重点是研究视觉功能和触觉功能。目前已经取得一定成绩。
目前世界高端工业机械手均有高精化,高速化,多轴化,轻量化的发
展趋势。定位精度可以满足微米及亚微米级要求,运行速度可以达到
3M/S , 量 新 产 品 达 到 6 轴 , 负 载 2KG 的产品系统总重已突破
100KG。更重要的是将机械 手、柔性制造系统和柔性制造单元相结
合,从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。同时,随着机
械手的小型化和微型化,其应用领域将会突破传统的机械领域,而向
着电子信息、生物技术、生命科学及航空航天等高端行业发展。
图 1-2 国外机械手
3、研究调研
工业机械手的结构形式主要有四种:直角坐标结构,圆柱坐标结
构,球坐标结构和关节型结构。各结构形式及其相应的特点,分别介
绍如下:
( 1)直角坐标机械手结构特点
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