1、本科畢業設計開題報告題 目：銃床上下料機械手結構與控制系統設計院（系）：機械工程學院班級：機電08-4班姓 名：楊紹寶學 號：指導教師：李大勇教師職稱：進師黑龍江科技學院本科畢業設計開題報告題 目銃床上下料機械手結構與控制系統設計來源工程實際1、研究目的和意義目前，我國的制造業正在迅速發展，但大多數工廠的生產線上數控機床裝卸工件仍由 人工完成，其勞動強度大、生產效率低，而且具有一定的危險性，已經滿足不了生產自動 化的發展趨勢。為了提高工作效率，降低成本，并使生產線發展成為柔性制造系統，適應 現代機械行業自動化生產的要求，針對具體生產工藝，結合機床的實際結構，利用機械手 技術，設計用一臺上下料機

2、械手代替人工工作，以提高勞動生產率。本機械手主要與機床 組合最終形成生產線，實現加工過程的自動化和無人化。我所設計的機床是在生產過程中 抓取和移動工件的自動化裝置。它能夠應用到加工工廠車間，滿足數控機床以及加工中心 的加工過程安裝、卸載加工工件的要求，從而減輕工人勞動強度，節約加工輔助時間，提 高生產效率和生產力。2、國內外發展情況（文獻綜述）在我國，西周時期的能工巧匠偃師就研制出能歌善舞的伶人，這是我國最早的關于機 器人的記錄。機器人一詞是1920年由捷克作家卡雷爾.恰佩克在他的諷刺劇羅莎姆的萬 能機器人種首先提出。現代機器人出現于20世紀中期，當時數字計算機已經出現，電子 技術也有了長足的

3、發展，在產業領域出現了受計算機控制的可編程的數控機床，人類需要開發機械代替人手去勞動，在這一背景下，機器人技術的研發得到快速發展。1959年，戴沃爾與美國發明家英格伯格聯手制造出第一臺工業機器人。1967年，日本川崎重工公司和豐田公司分別從美國購買了工業機器人 Unimation和 Verstran的生產許可證。日本從此開始了機器人的研制。 20世紀60年代，噴漆弧焊機器 人問世并逐步發展應用于工業。1969年，日本早稻田大學加藤一朗實驗室研發出第一臺雙腳走路機器人。他帶有視覺 傳感器，能根據人的指令發現并抓取積木。1979年，美國Unimation公司推出通用工業機器人，標志著工業機器人技術

4、已經成熟。1979年，日本山梨大學牧野洋發明了平面關節型 SCARAL器人，該型機器人在以后裝 配作業中得到廣泛的應用。我國機器人技術起步較晚，從20世紀80年代初才開始。全國第一個機器人研究示范 工程1986年在沈陽建成。目前我國已經基本掌握了機器人設計制造技術、控制系統硬件和軟件設計技術、運動學和軌道規劃技術。開發出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人。 20世紀90年代中期，國6000m以下深水作業機器人試驗成功。以后近十年中，在步行機 器人、精密裝配機器人、多自由度關節機器人的研制等國際前沿領域，我國逐步縮小了與 世界先進水平的差距。但是，目前，機械手大部分還屬于第一代，主要依靠人工控

5、制。第 二代機械手設有微型電子計算控制系統，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，使機械手具有感覺機能。3、研究/設計的目標設計一個具有三個自由度銃床上下料機械手，對工件能準確的夾取，定位，并裝卡。(1)三個自由度，手臂能旋轉360度，能伸縮(伸縮距200mm)能做起降運動(起升距 120mm)(2)動方式選擇液壓驅驅動(3)因為在自由度分配上要求機身必須旋轉，所以采用圓柱坐標系運動形式。(4)機械手的加持工件形狀為方料，最大加持重量 8KG4、設計方案(1) .機械手結構設計運動形式方案選擇，為實現不同動作，應選取不同方案。圖 1中，a為直角坐標型，

6、 b為圓柱坐標型，c為球坐標型，d為關節坐標型，e為SCAR即。由于圓柱坐標型位置精 度高、運動直觀、控制簡單、占地面積小，且能實現預期的上下料功能，所以，這里選圓 柱坐標型。機械手機身的設計機身采用回轉與升降結構機身。實現回轉的驅動方案有幾種，這里采用擺動油 缸 驅動，升降油缸在上，回轉油缸在下。實現機身回轉采用液壓馬達驅動。機械手手臂結構設計手臂采用直線運動機構，常用的有液壓缸、齒輪齒條機構、絲杠螺母機構及連桿機 構等。由于液壓缸體積小、重量輕，因而在機械手結構中選用液壓驅動。機械手腕部結構設計手腕設計根據我所設計的機械手的要求，選擇單自由度手腕。手爪選用雙夾鉗式機構，驅動件的設計(2)

7、.機械手驅動方案的設計采用液壓驅動，液壓實現機身的回轉與升降，以及各部件的伸縮回轉運動。液壓控制 簡單方便，易于操作。為實現機身的旋轉，選用液壓馬達驅動。手臂伸縮與起降都采用液 壓缸驅動。(3) .機械手各參數設計計算ab c de圖1(坐標型機器手的五種形式)5、方案的可行性分析此機械手共有三個自由度，分別是機械手臂的伸縮，支座的360度旋轉，以及支座的起降，能保證機械手在上下以及左右位置的調整。全程動力源是液壓系統，安裝有壓力傳 感器，實現手臂定位，保證工件裝卡定位準確。對于機械手結構的選擇，有直角坐標機器 人結構，圓柱坐標機器人結構，球坐標機器人結構，關節型機器人結構，在此選擇圓柱坐標型

8、，因為圓柱型坐標能實現支座的回轉與升降功能。手爪選用單自由度手爪，即在抓取 重物之后實現回轉放料，料由氣動虎鉗自動加緊。如此即可實現機床上下料的功能，所以 是可行的。6、該設計的創新之處我所設計的銃床上下料機械手的結構形式更加簡單，驅動方式更加統一，能很好的實 現所需要的動作，而且，手臂加持力更大，拓寬了所持工件的重量范圍。具有更強的適應 性。7、設計產品的主要用途和應用領域代替人手，對工件進行機床上下料，可以對金屬材料，也可以對非金屬材料進行夾持 機械手的可靠性強，適應面寬，主要應用于國防、航空、汽車等制造行業，在機床的加工 車間最為常見。8、時間進程第一周在校查找機床上下料機械手相關資料；

9、第二-三周 進行畢業實習，在工廠中著重了解其組成部分及工作原理；第四周 深入性查閱與設計相關的資料，寫實習總結和實習日記。對資料進行理，完成開題報告；第五-六周 對設計的主要結構進行計算；第七周進行CADt圖設計；第八周正式CA膾圖設計；第九周CAD繪圖設計并進行相關修改；第十周寫說明書、出圖；第十一-十二周 整理說明書及圖紙；第十三周-十四周 對整體檢查，對說明書及圖紙進行修改；第十五周為答辯做準備；第十六周答辯。9、參考文獻1 .濮良貴，紀名剛.機械設計（第七版）M.北京：高等教育出版社，2000: 100-317 ;2 .吳振彪.工業機器人M.武漢：華中科技大學出版社，2008 ;3 .

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