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1、精品资料一种吸盘式搬运机械手的设计与研究.商 丘 工学院2016-JX-SJ080202-115本科毕业设计一种吸盘式搬运机械手的设计与研究学 院机械工程学院专 业机械设计制造及其自动化学 号4112020407学生姓名周成指导教师张保恒 高威提交日期2016 年 05 月 23 日诚信承 诺 书本人郑重承诺和声明:我承诺在毕业论文撰写过程中遵守学校有关规定,恪守学术规范,此毕业设计中均系本人在指导教师指导下独立完成,没有剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果,没有篡改研究数据,凡涉及其他作者的观点和材料,均作了注释,如有违规行为发生,我愿承担一切责任,接受学校的处理,并承担相应的法律责任。毕业
2、设计作者签名： 年月日摘 要 根据工厂的实际环境和自动化设备的布局，设计了六个自由度的关节型吸盘式搬运机械手，它基本能够到达空间的任意位置，实现物品的准确转移。通过查阅相关资料，结合各方面的因素，确定了机械手的总体设计方案，通过相关的技术参数的查阅，确定了手臂、吸盘等参数的标准化。在此基础上通过采样、分析、计算、校验，确定了各部件的结构尺寸，以及电机、减速器规格的选择。通过solidworks软件，根据相关尺寸的大小，绘制出机械手的三维实体模型，并且绘制出相应的工程图。对吸盘机械手进行运动学分析及手臂的位移、速度、加速度等运动仿真，模拟出机械手的运动轨迹，绘制出机械手的运动参数曲线图，并能够实
3、现物品迅速准确转移到目的地的动作。关键词：吸盘式关节型机械手；机器臂结构分析；结构设计；三维设计；运动学仿真ASTRACTAccording to the layout of the actual plant environment and automation equipment, the design of the six degrees of freedom articulated suction cup type manipulator, which can basically arrive at arbitrary location in space, to realize the
4、accurate transfer. Through access to relevant information, combined with various aspects of factors, to determine the overall design scheme of the manipulator, through access to relevant technical parameters to determine the arm, standardization of disk parameters. On this basis, through sampling, a
5、nalysis, calculation and validation, to determine the structure size of each component, and the motor, deceleration device specification.By SolidWorks software, according to the size related to the size of the draw the three-dimensional entity model of the manipulator, and draw the corresponding eng
6、ineering drawings. The manipulator sucker for kinematics analysis and arm of the displacement, velocity and acceleration of motion simulation. Simulation of the trajectory of the manipulator draw manipulator motion of parametric curves, and can realize the goods quickly and accurately transferred to
7、 the destination of the action.Key words: Articulated manipulator；Robot arm structure analysis；Structure design；Three-dimensional design;Kinematics simulation目 录 46781 绪论1.1 引言 机器人，典型的机电一体化产品，多关节型机器人机械手是研究的一个热点领域。在机械、电子、信息理论、人工智能、生物学和计算机等领域中，得到了极大的应用和推广，它具有速度快，效率高，应用范围广等多特点，而且具有广阔的市场和发展空间。 1959年，世界上
8、第一台工业机器人的诞生，机器人开辟了新的发展时代。多关节机器人科学技术的飞速发展，研究和应用的发展。世界著名的机器人专家，加藤一郎教授，在早稻田大学说：“一个机器人最大的特点，你有需要它的功能”无论是自动化道路脚下程度有多高，这都是复杂的动态系统。伟大的发明家托马斯爱迪生曾说过这样一句话：“机器人，对环境是有益的。”它有很好的适应性，它具有非常较高的环境要求。可以打开无限广阔的前景，有必要扩大机器人的应用领域。以下主要是设计机械手的原因和目的：代替了人类劳动，解放了人的双手，提高了生产率，而且它们是开发的一种系统，以便它可以在许多结构性和非结构性相配合，更重要的是，使用这些功能，像人性化的服务
9、，需要内在的人性化、系统化。在这方面的研究，可以扩大研究机器人的方向和研究机器人的市场，机器人，如智能机器人，可以起到人工智能和服务人类的重要作用。关节机器人，世界上没有统一的分类，定义是不一样的。对于近期标准化的联合国国际组织已经通过美国协会的定义为关节机械手的机械人：多关节机器人，搬运为主料，转移为目的，为了各种工作完成，通过改变动作程序，还需要再编程的多功能操作装置。外国定义与我们的关节型机器人有不同的参考定义。多关节型机器人，独立的主体可以放在任何地方，动作的自由度，程序可以灵活地改变，高度自动化机器人。它可用于汽车喷漆、涂料、和货物搬运、码垛等方面。关节型机器人的臂与主体，相对于人，
10、可以携带重物，可以有一个较快的移动速度，有非常高的定位精度，它是自动的，可以执行各种操作，它可以是一个外部信号执行单元。多关节型机器人是在计算机控制下的可编程自动化的机器。能够提高产品的质量和劳动生产率，在生产过程，多关节机器人是自动化的，在通过改进，改善工作条件下，它是降低了劳动强度的有效手段。机器人诞生和发展，虽然只有30多年的历史，但是在一个国家经济领域中，机器人已经应用于民用工程中，显示了强大的生命力，未来的发展不可估量，需要我们进一步努力，开创美好的未来。1.2 关节机械手研究概况1.2.1 国外研究现状人类和动物的运动原理的第一个系统研究使迈布里奇发明了照相机跟单，即设定的触发相机
11、，并在1877年他成功地验证了他的假定。后来，使用这种方法的相机是用来研究人体运动Demeny。从1930年到1950年，苏联也伯恩斯坦也深入研究，从人类和动物动力机制的角度看，并提出的理论非常形象化的描述人类和动物的运动机制。真正研究机构运动的大多是全面研究，系统于1960年推出至今，比较完整的理论体系的形成，并在一些国家，如日本，美国和苏联已成功开发，可以是静态或动态的多臂枢轴原型得到发展。在20世纪60年代和70年代，武装多搬运运动控制理论产生三种类型的控制方法这是非常重要的，这限制了国家控制，控制参考模型和控制算法。这三种控制的方法对所有类型的搬运机械手都是适用的。国家控制是在1961
12、年提出的模型的参考，于1975年由美国法恩斯沃思南斯拉夫托莫维奇正式提出，该算法是由著名的南斯拉夫研究所米哈伊尔罗多搬运运动学专家鲍宾Vukobratovic博士在1969 - 1972年的教堂中提出。这三种类型的控制方法和他们之间的存在内在关系。有限状态控制实质上是一个控制参考模型，并且该控制算法得到了证实和应用。在搜索步态中，苏联Bessonov和Umnov定义“最佳步态”，Kugushev和美国Jaro-shevskij定义自由的步伐。这两种步态不仅能适应，而且要适应胳膊多和腿多的机器人。在这些中，对于自由路径的步骤，有他的的条件和规则。如果地形是非常粗糙的，所以运动臂多搬运，下一步应放
13、在哪里脚不能基于对步骤序列来加以考虑，但应通过步骤以便攀登者去通过一些优化标准来确定哪个是所谓的自由速度。稳定性研究手臂动作的多搬运，美国Hemami，该提议的稳定性和系统的控制的简化模型作为振荡器，反转（倒立摆），它可以被解释为在换能器存在的问题中为了向前运动。此外，为了减少考虑，Hemami在研究手臂运动的多搬运“减少型”问题上进行了复杂性研究。此前我们指出了系统的Vukobratovic还能进行能量分析，但它的力量是有限的，搬运随时间的整个系统的变化，并没有太多涉及这个问题。但是在他的研究中，Vukobratovic得出一个有用的结论，即平滑的姿态，人型系统所消耗的功率就越少。随着社会的
14、发展，需求的增加，和实际问题的待解决，国外相继研究出各种机器人，并且已经很好地应用于各个领域，得到了很好地发展。1.2.2 国内研究现状国内目前机器人起步较晚，我国自1980年以来，在体育领域的多臂机器人的共同研究和应用下。 1986年，国家启动了“规划纲要”的研究多动搬运臂，中国的高科技“863”研究项目中的水平运动臂产生于1987年。目前也在积极研发，中国移动手臂的研究和开发主要与高校和科研院所合作。由于我国机器人产业还很薄弱，机器人研究仍然任重而道远。我国市场上机器人总共拥有量近万台，仅占全球总量的0.56%，其中完全国产机器人行业集中度仅为占30%，其余皆为从日本、美国、瑞典、德国、意
15、大利等20多个国家引进。究其原因，很大程度在于自主品牌不够，发展壮大自主品牌及其自动化成套装备产业成为当务之急，由于机器人是最典型的机电一体化、数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进装备制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用。国外专家预测，机器人产业是继汽车计算机之后出现的一种新的大型高技术产业。随着我国企业自动化水平的不断提高、人民生活需求水平的提高，机器人市场也会越来越大，这就给机器人研究、开发、生产者带来巨大商机，目前中科院常州中心常州机械电子工程研究所致力于机器人及智能装备技术的开发。 我国机器人市场竞争越来越激烈，中国制造业面临着与国际接轨、参与国际分工的巨大挑战，加快机器人技术的研究开发与生产是我们抓住这个机遇的机会。目前，国际制造业中心正向中国转移，用信息化带动工业化、用高新技术改造传统产业已成为中国制造工业发展的必由之路。我国要大力发展制造业，必须科技创新，与时俱进，开创美好的未来，未来机器人的发展是不可估量的，具有非常好的广阔前景。 这次研究的吸盘式搬
