《机械手结构设计》word版

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1、四川大学锦城学院文献综述机械手结构设计与应用Manipulatorstructuredesignandapplication专业机械设计制造及其自动化姓名张凡学号110920627年级2011级指导教师张月天二Ο一二年三月二十二日6机械手结构设计与应用Manipulatorstructuredesignandapplication张凡（四川大学锦城学院四川•成都）摘要：在机械工业中，加工、装配等环节中运用的机械手已经越来越普遍。本文参阅了大量的国内外期刊杂志,论述了机械手的肩部、手腕、材料和成本等方面进行结构设计和研究

2、。同时对国内外机械手在工业和农业中常见的应用方式也做了一番分析。关键词：机械手；结构；设计；应用ABSTRACT： Inthemechanicalindustry,processing,assemblyandotherlinksintheuseofthemechanicalhandismoreandmorewidespread.Inthispaper,alargenumberofdomesticandforeignperiodicals,discussesthemechanicalhandshoulder,wrist,

3、materialandcostandotheraspectsofstructuredesignandtheresearch.Atthesametimetothedomesticandforeignmachineryhandinindustrialandagriculturalinthecommonapplicationmethodisananalysisofthe.Keywords：Manipulator;Structure;Design;application6前言自动化设备代替人工作业成为现代工业发展的趋势.工业机

4、器人的发展和应用,结合计算机辅助设计系统、计算机辅助制造系统,引导工业自动化向一个新的领域过渡.机械手作为一种自动执行设备,能模仿人手和手臂的某些动作功能,按固定程序抓取、搬运物件或进行装配操作.它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化,能在有害环境下操作以保护人身安全.提出一种可用于搬运、自动装配等任务的小型机械手,并通过控制系统调试,验证此结构的实用性和可靠性.一、机械手的结构与设计（一）机械手总体结构分析与设计机械手总体结构如图1所示,由底座、转座、大臂、小臂和手抓等部分组成.考虑到机械手的作用范围及其功效

5、,采用转动关节,设定4个自由度,为转座转动关节(腰关节)、大臂关节(肩关节)、小臂关节(肘关节)和手抓关节(腕关节).考虑到所研究的是小型机械手,转矩较小,所以选择电机驱动.虽然,气压和液压都能提供驱动力矩,但是,气压信号的传递速度较慢,而且空气具有可压缩性,导致运动速度的稳定性较差,而液压装置密封困难,会有一定的漏油,所以,综合来看,电机控制性好,噪音小,运行精度高,适合要求.关节独立驱动,采用同步带传动,结构紧凑,传动准确.控制及驱动电路部分安装在底座,通过导线连接至大臂、小臂及手腕的驱动电机能,合理利用空间.。大

6、臂长220mm,小臂长180mm,各关节的回转角度范围：腰关节±90°，肘关节±45°肩关节﹣180°~－60°,腕关节±90°.臂体采用铝合金加工,质量轻,强度刚度大,耐腐蚀.底座采用钢材加工,质量较大,在机械手工作期间,能保持良好的稳定性.（二）.主要部件分析与设计通过UG建模,模拟装配,并通过ADAMS软件进行运动学分析,最终设计出机械手的三维模型.下面介绍主要部件的分析设计.。1.转座及臂体结构设计机械手转座设计的关键在于,使其既能够稳定支撑上面的大臂、小臂和手抓,又能够绕关节轴自由转动.考虑到这些因素,转座结

7、构设计,其主体由支撑板及固连在其上的空心转轴组成.支撑板作为平台,支撑上面的大小臂及驱动电机,电机通信导线通过转座中心的空心转轴与底座的控制系统连接.空心转轴为台阶轴,与底座轴承座配合实现腰关节的转动.转座材料为硬铝,有一定刚度和强度,6自重轻.大小臂的设计主要考虑实际应用,在满足应用条件下尽量减轻自重.大臂主要是有两片硬铝板搭建而成,为增加其刚度,用一U型铝板将两片铝板连接,在大臂的臂端安装有轴承使其顺利转动.小臂为铝制薄壁圆筒状结构,薄壁圆筒两端分别有端盖,里面安装有一个小步进电机,从腕部输出以驱动手腕转动,圆筒肘

8、关节附近开有小孔,方便小电机导线通过.手抓为末端执行机构,独立结构,完成不同任务可以更换不同的执行机构.2.电机的选型上面研究了机械手的结构原理,要使机械手完成指定任务,则需驱动其运动,使其按照任务要求执行控制程序,完成相应的任务.通过对机械手的综合分析,采用电机提供驱动力矩,下面介绍选型.步进电机的技术参数主要有相数、步距角、保