工装加持机械手设计

工装加持机械手设计 河北省科技支撑项目 项 目 名 称 :工装加持机械手 承 担 单 位:河北科技师范学院 协 作 单 位 : :张旭 闫晓东 李扬 项目 负责人 归口管理部门: 申请计划年度: 起 止 年 月 : 填 报 日 期 : 河北省科学技术厅制 1 名称 河北科技师范学院 地址 河北科技师范学院欧美学院机电科学与工程系 邮编 066600 第 组织机构代码(或工商注册号) E-mail 一 承 法人代表 电话 担 项目负责人 张旭 闫晓东 李扬 电话 单 开户银行 帐号 位 开户名称 概 职工总数 人 技术人 人 中高级技术 人 况 员数 人员数 性质 规模 其它特征 首先根据机械手加持原理确定样机的总体设计;然后进行零部件设计,运用虚 拟样机的驱动建模技术，设计出所需要的各大零部件数据库，再在虚拟环境下将各个 零部件组装成整机的参数化模型，设计出满意的虚拟样机;根据虚拟样机的零部件库， 研制出所需的物理样机。 项 目 内 容 摘 要 2 项目类别 开发 创新类型 生产设备创新 技术领域 工装技术 科技活动类型 应用研究 应用行业 制造业 学科分类 机械设计 在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍 重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐 渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映 一、 了一个国家工业自动化的水平。目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬 项 运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，一般采取示教再现的工作方 目 式。 针对用于给冲压设备运送物料的物料搬运机器人的手部系统进行设计。通的 过对机器人的大臂、小臂和机械手的结构的设计，选择合适的传动方式、驱动 立 方式包括伺服电机、步进电机和传动方式的选择，以实现关节的伺服控制和制 项 动问题，以及搬运时的抓紧力、抓紧方式，从而实现物料的准确搬运。 背 景 和 意 义 3 二、 国内外现状及发展趋势 机器人首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出世界上第一台机器人。它的结构特点是机体上安装一个回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系 【2】统是示教型的。 日本是工业机器人发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进两种典型机器 【3】人后，大力开展机器人的研究。 目前，工业机器人主要用于装卸、搬运、焊接、铸锻和热处理等方面，无论是数量、品种，还是性能方面都还不能完全满足工业生产发展的需要。使用工业机器人代替人工操作的，主要是在危险作业、多粉尘、高温、噪声、工作空间狭小等不适于人工作业的工作环境。 在国外机械制造业中，工业机器人应用较多，发展较快。目前主要应用于机床、模锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业，它可按照事先制订的作业程序完成规定的操作，但还不具备传感反馈能力，不能应付外界的变化。如发生某些偏离时，就会导致零部件甚至机器人本身的损坏。 我国虽然开始研制工业机器人的时间仅比日本晚5,6年，但是由于种种原因，工业 【4】机器人技术的发展比较慢。目前我国已开始有计划地从国外引进工业机器人技术，通过引进、仿制、改造、创新，工业机器人将会获得快速的发展。 4 三、 项目主要实施内容、工艺技术路线、创新点及技术关键 操作对象分为圆台状不规则机体的曲面口盖。 装配机器人机械手设计，在作业过程中不会损伤口盖，还可有效防止口盖掉落 图1 手爪功能介绍:手爪由伺服电机驱动，伺服电机驱动丝杠转动，由丝杠螺母装置将丝杠的转动变为螺母的移动，从而实现手爪的开闭。手爪与口盖的接触部分采用可更换的弹性元件，在抓取的过程中，随着手爪的受力逐渐增大，弹性元件发生变形，能够与口盖表面充分贴合，接触面积大。选择与口盖表面材料之间摩擦系数较大的弹性材料即可。连杆2上安装有托爪，其目的是当口盖被抓起一定缝隙后，托爪末端的托辊能够在气动马达的作用下自动卡进口盖下面，从而托动口盖。不仅起到了辅助抓取，防止口盖意外脱落的作用，同时还具有改善口盖受力，防止口盖变形的作用。 托爪的结构如图2所示:托爪通过螺栓固定到连杆2上，并由气动马达驱动转动，托爪下面安装有橡胶托辊，当口盖通过弹性贴片提起一定位移后，气动马达作用，带动托爪臂转动使托辊卡到口盖下面。其工作工程如图3和图4所示 5 图2 图3 如图3所示，通过控制手爪的动作先使弹性贴片与口盖紧密贴合，进行加紧，夹持口盖向上移动一定位移，然后气动马达动作，驱动托爪臂旋转，使托辊到达口盖内侧并与内壁贴合，如图4。 6 图4 7 工艺技术路线图 8 四、预期目标(技术指标、经济指标及社会效益、成果水平) 9 10