项目总结报告(new)

盐城工学院大学生实践创新训练计划项目总结报告项目类型：实践创新训练项目名称：多功能机械手项目主持人：田秋军高嘉运专业班级：B机制085联系电话：[phone]指导教师：吴卫东朱龙英职称：副教授教授项目起止日期：2010.5--2011.5一、项目研究背景及意义机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，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，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。而目前我国的工业机器人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是非常有意义的。目前，在国内外各种机器人和机械手的研究成为科研的热点，其研究的现状和大体趋势如下：A．机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机。B．工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。C．机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行决策控制；多传感器融合配置技术成为智能化机器人的关键技术。D．关节式、侧喷式、顶喷式、龙门式喷涂机器人产品标准化、通用化、模块化、系列化设计；柔性仿形喷涂机器人开发，柔性仿形复合机构开发，仿形伺服轴轨迹规划研究，控制系统开发；E．焊接、搬运、装配、切割等作业的工业机器人产品的标准化、通用化、模块化、系列化研究；以及离线示教编程和系统动态仿真。总的来说，大体是两个方向：其一是机器人的智能化，多传感器、多控制器，先进的控制算法，复杂的机电控制系统；其二是与生产加工相联系，满足相对具体的任务的工业机器人，主要采用性价比高的模块，在满足工作要求的基础上，追求系统的经济、简洁、可靠，大量采用工业控制器，市场化、模块化的元件。二、主要研究内容及研究方法1设计原理：平面四杆机构是由四个刚性构件用低副链接组成的，各个运动构件均在同一平面内运动的机构。所有运动副均为转动副的四杆机构称为铰链四杆机构，它是平面四杆机构的基本形式，其他四杆机构都可以看成是在它的基础上演化而来的。选定其中一个构件作为机架之後，直接与机架链接的构件称为连架杆，不直接与机架连接的构件称为连杆，能够做整周回转的构件被称作曲柄，只能在某一角度范围内往复摆动的构件称为摇杆。如果以转动副连接的两个构件可以做整周相对转动，则称之为整转副，反之称之为摆转副。铰链四杆机构中，按照连架杆是否可以做整周转动，可以将其分为三种基本形式，即曲柄摇杆机构，双曲柄机构和双摇杆机构。2设计计算：四杆机构为平行四边形，机架和连杆长度为22mm，两个连架杆长度为31mm。连杆一侧还伸出35mm作为抓取物体的手指，连杆的两部分呈155°夹角。手指头部做出锯齿状，增加了抓取时的摩擦力。现取其一个特殊位置进行受力和运动分析。因采用了平行四边形结构，可以保证手指3的工作角度一直保持与轴线呈5°夹角，这样便于抓取。连架杆2由于受机构约束，只能在一定范围内转动。2连接伺服电机，可以根据指令转动一定角度。为简化分析，假设夹紧力垂直于3杆头部，且为F。F可分解为F*Cos65°,F*Sin65°。因为连架杆4为二力杆，所以4对3作用力为F’,且沿杆4方向。电机输出转矩为M，2,3夹角为α，由受力平衡得F’’*Sin(α-90°)*22=F*Sin^2(65°)*35；且M=F’’*L,因实际工作中α较大，所以可以用小转矩产生较大的抓紧力，且随着α增大，抓紧力相应增大，适用于多种场合。3实体展示：手臂合拢手臂张开抓取实物三、主要研究成果及结论在机械工业中，该机械手的意义可以概括如下：一、以提高生产过程中的自动化程度应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。二、以改善劳动条件，避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，以机械手代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。三、可以减轻人力，并便于有节奏的生产应用机械手代替人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都没有机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产。四、与预期计划相比，说明完成情况和存在问题本研究项目顺利完成了预期的计划，无存在问题五、经验教训与自我评价经过本次创新项目，我们五位成员的科研和实践能力得到了一定的提升。在这次项目整个过程中，我们五位同学在老师的指导下，态度认真、严谨，不怕苦，团结协作，使得项目顺利完成。