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******本科畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述
學(xué) 院
機(jī)械工程
學(xué)院
專 業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)
**級(jí)**班
設(shè)計(jì)題目
自動(dòng)上下料機(jī)械手系統(tǒng)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
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學(xué) 號(hào)
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指導(dǎo)教師
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文獻(xiàn)綜述完成日期
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一、前言
機(jī)械手技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展的重要領(lǐng)域之一，它主要是以微電子技術(shù)為主導(dǎo)的多種新興技術(shù)與機(jī)械技術(shù)融合而成的一種綜合性的高科技技術(shù)。這一技術(shù)不僅應(yīng)用于傳統(tǒng)的制造業(yè)，如：采礦、化工、冶金等領(lǐng)域，目前已經(jīng)擴(kuò)大到國(guó)防、航天、醫(yī)療、家庭、辦公自動(dòng)化等領(lǐng)域中。
機(jī)械手是由操作機(jī)、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作、自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的自動(dòng)化生成設(shè)備，特別適用于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。機(jī)械手不僅可以提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，并且對(duì)于產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代具有十分重要的意義。
二、主題
根據(jù)文獻(xiàn)[1-5]了解到，1956 年，戴沃爾發(fā)明了世界上第一臺(tái)機(jī)械手Unimate，該機(jī)械手被首次應(yīng)用于通用汽車的裝配生產(chǎn)線上。1969 年，Victor Scheinman設(shè)計(jì)了Stanford機(jī)械手，用于復(fù)雜的加工、切割、噴涂、裝配及焊接作業(yè)。1973 年，KUKA Robotics制造了世界上第一臺(tái)6自由度機(jī)械手Famulus，并使用電機(jī)作為其驅(qū)動(dòng)器。隨著軟硬件性能的發(fā)展，機(jī)械手逐步往高度、重載、智能、精密等方向發(fā)展。
70 年代初，中國(guó)進(jìn)入了機(jī)械手技術(shù)的萌芽期，當(dāng)時(shí)主要以引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)代替部分勞動(dòng)力為主；進(jìn)入 80 年代，誕生了一批如上海 ABB、沈陽(yáng)新松等機(jī)械手企業(yè)，為我國(guó)機(jī)械手技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)；進(jìn)入 90 年代，如青島歐地希、上?？埋R汽車設(shè)備等公司均研發(fā)了面向用戶需求的機(jī)械手。而在進(jìn)入 21 世紀(jì)，特別是2010年以后，國(guó)內(nèi)機(jī)械手越發(fā)趨向于智能化。由于國(guó)家的支持及各制造業(yè)公司對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線的強(qiáng)烈需求，許多傳統(tǒng)機(jī)械集團(tuán)也明確了機(jī)械手在中國(guó)發(fā)展的潛力，并紛紛轉(zhuǎn)向?qū)C(jī)械手技術(shù)的研究和開發(fā)。歷經(jīng) 50 多年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)機(jī)械手已趨向于“井噴”狀態(tài)，目前較出名的除了新松、歐地希等老牌企業(yè)，還有科沃斯電器、阿亦睿、北京拓博爾、西安超人等智能機(jī)械手研發(fā)公司。而一些中小型非標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化公司更是如雨后春筍般進(jìn)入國(guó)內(nèi)機(jī)械手市場(chǎng)。
通過對(duì)文獻(xiàn)[5-9]的閱讀，發(fā)現(xiàn)目前機(jī)械手多用于工業(yè)行業(yè)，通過機(jī)械手與機(jī)床、數(shù)控中心的有機(jī)結(jié)合，代替工人工作，從而減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，目前主要應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、流水線、機(jī)械廠、汽車廠、電子廠等。機(jī)械手主要由手爪、手臂、腰座等組成。手爪是用來(lái)抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求可分為夾持型、托持型和吸附型，通過手爪的各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。
通過文獻(xiàn)[9-11]了解到，目前的機(jī)械手可分為三類。第一類是不需要人工操作的通用機(jī)械手，它是一種獨(dú)立的、不附屬于某一主機(jī)的裝置，能夠根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，完成各項(xiàng)規(guī)定工作。第二類是需要人工操作的，稱為操作機(jī)，它主要應(yīng)用于原子、軍事工業(yè)，前期通過操作機(jī)完成特定的作業(yè)，后來(lái)發(fā)展到用無(wú)線電信號(hào)操作機(jī)械手來(lái)進(jìn)行探測(cè)月球、火星。第三類是專用機(jī)械手，主要附屬于自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)線上，用于解決機(jī)床上下料和工件傳送。這種機(jī)械手在國(guó)外稱為“Mechanical Hand”，它是為主機(jī)服務(wù)的，由主機(jī)驅(qū)動(dòng)，除少數(shù)外，工作程序一般是固定的。
根據(jù)文獻(xiàn)[12-15]了解到，目前的機(jī)械手主要是采用液壓控制、伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)其定位。液壓機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度和操作力是由油的流量與壓力來(lái)確定，因而只要控制油的流量和壓力，就可以控制機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度和操作力，油壓壓力一般在5-140公斤/厘米范圍內(nèi)，最大臂力可達(dá)160公斤以上。這類機(jī)械手的有優(yōu)點(diǎn)有： 1)液壓執(zhí)行元件(馬達(dá)和油缸)結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，功率小。2) 可通過液壓油帶走大量熱能，保證機(jī)械的正常運(yùn)行，并由于液壓油的潤(rùn)滑作用，可延長(zhǎng)元件的使用壽命。3)響應(yīng)速度比較快，能高速啟動(dòng)，無(wú)后滯現(xiàn)象。其力矩一慣量比也較大，因而其加速度能力較強(qiáng)；缺點(diǎn)是：1）液壓控制需要一套液壓系統(tǒng)，而且價(jià)格較貴。2) 油溫有上限，并難以保持不漏，比較臟，易于使閥和執(zhí)行元件堵塞。
近年來(lái)，可編程序控制系統(tǒng)的發(fā)展越來(lái)越迅速。 PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。綜上，PLC具有實(shí)用性強(qiáng)、維護(hù)方便、容易改造、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。
三、總結(jié)
通過查閱一系列文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的機(jī)械手在機(jī)械配合的使用過程中存在定位不準(zhǔn)確、生產(chǎn)精度低等問題，針對(duì)這一問題，結(jié)合國(guó)內(nèi)外機(jī)械手的現(xiàn)狀，做到機(jī)械手的合理化、規(guī)范化、低成本化，設(shè)計(jì)一種自動(dòng)上下料機(jī)械手系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
目前，在國(guó)內(nèi)很多工廠的生產(chǎn)線上數(shù)控機(jī)床裝卸工件仍由人工完成，這樣不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，且生產(chǎn)效率低。為了提高生產(chǎn)加工的工作效率,降低成本,并使生產(chǎn)線發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng),適應(yīng)于自動(dòng)化生產(chǎn),針對(duì)具體生產(chǎn)工藝,利用機(jī)械手技術(shù)，設(shè)計(jì)用一臺(tái)裝卸機(jī)械手代替人工工作，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
本機(jī)械手主要采用PLC電氣控制與數(shù)控車床（數(shù)控銑床，加工中心等）組合最終形成生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)加工過程（上料、加工、下料）的自動(dòng)化、無(wú)人化以及準(zhǔn)確定位。目前，我國(guó)的制造業(yè)正在迅速發(fā)展，越來(lái)越多的資金流向制造業(yè)，越來(lái)越多的廠商加入到制造業(yè)。本設(shè)計(jì)能夠應(yīng)用到加工工廠車間，滿足數(shù)控機(jī)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(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約加工輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)力。
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指導(dǎo)教師意見
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