机械制造及自动化专业毕业论文--基于框架式三自由度机械手设计及控制.docVIP

1绪论 机械手装置在工业生产中以得到广泛使用，列如在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面有也得到越来越广泛的使用。本课题旨在掌握机械手装置及其控制，可见该项目的研发具有重要的现实意义和工程应用价值。 框架式三自由度机械手可以模仿人的手，实现。主要由控制部分以及机械部分两大部分组成其工作原理是代替人，[6]。第二类是需要人工操作的，称为操作机。它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机。第三类是用专用机械手，主要附属于自动机床或自动线上，用以解决机床上下料和工件送。它是为主机服务的，由主机驱动；工作程序一般是固定的。 随着近代的工业革命，机器产业的不断发展成为近代工业的主要支柱。由于科学幻想所系的“永动机”、太空探险以及梦想解决人的机能所无法达致境界的求新意念，推动科学家想研究创造出种种能够代替人的机械。上世纪六、七十年代的自动化机器、无人操纵的飞行器等等，即是此产业发展链条上的一个大胆的尝试与突破。虽然，后来电脑、电子产业的发达引开了人们关注的热点，但关于机械的研究与开发一直在持续进行着。而近二十年中，因为电脑技术、电子产品及生物遗传工程等技术的大踏步发展，“机械”的研发热潮已从专业人士的实验室中走了出来，成为一种综合科研能力的开发活动，参与者也打破了各行各业的划地为牢、各自为政的困局，开始了纵横连合，争奇斗妍，蔚成热潮的研究与制作尝试[]。的研究从一开始就是拟人化的，所以才有机械臂的开发与制作，也是为了以机械来代替人去做人力所无法完成的劳作或探险。但近十几年来，的开发不仅越来越优化，而且涵盖了许多领域，应用的范畴十分广阔。大而言之，用之于太空开发，月球车，深海探测器，海洋石油开采，航天飞机机械臂等，小至微型手术机械，生命监测仪等。军事上的用途更是日新月异，从拆弹器、清除地雷器到无人驾驶飞机、战车，有人甚至预测未来战争可能如星球大战一样，是机械手的战争。至于工业、农业、遗传生物产业、医学、文化产业、电讯业、能源开发，都将因机械手的大量登场而出现产业革命。英国电讯公司未来学部门研究员曾因准确预测手机短讯、垃圾电邮及网上搜寻引擎的出现而闻名，在最近公布的科技展望五十年的预测中，其中就有数条是关于机械手的。80年代，美国政府和企业界对机器人重视起来，政策上也有所体现，一方面鼓励工业界发展和应用机器人，另一方面制订计划、提高投资，增加机器人的研究经费，把机器人看成美国再次工业化的特征，使美国的机器人迅速发展。80年代中后期，随着各大厂家应用机器人的技术日臻成熟，第一代机器人的技术性能越来越满足不了实际需要，美国开始生产带有视觉、力觉的第二代机器人美国的机器人技术在国际上仍一直处于领先地位[]。 在亚洲范围内日本是工业机械手发展的最快、应用最多的国家。自1967年从美国引进两种机械售后大力从事机械手的研究。并于1968年试制出第一台川崎的“尤尼曼特”机器人。正是由于日本当时劳动力显著不足，机器人在企业里受到欢迎。日本政府也在经济上采取了积极的扶植政策，鼓励发展和推广应用机器人。这使日本机器人产业迅速发展起来，经过短短的十几年，到上世纪80年代中期，已一跃成为机器人国，其机器人的产量和安装的台数在国际上跃居首位[]。使日本汽车及电子产品产量猛增，质量日益提高，而制造成本则大为降低德国工业机器人的总数占世界第三位，仅次于日本和美国。70年代，政府采用行政手段为机器人的推广开辟道路；在改善劳动条件计划中规定，对于一些有危险、有毒、有害的工作岗位，必须以机器人来代替普通人的劳动。这个计划为机器人的应用开拓了广泛的市场，并推动了工业机器人技术的发展。[2]。 前苏联则是从六十年代开始发展机械手，目前来看其工业机械手大部分还属于第一代，主要依靠工人进行控制。第二代则在加紧研制中[11]。在国外机械制造业中工业机械手应用较多发展较快。目前主要用于机床、横锻压力机的上下料，以及电焊、喷漆等作业。此外，国外机械手的发展趋势是大力研制具有某种智能的机械手，使它具有一定的传感能力，使其能根据外界的变化做出相应的反应。可见工业机械手的普及是将来的发展趋势。 2、中国机械手行业的现状及前景 现代工业生产中，生产过程中的机械化、自动化已经成为突出的主题。我国在七五计划中把机器人列人国家重点科研规划内容，拨巨款在沈阳建立了全国第一个机器人研究示范工程，全面展开了机器人基础理论与基础元器件研究。[12]。位置检测装置随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的要求达到设定位置。 图2-1机械手的执行系统 执行系统：执行系统是工业机器人完成抓取工件，实现各种运动所