新型擬人機(jī)械手的設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、在當(dāng)今大規(guī)模制造中,企業(yè)為提高效率,保障質(zhì)量,重視生產(chǎn)過程的自動(dòng)化程度,機(jī)器人作為自動(dòng)化生產(chǎn)線上的重要成員,逐漸被企業(yè)所采用。機(jī)器人的水平和應(yīng)用程度反映了一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化的水平。
　　 擬人化發(fā)展是機(jī)械手發(fā)展趨勢(shì)之一。本課題所設(shè)計(jì)的擬人指關(guān)節(jié)適合目前機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì),能夠達(dá)到擬人仿真,工業(yè)應(yīng)用等目的。首先通過分析對(duì)象應(yīng)用領(lǐng)域和工作要求,擬定符合要求的結(jié)構(gòu)形式;其次,在滿足系統(tǒng)功能并且適應(yīng)工況條件的情況下,分析擬人機(jī)械手的精度要

2、求,從而得到擬人手爪的工作受力情況、工藝尺寸和質(zhì)量大小等參數(shù);最后,在以上研究的基礎(chǔ)上,對(duì)擬人機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方案和控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在選取擬人機(jī)械手的關(guān)鍵零部件的過程中,優(yōu)先考慮標(biāo)準(zhǔn)零件,既簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)制造過程,又能滿足專用零件的互換性要求。本文設(shè)汁的擬人機(jī)械手是一種模擬人類工作的機(jī)械運(yùn)動(dòng)設(shè)備,可以改變動(dòng)作程序的操作設(shè)備,適用于運(yùn)動(dòng)頻繁的場(chǎng)合。
　　 論文首先介紹了擬人機(jī)械手的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),分析了當(dāng)前研究中存在的一些問題,并根

3、據(jù)研究需求,結(jié)合實(shí)際需要,提出了課題的研究方法和實(shí)驗(yàn)步驟。
　　 其次,概述了機(jī)械手的定義和分類,詳細(xì)地分析了常用機(jī)械手的幾種類型和對(duì)應(yīng)自由度的選擇。以球坐標(biāo)機(jī)械手基本原理為參照,對(duì)擬人機(jī)械手進(jìn)行總體設(shè)計(jì),包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
　　 然后,進(jìn)行了擬人機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。在經(jīng)典的D-H矩陣的基礎(chǔ)上,對(duì)擬人機(jī)械手的關(guān)節(jié)和連桿添加了固有坐標(biāo)系,并構(gòu)建了擬人機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。求解了相應(yīng)的關(guān)節(jié)變量,為機(jī)

4、械手的運(yùn)動(dòng)控制提供了依據(jù)。
　　 再次,利用AutoCAD軟件對(duì)擬人機(jī)械手進(jìn)行了二維裝配圖的繪制并用Solidworks軟件對(duì)其三維模擬。對(duì)擬人機(jī)械手部分關(guān)鍵部件進(jìn)行了分析和校核,其中包括齒輪類零件、軸類零件和軸承類零件。
　　 最后,通過Solidworks與ANSYS數(shù)據(jù)共享完成了擬人機(jī)械手關(guān)鍵部件中軸的靜力學(xué)分析,并在Workhench的仿真環(huán)境中對(duì)直齒圓柱齒輪模擬齒輪嚙合的接觸應(yīng)力,驗(yàn)證了中軸和直齒圓柱齒輪均符合