小型夾持式機(jī)械手及手臂設(shè)計(jì)

1、黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第1頁1緒論1.1課題研究的目的和意義機(jī)器人是人類很早就夢(mèng)想制造的、具有仿生性且處處聽命于人的自動(dòng)化機(jī)器，它可以幫助人類完成很多危險(xiǎn)、繁重、重復(fù)的體力勞動(dòng)。機(jī)器人技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高度集成和交融的產(chǎn)物，它涉及機(jī)械、控制、電子、傳感器、計(jì)算機(jī)、人工智能、知識(shí)庫系統(tǒng)以及認(rèn)識(shí)科學(xué)等眾多學(xué)科領(lǐng)域，是當(dāng)代最具有代表性的機(jī)電一體化技術(shù)之一。人類文明的發(fā)展、科技的進(jìn)步已和機(jī)器人的研究、應(yīng)用產(chǎn)生了密不可分的關(guān)系。為了適應(yīng)社會(huì)的

2、需求，各院校都比較重視機(jī)器人技術(shù)和控制技術(shù)等課程在機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專業(yè)的開設(shè)，使培養(yǎng)的學(xué)生懂得機(jī)器人設(shè)計(jì)方面的技術(shù)。經(jīng)過40多年的發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)器人技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、航空航天、商業(yè)、旅游、醫(yī)藥衛(wèi)生、辦公自動(dòng)化及生活服務(wù)等眾多領(lǐng)域獲得了越來越普遍的應(yīng)用。機(jī)器人技術(shù)不斷進(jìn)步與創(chuàng)新，所到之處使整個(gè)制造業(yè)乃至整個(gè)社會(huì)都發(fā)生了和正在發(fā)生著翻天覆地的變化。機(jī)器人是最具代表性的現(xiàn)代多種高新技術(shù)的綜合體，它可以從某個(gè)角度折射出一個(gè)國(guó)家的科學(xué)水平和

3、綜合國(guó)力。由于社會(huì)的需求，造就了一批從事設(shè)計(jì)、開發(fā)和使用機(jī)器人的高級(jí)人才。而設(shè)計(jì)和開發(fā)的基礎(chǔ)，是對(duì)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等的理解和掌握，才能較好的使用其中的資源來進(jìn)行設(shè)計(jì)。故此本文介紹了機(jī)器人設(shè)計(jì)的基本理論，討論了機(jī)器人本體基本結(jié)構(gòu)的相關(guān)內(nèi)容，描述了機(jī)器人控制器和傳感器等的基本原理，然后再介紹機(jī)器人軌跡規(guī)劃和靜力分析方面的知識(shí)，使學(xué)生既懂得怎樣設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)器人，同時(shí)能熟練地運(yùn)用此設(shè)計(jì)理論。機(jī)器人技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高度集成和交融

4、的產(chǎn)物，計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷肩部和發(fā)展使機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展一次次達(dá)到一個(gè)新的水平。機(jī)器人涉及機(jī)械、控制、電子、傳感器、計(jì)算機(jī)、知識(shí)庫系統(tǒng)以及認(rèn)識(shí)科學(xué)等諸多學(xué)科領(lǐng)域，成為高科技中極為重要的組成部分。人類文明的發(fā)展、科技的進(jìn)步已和機(jī)器人的研究、應(yīng)用產(chǎn)生了不可分的關(guān)系。機(jī)器人技術(shù)是當(dāng)代最具代表性的機(jī)電一體化技術(shù)之一。機(jī)器人已廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、國(guó)防、科技、生活等各個(gè)領(lǐng)域。機(jī)器人在現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用得特別廣泛，而其與外界環(huán)境直接接觸的部分是機(jī)械手，它可以代

5、替人手，與外界環(huán)境中有毒以及有害的物黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第3頁（3）通用性除了專門設(shè)計(jì)的專用機(jī)械手外，一般機(jī)械手在執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)時(shí)具有較好的通用性。比如，更換機(jī)械手部末端操作器(手爪、工具等)便可執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)。1.4機(jī)械手的組成作為一個(gè)系統(tǒng)，一般來說，機(jī)械手由三部分、六個(gè)子系統(tǒng)組成。這三部分是機(jī)械部分、傳感部分、控制部分；六個(gè)子系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)、機(jī)械手環(huán)境交互系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。（1）驅(qū)動(dòng)系

6、統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要指驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置。根據(jù)驅(qū)動(dòng)源的不同，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可分為電動(dòng)、液壓、氣動(dòng)以及把它們結(jié)合起來應(yīng)用的綜合系統(tǒng)。（2）機(jī)械系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)又稱操作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，它由一系列連桿、關(guān)節(jié)或其他形式的運(yùn)動(dòng)副所組成。機(jī)械系統(tǒng)通常包括臂關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)和手爪等，構(gòu)成一個(gè)多自由度的機(jī)械系統(tǒng)。（3）感知系統(tǒng)感知系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成，獲取內(nèi)部和外部環(huán)境狀態(tài)中有用的信息。（4）控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)械手的作業(yè)指令程序以及從