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设计一个机械手该怎么做

发布时间:2024-10-29 15:33:31

A. 设计自动化机械手要哪些条件

自动化专业行业就业领域相关联的行业在借助市场经济的搞活和对外开放程度的加深,也获得了飞速发展。民航、铁路、金融、通信系统、税务、海关等部门的自动化程度越来越高,科研院所、高科技公司也借助强大的人才优势,发展迅猛。未来随着自动化技术应用领域的日益拓展,对这一专业人才的需求将会不断增加,自动化专业的毕业生也将借助这一技术的广泛应用而在社会生活的各个领域、经济发展的各个环节找到发挥自己专长的理想位置。
本专业毕业生有着广阔的就业渠道,因为自动化技术的应用广泛,其就业领域也五花八门。正因为如此,有些同学在择业时容易产生“皇帝的女儿不愁嫁”的心理,认为自己的自动化专业紧俏,社会需求量大,工作单位可以随自己挑。尽管学生就业实行的是“双向”选择的政策,你选用人单位,但用人单位也在选你。所以千万不要表现出一种“老子天下第一”的神情,自我感觉很了不起,这样只会引起用人单位的反感甚至最终不录用你。谦虚、踏实、稳重是本专业毕业生在择业时的第一选择。根据近几年毕业生就业的情况看,他们的工作都非常理想,收入状况也颇为乐观。
自动化专业一直以来是社会急需的人才。包括电气自动化、铁路、化工等诸多领域。
自动化工程师——从事自动化系统的维护、优化等工作;
自动化设计师——从事自动化系统的设计和开发;
软件工程师——处理自动化系统中相关的软件的设计和开发。
还可以从事教学和相关的研究工作。
就业方向
主要从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域的工作。自动化就业面很广泛,一般可以选择自动化以及自动化仪表公司,如西门子,E+H,ABB等公司;可以选择到化工厂、医药、食品制造等企业中进行生产过程的自动控制;可以选择自动机器人方向的研究;可以向数据采集、挖掘,模式识别等方面发展;当然也可以深入高科技领域,比如航天航空器控制的研究制造等等。
国外现状
国外自动化技术的发展趋势是系统化、柔性化、集成化和智能化。自动化技术不断提高光电子、自动化控制系统、传统制造等行业的技术水平和市场竞争力,它与光电子、计算机、信息技术的融合和创新,不断创造和形成新的行业经济增长点,同时不断提供新的行业发展的管理战略哲理。
如并行工程(CE)、敏捷制造(AM)等。数控技术于模块化、网络化、多媒体和智能化;CAD/CAM系统面向产品的整个生命周期;自动控制内容发展到对产品质量的在线监测与控制,设备运行状态的动态监测、诊断和事故处理、生产状态的监控和设备之间的协调控制与连锁保护,以及厂级管理决策与控制等;系统网络普遍以通用计算机网络为基础;自动化控制产品正向着成套化、系列化、多品种方向发展;以自动控制技术、数据通信技术、图象显示技术为一体的综合性系统装置成为国外工业过程控制的主导产品,现场总线成为自动化控制技术发展的第一热点;可编程控制器(PLC)与工业控制系统(DCS)的实现功能越来越接近,价格也逐步接近,国外自动控制与仪器仪表领域的前沿厂商已推出了类似PCS(Process Control System)的产品。
世界自动化产业发展势头迅猛。传感器技术、开放式工业过程自动化系统、现场总线技术等自动化技术已形成一定的产业规模,其中90年代传感器在美国、日本的市场总销售额已超过100亿美元。
涉及范围
从深度来看——以工业生产为例,小到一个普通的设备电机,大到企业的整个加工、制造系统乃至企业的整个生产过程。
从广度来看——涉及第二产业工业自动化、第一产业农业自动化、第三产业服务自动化(如办公自动化、楼宇自动化、商务自动化、交通自动化等等),涉及的系统可有人造系统(如机器系统、交通系统、电力系统、军事系统)和自然系统(如生命系统、生态系统),涉及的过程有生产过程、管理过程、决策过程等等。

B. 设计机械手(机器手)的结构要注意的问题

能模仿人手和臂的某些动作功能,用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化,能在有害环境下操作以保护人身安全,因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

机械手主要由手部和运动机构组成。手部是用来抓持工件(或工具)的部件,根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式,如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构,使手部完成各种转动(摆动)、移动或复合运动来实现规定的动作,改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式,称为机械手的自由度 。为了抓取空间中任意位置和方位的物体,需有6个自由度。自由度是机 械手设计的关 键参数。自由 度越多,机械手的灵活性越大,通用性越广,其结构也越复杂。一般专用机械手有2~3个自由度。

机械手的种类,按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手;按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种;按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。

机械手通常用作机床或其他机器的附加装置,如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件,在加工中心中更换刀具等,一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵,如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。
参考资料:http://ke..com/view/81615.htm

C. 机械臂的设计要求有哪些

1.手臂要承载能力大,刚性好,重量轻。

手臂的刚性直接影响手臂抓取工件时的平稳性、移动速度和定位精度。如果刚性差,会造成手臂在垂直面内的弯曲变形和水平面内的侧向扭转变形,手臂会振动,或者工件在移动时被卡住无法工作。为此,手臂一般采用刚性好的导杆来增加手臂的刚性,各支撑和连接件的刚性也要有一定的要求,以保证能承受所需的驱动力。

2.手臂的移动速度要合适,惯性要小。

机械手的移动速度一般根据产品的生产节奏来确定,但一味追求高速度是不可取的。当手臂从静止状态达到正常运动速度时开始,手臂停止时停止。速度变化过程就是速度特性曲线。手臂自重越轻,其起停的稳定性越好。

3、手臂动作要灵活。

手臂结构要紧凑,这样手臂动作才能轻快灵活。在动臂上增加滚动轴承或采用滚珠导轨也能使动臂轻快平稳地运动。此外,对于悬臂机械手,还需要考虑部件在臂上的布置,即计算部件移动到旋转、升降和支撑中心时臂的偏重力矩。偏重扭矩对手臂运动非常不利。扭矩受力过大会造成手臂振动,举的时候会有低头的现象,也会影响动作的灵活性。严重的情况下,手臂和立柱会被卡住。因此,在设计力臂时,尽量使力臂的重心通过转动中心,或尽可能靠近转动中心,以减少偏转力矩。对于两臂同时操作的机械手,两臂的排列应尽可能对称于中心,以达到平衡。

4.位置精度高。

为了获得机械手的高位置精度,除了采用先进的控制方法外,在结构上还应注意以下问题:

(1)机械手的刚度、重量力矩、惯性力和缓冲作用直接影响手臂的位置精度。

(2)增加设定装置和行程检测机构。

(3)合理选择机械手的坐标形式。该矩形机械手定位精度高,结构和运动简单,误差小。旋转运动引起的误差是放大时的尺寸误差。拐角位置固定时,手臂伸得越长,误差越大。由于关节式机械手结构复杂,手端的定位由各关节的相互角度决定,其误差是累积误差,因此其精度较差,位置精度更难保证。

D. 机械手臂的设计要求

1、手臂应承载能力大、刚性好、自重轻
手臂的刚性直接影响到手臂抓取工件时动作的平稳性、运动的速度和定位精度。如刚性差则会引起手臂在垂直平面内的弯曲变形和水平面内侧向扭转变形,手臂就要产生振动,或动作时工件卡死无法工作。为此,手臂一般都采用刚性较好的导向杆来加大手臂的刚度,各支承、连接件的刚性也要有一定的要求,以保证能承受所需要的驱动力。
2、手臂的运动速度要适当,惯性要小
机械手的运动速度一般是根据产品的生产节拍要求来决定的,但不宜盲目追求高速度。
手臂由静止状态达到正常的运动速度为启动,由常速减到停止不动为制动,速度的变化过程为速度特性曲线。
手臂自重轻,其启动和停止的平稳性就好。
3、手臂动作要灵活
手臂的结构要紧凑小巧,才能做手臂运动轻快、灵活。在运动臂上加装滚动轴承或采用滚珠导轨也能使手臂运动轻快、平稳。此外,对了悬臂式的机械手,还要考虑零件在手臂上布置,就是要计算手臂移动零件时的重量对回转、升降、支撑中心的偏重力矩。偏重力矩对手臂运动很不利,偏重力矩过大,会引起手臂的振动,在升降时还会发生一种沉头现象,还会影响运动的灵活性,严重时手臂与立柱会卡死。所以在设计手臂时要尽量使手臂重心通过回转中心,或离回转中心要尽量接近,以减少偏力矩。对于双臂同时操作的机械手,则应使两臂的布置尽量对称于中心,以达到平衡。

4、位置精度高
机械手要获得较高的位置精度,除采用先进的控制方法外,在结构上还注意以下几个问题:
(1)机械手的刚度、偏重力矩、惯性力及缓冲效果都直接影响手臂的位置精度。
(2)加设定位装置和行程检测机构。
(3)合理选择机械手的坐标形式。直角坐标式机械手的位置精度较高,其结构和运动都比较简单、误差也小。而回转运动产生的误差是放大时的尺寸误差,当转角位置一定时,手臂伸出越长,其误差越大;关节式机械手因其结构复杂,手端的定位由各部关节相互转角来确定,其误差是积累误差,因而精度较差,其位置精度也更难保证。
5、通用性强,能适应多种作业;工艺性好,便于维修调整
以上这几项要求,有时往往相互矛盾,刚性好、载重大,结构往往粗大、导向杆也多,增加手臂自重;转动惯量增加,冲击力就大,位置精度就低。因此,在设计手臂时,须根据机械手抓取重量、自由度数、工作范围、运动速度及机械手的整体布局和工作条件等各种因素综合考虑,以达到动作准确、可靠、灵活、结构紧凑、刚度大、自重小,从而保证一定的位置精度和适应快速动作。此外,对于热加工的机械手,还要考虑热辐射,手臂要较长,以远离热源,并须装有冷却装置。对于粉尘作业的机械手还要添装防尘设施。

E. 注塑机专用机械手的设计要点

机械手在注塑行业中应用的特别广泛,机械手的连续操作功能解决了生产中人力的一大不足,同时也能更好的控制产品生产效率和质量,注塑机机械手在生产制作中设计的要点有哪些呢?
1,机械手要有适当的夹紧力:手部工作时,应具有适当夹紧力,以确保夹持稳定可靠,变形小且不损坏棒料的已加工表面。对于刚性较差的棒料夹紧力大小应该设计得可以调节,对于本机应考虑采用自锁安全装置。
2,机械手指有足够的开闭范围:工作时,一个手指开闭位置以最大变化量称为开闭范围。对于回转型手臂手指开闭范围,可用开闭角和手指夹紧端长度表示。且与工件形状、尺寸等因素有关。若环境许可,开闭范围大些较好。
3,机械手结构力求简单,重量轻,体积小:手臂处于腕部最前端,工作时运动状态多变,其结构,重量和体积直接影响整个机械手的结构,抓重,定位精度,运动速度等性能。所以设计时需要求以上特点。
4,手指应有一定的强度和刚度。
5,其他方面的要求: 对于夹紧机械手,根据工件的形状为圆形棒料,因此最常采用的是外卡式两指钳爪,夹紧方式用常闭式弹簧夹紧。松开时,用单作用式液压缸。此种结构较为简单,制造方便。

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