1、 毕业设计毕业设计( (论文论文) )开题报告开题报告 题目：题目：数控车床上下料机械手设计数控车床上下料机械手设计 - 1 - 1. 1. 毕业设计（论文）综述（毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）情况） 1.1 题目背景、研究意义 机械手是近三十年发展起来的典型的、机电一体化的自动化生产工具。在制造工 业中，应用工业机器人技术是提高生产过程自动化，改善劳动条件，提高产品质量和 生产效率的有效手段之一，也是新技术革命的一个重要内容。机械手是能自动化定位 控制并可编程序实现变动的多功能机器，有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各 个不
2、同环境和各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其 体现了人的智能和适应性。其作业的准确性和各种环境下完成作业的能力在国民经济 各领域有着广阔的发展前景。 工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生 产系统中的一个重要组成部分，这种新技术发展很快，逐渐成为一门新兴的学科 机械手工程。机械手涉及到力学、机械学、电器液压技术、自动控制技术、传感器技 术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。 工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。工业机械手也是工 业机器人的一个重要分支。他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造 和性能
3、上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。机械手作业的准 确性和环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间。 机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一、它能部分的代替 人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工 件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工 人的劳动条件， 显著的提高了劳动生产率， 加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。 因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。尤其是在高温、高 压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用的更为广泛。在我国近几年也有 较快的发
4、展，并且取得一定的效果，受到机械工业的重视 1。 机械手是一种能自动控制并可从新编程以变动的多功能机器，他有多个自由度， 可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。 机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强。 随着工业技术的发展，制成了 能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手” ， 简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不 断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。 1.2 国内外相关研究情况 在我国，机械手技术起步较晚，进入 20 世纪 90 年代后，我国机械手的研究步入 正轨，在彩电，冰箱等家用电器产品的装配生产线上，在半导
5、体芯片，印刷电路等各 种电子产品的装配流水线上得到广泛应用。 机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械 手。他的结构是：机体上安装一回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系 统是示教型的。 - 2 - 1962年，美国机械铸造公司在上述方案的基础之上又试制成一台数控示教再现型 机械手。商名为Unimate(即万能自动)。运动系统仿造坦克炮塔，臂回转、俯仰，用 液压驱动；控制系统用磁鼓最存储装置。不少球坐标式通用机械手就是在这个基础上 发展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司（Unimaton）,专门生 产工业机械手。 1962年美国机械铸造公
6、司也试验成功一种叫Versatran机械手，原意是灵活搬运。 该机械手的中央立柱可以回转，臂可以回转、升降、伸缩、采用液压驱动，控制系统 也是示教再现型。虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手发展 的基础。 1978年美国Unimate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制一种 Unimate-Vic-arm型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定 位误差可小于1毫米。 美国还十分注意提高机械手的可靠性，改进结构，降低成本。如Unimate公司建 立了8年机械手试验台，进行各种性能的试验。准备把故障前平均时间（注：故障前 平均时间是指一台设备可靠性的一种量度。它给出在第一次故障前的平均运行时间） ， 由400小时提高到1500小时，精度可提高到0.1毫米。 德国机器制造业是从1970年开始应用机械手，主要用于起重运输、焊接和设备的 上下料等作业。德国KnKa公司还生产一种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制。 瑞士RETAB公司生产一种涂漆机械手，采用示教方法编制程序。 瑞典安莎公司采用机械手清理铸铝齿轮箱毛刺等。 日本是工业机械手发展
