柔性机械手的设计(附件)
机械手在工业发展中发挥着巨大的作用，使人类从辛苦劳动中解放出来。所以本论文根据章鱼爪仿生学结构设计了气动柔性仿生机械手，该机械手有3个气动关节，每根手指由关节本体和驱动装置复合一体的3个柔性关节组成。首先采用压力控制夹持力以及关节的弯曲，建立了机械手运动学方程，而且分析了机械手的工作空间，相应的实物样机实验通过机械手气动平台完成，验证了该机械手的灵活性及其功能，测试了柔性手指在不同通气方式下手指各关节的夹持力。该机械手具有较高灵活性，能够完成抓、握、捏、夹等取物模式，对物形变化具有较强的适应性。关键词 机械手指，气动柔性，3D打印
目录
1 引言 1
1.1 柔性机械手的背景 1
1.2 国内外柔性机械手的发展状况 1
1.2.1 国外柔性机械手的发展状况 1
1.2.2 国内柔性机械手的发展状况 2
1.3 柔性机械手设计研究内容概述 2
1.4 课题研究意义 3
2 柔性机械手总体设计方案 3
2.1 柔性机械手的主要类型 3
2.1.1 按用途分类 3
2.1.2 按控制方式分类 4
2.1.3 按驱动方式分类 4
2.2 柔性机械手的应用 6
2.3 柔性机械手的组成 6
2.4 柔性机械手的工作原理 7
2.5 柔性机械手的基本构件 7
2.6 设计时应注意的问题 8
3 柔性机械手的零件设计 8
3.1 手部设计 8
3.1.1 手部结构的设计 8
3.1.2 手部夹紧力的计算 9
3.1.3 手部结构设计应注意的问题 10
3.2 底座的设计 11
3.2.1 底座结构设计 11
3.2.2 底座设计应注意的问题 11
3.3 弹簧的设计 12
4 气动驱动系统的设计 14
5 Solidworks三维建模与3D打印 14
5.1 传统工业机械设计方法 14
5.2 S *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
olidWorks 15
5.3 Solidworks在工业机械设计中的应用 15
5.4 机械手总体三维建模分析 16
5.4.1 自下向上的装配设计 16
5.4.2 自顶向下的装配设计 16
5.5 3D打印 18
5.5.1 3D打印介绍 18
5.5.2 3D打印的工作原理 18
5.6 本章小结 19
6 非技术要素 19
结 论 20
致 谢 21
参 考 文 献 22
1 引言
1.1 柔性机械手的背景
随着工业文明的发展，机器生产使用频率越来越高，传统手工业生产已经渐渐淡出人们的视野，机械手在生产中作为一种执行机构，承担着重要的作用，在操作的时候，机械手可以充当人手完成任务。机械手在操作中，需要抓取物品，每个不同的物品都会影响到机械手的具体操作情况。在现场的操作中，被抓取物体的位置、形变等状态都是需要通过安装在机械手身上的传感器来检测的，除此以外，要想完美的抓取所需物品对机械手的要求很高，既不能对物品造成破坏又要保证能牢牢的抓取物品。与刚性机械手相比，柔性机械手具有无限的自由度，因此它可以自由地弯曲，从而紧紧地抓住物体，因为其柔性的特点，所以并不会对物体造成损坏。
工业用机械手在近年的发展势头很猛，它是一种使用高科技来实现自动化生产的设备。工业机械手是工业机器人必不可少的成分。人类可以通过编程让其完成各种动作要求，从而释放人们的劳动力。机械手兼有人和机器各自的优点,尤其是在智能和适应性上的表现。利用机械手的准确性以及智能性来完成特定的任务，使得机械手在各个领域都具有较为广大的前景。
在社会的改革与更新中，机械手逐渐被人们发掘，作为一种新型设备广泛运用在机械生产中。不难发现，在工厂、医院、商业等各个地方都能见到智能化机器人服务，机器人的广泛应用则推动了机械手的更新发展,使机械手的自动化和机械化越来越完善。虽然现在机械手还不能达到完全像人手那样的灵活多变,但它可以持续重复工作和劳动,减少劳动力，在危险情况下可以代替人类去完成一些任务,相对于人手而言，机械手可以抓取更重的物体，提高工作效率。因此,机械手受到越来越多的重视并且广泛地应用于各行各业。
1.2 国内外柔性机械手的发展状况
1.2.1 国外柔性机械手的发展状况
性能不断提高，价格不断下降；
模块化，例如：由伺服电机、减速机、检测系统结合使用构成关节模块，重组方式构造关节连杆模块，由此制造机械手整机，如今国内外市场均有模块化装配机械手产品。
高精化、高速化、多轴化、轻量化，机械手控制系统发展方向为基于PC机的开放型控制器，这种控制系统有利于网络化、标准化，集成度也相应提高，控制柜采用模块化结构，规模日渐小巧，系统的可靠性、易操作性和可维修性也因此得到了提高；
在进行环境建模和决策控制的时候需要采用位置、速度、视觉、力觉传感器，将它们融合在一起使用更有利于机械手的发展；
现实应用中的虚拟仿真，比如人类可以在远距离较安全的环境中用遥控来操控机械手完成相应的作业要求；
为了使机械手更精确地发挥作用，必须更加注重人机交互控制系统，这样才能将机械知识与脑力的完美结合表现出来；
机械化应用范围增大，机械手成为社会发展过程中不可或缺的智能产品，在航空航天、医疗机械、生物研究、矿产探测领域得到广泛的应用，生活中的儿童玩具也用到了比较简易的机械手。
1.2.2 国内柔性机械手的发展状况
随着社会生产的机械化，在一些高端行业，比如电子信息、生命科学、生物技术及航空航海等领域出现微型机械手，促使人类更好的享用机械化带来的便捷。目前，大部分机械手需要人类进行操控，这将耗费大量的劳动力，因此对机械手还是有着更高的要求，降低成本、提高精度这都是未来的改进方向。研究更加经济的制造材料，更加节约资源的能量是当今社会需要解决的问题之一。
目录
1 引言 1
1.1 柔性机械手的背景 1
1.2 国内外柔性机械手的发展状况 1
1.2.1 国外柔性机械手的发展状况 1
1.2.2 国内柔性机械手的发展状况 2
1.3 柔性机械手设计研究内容概述 2
1.4 课题研究意义 3
2 柔性机械手总体设计方案 3
2.1 柔性机械手的主要类型 3
2.1.1 按用途分类 3
2.1.2 按控制方式分类 4
2.1.3 按驱动方式分类 4
2.2 柔性机械手的应用 6
2.3 柔性机械手的组成 6
2.4 柔性机械手的工作原理 7
2.5 柔性机械手的基本构件 7
2.6 设计时应注意的问题 8
3 柔性机械手的零件设计 8
3.1 手部设计 8
3.1.1 手部结构的设计 8
3.1.2 手部夹紧力的计算 9
3.1.3 手部结构设计应注意的问题 10
3.2 底座的设计 11
3.2.1 底座结构设计 11
3.2.2 底座设计应注意的问题 11
3.3 弹簧的设计 12
4 气动驱动系统的设计 14
5 Solidworks三维建模与3D打印 14
5.1 传统工业机械设计方法 14
5.2 S *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
olidWorks 15
5.3 Solidworks在工业机械设计中的应用 15
5.4 机械手总体三维建模分析 16
5.4.1 自下向上的装配设计 16
5.4.2 自顶向下的装配设计 16
5.5 3D打印 18
5.5.1 3D打印介绍 18
5.5.2 3D打印的工作原理 18
5.6 本章小结 19
6 非技术要素 19
结 论 20
致 谢 21
参 考 文 献 22
1 引言
1.1 柔性机械手的背景
随着工业文明的发展，机器生产使用频率越来越高，传统手工业生产已经渐渐淡出人们的视野，机械手在生产中作为一种执行机构，承担着重要的作用，在操作的时候，机械手可以充当人手完成任务。机械手在操作中，需要抓取物品，每个不同的物品都会影响到机械手的具体操作情况。在现场的操作中，被抓取物体的位置、形变等状态都是需要通过安装在机械手身上的传感器来检测的，除此以外，要想完美的抓取所需物品对机械手的要求很高，既不能对物品造成破坏又要保证能牢牢的抓取物品。与刚性机械手相比，柔性机械手具有无限的自由度，因此它可以自由地弯曲，从而紧紧地抓住物体，因为其柔性的特点，所以并不会对物体造成损坏。
工业用机械手在近年的发展势头很猛，它是一种使用高科技来实现自动化生产的设备。工业机械手是工业机器人必不可少的成分。人类可以通过编程让其完成各种动作要求，从而释放人们的劳动力。机械手兼有人和机器各自的优点,尤其是在智能和适应性上的表现。利用机械手的准确性以及智能性来完成特定的任务，使得机械手在各个领域都具有较为广大的前景。
在社会的改革与更新中，机械手逐渐被人们发掘，作为一种新型设备广泛运用在机械生产中。不难发现，在工厂、医院、商业等各个地方都能见到智能化机器人服务，机器人的广泛应用则推动了机械手的更新发展,使机械手的自动化和机械化越来越完善。虽然现在机械手还不能达到完全像人手那样的灵活多变,但它可以持续重复工作和劳动,减少劳动力，在危险情况下可以代替人类去完成一些任务,相对于人手而言，机械手可以抓取更重的物体，提高工作效率。因此,机械手受到越来越多的重视并且广泛地应用于各行各业。
1.2 国内外柔性机械手的发展状况
1.2.1 国外柔性机械手的发展状况
性能不断提高，价格不断下降；
模块化，例如：由伺服电机、减速机、检测系统结合使用构成关节模块，重组方式构造关节连杆模块，由此制造机械手整机，如今国内外市场均有模块化装配机械手产品。
高精化、高速化、多轴化、轻量化，机械手控制系统发展方向为基于PC机的开放型控制器，这种控制系统有利于网络化、标准化，集成度也相应提高，控制柜采用模块化结构，规模日渐小巧，系统的可靠性、易操作性和可维修性也因此得到了提高；
在进行环境建模和决策控制的时候需要采用位置、速度、视觉、力觉传感器，将它们融合在一起使用更有利于机械手的发展；
现实应用中的虚拟仿真，比如人类可以在远距离较安全的环境中用遥控来操控机械手完成相应的作业要求；
为了使机械手更精确地发挥作用，必须更加注重人机交互控制系统，这样才能将机械知识与脑力的完美结合表现出来；
机械化应用范围增大，机械手成为社会发展过程中不可或缺的智能产品，在航空航天、医疗机械、生物研究、矿产探测领域得到广泛的应用，生活中的儿童玩具也用到了比较简易的机械手。
1.2.2 国内柔性机械手的发展状况
随着社会生产的机械化，在一些高端行业，比如电子信息、生命科学、生物技术及航空航海等领域出现微型机械手，促使人类更好的享用机械化带来的便捷。目前，大部分机械手需要人类进行操控，这将耗费大量的劳动力，因此对机械手还是有着更高的要求，降低成本、提高精度这都是未来的改进方向。研究更加经济的制造材料，更加节约资源的能量是当今社会需要解决的问题之一。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/1564.html
