小型多自由度机械手测控系统设计+CAD图纸(2)
4.3.2数据采集与输出控制系统 21
5机械手手抓的结构设计 25
5.1机械手手抓结构设计与计算 25
5.1.1手爪开度的验算 25
5.1.2杆件机构的计算 26
5.1.3手指加紧力的计算 27
5.1.4指尖部分设计 28
5.1.5手抓机构的选择 29
5.2防松机构的设计与计算 29
5.2.1防松机构的原理与结构设计 29
5.2.2扭力弹簧的计算 30
5.2.3压缩弹簧的计算 32
5.3传感器与各个机构的安装连接设计 33
5.3.1垫片式力传感器的安装 33
5.3.2位移传感器的安装 34
6总成设计 36
7总结 37
致谢 38
参考文献 39
1序言
1.1 前言
机械手是在早期出现的古代机器人基础上发展起来的，机械手研究始于20世纪中期，随着计算机和自动化技术的发展，特别是1946年第一台数字电子计算机问世以来，计算机取得了惊人的进步，向高速度、大容量、低价格的方向发展。同时，大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进展，又为机器人的开发奠定了基础。另一方面，核能技术的研究要求某些操作机械代替人处理放射性物质。在这一需求背景下，美国于1947年开发了遥控机械手，1948年又开发了机械式的主从机械手。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，它的结构是：机体上安装一个回转臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形的，随着计算机和自动控制技术的迅速发展，农业机械将进入高度自动化和智能化时期，机械手机器人的应用可以提高劳动生产率和产品质量，改善劳动条件，解决劳动力不足等问题构成。
在现今的生活上，科技日新月益的进展之下，机械人手臂与有人类的手臂最大区别就在于灵活度与耐力度。也就是机械手的最大优势可以重复的做同一动作在机械正常情况下永远也不会觉得累！机械手臂的应用也将会越来越广泛，机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备，作业的准确性和环境中完成作业的能力。
一个合格的多自由度机械手必须接受各种各样的考验：比如抓取货物的重量、工作行程、工作的转角、工作的运行速度等。为了找到解决问题的答案、为了满足制造标准、设计要求等技术指标，机械手制造商们不得不对多自由度机械手进行模拟测控。从中得到科学可靠的试验数据，用于改善机械手结构，力学性能，选择更为合适的材料，从而优化设计，保证产品的技术标准、实用性、安全性。
因此，为保证机械手作为一个合格产品，在其工作环境中更为稳定的工作，满足设计要求与试用要求。机械手的功能、作用以及测控系统对机械手各方面性能有着至关重要的意义。
1.2 机械手概述
机械手也被称为自动手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。随着工业机械化和自动化的发展以及气动技术自身的一些优点，气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业。如下图是几种机械手：
图1.1 机械手例图
1.2.1 机械手的组成
常用的机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部机构是用来抓持工件（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。
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