1.1 课题研究背景和意义

在整个生产体系中，机械装配在产品成形中起到至关重要的一步，装配质量的好坏将直接导致产品的质量和生产线的生产效率，自动化装配是机械制造过程中的核心环节，产品装配效率的高低对实际的生产加工起到至关重要的影响，进而直接对企业的经济效益发展产生深远影响，先进的机械生产方式是提升产业生产效率，降低生产成本的关键可控因素。而传统人工装配模式采用人工对零件进行装配，生产质量参差不齐，消耗的装配时间也比较多，人工成本日趋增加，在面对工艺方案调整上需要对工作人员进行重新的考核和培训，大大增加了培育成熟生产线的成本，面对因工艺提高和工序分散所造成的低工作模式和高精度要求，传统装配方式难以应对快速发展趋势带来的变化，与传统的手工装配相比较，自动化的生产装配技术在生产过程中更具有安全效益，可以有效的避免产生安全事故，保证工作人员的生命健康安全。随着整个社会机械行业的发展，机械化自动装配技术的精度也逐渐得到提高，产品质量也得到了巨大的保障，产品质量有了稳定性和一致性，减少了传统装配方式带来的质量参差不齐，在应对产品款速的更新换代和工艺方案的改进过程中，只需要对机器进行模块化的调配以及程序上的修改即可完成整个生产线的工艺调整，对实际生产有着巨大的效益。因此，整个社会的企业目光逐渐关注机械自动化带来的效益，该课题从机械设计制造自动化的角度出发，通过气电组合工件自动搬运机器手系统设计，对于传统工艺的变革，实现小型化工业发展替代传统的人工生产方式，提高产业的自动化水平和工业效率有着重要的意义。

1.2 国内外研究现状

工业机器手是在顺应工业现代化发展要求，在自动化技术和机械技术基础上发展起来的一种高技术自动化生产设备，机器手是机器人的一个重要的领域，搬运机器手是自动化机器手中的一大重要的分支，在构造和运动性能上而言，搬运机器手兼有劳动工人和机器的各自优点，机械手主要由臂架机构和夹持机构两大部分组成，臂架机构负责空间的移动和姿态的调整，而夹持机构可以根据对象选择不同的末端执行器，常见的有夹持、吸附、托举等类型，通过固定的程序抓取搬运物件。工业机器手最早运用于二十世纪50年代的美国，早在原子能实验中就采用机器手搬运具有放射性的核燃料，操作机器手的工作人员则站在相对安全的地方，工业机械手主要采用电能、气动、液动三种运动能源，在不同的领域所要求使用的能源也不一样，例如在具有超洁净的领域往往使用气动作为其能源，在要求重载荷启动的地方需要采用液动或者气液组合。在现代机械生产过程中，随着科技的发展，plc等相关编程技术的问世，机器手也逐渐广泛的运用于社会生产的各个行业各个部门，已经成为机械制造产业中不可或缺的重要机器设备，尤其是在高温高污染、劳动强度大、对机械化精度要求较高的环境中，往往能够创造良好的安全效益和生产效益。

国外研究发展现状

在国外，工业机器人技术日趋成熟，已经成为一种标准设备被工业届广泛认可，在石油化工、仓储物流、汽车制造、飞机制造、农业机械等相关产业已经实现自动化和普及化，并由此产生了一大批具有代表性的公司产业，例如ABB Robotics、Aethon Inc、Alphabet Inc. (谷歌机器人)、Amazon Robotics (Kiva Systems)亚马逊机器人等，这些公司已经成为相关地区产业发展的支柱型产业，吸引了国际各装配产业人士的目光。美国的通用汽车公司、西门子股份公司、德国博世公司等均是自动化装配企业的代表，目前，装配机器人的长远效益使得世界机器人产业保持稳步增长的趋势。

国内研究发展现状

从国内机械设备的储量和运用来看，我国的产品生产规模尚处于中型化批量生产程度，生产过程中，零部件的装配一般采用固定装配，重复性劳动强度大，降低了对工作人员的工作要求，适合流水生产线作业，而工程机械装配方式的普及化尚未深入人心，在某些特定的厂间对工人的综合素质有了一定的专业水平要求，人工造成的质量产品下降和不合格将对人力成本造成浪费，企业的效益也将损失，虽然目前各行业在产业压力的层层传递下，纷纷寻求产业的转型和优化，业内坊间也开始着力尝试自动化生产线的转型，但整体的发展水平和技术手段还有待提高，自动化生产水平还需要不断地完善。当前乃至今后一段相当长的时期内，强劲的市场需求将造就了自动化行业的黄金时代。

2. 研究的基本内容与方案

1.3 论文的研究内容和目标

1.3.1 研究内容

本课题所研究的基本内容包括：

（1）掌握气电组合搬运机器手运动学、动力学及控制相关基础知识，会使用三维软件进行机械产品的三维造型设计；

（2）建立搬运机器手机构模型，对机器手进行设计计算选型，最终建立起完整的自动化装配搬运设计方案；