1. 研究目的与意义

进入21世纪，随着我国人口老龄化的提前到来，迫切要求我们提高劳动生产率，提高我国工业自动化水平势在必行。工业机械手是工业生产的必然产物，它是一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备。它能部分地代替人工操作；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；能制作必要的机具进行焊接和装配从而大大改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用，因而具有强大的生命力受到人们的广泛重视和欢迎。机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。它可在空间抓、放、搬运物体等,动作灵活多样,广泛应用在工业生产和其他领域内。应用PLC控制机械手能实现各种规定的工序动作,不仅可以提高产品的质量与产量,而且对保障人身安全,改善劳动环境,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约原材料消耗以及降低生产成本,有着十分重要的意义。

2. 国内外研究现状分析

国外机械人的起步较早，像海洋开发、宇宙探测、采掘、建筑、医疗、农林业、服务、娱乐等行业都提出了自动化和机器人化的要求。美国的AUSS、俄罗斯的MT-88、法国的EPAVLARD等水下机器人已用于海洋石油开采，海底勘查、救捞作业、管道敷设和检查、电缆敷设和维护、以及大坝检查等方面，形成了有缆水下机器人（remoteoperatedvehicle）和无缆水下机器人（autonomousunderwatervehicle）两大类。目前美、俄、加拿大等国已研制出各种空间机器人，如美国NASA的空间机器人Sojanor等。Sojanor是一辆自主移动车，重量为11.5kg，尺寸630~48mm，有6个车轮，它在火星上的成功应用，引起了全球的广泛关注。我国工业机器人起步于20世纪70年代初期，经过30多年的发展，已经有不少作品。我国于1972年开始研制自己的工业机器人。进入20世纪80年代后，随着改革开放的不断深入，在高技术浪潮的冲击下，我国机器人技术的开发与研究得到了政府的重视与支持。七五期间，国家投入资金，对工业机器人及其零部件进行攻关，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发，研制出了喷涂、电焊、弧焊和搬运机器人。2002年李晔、常文田、孙玉山、苏玉民介绍了自治水下机器人的研究意义和分类定义。对水下机器人的研究现状和国内外有代表性的自治水下机器人型号进行了综述。讨论分析了水下机器人研究的关键技术，包括智能水平，能源问题，导航系统，传感器系统，水下通讯技术和多水下机器人协作研究，并指出了水下机器人的未来发展方向。2004年许宏岩,付宜利,王树国,刘建国对国内外仿生机器人的研究和开发做了全面的综合概括和总结,从运动机理的建模、感知信息的处理、控制计算的优化、能量代谢的效率和仿生材料的合成,分析了仿生机器人的关键技术问题,阐述了未来仿生机器人的发展趋势与方向。2006年8月夏红梅，李志伟，郑丁科分析了在水稻育秧穴盘联合播种过程中人工搬运软塑穴盘和钢丝网托的基本流程，提出了采用搬运机械手来辅助人工进行搬运的方法，简化了搬运过程。根据穴盘和网托的特殊外形以及实际搬运动作要求，确定搬运机械手具有4个自由度，采用气动驱动，手部为机械式托架。根据放盘时的横向和纵向定位要求，设计了专用于2BZ-300型电磁振动式水稻育秧穴盘联合播种机托架式手部结构。搬运机械手可以保证播种的顺利进行，降低工人的劳动强度。2010年初章军为适应抓取大小苹果的需要，设计了1种灵活的3指6关节苹果抓取机械手结构，3根手指呈圆周方向均匀分布，活页双铰链关节手指由单根轴向膨胀型人工肌肉驱动。建立了抓取力与驱动压力间的关系式，通过全局优化方式，得到2种扭弹簧的弹性参数和预紧角度。计算结果表明：在设定系统压力下，无需压力反馈，满足抓取大小苹果且不损坏最大横径苹果的受力要求。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

（1）根据提供的二维图纸建立三维实体模型；

（2）完成关键零件参数的计算；

4. 研究创新点

设计一种自动搬运机械手，它是针对于贴面生产线中的铺纸运输机。目前，国内的短周期贴面生产线设备，自动化程度极低，在铺纸过程中完全靠人工翻纸和铺纸。自动搬运机械手具有翻纸功能，从吸纸、翻转、运输和精确摆放等动作过程不再需要人工辅助，自动化程度大大提高