外文翻译--基于充气橡胶袋的一个灵活机械手的设计和可行性测试 中文版

外 文 翻 译 毕业设计 题目： 气动翻转机械手部件设计 原文 1： in a 译文 1： 一个平行夹爪夹持器的合规性效果 原文 2： of a on 译文 2： 一个平行夹爪夹持器的合规性效果 基于充气橡胶袋的一个灵活机械手的设计和可行性测试 作者： 籍 ：美国 出处： 2005 年 密歇根大学安阿伯工程学院 可重构制造系统 摘要 ：在本文中，基于对于不同类型、设计和控制范畴的现有夹具的文献调查，我们展示了一个灵活的夹具设计的可行性测试结果。在报告中我们设计、分析、建立、测试了基于对符合规范的材料（如橡胶）与气动充气相结合使用的灵活性夹具。参数化有限元分析的进行用来调查过程和设计参数如橡胶材料，压力，初始夹头位移和摩擦的影响。 基于有限元分析的结果，我们设计和建造了一个简单的，单一的橡胶袋灵活夹具。可行性实验的进行展示且获得了设计的可能性和局限性的整体 理解，结果发现，我们可以抓取和放置不同的形状（圆柱形，棱柱形和复杂形状）、不同重量（ 20不同类型（鸡蛋，钢半球，蜡缸等）的对象，而不会失去对对象的控制。两个不同的部分的形状（即，棱柱形或圆柱形）的定位误差范围被发现为 20移）和 转）。 关键词：机械手设计 策略 灵活性 选择 机器人 橡胶 1 介绍 ： 机械手是一种应用在机器人上使用手臂末端的工具，在材料被做其他处理的时候，它具有对材料实现抓取、握持、升降、移动和控制的功能。人的手掌在抓取材料方面一直是 最常见的、最多功能的、也是最有效和最微妙的形式，但是，在重复周期、重载荷和极端环境下，人类必须发展机械手以代替自己的手。在20 世纪 60 年代现代机器人出现以后，机械手在更多的场合下代替了人手。尽管有由于其可靠性、耐用性和生产效率而带来的初始成本和日常维护费用较高等问题，但是，我们在实践中发现机械手系统在重复抓取和处理材料方面是极其有效的。然而，机械手的成本可能比一个机器人成本还要高 20%，这要取决于机械手的具体应用和部分零件的复杂性了。如果对于制造系统中需要的灵活性有要求，一个合适的机械手的成本甚至可能更高， 因为他们需要额外的控制器，传感器和设计需求，以至于到能够处理的不同部分的问题。 在 21 世纪全球化的影响下生产制造企业都需要去满足客户不断变化的需求，如产品数量、品种繁多、快速交货等等。灵活的和可重构的制造系统（ 为对不可预知的和经常变化的市场环境的一种解决方案，已变成一种科学和工业的实践。为了充分实现 械手 作为很少与最末端产品直接接触的一种工具，必须设计的具有灵活性。 在机器人技术应用的初期，大多数机械手被设计为使用于专门的任务，而且形状、尺寸、重量改变的条件下不能进行修改。后来，各种各样灵活性的克服这些缺点的机械手被设计了出来，但除了他们普遍拥有的较高成本是一个障碍外，日常维护和一些材料和应用上的限制也是个问题。尽管机械手的不足有很多，但合适成本的 ” 柔性的机械手设计 ” 作为设想的 的一个重要元素，一直是我们寻求的解决灵活的材料处理系统问题的方案。例如，许多工厂的装配作业广泛使用专用夹具和固定装置。这些应用是部分特定的，因此当模式转变时，这些装置必须改变或替换 掉。重新设计、制造、安装和拆卸这些机械手和固定装置的成本是很高的（汽车制造商每年个工厂需要大约 1 亿美元的钱，但是，随着更加灵活好用的替代品的开发，这个成本肯定会逐渐降低。 在这片论文中，第一部分介绍的是广泛的阅读和讨论不同类型、不同设计的机械手；第二部分讲的是基于规范材料和内部压力（如把气冲入橡胶袋中）的一种机械手设计，这种类型的机械手用弹性夹持元件和同过加压装置来确定活跃自由度的方法，来确定抓取物体的形状；在第三部分中展示了一个参数的有限元分析的结果，它描述了在不同载荷和部分条件下灵活机械手选择的 配置性能，以便确定合适的参数设置和材料；最后，在第四部分做了后原型设计和可行性表征测试，用来描述灵活机械手的缺点和优点。 2 对机械手的设计和类型进行的文献调查 械手的设计方法 人分析比较了机械手与人手抓取系统，并把机械手分成与机器人手臂和控制系统相兼容、安全抓取和握持对象、准确的完成复杂性任务三种类别。许多工厂的机械手的例子和机械手设计指导方针也被描述进去了。 人总结了机械手在不同应用环境下设计方案应该如何选择。在他们的研究中，影响机械手如何选择的变量如下：（ a）成分，（ b）任 务 ,(c)环境，（ d）机械臂和控制条件。“成分”这个变量包括几何、形状、重量、表面质量和温度，这些因素都需要考虑好。对于可重构系统，他们以形状和大小为标准又把这个变量分成了其他家族。对于“任务”这个变量，除了机械手的类型、不同组成部分的数量、准确性及周期需要考虑外，还有主要的操作处理如抓取、握持、移动和放置都要考虑。在合适的地方设计核实的机械手，必须考虑所有的因素，而且验证性的测试必须要多做。为了减少疲劳效应， 人开发了一个用于选择机械手的专家系统。他们建立了一个混合型专家系统，这是采用以规则为基础 面向对象的编程方法。 械手的分类 机械手也可以有他们的目的、大小、载荷、和驱动力来分类。通常情况下，机械手的工作机制和主要特征有驱动力的分类来定义。机械手的驱动力通常有电动、气动、液压，或在某些情况下有真空磁六变流体和形状记忆等。