臂部采用连杆机构的工业机械手设计
臂部采用连杆机构的工业机械手设计
年月
摘要
本设计为了满足设计任务书的有关要求，设计开发了臂部采用连杆机构的工业机械手。论文对机械传动系统及液压缸的关键技术进行了分析。
文中介绍了工业机械手的历史与现状，分析和比较了工业机械手的各种传动方式及其优缺点，探讨了工业机械手的发展方向与趋势和臂部采用连杆驱动的工业机械手的可行性与实用性。其中，根据外界负载及各种条件计算并确定出了液压驱动系统中液压缸的各种参数，并对一些关键零件进行了强度校核。在实际计算说明过程中，根据给定的位置要求运用作图法对曲柄连杆中各连杆长度进行了精确的计算，并讨论了曲柄连杆机构与机械手运动轨迹的关系。同时，为提高设备整体的性能，对机械传动单元中重要部件的机械性能进行了计算，并采用作图法求出了臂部各连杆的长度，最后运用材料力学的分析方法对连接所采用部件的强度、刚度、稳定性进行了分析，保证了设备的总体精度，提高了设备的实用性，得到了比较理想的结果。
通过上述方法和措施，完成了臂部采用连杆机构的工业机械手的设计。
关键词：液压缸，连杆机构，齿轮齿条，工业机械手
ABSTRACT
In order to satisfy the requirements of design of the mandate, arm of the use of linkage of industrial machinery hand were designed and developmented in this paper. Papers on the mechanical drive system and hydraulic cylinders of key technologies were analyzed.
In this paper, the development of history and current situation of industrial machinery hand were described, the various industrial machinery hand drive and their advantages and disadvantages were analysed and compared , the direction of development and trends of industrial machinery hands and the feasibility and practicality of a link-driven industrial machinery hand were discussed. Also, in accordance with the outside world load conditions and terms ,we determined the various parameters of hydraulic cylinders in a hydraulic drive system, and checked the strength of some key components . In practical terms that the process of calculation help, according to the given location of request we use mapping to calculate accurately the length of the connecting rod in the crank link and discussed the relationship of the crank linkage and the mechanical hand trajectory. At the same time, to improve the overall performance of equipment, the important components in mechanical transmission unit and the mechanical properties were calculated, we done a precise calculation on the linkage of the mechanical arm focusing on analytical method.At last,the Strength, stiffness and stability of connect the components used were analyzed by material mechanics,so we ensure that the overall accuracy of the equipment and enhance the usefulness of the equipment, gained more satisfactory results.
Through these methods and measures , the design of arm of the use of linkage of industrial machinery hand were completed.
Keywords：cylinder, linkage, gear, industrial machinery hand
目录
第1章绪论 (1)
1.1 课题的来源及研究意义 (1)
1.2 工业机械手的应用现状及发展方向 (1)
1.3 臂部采用连杆机构的工业机械手的优点 (2)
第2章总体方案的设计 (3)
2.1 设计任务分析 (3)
2.1.1 设计要求 (3)
2.1.2 任务分析 (3)
2.2 总体方案的确定 (4)
2.2.1 手部方案的确定 (4)
2.2.2臂部方案的确定 (6)
第3章手部的设计 (7)
3.1 确定手部结构 (7)
3.2 手指夹紧力的计算 (7)
3.3 手部结构驱动力的计算 (7)
3.4 传动齿轮的设计及校核 (7)
3.4.1 确定齿轮的材料、热处理方法及等级精度 (8)
3.4.2 按齿面的接触疲劳强度设计齿轮 (8)
3.4.3 齿根的校核 (9)
3.4.4 计算齿轮的主要几何尺寸 (10)
3.4.5绘制齿轮的零件图 (10)
3.5 液压缸的设计与计算 (11)
3.5.1 计算活塞杆的驱动力 (11)
3.5.2 确定液压缸的安装形式 (11)
3.5.3 确定端盖与缸筒的结构及其连接方式 (11)
3.5.4 确定液压缸的基本参数 (11)
第4章臂部的设计 (16)
4.1 连杆机构的选择 (16)
4.2 驱动力的计算 (16)
4.3 液压缸的设计与计算 (17)
4.3.1确定液压缸的安装形式 (17)
4.3.2确定端盖与缸筒的结构及其连接方式 (17)
4.3.3 确定液压缸的基本参数 (17)
4.4 连杆长度的计算及校核 (21)
4.4.1 作图法求连杆长度 (21)
4.4.2 校核连杆强度 (23)
第5章电机及减速器的选择 (29)
5.1 电动机的选择 (29)
5.2 减速器的选择 (29)
结论 (30)
参考文献 (31)
致谢 (32)
附录图纸列表
第1章绪论
1.1课题的来源及研究意义
机械手是在机械化及自动化生产过程中发展起来的一种新型装置，其特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能性和适应性。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。
机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但在工业生产过程中，尤其是在自动流水线上，零件的加工和搬运都可能用到机械手，这主要是因为它具有以下一些人手所不能比拟的优点：
1) 能不断重复工作和劳动, 把人从繁重单调的劳动中解放出来；
2）应用范围广，环境适应性强，能代替人从事危险、有害的操作；
3）机械手动作准确，可以稳定和提高产品的质量；
4）提高劳动生产率和降低成本。
正因为机械手具有如此之多的优点，所以机械手已经受到许多部门的重视，其在工业生产领域应用也变的越来越广泛，不仅如此，工业机械手在社会服务、公共安全等非生产领域也发挥着越来越重要的作用，所以研究工业机械手技术具有巨大的现实意义，而且随着经济的不断发展，计算机和电力电子、微电子控制、液压气动等技术的快速进步,机械手技术的研究更具有远大的前景。工业机械手必将成为制造业中不可替代的重要装备和手段,同时也成为衡量一个国家制造业和科技水平的重要标志。1.2工业机械手的应用现状及发展方向
在国外，工业机械手技术已经日趋成熟，在20世纪50年代初期他们就已经开始配置机械手，到目前已极为普遍，并已成为一种标准设备被工业界广泛应用。从而，相继形成了一批具有影响力的、著名的工业机械手公司，它们包括：瑞典的ABB Robotics，日本的FANUC、Yaskawa，德国的KUKA Roboter，以色列的Robogroup Tek 等公司，这些公司已经成为其所在地区的支柱性产业。相对于国外的先发领先优势，国内的工业机器手产业刚刚起步，但增长的势头非常强劲。如中国科学院沈阳自动化所投资组建的新松机器人公司，年利润增长在40%左右，但是至今仍未形成具有影响力的产品和有规模的产业。
虽然工业机械手的应用已经相当普遍，但是工业机械手的使用范围只限于在简单
重复的操作方面节省人力，主要使从事繁重的工作和危险的工作，在恶劣环境下尤其明显。至于在汽车工业和电子工业之类的工业部门，机械手的应用情况决不能说是很好的，其机械手应用只限于部分工序，尚未在整个生产过程中普及应用。其原因之一是工业机械手的性能还不能满足这此部门的要求，适于机械手工作的空间范围很小。
此外，国内外实际上使用的定位控制的机械手，大多没有视觉、触角以及听觉。目前，世界各同正积极研制带有视觉、触角以及听觉的工业机械手，这种机械手像人的感官的一样具有听觉、视觉、触觉，并可根据人们的要求做相应的行动，所以这种机械手也叫做仿生机械手。
综合分析可以知道，在人工智能、计算机科学和传感器科学的迅速发展的今天，未来的机器手技术将向着对环境自主性强、具有多种感觉能力的智能机器人的方向发展。
1.3臂部采用连杆机构的工业机械手的优点
工业机械手执行机构的设计主要包括：(1)手部设计 (2) 腕部设计 (3) 臂部设计(4) 机身设计。其中对于臂部的设计，可根据不同的实际需求选择不同的机构来
实现，比如对于要求实现伸缩运动的臂部，可选用倍增机构，导轨机构及导柱机构等，而对于实现复合运动的臂部，可采用行星轮传动机构，凸轮传动机构及连杆机构等。
连杆机构尤其是四连杆机构由于其自身的特点常常用来作为机械手的臂部，而连杆式工业机械手也是一种常见的机械手类型，连杆机构主要具有以下特点：1）结构简单，易于加工。
2）具有灵活性、方便性的机构特点。
3）运动转换形式多样，可以任意组合到达任意位置点。
4）比较容易改变运动参数以满足工件运动轨迹的变化。
第2章总体方案的设计
2.1设计任务分析
2.1.1设计要求
连杆式工业机械手是采用连杆机构驱动臂部，并且能够实现给定的两个位置，要求机械手臂部具有水平伸缩功能且手部具有抓取功能。
设计参数及要求：
1.臂部采用连杆机构。
2.手部抓取机构采用齿轮传动，且手指从张开到闭合的的时间为1s。
3.抓取的工件呈圆柱形，重量为5~10kg。
4.臂部可以水平伸缩，且运动行程为500mm，运动速度为为0.5/
m s。
5.工作寿命为15年，按每年300天，每天8小时计算。
6. 给定的连杆支承点的初始位置和终止位置如图2.1所示。
图2.1 轨迹示意图
2.1.2任务分析
该课题要求我们设计臂部采用连杆机构，手部采用齿轮传动的工业机械手，根据设计任务书，可知此机械手的大体工作过程是：由电动机带动减速器输出转矩来驱动连杆机构，整个连杆机构的运动轨迹须经过给定的初始位置和终止位置，而固定在其中一根连杆上的手部则在液压缸的驱动下来抓取工件以完成整个作业过程。分析整个工作过程可以知道该设计题目的完成需要解决以下3个问题：
1.手部齿轮传动的设计及校核
2.伸缩油缸的设计
3.连杆长度的确定及校核
2.2总体方案的确定
2.2.1手部方案的确定
手部是用来直接握持工件的部件，由于被握持工件的形状、尺寸大小、重量、材料性能、表面状况等的不同，所以工业机械手的手部抓取机构是多种多样的。归结起来，常用的手部，按其握持工件的原理，大致分为夹持和吸附两大类，由于该课题要求的工件形状为圆柱形，所以在此我们须选用夹持类手部机构更合适。
夹持类手部是由手指、传动机构和驱动装置三部分组成的，它对抓取各种形状的工件具有较大的适应性，可以抓取轴、盘、套类零件。一般情况下，所采用两个手指，少数采用三指或多指。常用的传动机构往往通过滑槽、斜楔、齿轮机构、连杆机构来实现手指夹紧或松开。驱动装置为传动机构提供动力，驱动源有液压的，气动的和电动的等几种形式。
2.2.1.1手指设计方案的确定
夹持类的手部按其手指夹持工件时的运动方式，又可分为回转型和手指平移型两种，那么手部抓取机构的手指型式的设计方案就有以下几种可以选择：
方案一：单支点回转型手指，如图2.2所示：
图2.2 单支点回转型手指
方案二：双支点回转型手指，如图2.3所示：
图2.3双支点回转型手指
方案三：平移型手指，如图2.4所示：
图2.4 平移型手指
针对方案一，手指的张开与闭合依靠手指根部的销轴的回转运动来完成，此种方案比较简单，但是夹持工件时，手指开闭范围很大，影响手部接近工件的运动路线及方位，而此种方案不利于齿轮传动的实现。
针对方案二，此种方案结构简单，形状小巧，且易于实现齿轮传动。
针对方案三，手指的张开闭合靠手指的平行移动，更适合夹持平板、方料。此外，这种手指结构比较复杂、体积大，要求加工精度高。
根据本课题的设计任务要求，被夹持工件为圆柱形，而且要求采用齿轮传动方式来驱动手指的张开与闭合，并综合分析以上三种方案可知，方案二是最优方案。
2.2.1.2驱动装置的确定
驱动装置按动力源可以分为液压、气动和电动三大类。其中对于气动驱动系统，虽然系统结构简单，但是难于实现伺服控制，技术尚不太成熟；而对于电动驱动系统，虽然具有低惯量、大转矩的有点，但是经济性不好；对于液压系统，由于液压技术是一种比较成熟的技术，自60年代初到现在，已在机械手中获得广泛应用，并且具有动力大、快速响应高、易于实现直接驱动，简单经济等特点，在本课题可优先选用液压驱动装置。
综上所述，机械手手部的设计方案可采用液压系统驱动齿轮机构以控制双支点回转型手指的张开闭合，从而达到夹持工件的目的。如图2.5所示：
机器人手臂机构设计课题汇总
机器人机械手机构设计 1、搬运机器人手臂机构设计 毕业论文任务书 工作原理及工艺过程： 机械人手臂机构是模仿人的手臂设计的，这种机器人有肩、肘、腕三个关节自由度，有大臂、小臂两根连杆以及一个机械手组成。臂杆部分是开式连杆系，臂杆主要用于对物体的抓取、搬运、放置工作。 任务： （1）根据工艺动作顺序和协调要求给出拟定总体结构方案 （2）进行大臂机构、小臂机构以及机械手机构设计 （3）给出主要零件图以及总体装配图 （4）编写设计说明书 (5) 机械手三维建模工作仿真动画
2、堆垛机器人机械手臂机构设计 工作原理及工艺过程： 机械人手臂机构是模仿人的手臂设计的，这种机器人有肩、肘、腕三个关节自由度，有大臂、小臂两根连杆以及一个机械手组成。臂杆部分是开式连杆系，臂杆主要用于对物体的抓取、搬运、放置工作。 任务： （1）根据工艺动作顺序和协调要求给出拟定总体结构方案 （2）进行大臂机构、小臂机构以及机械手机构设计 （3）给出主要零件图以及总体装配图 （4）编写设计说明书 (5) 机械手三维建模工作仿真动画 3、喷涂机器人手臂机构设计
工作原理及工艺过程： 喷涂机器人又叫喷漆机器人，是可进行自动喷漆或喷涂其他涂料的工业机器人喷漆机器人主要由机器人本体、计算机和相应的控制系统组成。多采用5或6自由度关节式结构，手臂有较大的运动空间，并可做复杂的轨迹运动，其腕部一般有2～3个自由度，可灵活运动。 任务： （1）根据工艺动作顺序和协调要求给出拟定总体结构方案 （2）进行大臂机构、小臂机构以及机械手机构设计 （3）给出主要零件图以及总体装配图 （4）编写设计说明书 (5) 机械手三维建模工作仿真动画 4、装配机器人手臂机构设计 工作原理及工艺过程： 机械手由机座、机械臂、手爪、PLC 可编程控制器及气源等部分组成。可以完成水平臂的摆动和伸缩、垂直臂的伸缩、手爪的旋转和抓取物料等动作, 准确地把物料送到指定位置。 任务： （1）根据工艺动作顺序和协调要求给出拟定总体结构方案 （2）进行大臂机构、小臂机构以及机械手机构设计 （3）给出主要零件图以及总体装配图 （4）编写设计说明书 (5) 机械手工作仿真动画
机械手设计汇总
第一章（ 第二章绪论 课题研究的目的及意义 随着工业自动化程度的提高，工业现场的很多易燃、易爆等高危及重体力劳动场合必将由机器人所代替。这一方面可以减轻工人的劳动强度，另一方面可以大大提高劳动生产率。例如，目前在我国的许多中小型汽车生产以及轻工业生产中，往往冲压成型这一工序还需要人工上下料，既费时费力，又影响效率。为此，我们把上下料机械手作为我们研究的课题。 工业机械手是工业物流自动化中上网重要装置之一，是当今世界新技术革命的一个重要标志。工业机械手是典型的机电一体化产品。 工业机械手的产生和推广是社会生产和发展的需要，也是现代生产和科技发展的新技术产品。工业机械手已经在工业生产、资源开发、社会服务、排险救灾以及军事技术等方面发挥着愈来愈大的应用。 工业机械手的应用和推广已经并将获得极大的效益。例如在机械制造工业、汽车工业等生产中采用电焊、弧焊、喷漆等机械手，可以大大提高劳动生产率，保证产品质量，改善劳动条件。又如在微电子、医药等生产部门，采用机械手操作，可以消除人对产品的污染、确保产品质量。 机械手可以在有毒、噪音、高温、易燃、易爆等危险有害的环境中代替人长期稳定的工作，从根本上解决了操作者的安全保障问题。因而在这方面应用和推广机器人技术是十分迫切和必要的。 近代工业机械手的原型可以从本世纪40代算起。当时适应核技术的发展需要开发了处理放射性材料的主从机械手。50年代初美国提出了“通用重复操作机器人”的方案，59年研制出第一工业机械手原型。由于历史条件和技术水平关系，在60年代机械手发展较慢。进入70年代后，焊接、喷漆机械手相继在工业中应用和推广。随着计算机技术、控制技术、人工智能的发展、机械手技术得到迅速发展，出现了更为先进的可配视觉、触觉的机器人所应用的机械手。如美国Unimation公司PUMA系列工业机器人相关的机械手，即使由直流伺服驱动、关节式结构、多cpu微机控制、采用专用语言编程的技术先进的机械手。到了80、90年代机器人及相关的机械手开始在工业上普及应用。据统计1980年全世界约有两万台机器人在工业上应用，而到今年增长更快。今年已近开发出
机械手的设计毕业设计论文
天津机电职业技术学院毕业综合实践报告 专业电气自动化 班级电气自动化三班
目录 1 机械手的基本介绍 (1) 1.1 机械手的基本结构组成 (1) 1.1.1 气动手爪 (1) 1.1.2 伸缩气缸 (1) 1.1.3 回转气缸及垫板 (2) 1.1.4 提升气缸 (2) 1.2 直线运动传动组件 (2) 1.3 气动控制回路 (3) 2 传感器部分 (5) 2.1 传感器简介 (5) 2.2 磁性开关 (5) 2.3 光电传感器和光纤传感器 (5) 3 伺服电机应用 (7) 3.1 伺服系统 (7) 3.2 交流伺服系统的位置控制模式 (8) 3.3 接线 (10) 3.4 伺服驱动器的参数设置与调整 (10) 3.4.1 参数设置方式操作说明 (11) 3.4.2 面板操作说明： (11) 3.4.3 部分参数说明 (11) 3.5 最大速度（MAX_SPEED）和启动/停止速度（SS_SPEED）12 3.6 移动包络 (13) 4 PLC程序编写 (15) 4.1 PLC的选型和I/O接线 (15) 4.2 伺服电机驱动器参数设置 (15) 4.3 编写和调试PLC控制程序 (16) 4.4 初态检查复位子程序和回原点子程序 (19) 4.5 急停处理子程序 (20) 个人收获 (23) 参考文献 (24) 附录 (25) 致谢 (28)
1 机械手的基本介绍 1.1 机械手的基本结构组成 1.1.1 气动手爪 用于在各个工作站物料台上抓取/放下工件。由一个二位五通双向电控阀控制。见图 1-1 图 1-1 气动手爪 1.1.2 伸缩气缸 用于驱动手臂伸出缩回。由一个二位五通单向电控阀控制。见图 1-2 图 1-2 伸缩气缸
机械手控制设计
机械手的步进控制 摘要 摘要: 本文主要介绍机械手的发展和应用。首先对机械手的发展背景和定义做了介绍，随后给出了机械手的基本构造，并对机械手的应用做了简单的分类。最后对机械手的发展趋势进行了展望。 关键词:机械手:发展;应用 引言： 近年来由于机电体化在工业各个领域的应用，机械设备的自动化控制显得越来越重要。随着工业的发展和产品的高级化及复杂化，要求人们必须提高工作效率和适应恶劣环境的能力，增加了工人的劳动强度，甚至于危及到生命。因此机械手就在这样情况下诞生了，机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一。其中的工业机械手是近代自动控制领域中出现的项新技术，它的发展是由于其积极作用正日益为人们所认识:它能部分地代替人工操作:能按照生产工艺的要求，遵循定的程序、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I人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快实现I业生产机械化和自动化的步伐用。 机械手是一种能模拟人的手臂动作，按照设定程序、轨迹和要求，代替人手进行抓取、搬运工件或操持工具的机电一体化自动装置。三白由度机械手又称3D机械人，能够实现三个自由度方向(水平、垂直
和旋转)的抓取或放置物品，具有操作范围大，灵活性好，应用广泛的特点。 可编程控制器PLC是-种专门为工业应用而设计的进行数字运算操作的电子控制装置。由于其具有可靠性高，功能强，编程简单，人机交互界面友好等特性而广泛用于工业控制系统。 机械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。 控制要求 1在传输带A的端部，安装了光电开关PS，用以检测物品的到来。当光电开关检测到物品时为ON状态。机械手在原位时，按下启动按钮，系统启动，传送带A运转。当光电开关检测到物品后，传送带A 停。传输带A停止后，机械手进行一次循环动作，把物品从传送带A 上搬到传送带B(连续运转)上。机械手返回原位后，自动再启动传送带A运转，进行下一个循环。 2.按下停止按钮后，应等到整个循环完成后，才能使机械手返回原位，停止工作。机械手的上升／下降和左移／右移的执行结构均采用双线圈的二位电磁阀驱动液压装置实现，每个线圈完成一个动作。夹紧／放松由单线圈二位电磁阀驱动液压装置完成，线圈通电时执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。
机械手设计
一、总体方案设计 1.1设计任务 基本要求: 设计一个多自由度机械手（至少要有三个自由度）将最大重量为40Kg的工件，由车间的一条流水线搬到别一条线上； 二条流水线的距离为：1000mm； 工作节拍为：70s； 工件：最大直径为160mm 的棒料； 1.2总体方案确定 1.2.1自由度 自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，但是一般不包括手部（末端操作器）的开合自由度。自由度表示了机器人灵活的尺度，在三维空间中描述一个物体的位置和姿态需要六个自由度。 机械手的自由度越多，越接近人手的动作机能，其通用性就越好，但是结构也越复杂，自由度的增加也意味着机械手整体重量的增加。轻型化与灵活性和抓取能力是一对矛盾，，此外还要考虑到由此带来的整体结构刚性的降低，在灵活性和轻量化之间必须做出选择。工业机器人基于对定位精度和重复定位精度以及结构刚性的考虑，往往体积庞大，负荷能力与其自重相比往往非常小。一般通用机械手有5～6个自由度即可满足使用要求（其中臂部有3个自由度，腕部和行走装置有2～3个自由度），专用机械手有1～2个自由度即可满足使用要求。在控制器的作用下，它执行将工件从一条流水线拿到另一条流水线这一动作。在满足前提条件上尽量使结构简单，所以我们这次选择5自由度机械手。 1.2.2机械手基本形式的选择 常见的工业机械手根据手臂的动作形态,按坐标形式大致可以分为以下4种: (1)直角坐标型机械手：
特点：操作机的手臂具有三个移动关节，其关节轴线按直角坐标配置。 优缺点：结构刚度较好，控制系统的设计最为简单，但其占空间较大，且运动轨迹单一，使用过程中效率较低。 结构图： (2)圆柱坐标型机械手： 特点：操作机的手臂至少有一个移动关节和一个回转关节，其关节轴线按圆柱坐标系配置。 优缺点：结构刚度较好，运动所需功率较小，控制难度较小，但运动轨迹简单，使用过程中效率不高。 结构图：
机械手设计全过程
《机械系统设计》 搬运机械手控制系统设计 姓名： 学号： 学科专业：机械设计制造及其自动化
摘要 由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危机生命。因此机械手就在这样诞生了,机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一。其中的工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，它的发展是由于其积极作用正日益为人们所认识：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；能显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。 关键词：可编程控制器PLC; 机械手; 伺服马达
前言 工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。用机械手可以代替人从事单调﹑重复或繁重的体力劳动﹐实现生產的机械化和自动化﹐代替人在有害环境下的手工操作﹐改善劳动条件﹐保证人身安全。20世纪40年代后期﹐美国在原子能实验中﹐首先采用机械手搬运放射性材料﹐人在安全室操纵机械手进行各种操作和实验。50年代以后﹐机械手逐步推广到工业生產部门﹐用于在高温﹑污染严重的地方取放工件和装卸材料﹐也作为机床的辅助装置在自动机床﹑自动生产线和加工中心中应用﹐完成上下料或从刀库中取放刀具并按固定程序更换刀具等操作。机械手主要由手部机构和运动机构组成。手部机构随使用场合和操作对象而不同﹐常见的有夹持﹑托持和吸附等类型。运动机构一般由液压﹑气动﹑电气装置驱动。机械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保护人身安全，因而广泛应用机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 1.系统流程图 机械手整个搬运过程要求都能自动控制。下图是机械手控制系统的逻辑流程图。系统启动之前，机械手处于原始位置，条件是机械手在高位﹑左位。
搬运机械手及其控制系统设计(包括CAD图纸)
目录 摘要......................................................................................................... I ABSTRACT（英文摘要） (Ⅱ) 目录.........................................................................................................IV 第一章引言 .. (1) 1.1课题的背景和意义 (1) 1.2课题国内外发展现状 (2) 第二章总体方案确定 (4) 2.1总体方案论证 (4) 2.1.1 机械手手臂结构方案设计 (4) 2.1.2 机械手驱动方案设计 (4) 2.1.3 机械手控制方案设计 (5) 2.1.4 机械手主要参数 (5) 2.1.5 机械手的技术参数列表 (6) 第三章机械手总体结构设计 (7) 3.1动作工况与分析 (7) 3.2机械手各部分结构设计 (8) 3.2.1 机械手底座的设计 (8) 3.2.2 立柱结构的设计 (8) 3.2.3 轴承的选择 (9) 3.2.4 上轴承座的选择 (10) 3.2.5 下轴承座的选择 (11) 3.2.6 大臂的结构设计 (12) 3.2.7 小臂的结构设计 (12) 3.2.8 气爪的结构设计 (12) 3.2.9 手部夹紧气缸设计计算 (14) 3.2.10 升降气缸设计计算 (18) - IV -
3.2.11 伸缩气缸设计计算 (22) 3.2.12 回转气缸设计计算 (25) 第四章气动部分设计 (28) 第五章PLC控制部分设计 (30) 5.1电磁铁动作顺序 (30) 5.2I/O分配 (30) 5.3PLC控制梯形图 (31) 5.4PLC控制程序指令 (32) 结论 (37) 参考文献 (38) 致谢及声明 (39) 摘要 近20年来，气动技术的应用领域迅速拓宽，尤其是在各种自动化生产线上得到广泛应用。电气可编程控制技术与气动技术相结合，使整个系统自动化程度更高，控制方式更灵活，性能更加可靠；气动机械手、柔性自动生产线的迅速发展，对气动技术提出了更多更高的要求。 本课题设计源于生产线中的搬运站，传动方式采用气压传动，即用各种气缸来控制机械手的动作，控制部分结合可编程控制技术编写程序进行控制来实现两站之间的搬运。 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。本课题中设计的搬运机械手主要有旋转、伸缩、升降、夹紧四个自由度组成。 - V -
电动机械手结构设计
1 绪论 1.1工业机械手的概述 工业机器手是一种可以搬运物料、零件、工具或完成多种操作功能的专用机械装置；由计算机控制，是无人参与的自主自动化控制系统；他是可编程、具有柔性的自动化系统，可以允许进行人机联系。可以通俗的理解为“机器人是技术系统的一种类别，它能以其动作复现人的动作和职能；它与传统的自动机的区别在于有更大的万能性和多目的用途，可以反复调整以执行不同的功能。” 工业机械手是人类创造的一种机器,更是人类创造的一项伟大奇迹,其研究、开发和设计是从二十世纪中叶开始的.我国的工业机械手是从80年代"七五"科技攻关开始起步,在国家的支持下,通过"七五","八五"科技攻关,目前已经基本掌握了机械手操作机的设计制造技术,控制系统硬件和软件设计技术,运动学和轨迹规划技术,生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆，孤焊，点焊，装配，搬运等机器人，其中有130多台喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线（站）上获得规模应用，孤焊机器人已经应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的看来，我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定距离。如：可靠性低于国外产品，机械手应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距。影响我国机械手发展的关键平台因素就是其软件，硬件和机械结构。目前工业机械手仍大量应用在制造业，其中汽车工业占第一位（占28.9%），电器制造业第二位（占16.4%），化工第三位（占11.7%）。发达国家汽车行业机械手应用占总保有量百分比为23.4%～53%，年产每万辆汽车所拥有的机械手数为（包括整车和零部件）：日本88.0台，德国64.0台，法国32.2台，英国26.9台，美国33.8台，意大利48.0台。 世界工业机械手的数目虽然每年在递增，但市场是波浪式向前发展的。在新世纪的曙光下人们追求更舒适的工作条件，恶劣危险的劳动环境都需要用机器人代替人工。随着机器人应用的深化和渗透，工业机械手在汽车行业中还在不断开辟着新用途。机械手的发展也已经由最初的液压，气压控制开始向人工智能化转变，并且随着电子技术的发展和科技的不断进步，这项技术将日益完善。 上料机械手与卸料机械手相比，其中上料机械手中的移动式搬运上料机械手适用于各种棒料，工件的自动搬运及上下料工作。例如铝型材挤压成型铝棒料的搬运及高温材料的自动上料作业，最大抓取棒料直径达180mm，最大抓握重量可达30公斤，最大行走距离为1200mm。根据作业要求及载荷情况，机械手各关节运动速度可调。移动式搬运上料机械手主要由手爪，小臂，大臂，手臂回转机构，小车行走机构，液压泵站电器控制系统组成，同时具有高温棒料启动疏料装置及用于安全防护用的光电保护系统。整个机械手及液压系统均集中设置在行走小车上，结构紧凑。电气控制系统采用OMRON可编程控制器，各种作业的实现可以通过编程实现。 国内外实际使用的多是定位控制的机械手，没有“视觉”和“触觉”反馈。目前，世界各国正积极研制带有“视觉”和“触觉”的工业机械手，使它能够对所抓取的工件进行分辨，能选取所需要的工件，并正确的夹持工件，进而精确地在机器上定位、定向。 为使机械手有“眼睛”去处理方位变化的工件和分辨形状不同的零部件，它由视觉传感器输入三个视图方向的视觉信息，通过计算机进行图形分辨，判别是否是所要抓取的工
机械手机构设计开题报告样本
本科毕业设计（论文）开题报告 课题名称自动抓取机构结构设计 系别机械设计制造及其自动化 专业班机制六班 姓名刘建标 评分 导师（签名） 2014年1月3日 中国地质大学长城学院
毕业设计（论文）开题报告撰写要求： 1．开题报告的主要内容 1）所选课题国内、外研究及发展状况 2）课题研究的目的和意义； 3）课题研究的主要内容、难点及关键技术； 4）研究方法及技术途径； 5）实施计划。 2．主要参考文献：不少于3篇。 3．开题报告的字数不少于1500字，格式按《华中科技大学武昌分校专科毕业设计（论文）撰写规范》的要求撰写。 4．开题报告单独装订，本附件为封面。
华中科技大学武昌分校学生毕业设计开题报告 学生姓名许佳虎学号20092811080专业班级机械制造及其自动 化0902 系别自动化指导教师孙立鹏/王姣职称教授/助教课题名称串联型五自由度机械手的结构设计 1.目的及意义： 1.1工业机械手设计的意义 1、熟悉机械手的应用场合及有关机械手设计的步骤； 2、机械手可以提高生产过程中的自动化程度，减轻人力，便于有节奏的生产； 3、结合机械手设计这方面的知识，在设计过程中学会怎样发现问题、研究问题、解决问题。 1.2国外的机械情况 现代工业机械手起源于20世纪50年代初，是基于示教再现和主从控制方式、能适应产品种类变更，具有多自由度动作功能的柔性自动化。 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。他的结构是：机体上安装回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的。 1962年，美国机械铸造公司在上述方案的基础之上又试制成一台数控示教再现型机械手。商名为Unimate(即万能自动)。运动系统仿造坦克炮塔，臂回转、俯仰，用液压驱动；控制系统用磁鼓最存储装置。不少球坐标式通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司（Unimaton）,专门生产工业机械手。 1962年美国机械铸造公司也试验成功一种叫Versatran机械手，原意是灵活搬运。该机械手的中央立柱可以回转，臂可以回转、升降、伸缩、采用液压驱动，控制系统也是示教再现型。虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手发展的基础。 1978年美国Unimate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制一种 Unimate-Vic-arm型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差可小于±1毫米。 美国还十分注意提高机械手的可靠性，改进结构，降低成本。如Unimate公司建立了8年机械手试验台，进行各种性能的试验。准备把故障前平均时间（注：故障前CCMT2006展览会上，值得一机器人应用是当今机床发展的一大趋向提的是1号馆W1-916意大利意沃乐EVOLUT公司，这个欧洲最大的机器人应用与集成公司，他们的一
机械手设计
第一章绪论 1.1课题研究的目的及意义 随着工业自动化程度的提高，工业现场的很多易燃、易爆等高危及重体力劳动场合必将由机器人所代替。这一方面可以减轻工人的劳动强度，另一方面可以大大提高劳动生产率。例如，目前在我国的许多中小型汽车生产以及轻工业生产中，往往冲压成型这一工序还需要人工上下料，既费时费力，又影响效率。为此，我们把上下料机械手作为我们研究的课题。 工业机械手是工业物流自动化中上网重要装置之一，是当今世界新技术革命的一个重要标志。工业机械手是典型的机电一体化产品。 工业机械手的产生和推广是社会生产和发展的需要，也是现代生产和科技发展的新技术产品。工业机械手已经在工业生产、资源开发、社会服务、排险救灾以及军事技术等方面发挥着愈来愈大的应用。 工业机械手的应用和推广已经并将获得极大的效益。例如在机械制造工业、汽车工业等生产中采用电焊、弧焊、喷漆等机械手，可以大大提高劳动生产率，保证产品质量，改善劳动条件。又如在微电子、医药等生产部门，采用机械手操作，可以消除人对产品的污染、确保产品质量。 机械手可以在有毒、噪音、高温、易燃、易爆等危险有害的环境中代替人长期稳定的工作，从根本上解决了操作者的安全保障问题。因而在这方面应用和推广机器人技术是十分迫切和必要的。 近代工业机械手的原型可以从本世纪40代算起。当时适应核技术的发展需要开发了处理放射性材料的主从机械手。50年代初美国提出了“通用重复操作机器人”的方案，59年研制出第一工业机械手原型。由于历史条件和技术水平关系，在60年代机械手发展较慢。进入70年代后，焊接、喷漆机械手相继在工业中应用和推广。随着计算机技术、控制技术、人工智能的发展、机械手技术得到迅速发展，出现了更为先进的可配视觉、触觉的机器人所应用的机械手。如美国Unimation公司PUMA系列工业机器人相关的机械手，即使由直流伺服驱动、关节式结构、多cpu微机控制、采用专用语言编程的技术先进的机械手。到了80、90年代机器人及相关的机械手开始在工业上普及应用。据统计1980年全世界约有两万台机器人在工业上应用，而到今年增长更快。今年已近开发出具有视觉、触觉及力觉感受的高性能机器人以及各种智能装配机械手，并投入工业应用。
六自由度机械手重载搬运机器人本体结构设计(全套CAD图纸)
全套设计通过答辩优秀CAD图纸QQ 36396305 XX学院 毕业设计说明书(论文) 作者: 学号： 学院(系): 专业: 题目: 重载搬运机器人本体结构设计【六自由 度机械手】 2015 年5月
全套设计通过答辩优秀CAD图纸QQ 36396305 毕业设计说明书（论文）中文摘要 机械手是一种典型的机电一体化产品，搬运机械手是机械手研究领域的热点。研究搬运机械手需要结合机械、电子、信息论、人工智能、生物学以及计算机等诸多学科知识，同时其自身的发展也促进了这些学科的发展。 本文对一种使用在搬运机械手的结构进行设计，并完成总装配图和零件图的绘制。要求对机械手模型进行力学分析，估算各关节所需转矩和功率，完成电机和减速器的选型。其次从电机和减速器的连接和固定出发，设计关节结构，并对机构中的重要连接件进行强度校核。 关键词：结构设计，机器臂，关节型机械手，结构分析
毕业设计说明书（论文）外文摘要
目录 1 绪论 (1) 1.1 引言 (2) 1.2 搬运机械手研究概况 (3) 1.2.1 国外研究现状 (3) 1.2.2 国内研究现状 (4) 1.4 搬运机械手的总体结构 (5) 1.5 主要内容 (5) 2 总体方案设计 (6) 2.1 机械手工程概述 (6) 2.2 工业机械手总体设计方案论述 (7) 2.3 机械手机械传动原理 (8) 2.4 机械手总体方案设计 (8) 2.5 本章小结 (10) 3 机械手大臂结构设计 (1) 3.1 大臂部结构设计的基本要求 (1) 3.2 大臂部结构设计 (2) 3.3 大臂电机及减速器选型 (2) 3.4 减速器参数的计算 (3) 3.5承载能力的计算 (7) 3.5.1 柔轮齿面的接触强度的计算 (7) 3.5.2 柔轮疲劳强度的计算 (7) 3.6 轴的计算校核 (8) 3.7 大臂的平衡设计 (11) 3.7.1 弹簧的受力分析 (11) 3.7.2 弹簧的设计计算 (14) 4机械手小臂结构设计 (18) 4.1 腕部设计 (18) 4.2 小臂部结构设计 (31)
【精品毕设】简易机械手机械结构设计
机电工程学院 《专业综合课程设计》 说明书 课题名称：简易机械手机械机构设计 学生姓名：沈柳根学号：20110611119 专业：机械电子工程班级：11机电 成绩：指导教师签字： 2015年1月5日
摘要 简易机械手是工业机械手的简化，功能相似，而工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。工业机械手设计是机械制造、机械设计和机械电子工程等专业的一个重要教学环节，是学完技术基础课及有关专业课以后的一次专业课程内容得综合设计。通过设计提高学生的机械分析与综合能力、机械结构设计的能力、机电液一体化系统设计的能力，掌握实现生产过程自动化的设计方法。 通过对于气动机械手的设计，展现了各个相关学科知识在这里的整合，有利于理解专业知识。 关键词：简易机械手；结构设计；气动
目录 摘要....................................................... 错误！未定义书签。 1 设计任务介绍及意义 (1) 1.1设计任务意义： (1) 1.2设计任务要求介绍： (1) 2 总体方案设计 (3) 2.1 结构分析 (3) 2.3 设计简介 (3) 3 机械传动结构设计 (5) 3.1传动结构总体设计 (5) 3.2手指气缸的设计 (6) 3.3纵向气缸的设计 (12) 3.4横向气缸的设计 (13) 4最终图纸 (15) 4.1装配图 (15) 5 总结 (16) 参考文献 (17)
工业机械手设计
摘要 在机械制造业中，机械手已被广泛应用，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐，本设计通过对机械手各主要组成部分（手部、手腕、手臂和机身等）分析，从而确定各主要组成部分的结构，在此基础上对机械手进行设计计算，从而确定装配总图。通过此次机械手设计，掌握相关机械手设计的主要步骤，对于CAD/CAM软件应用方面有了进一步的提高。 关键词：机械手，设计，手部，手腕，手臂，机身，结构
The Design of Industry Manipulator Abstract In the mechanical manufacturing industry, the manipulator has been widely applied, thus the big improvement worker's work condition, the remarkable enhancement labor productivity, sped up realizes the industrial production mechanization and the automated step, this design through to the manipulator each main constituent (hand, skill, arm and fuselage and so on) analyzes, thus determined each main constituent the structure, carries on the design calculation in this foundation to the manipulator, thus determination assembly assembly drawing.Designs through this manipulator, the grasping correlation manipulator designs the main step, had the further enhancement regarding the CAD/CAM software application aspect. Keywords:Manipulator, design, hand, skill, arm, fuselage, structure
简易型悬臂式机械手设计
毕业设计（论文） 论文题目 年级： 2011年春 学号： 姓名： 专业：机械设计制造及其自动化指导老师： 2013年12月5日
目录 中文摘要与关键词 (3) 一、绪论 (4) 二、机械手结构设计 (5) 三、机械手机械设计 (8) 3.1机械手驱动方式选择 (8) 3.2气动回路设计 (8) 3.3机械手各部件设计 (10) 3.4本章小结 (17) 四、控制系统设计 (18) 4.1控制方式选择 (18) 4.2位置传感器 (18) 4.3控制语言选择 (18) 4.4PLC程序流程设计 (18) 4.5输入输出信号 (20) 4.6I/O地址分配 (22) 4.7PLC控制程序设计 (24) 4.8本章小结 (30) 五、抗干扰设计 (31) 六、人机界面设计 (33) 七、机械手系统可行性分析 (41) 结论与总结 (42) 致 (43) 参考文献 (44)
[摘要]机械手是一种模仿人的手部动作，并按设定的轨迹、程序和要求代替人手搬运、抓取工件或使用工具的一种装置。气动机械手最大的特点就是以空气作为动力传递介质，使用气缸、气压泵、阀门或其它装置作为传动机构。本文主要进行了机械手的控制系统设计、抗干扰设计、人机界面和机械气动结构设计。机械手由plc作为它的控制系统，可按照程序编辑的顺序进行工件的抓取、放下和移动。机械手机械结构由气缸、气爪和连接件组成。气动结构设计主要是通过计算选择合适的气缸，设计合理的气动回路。 [关键词]机械手；气缸；PLC。
一、绪论 1.1悬臂式机械手的主要应用 悬臂式机械手在注塑行业应用较多。当注塑机生产产品时，先将塑料融化再向闭合的模具中注入融化液体，等塑料凝固后，打开模具取出产品。在这一过程中塑料融化再注入凝固的时间是大体固定的，也就是说取出产品的速度越快，注塑机的生产效率越高。 1.2设计目的 机械手技术在我国应用十分广泛，几乎所用行业都有应用。随着我国工业的发展，自动化生产线上的恶劣更加环境、工艺更加复杂，导致生产过程中的手工取料和加工成型之间存在着效率、速度、精度、安全等方面的一系列问题。因此自动取料机械手取代手工取料已成为一种必然。同时，机械手还可以进一步满足生产自动化的要求，大幅度提高生产了效率、保证生产质量。目前市场上缺乏一种能够在各种工业环境下使用并具有较高的可靠性而且成本较低的工业取料机械手。本文设计一种新型注塑工业取料机械手以提高生产效率。 1.2本章小结 说明了悬臂式机械手的应用围和本设计的设计目的。
液压机械手(含CAD图纸)
题目: 工业机械手设计 （液压驱动设计） 姓名: 学院: 工学院 专业: 机械设计制造及其自动化 班级: 机自12班 学号: 3041207 指导教师: 丁兰英职称: 讲师 200 5 年6月8 日 南京农业大学教务处制 目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key words (1)
引言 (2) 1.机械手设计要求分析 (3) 1.1 设计目的和要求 (3) 1.2机械手简介与分析 (3) 2. 液压系统设计 (3) 2.1确定工作循环周期 (4) 2.2工况分析 (4) 2.3拟订液压系统工作原理图 (4) 2.4选择标准的液压元件 (5) 2.5 液压缸尺寸的确定及安全强度的校核 (5) 3. 集成块设计 (7) 3.1设计分析 (7) 3.2设计计算 (8) 3.3设计步骤 (10) 3.4液压集成块加工工艺 (12) 4. 液压集成块 CAD技术 (13) 总结 (15) 致谢 (15) 参考文献 (16) 工业机械手液压系统设计 机械设计制造及其自动化专业李刚 指导老师丁兰英 摘要：本文主要介绍了上下料用机械手的设计过程，它包括了对于整个系统的工作要求和情况的分析，通过系统的工作过程确定整个液压系统的结构设计。分析整个循环过程，确定系统工作原理图，根据系统参数要求选择标准的液压元件，完成液压系统的装配图。液压集成块作为现在液压系统的主要部件，当前液压集成块应用开发受到了国内外液压界的广泛重视，液压集成块的CAD的研究与开发已为液压工程设计提供了有力的支持，在对机械手液压系统集成块设计过程中，能够与实际的加工工艺相结合。并且对现在的液压集成块的CAD技术有很好的认识。 关键词：工业机械手，驱动，集成块，原理 Design of The Industry Manipulator
机械手结构设计
机械手结构设计Newly compiled on November 23, 2020
轻型平动搬运机械手的设计及运动仿真 摘要 随着工业自动化发展的需要，机械手在工业应用中越来越重要。文章主要叙述了机械手的设计计算过程。 首先，本文介绍机械手的作用，机械手的组成和分类，说明了自由度和机械手整体座标的形式。同时，本文给出了这台机械手的主要性能规格参量。 文章中介绍了搬运机械手的设计理论与方法。全面详尽的讨论了搬运机械手的手部、腕部、手臂以及机身等主要部件的结构设计。 最后使用软件对机械手的手部实现运动仿真。 关键词：机械手；运动仿真；液压传动；液压缸； 目录 中文摘要 (1) 英文摘要 (2) 主要符号表 (5) 1 绪论 (1) 前言 (1) 工业机械手的简史 (1) 工业机械手在生产中的应用 (3) 建造旋转零件（转轴、盘类、环类）自动线 (3) 在实现单机自动化方面 (3) 铸、锻、焊热处理等热加工方面 (3) 机械手的组成 (4)
执行机构 (4) 驱动机构 (4) 控制系统分类 (5) 工业机械手的发展趋势 (5) 本文主要研究内容 (6) 本章小结 (6) 2机械手的总体设计方案 (7) 机械手基本形式的选择 (7) 机械手的主要部件及运动 (7) 驱动机构的选择 (8) 机械手的技术参数列表 (8) 本章小结 (8) 3 机械手手部的设计计算 (9) 手部设计基本要求 (9) 典型的手部结构 (9) 机械手手抓的设计计算 (9) 选择手抓的类型及夹紧装置 (9) 手抓的力学分析 (10) 夹紧力及驱动力的计算 (11)
手抓夹持范围计算 (12) 机械手手抓夹持精度的分析计算 (13) 弹簧的设计计算 (14) 本章小结 (16) 4 腕部的设计计算 (17) 腕部设计的基本要求 (17) 腕部的结构以及选择 (17) 典型的腕部结构 (17) 腕部结构和驱动机构的选择 (18) 腕部的设计计算 (18) 腕部设计考虑的参数 (18) 腕部的驱动力矩计算 (18) 腕部驱动力的计算 (19) 液压缸盖螺钉的计算 (20) 动片和输出轴间的连接螺钉 (21) 本章小结 (22) 5 臂部的设计及有关计算 (23) 臂部设计的基本要求 (23) 手臂的典型机构以及结构的选择 (24)
简易机械手的设计
机电液综合课程设计 ——简易机械手的设计 学校： 学院：机械与动力工程学院 班级：机制09-1班 指导教师: 组员： 组长：
目录 第1章绪论 (1) 1.1机械手概述 (1) 1.2机械手的设计目的 (4) 1.3机械手的设计内容 (5) 1.4机械手的分类及其在生产中的应用 (6) 1.5机械手的应用意义 (9) 1.6机械手的技术发展方向 (10) 第2章设计方案的论证 (11) 2.1机械手的总体设计 (11) 2.2机械手腰座结构的设计 (12) 2.3机械手手臂结构的设计 (12) 2.4工业机器人腕部的结构 (14) 2.5机械手末端执行器（手爪）的结构设计 (15) 2.6机械手的机械传动机构的设计 (17) 2.7机械手驱动系统的设计 (18) 第3章理论分析和设计计算 (26) 3.1液压传动系统设计计算 (26) 3.2电机选型有关参数计算 (35) 第4章控制系统的设计 (38) 4.1单片机控制系统选择 (38) 4.2单片机控制程序 (39)
4.3机械手的工艺流程 (41) 第5章机械手总成及零件图 (42) 总结 (44) 参考文献 (45) 第1章绪论
1.1机械手的概述 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。控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。控制系统的核心通常是由单片机或dsp等微控制芯片构成，通过对其编程实现所要功能。 机械手通常常机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。机械手的机械结构采用滚珠丝杆、滑杆、等机械器件组成；电气方面有交流电机、变频器、传感器、等电子器件组成。该装置涵盖了可编程控制技术，位置控制技术、检测技术等，是机电一体化的典型代表仪器之一。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。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。 在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。随着工业现代化的进一步发展,自动化已经成为现代企业中的重要支柱,无人车间、无人生产流水线等等，已经随处可见。同时，现代生产中，存在着各种各样的生产环境，如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等，这些恶劣的生产环境不利于人工进行操作。
机械手的控制方式及控制系统设计
机械手的控制方式及控制系统设计 机械手在工业科技中的应用时间较长，随着工业生产的不断发展进步，机械手的控制技术也得到了较为快速的发展。人们在很早以前就希望能够借助其他的工具替代人类自身的手去从事重复性的工作，或者具有一定危险性的工作，从而提高工业的生产效率，同时也能规避人们在生产实际生产中碰到的危险情况。此外，在一些特殊的场合中，必须要依靠机械手才能加以完成。未来机械手在工业生产中将发挥更大的作用，本文主要对机械手的控制方式及控制系统设计方法进行了较为详细的分析。 2 机械手原理概述 机械手具有很多的优点，比如机械手比人的手具有更大的力气，能够干很多人手所无法干的事情，这样也能提高工业生产中的效率，同时采用机械手进行工业生产时的成本相对而言也会得到一定程度上的降低。机械手通常由三部分组成，即机械部分，传感部分和控制部分。其中，手部安装在手臂的前端，用来抓持物件，这是执行机构的主体，可根据被抓持物件的形状、重量、材料以及作业要求不同而具有多种结构形式。控制部分包括控制系统和人机交互系统。对于机器人基本部件的控制系统，控制系统的任务是控制机械手的实际运动方式。 机械手的控制系统有开环和闭环两种控制方式，如果工业机械手没有信息反馈功能，那么它就是一个开环控制系统。如果有信息反馈功能，它是一个闭环控制系统。对于机器人基本组成的人机交互系统，人机交互系统是允许操作员参与机器人控制并与机器人通信的装置。总之，人机交互系统可以分为两类：指令给定装置和信息显示装置，机械手的控制主要是通过软件程序加以实现。随着科学技术的发展，机械手相关的技术也得到了快速的发展，先进的控制方式和先进的控制技术在机械手的控制领域中也具有一定的采用。现在机械手不仅广
毕业设计-送料机械手设计及Solidworks运动仿真(全套图纸)
目录 摘要 (1) 第一章机械手设计任务书 (2) 1.1毕业设计目的 (2) 1.2本课题的内容和要求 (2) 第二章抓取机构设计 (4) 2.1手部设计计算 (4) 2.2腕部设计计算 (7) 2.3臂伸缩机构设计 (9) 第三章液压系统原理设计及草图 (11) 3.1手部抓取缸 (11) 3.2腕部摆动液压回路 (13) 3.3小臂伸缩缸液压回路 (14) 3.4总体系统图 (15) 第四章机身机座的结构设计 (16) 4.1电机的选择 (17) 4.2减速器的选择 (18) 4.3螺柱的设计与校核 (18) 第五章机械手的定位与平稳性 (20) 5.1常用的定位方式 (20) 5.2影响平稳性和定位精度的因素 (20) 5.3机械手运动的缓冲装置 (21) 第六章机械手的控制 (22) 第七章机械手的组成与分类 (23) 7.1机械手组成 (23) 7.2机械手分类 (25) 第八章机械手Solidworks三维造型 (26) 8.1上手爪造型 (27) 8.2螺栓的绘制 (31) 毕业设计感想 (36) 参考资料 (37)
送料机械手设计及Solidworks运动仿真 摘要 本课题是为普通车床配套而设计的上料机械手。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，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。实践证明，工业机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁、单调的操作，采用机械手是有效的。此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作，更显示其优越性，有着广阔的发展前途。 本课题通过应用AutoCAD 技术对机械手进行结构设计和液压传动原理设计，运用Solidworks技术对上料机械手进行三维实体造型，并进行了运动仿真，使其能将基本的运动更具体的展现在人们面前。它能实行自动上料运动；在安装工件时，将工件送入卡盘中的夹紧运动等。上料机械手的运动速度是按着满足生产率的要求来设定。 关键字机械手，AutoCAD，Solidworks。 全套图纸，仿真，加153893706