磁吸式机械手设计

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磁吸式机械手设计

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。

文章主要叙述了磁吸式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。

文章中介绍了磁吸式机械手的设计理论与方法。

全面详尽的讨论了磁吸式机械手的手部、腕部、手臂以及机身等主要部件的结构设计。

对于即将毕业的学生来说，本次设计的最大成果就是：综合运用机械设计、机械制图、机械制造基础、金属材料与热处理、公差与技术测量、理论力学、材料力学、机械原理、计算机应用基础以及工艺、夹具等基础理论、工程技术和生产实践知识。

掌握机械设计的一般程序、方法、设计规律、技术措施，并与生产实习相结合，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，具备了机械传动装置、简单机械的设计和制造的能力。

关键词：机械手；磁吸式机械手；电磁铁；行程开关；齿轮齿条；AbstractMechanical hand in industrial application is more and more important,With the development of industrial automation. The article mainly describes the magnetic suction type manipulator design calculation process.Firstly, this paper introduces the role of mechanical hand, composing and classification of the manipulator.The article introduced the magnetic suction type manipulator 's design theory and method. The comprehensive exhaustive discussion of the magnetic suction type manipulator's hand, the wrist, arm and the main components of the structural design.Regarding the student who soon graduates, this design biggest achievement is: Synthesis basic theories, project technology and production practice knowledge and so on utilization machine design, mechanical drawing, machine manufacture foundation, metal material and heat treatment, common difference and technical survey, theoretical mechanics, materials mechanics, mechanism, computer application foundation as well as craft, jig. Grasps the machine design the general procedure, the method, the design rule, the technical measure, and unifies with the production practice, raises analyzes and solves the general engineering actual problem ability, has had the mechanical drive, the simple machinery design and manufacture ability.Keywords:manipulator; magnetic suction type manipulator; electromagnet; trip switch; the gear rack;目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (1)1.1前言 (1)1.2 工业机械手的简史 (1)1.3工业机械手在生产中的应用 (3)1.4 机械手的组成 (3)1.5工业机械手的发展趋势 (5)1.6 本文主要研究内容 (5)1.7 本章小结 (6)2 磁吸式机械手的总体设计方案 (7)2.1机械手的主要部件及运动 (7)2.2驱动机构的选择 (7)2.3 本章小结 (7)3 机械手手部的设计计算 (8)3.1 工件尺寸 (9)3.2机械手手抓的设计计算 (8)3.3电磁铁选择 (9)3.4行程开关的选择 (11)3.5 本章小结 (11)4 腕部的设计计算 (12)4.1 腕部设计的基本要求 (12)4.2 腕部的结构设计 (12)4.3本章小结 (12)5 臂部的设计及有关计算 (13)5.1 臂部设计的基本要求 (13)5.2 手臂的典型机构以及结构的选择 (13)5.3本章小结 (14)6 机身的设计计算 (15)6.1 机身的整体设计 (15)6.2 传动系统设计计算 (24)6.3 本章小结 (25)结论 (26)致谢 (27)参考文献 (28)1 绪论1.1前言用于再现人手的的功能的技术装置称为机械手。

吸盘式助力机械手的制作流程

本技术公开了一种吸盘式助力机械手，涉及搬运技术领域，包括底座、立柱、电气箱、大臂、垂直气缸、吸盘支架和轴承座，所述底座的顶部与立柱的底部固定连接，所述立柱的顶部与轴承座的底部固定连接，所述轴承座的顶部与电气箱的底部固定连接，所述轴承座的外壁与大臂的左端固定连接、所述大臂的右端与垂直气缸的顶部固定连接、所述垂直气缸的底部与吸盘支架的顶部固定连接。

该吸盘式助力机械手只需要将吸盘贴着工件表面，通过电脑控制盒对吸盘气缸进行控制，吸盘气缸回气时，吸盘内部压强降低，将工件表面牢牢吸住，吸盘气缸进气时，吸盘内部的压强升高，吸盘将工件放下，使得工件可以快速装卸，达到了放下工件非常简便快捷的效果。

权利要求书1.一种吸盘式助力机械手，包括底座（1）、立柱（2）、电气箱（3）、大臂（4）、垂直气缸（5）、吸盘支架（6）、轴承座（7）和吸盘（13），其特征在于：所述底座（1）的顶部与立柱（2）的底部固定连接，所述立柱（2）的顶部与轴承座（7）的底部固定连接，所述轴承座（7）的顶部与电气箱（3）的底部固定连接，所述轴承座（7）的外壁与大臂（4）的左端固定连接，所述大臂的（4）的右端与垂直气缸（5）的顶部固定连接，所述垂直气缸（5）的底部与吸盘支架（6）的顶部固定连接，所述吸盘支架（6）的底部与吸盘（13）的顶部固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种吸盘式助力机械手，其特征在于：所述吸盘支架（6）的外部包括扶手（10）、电脑控制盒（11）、吸盘气缸（12）和分气管（15），所述吸盘支架（6）的顶部与扶手（10）的左端固定连接，所述吸盘支架（6）的底部与吸盘气缸（12）的底部固定连接，所述扶手（10）的右端与电脑控制盒（11）的外部固定连接，所述吸盘气缸（12）的顶部设置有气管（9），所述气管（9）的远离吸盘气缸（12）的一端与分气管（15）的底部插接。

3.根据权利要求1所述的一种吸盘式助力机械手，其特征在于：所述电气箱（3）的内部设置有气压控制阀，所述电气箱（3）的底部固定安装有伸缩气缸（8），所述伸缩气缸（8）通过设置的气管（9）与气压控制阀、垂直气缸（5）、吸盘气缸（12）相通。

磁吸式机械手的设计分析

中图分类号：Ｐ４Ｔ２１文献标识码：Ａ文章编号：６２５５（０）５０４ — ３１７ — ４Ｘ２１０ — ０５０１
用于再现人手功能的技术装置，称为机械手。机求，有些动作较为简单的专用机械手，为了简化结械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和构，以不设腕部，可而直接用臂部运动驱动手部搬运要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工件。（）３臂部。手臂部件是机械手的重要握持部件。其作用是支撑腕部和手部（包括工作或夹具）并带，工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备，也是工业机器人的一个重要分支。其动他们做空间运动。手臂的各种运动，通常用驱动机构（如液压缸或特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构
１机械手的组成
自重轻，控制方便。转型或平动型（多为回转型，因其结构简单）。手部多尺寸紧凑，．为两指（也有多指）根据需要分为外抓式和内抓式两１３控制系统分类；
种；也可以用负压式或真空式的空气吸盘（主要用于
吸冷的、光滑表面的零件或薄板零件）和电磁吸盘。微型计算机控制，用凸轮、采磁传力机构形式较多，常用的有：滑槽杠杆式，连编程序控制器控制、杆杠杆式，斜槭杠杆式，齿轮齿条式，丝杠螺母式，弹盘磁带、穿孔卡等记录程序。主要控制的是坐标位
簧式和重力式。
在机械手的控制上，有点动控制和连续控制两种方式。大多数用插销板进行点位控制，也有采用可
置，并注意其加速度特性。

模块化磁吸五指灵巧手结构设计与控制研究

模块化磁吸五指灵巧手结构设计与控制研究司成俊（长治职业技术学院机电系，山西长治046000）摘要针对目前五指灵巧手自由度低、拆装繁琐等问题，设计出一种模块化、易拆装、直驱式11自由度五指灵巧手。

通过永磁铁实现手指关节间的快速拆装，每个手指关节至少有±90°转动范围；通过对大拇指转动角度的特殊设计，可实现灵巧手左/右手模式直接切换以及双侧同时抓取。

通过3D打印制作了五指灵巧手样机。

针对灵巧手多传感器造成控制系统复杂的问题，提出采用电流反馈控制算法，通过对电机驱动电流进行信号采集和后处理，建立了电流-转角-指尖力之间的数学模型，并进行了抓取实验。

结果表明，设计的模块化灵巧手具有较强的抓取能力，并且通过电流反馈控制算法，可以实现对灵巧手运动状态和抓取力的控制，完成对目标物抓取操作。

关键词模块化磁吸关节电流反馈算法双侧抓取Study on the Structural Design and Control of Modular MagneticSuction Five-finger Dexterous HandSi Chengjun（Electromechanical Department，Changzhi Vocational and Technical College，Changzhi046000，China）Abstract In order to solve the problems of low freedom of five fingers dexterous hand and complicated disassembly and installation，a modular，easy disassembly and installation，direct drive11degrees of freedom five fingers dexterous hand is designed.Each finger joint has a rotation range of at least±90°.Through the spe‐cial design of the rotation angle of the thumb，the left/right hand mode of the dexterous hand can be directly switched and both sides can be grasped at the same time.A five-finger dexterous hand prototype is made through3D printing.Aiming at the complex control system caused by multiple sensors of the dexterous hand at present，the current feedback control algorithm is proposed，through signal acquisition and post-processing of the motor drive current，the mathematical model of current-rotation angle-fingertip force is established，and the grasping experiment is carried out.The results show that the designed modular dexterous hand has strong grasping ability，and the control algorithm of current feedback can control the movement state and grasping force of the dexterous hand，and complete the target grab operation.Key words Modular Magnetic suction joint Current feedback algorithm Double side grasp0引言灵巧手作为重要的人机交互工具之一，其在工业机器人和服务机器人中占据重要的地位。

基于PLC的磁环搬运机械手设计

图２钕铁硼磁环搬运机械手设计方案
收稿日期：２０１４ —１２ —２７基金项目：安徽省科技攻关项目（２０１３ＡＫＫＧ０３０３）作者篇介：郑红梅（１９６５一），女，安徽合肥人，教授，博士，研究方向为数字化设计与制造。第３７卷第４期２０１５ — ０４（下）［１４９］
结构完好，产品结构如图１所示。实际生产中搬运码放的工序由人工完成，生产效率低，人工成本高；而且人工抓取容易使工件变形甚至报废，生产质量无法保障。
Ｉ
，
铁硼磁环搬运机械手设计方案如图２所示。
，
０引言
钕铁硼磁环由于其优异的磁性能而被称为 “ 磁
王 ” 。钕铁硼具有极高的磁能积和矫顽力，同时高能量
盘并回到初始装盘处继续摆放工件；磁环在工件存放盘的摆放要紧凑，在达到精度要求的前提下尽量节省工件存放盘的摆放空间。同时具有自动循环、手动和调试工作模式，以及故障报警、紧急停止等安全功能。
密度的优点使钕铁硼永磁材料在现代工业和电子技术中获得了广泛应用 “ ，相应地对磁环生产质量和生产效率提出很高要求。
该钕铁硼磁环属于粉末冶金压制品，具有铁磁性。
１．１搬运机械手组成
根据以上设计要求，整个搬运机械手监控系统等部分组成。传送

机械手电磁吸盘的设计

机械手电磁吸盘的设计一、工作原理电磁吸盘是安装在手腕的前端，通过电磁吸力把工件吸住。

其工作原理如图1所示，当线圈1通入电流后，在铁芯2内外激起磁场，由线圈出来的磁力经过铁芯、空气隙和被磁化的衔铁3而形成闭合回路。

根据线圈中电流I的方向，可用右手螺旋法则来确定线圈的磁力线的方向，凡磁力线出来的那个磁极为N极，而磁力线进入的那个磁极为S极，同时衔铁3被磁化，其极性与铁芯线圈产生的磁场极性相反，根据异极性相吸的特性，衔铁受到电磁力F的作用，被吸向铁芯。

有的电磁铁中衔铁是固定的，由靠近它的铁磁物质（即工件）被磁化形成对应的异性磁极，因而受到电磁吸力的作用被吸住。

若切断电流时，铁芯内外的磁场随即消失，衔铁将被释放或放下工件。

图1 电磁铁工作原理图2 电磁铁形式电磁铁主要由铁芯、绕在铁芯上的线圈及原来不显磁性的铁磁物质制成的衔铁所组成，其结构型式如图2所示。

图(a)为螺管式的电磁铁，在交流和直流电路上均有应用，这种电磁铁的气隙全部在激磁线圈中间，吸力较大。

如带有电磁铁的挤压气吸式吸盘即属于此类型。

图(b)为盘式电磁铁，其整个磁路结构像一个圆盘，磁通经过一个几乎密合的气隙，能产生很大的吸力，它的结构简单，动作快，控制功率小，在自动控制中得到广泛的应用。

图3为盘式电磁吸盘的结构图，铁芯l和磁盘3之间用黄铜焊料焊接并构成隔磁环2，既焊为一体又将铁芯和磁盘分隔，这样使铁芯1成为内磁极，磁盘3成为外磁极。

其磁路由壳体6的外圈，经磁盘3、工件和铁芯1，再到壳体内圈形成闭合回路，以此吸附工件。

铁芯、磁盘和壳体均采用8～10号低碳钢制成，可减少剩磁，并在断电时不吸或少吸铁屑。

盖5为隔磁材料用黄铜或铝板制成，用以压住线圈11防止工作过程中线圈的活动。

挡板7、8用以调整铁芯与壳体的轴向间隙，即磁路气隙δ，在保证铁芯正常转动情况下，气隙越δ毫米。

在小越好，气隙越大电磁吸力会显著地减小，因此，一般取3.0=~1.0机械手手臂上连接着螺钉12，螺钉12的端部与壳体6上的键槽相配合，使壳体在手臂的孔内可做轴向微量的移动但不能转动。

工业机器人2.2手部设计-2.3腕部设计

No.38
2.2.3 类人机器人的手部—关节式手指
大部分的工业机器人的手部只有两个手指，而且手指上一般没有关节。为了使机器人的手臂能完成各种不同的工作，有更大的适应性和通用性，除了要使臂部具有更大的空间活动范围外，还要在其上安装一个更灵巧的手，即类人手。这种手是由若干带有关节的手指构成。
一、气吸式手部的种类
5 3 4
4
2
1
1-电机 2-真空泵 3,4-电磁阀 5-吸盘真空吸盘控制系统
No.29
2.2.2 吸附式手部的设计
一、气吸式手部的种类
气流负压喷嘴吸盘结构原理图挤压负压式吸盘
No.30
2.2.2 吸附式手部的设计
二、气吸式手部的设计要素
吸力大小与吸盘的直径大小，吸盘内的真空度(或负压大小)以及吸盘的吸附面积的大小有关。工件被吸附表面的形状和表面不平度也对其有一定的影响，设计时要充分考虑上述各种因素，以保证有足够的吸附力。
一、手指
No.9
2.2.1 钳爪式手部的设计
二、传动机构——回转型传动机构
斜楔杠杆式手部
No.10
2.2.1 钳爪式手部的设计
二、传动机构——回转型传动机构
滑槽杠杆式手部
No.11
2.2.1 钳爪式手部的设计
二、传动机构——回转型传动机构
双支点连杆杠杆式手部
No.12
2.2.1 钳爪式手部的设计
No.34
2.2.2 吸附式手部的设计
五、磁吸式手部
盘状磁吸附手部结构
No.35
2.2.2 吸附式手部的设计
五、磁吸式手部
几种电磁式吸盘工作示意图
No.36
2.2.2 吸附式手部的设计

一种吸盘式搬运机械手的设计与研究分析

稳定性研究手臂动作的多搬运，美国Hemami，该提议的稳定性和系统的控制的简化模型作为振荡器，反转〔倒立摆〕，它可以被解释为在换能器存在的问题中为了向前运动。此外，为了减少考虑，Hemami在研究手臂运动的多搬运“减少型〞问题上进行了复杂性研究。
此前我们指出了系统的Vukobratovic还能进行能量分析，但它的力量是有限的，搬运随时间的整个系统的变化，并没有太多涉及这个问题。但是在他的研究中，Vukobratovic得出一个有用的结论，即平滑的姿态，人型系统所消耗的功率就越少。随着社会的开展，需求的增加，和实际问题的待解决，国外相继研究出各种机器人，并且已经很好地应用于各个领域，得到了很好地开展。
我国机器人市场竞争越来越剧烈，中国制造业面临着与国际接轨、参与国际分工的巨大挑战，加快机器人技术的研究开发与生产是我们抓住这个机遇的时机。目前，国际制造业中心正向中国转移，用信息化带开工业化、用高新技术改造传统产业已成为中国制造工业开展的必由之路。我国要大力开展制造业，必须科技创新，与时俱进，开创美好的未来，未来机器人的开展是不可估量的，具有非常好的广阔前景。
这次研究的吸盘式搬运机械手主要由类似人的手和臂组成，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平安，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
1.3 关节机械手的总体结构
关节机械手的组成及各局部关系概述如下图：
1.3机械手的组成和相互关系
它主要由机械系统〔执行系统，牵引系统〕，探测系统和智能控制系统组成。
1.执行系统：共用局部的执行系统部门，机械零件最全面的定义，以必要的各种运动，包括手，手腕，来获得身体。
A.末端执行用于执行，并且配置的零件直接用于执行动作。
B.手腕，手和臂的连接，具有安排作为任务或工作的端部的方向的改变。

磁瓦机械手控制系统的设计与实现

ＳＨＵＺｈｉ－ｂｉｎｇ，ＬＩＹｉｎ・ｌｕ，ＰＡＮＬａｎ — ｔｉｎｇ，ＣＨＥＮＱｉ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１１８１６，
第５期
２０１３年５月
组合机床与自动化加工技术
ＭｏｄｕｌａｒＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆ＡｕｔｏｍａｔｉｃＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅ
Ｎ０．５
Ｍａｙ２０１３
Ｃｈｉｎａ；２．ＮａｎｊｉｎｇＢｏｐａｉＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．Ｌｔｄ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１１２００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎａｖａｒｉｅｔｙｏｆｐｌａｃｅｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｉｎｓｅｒｉｏｕｓｈａｒｍｔｏｈｕｍａｎｈｅａｌｔｈｉｎｔｈｅｈａｒｓｈｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｇｒｅａｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｗｏｒｋｅｉｃｆｉｅｎｃｙ，ｔｈｅｌｉｂｅｒａｔｉｏｎｏｆｌａ — ｂｏｒ．ＴｈｅｒｅｆｏｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄａＭａｇｎｅｔｉｃＳｈｏｅＭａｎｉｐｕｌａｔｏｒｔｏｓｕｐｐｏｒｔｔｈｅｏｉｌｅｐｒｅｓｓ．Ａｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｔ— ｆｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎ，ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｅａｃｈｉｎｇａｒｅｄｅｔａｉｌｅｄｌｙｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅ，ｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆａｕｔｏｍａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｅｉｃｆｉｅｎｃｙ，ｈａｖｅａｗｉｄｅｒａｎｇｅｏｆａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｖａｌｕｅａｎｄｂｒｏａｄｍａｒｋｅｔｐｒｏｓｐｅｃｔｓ，ａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｏｆｔｈｅｉｎｔｅｎｄｅｄｄｅｓｉｇｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍａｇｎｅｔｉｃｓｈｏｅ；ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ；ｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ

机械磁吸拿放结构 -回复

机械磁吸拿放结构-回复机械磁吸拿放结构是一种特殊的机械结构，通过磁力实现物体的吸附和释放，适用于各种领域的应用。

本文将逐步解析机械磁吸拿放结构的原理、应用和优缺点。

一、原理机械磁吸拿放结构的原理基于磁力吸附的特性。

在该结构中，通过在机械臂末端或其他需要抓取物体的位置安装磁铁，利用磁力将物体吸附在机械结构上，在需要释放物体时，可以通过调整磁力的大小或改变磁场，从而使物体脱离吸附状态。

这种结构既可以吸附轻盈的物体，也可以吸附重物，具有广泛的适用性。

二、应用1. 工业自动化：机械磁吸拿放结构广泛应用于工业自动化领域。

例如，在生产线上，机械臂可以利用磁吸拿放结构，准确地抓取、搬运和放置物体，从而提高生产效率和减少人工劳动。

2. 医疗器械：机械磁吸拿放结构在医疗器械领域也得到了广泛应用。

例如，在手术中，医生可以使用磁吸拿放结构来操作和控制手术器械，准确地进行手术操作，降低手术风险。

3. 汽车制造：机械磁吸拿放结构也在汽车制造中发挥着重要作用。

例如，在汽车装配线上，机器人可以使用磁吸拿放结构来吸附和搬运汽车零部件，提高生产效率和质量控制。

4. 科研与实验室：机械磁吸拿放结构在科研和实验室中的应用也越来越多。

通过使用磁吸拿放结构，科研人员可以实现对微小、脆弱或危险的物质进行精准的操控和移动。

三、优缺点1. 优点：a. 灵活性高：机械磁吸拿放结构具有灵活可调的特点，可以根据实际需求调整磁力的大小，从而实现对不同重量的物体的精确吸附和释放。

b. 安全性高：相比传统的机械抓取和放置方法，机械磁吸拿放结构具有更高的安全性。

由于物体是通过磁力吸附，不需要机械臂与物体直接接触，从而减少了意外伤害的风险。

c. 成本低：机械磁吸拿放结构相对于其他抓取方法来说，成本更低。

磁铁的制造和安装相对简单且成本较低，而且可以重复使用，降低了设备的维护成本。

2. 缺点：a. 限制物体材质：机械磁吸拿放结构对物体的吸附受到材质的限制，只能吸附到具有磁性的物体。

毕业设计(论文)冲压机械手的设计(磁吸式)

冲压机械手的设计（磁吸式）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。

文章主要叙述了磁吸式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。

文章中介绍了磁吸式机械手的设计理论与方法。

全面详尽的讨论了磁吸式机械手的手部、腕部、手臂以及机身等主要部件的结构设计。

关键词：机械手；磁吸式机械手；电磁铁；行程开关；齿轮齿条；The design of the stamping manipulator (the air absorbed)AbstractThe applying of the manipulators is more and more important in the industry, with the development of industrial automation. The paper mainly narrated the design and calculation of the Ci absorbed type of manipulator.The first，The paper introduces the function, composing and classification of the manipulator.This article elaborates the Ci absorbed type of manipulator’s design theory and method. The comprehensive exhaustive discussion has transported the Ci absorbed type of manipulator's hand, the wrist, the arm ，the fuselage and so on ,which the major structural design computation.Keywords: manipulator;the Ci absorbed type of manipulator; Electromagnet;Position limited switch; gear and rack目录中文摘要 (1)英文摘要 (1)1绪论 (5)1.1前言 (5)1.2 工业机械手的简史 (5)1.3工业机械手在生产中的应用 (7)1.4机械手的组成 (7)1.4.1执行机构 (7)驱动机构 (8)控制系统分类 (8)1.5工业机械手的发展趋势 (8)1.6本文主要研究内容 (9)1.7本章小结 (9)2磁吸式机械手的总体设计方案 (10)2.1机械手的主要部件及运动 (10)2.2驱动机构的选择 (10)2.3本章小结 (10)3机械手手部的设计计算 (11)3.1工件尺寸 (11)3.2机械手手抓的设计计算 (11)3.2.1选择手抓的类型 (11)3.2.2手抓的力学分析 (11)3.3 电磁铁的选择 (12)3.3.1 电磁铁简介 (12)3.3.2 电磁铁分类 (12)3.3.3 选择真空泵的类型 (13)3.4 行程开关的选择 (14)3.5本章小结 (14)4 腕部的设计计算 (15)4.1 腕部设计的基本要求 (15)4.2 腕部的结构设计 (15)4.3 本章小结 (15)5 臂部的设计及有关计算 (16)5.1 臂部设计的基本要求 (16)5.2 手臂的典型机构以及结构的选择 (16)手臂的典型运动机构 (16)手臂运动机构的选择 (16)5.3 本章小结 (17)6 机身的设计计算 (18)6.1 机身的整体设计 (18)6.2 传动系统设计计算 (18)6.2.1 轴的设计计算 (18)6.2.2 V带的设计计算 (20)6.2.3 V带轮的设计计算 (22)6.2.4 齿轮齿条的设计计算 (22)6.2.5 键的设计计算 (26)6.2.6 轴承的选择 (28)6.2 本章小结 (28)7 结论 (29)1 绪论1.1前言用于再现人手的的功能的技术装置称为机械手。

磁吸式机械手工作原理

磁吸式机械手的工作原理主要基于磁力和机构的配合实现手臂的移动和操作。

以下是其工作原理的具体描述：
1. 结构基础：磁吸式机械手通常由两部分以上构成，部分是固定在机床或者工作台上的磁座，它可以产生强磁场；另一部分是需要吸附移动的机械手，上面有相应数量的磁极，与磁座产生磁力吸附在一起。

2. 磁力产生：当电流通过磁极时，会产生磁场，机械手上的磁极通过磁力线形成强大的磁吸附力，可以满足不同工件装夹要求，实现工件的准确对位。

同时，通过调节电流方向，可以调整磁力的大小，方便机械手的移动和操作。

3. 机械手臂的运动：磁吸式机械手不仅有磁力的吸附作用，还有机械运动的配合。

机械手臂可以按照设定的程序进行移动和转动，从而实现对工件的抓取、搬运和放置。

4. 程序设定：磁吸式机械手通常具有独立的控制系统，可以按照提前编好的程序进行工作。

这些程序可以是预先设定的，也可以根据实际工作情况进行修改。

通过控制系统，机械手可以准确地移动到指定的位置，并进行精确的抓取和放置操作。

5. 误差调整：由于磁吸式机械手在工作中需要频繁地改变位置和姿态，因此需要通过一些算法来对误差进行调整。

例如，可以通过检测机械手的实际位置和目标位置的差异，然后调整电流的方向和大小，以达到精确控制机械手的目的。

总的来说，磁吸式机械手的工作原理主要基于磁力和机构的配合，通过电流的调整和机械手臂的运动，实现对工件的精确抓取、搬运和放置。

这种机械手在制造业中有着广泛的应用，可以提高生产效率，降低生产成本，并保证产品的质量和一致性。

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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。

文章主要叙述了磁吸式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。

文章中介绍了磁吸式机械手的设计理论与方法。

全面详尽的讨论了磁吸式机械手的手部、腕部、手臂以及机身等主要部件的结构设计。

机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。

在工业生产中应用的机械手被称为工业机械手。

工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分，这种新技术发展很快，逐渐成为一门新兴的学科——机械手工程。

机械手涉及到力学、机械学、电器液压技术、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。

工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。

工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。

他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。

机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间。

机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它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；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。

因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。

尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用的更为广泛。

在我国近几年也有较快的发展，并且取得一定的效果，受到机械工业的重视。

机械手是一种能自动控制并可从新编程以变动的多功能机器，他有多个自由度，可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。

机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强。

随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。

由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。

1.2工业机械手的简史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[]4产品。

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：机体上安装一回转长臂，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：故障前平均时间是指一台设备可靠性的一种量度。

它给出在第一次故障前的平均运行时间），由400小时提高到1500小时，精度可提高到±0.1毫米。

德国机器制造业是从1970年开始应用机械手，主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业。

德国KnKa公司还生产一种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制。

瑞士RETAB公司生产一种涂漆机械手，采用示教方法编制程序。

瑞典安莎公司采用机械手清理铸铝齿轮箱毛刺等。

日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家。

自1969年从美国引进二种典型机械手后，大力研究机械手的研究。

据报道，1979年从事机械手的研究工作的大专院校、研究单位多达50多个。

1976年个大学和国家研究部门用在机械手的研究费用42%。

1979年日本机械手的产值达443亿日元，产量为14535台。

其中固定程序和可变程序约占一半，达222亿日元，是1978年的二倍。

具有记忆功能的机械手产值约为67亿日元，比1978年增长50%。

智能机械手约为17亿日元，为1978年的6倍。

截止1979年，机械手累计产量达56900台。

在数量上已占世界首位，约占70%，并以每年50%～60%的速度增长。

使用机械手最多的是汽车工业，其次是电机、电器。

预计到1990年将有55万机器人在工作。

第二代机械手正在加紧研制。

它设有微型电子计算机控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。

研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，使机械手具有感觉机能。

目前国外已经出现了触觉和视觉机械手。

第三代机械手（机械人）则能独立地完成工作过程中的任务。

它与电子计算机和电视设备保持联系。

并逐步发展成为柔性制造系统FMS(Flexible Manufacturing system)和柔性制造单元(Flexible Manufacturing Cell)中重要一环。