工业机械手设计(机械系统设计)
机械手总体方案设计.docx
第2章机械手的总体方案设计2.1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；(2)圆柱坐标型机械手；(3)球坐标(极坐标)型机械手; (4)多关节型机机械手。
其中圆柱坐标型机械手结构简单紧凑 ，定位精度较高，占 地面积小，因此本设计采用圆柱坐标 型111。
图2.1是机械手搬运物品示意图。
图 中机械手的任务是将传送带B 上的物品搬运到传送带AO2.2、方案设计(1)、黑箱结构如图2.1所示图2.2设计方案 (2) 、机械手动作分析及运动分析如图2.3所示，工件首先被机械手夹持，然 后再随之一起运动。
其周期运动可以表现为(按动作顺序)：大臂下降一夹紧工 件一手腕上翻一大臂上升一大臂回转一手臂延伸一放松工件一手臂收回一手腕 传送带 A 工件 驱动能信息 自动机械手 —■工件位置改变 夹持图2.1机械手基本形式示意下翻一大臂回转一大臂下降图2.3机械手运动图（3）、功能原理如图2.3所示图2.4机械手功能原理图（4）、方案设计①传动系统如果机械手采用机械传动，则自由度少，难于实现特别复杂的运动。
而对于组合机床自动上下料的机械手，其工件的运动需要多个自由度才能完成，故不宜采用机械传动方案。
如果机械手采取气压传动，由于气控信号比光、电信号慢得多，且由于空气的可压缩性，工作时容易产生抖动和爬行，造成执行机构运动速度和定位精度不可靠，效率也较低。
电气传动必须有减速装置和将电机回转运动变成直线运动的装置，结构庞大，速度不易控制。
气液联合控制和电液联合控制则使系统和结构上很复杂。
综上所述，我们选择液压传动方式。
②控制系统本机械手是专用自动机械手，选择智能控制方式中的PL（程序控制方式，这样可以使机械手的结构更加紧凑和完美。
③执行系统分析本机械手的执行系统是手部机构。
手部机构形式多样，但综合其总体构型，可分为：气吸式、电磁式和钳爪式3种。
根据本组合机床加工工件的特征（导卫轮、精密铸钢件），选择钳爪式手部结构。
毕业设计工业机械手设计
二、工业机械手简介
❖ 工业机械手是工业生产发展中的必然产物。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 装备。这种新颖技术装备的出现和应用，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。
工业机械手的规格参数 工业机械手的规格参数是说明机械手规格和性能
的具体指标，一般包括以下几个方面：
⑴抓重（又称臂力）：额定抓取重力或称额定负荷， 单位为N（必要时注明限定运动速度下的抓重）。 ⑵自由度数目和坐标形式：机身、臂部和腕部等运 动共有几个自由度，并说明坐标形式。
⑶定位方式：固定机械挡块、可调机械挡块、行程 开关、电位器及其它各种位置设定和检测装置；各 自由度所设定的位置数目或位置信息容量；点位控 制或连续轨迹控制。 ⑷驱动方式：气动、液动、电动或机械传动。 ⑸臂部运动参数：可列成表1-1形式。 ⑹腕部运动参数：可列成表1-2形式。
计算及说明ຫໍສະໝຸດ 书四、主要部件设计
写
1、轴系部件设计
格
（1）轴承类型的选择 （2）传动件
式
（3）轴
示
1）轴的结构设计
例
： 说明书中还应包括：
结果
主要参数：
1) 设计小结； 2）参考资料（资料的编号【】及书名、作者、出版单位、出版年 月）。
必须用钢笔（或碳素笔）工整地书写在规定格式的设计计算说 明书上，要求计算正确，论述清楚、文字精炼、插图简明、书写整 洁。
❖ 1）与单机一起实现自动化
❖ 生产上出现的许多高效专用加工设备（如各种 专用机床等），如果工件的装卸等辅助作业， 继续由人工操作，不仅会增加工人劳动强度， 同时亦不能充分发挥专用设备的效能，必然会 影响劳动生产率的提高。若采用机械手代替人 工上、下料，则可改变上述不相适应的情况， 实现单机自动化生产，并为实现多机床看管提 供了条件。如：自动机床及其上下料机械手、 冲压机械手、注塑机及其取料机械手等。
机械手课程设计
《机电系统》课程设计说明书课程设计任务书姓名班级学号设计题目简易型机械手的设计设计任务：（1）方案论证；在其基础上进行机械手的总体设计，并绘制总体布局图。
（2）驱动系统设计：根据机械手的特点，选用舍党的驱动方式，根据总体设计要求进行电机选型。
进行电机选型相关计算。
进行驱动系统零部件的选型和设计。
绘制驱动系统布局图。
（3）控制系统设计：确定机械手的控制方式并进行控制系统的控制与编程。
绘制控制系统布局图。
（4）传感与测试系统设计：进行控制与驱动系统的传感与测试系统的设计。
（5）机械本体设计：进行机械本体零部件设计，绘制总体和零件图。
设计工作量:（1）设计说明书一份（2）CAD图纸5张（3）文档整理排版指导教师设计时间2011年1月3日～2011年1月21日目录第1章绪论 (1)1.1机械手概述 (1)1.2机械手的设计目的 (3)1.3机械手的设计内容 (4)1.4机械手的分类及其在生产中的应用 (5)1.5机械手的应用意义 (8)1.6机械手的技术发展方向 (9)第2章设计方案的论证 (10)2.1机械手的总体设计 (10)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 (14)2.4工业机器人腕部的结构 (16)2.5机械手末端执行器（手爪）的结构设计 (18)2.6机械手的机械传动机构的设计 (21)2.7机械手驱动系统的设计 (26)2.8机器人手臂的平衡机构设计 (33)第3章理论分析和设计计算 (34)3.1液压传动系统设计计算 (34)3.2电机选型有关参数计算 (43)第4章控制系统的设计 (47)4.1可编程控制器PLC (47)4.2 PLC的选型 (51)4.3机械手的工艺流程 (53)4.4 机械手的PLC控制系统程序 (57)第5章机械手本体设计 (59)5.1 机械手零部件设计 (59)5.2 机械手总成和零件图................................................ . (61)致谢 (62)参考文献 (63)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。
机械手总体方案毕业设计
机械手总体方案毕业设计引言：机械手是一种能够模拟人手动作的自动化装置，广泛应用于工业生产、医疗领域、科研实验等。
本总体方案旨在设计一台能够实现多自由度运动、具备灵活性和精确性的机械手。
一、设计目标：1.实现多自由度运动：机械手设计应具备足够的关节自由度，能够在不同方向和角度进行运动，适应不同工作场景的需求。
2.提高操作灵活性：机械手应具备灵活的手指和手腕，能够适应各种尺寸和形状的物体抓取，而不会因为形变而导致抓取失败。
3.实现精确控制：机械手的运动应具备高精度，并能够实现准确定位和精确操控。
4.提高安全性：机械手设计应考虑安全性，具备防护装置和自动停机等功能，确保操作人员的安全。
二、机械结构设计：1.关节设计：机械手应由多个关节组成，每个关节由电动机驱动，实现灵活的运动。
关节设计应具备足够的承载能力和稳定性，以确保机械手长时间运行的可靠性。
2.手指设计：机械手手指应具备可调节的灵活性，能够适应不同尺寸和形状的物体抓取。
手指可以采用弹性材料或具有可伸缩性的结构，以增加抓取的稳定性。
3.手腕设计：机械手腕部分应具备多自由度运动，既能够实现水平方向的旋转，又能够实现垂直方向的上下移动，以适应不同工作场景的需求。
4.传动系统设计：机械手的传动系统应选择合适的传动方式，如齿轮传动、链条传动等，以确保精确的位置控制和运动控制。
三、控制系统设计：1.电路设计：机械手的控制系统应包括电源、电机驱动器和数据传输装置。
电路设计应考虑供电稳定性、电磁干扰等因素，以确保机械手的正常运行。
2.传感器设计：机械手应搭载合适的传感器，用于感知物体的位置、形状和力度等参数，以实现对物体的准确抓取和操控。
3.控制算法设计：机械手的控制算法应具备实时性和精确性，能够根据传感器信息实现对机械手的准确控制。
常见的控制算法包括PID控制、模糊控制等。
4.用户界面设计：机械手的控制系统应提供友好的用户界面，使操作人员能够方便地操作机械手，并获取相关信息。
基于PLC的机械手控制系统设计
基于PLC的机械手控制系统设计摘要近年来，机械手在工业自动化领域的应用越来越广泛，为了提高机械手的控制精度和稳定性，基于PLC的机械手控制系统设计成为研究热点。
本文通过对PLC技术和机械手控制系统的分析，提出了一种基于PLC的机械手控制系统设计方案，并在实际应用中进行了验证。
实验结果表明，该方案能够有效地提高机械手的运动精度和稳定性，并且具有较高的可靠性和可扩展性。
1. 引言随着工业自动化技术的不断发展，机械手作为一种重要的自动化设备，在工业生产中扮演着重要角色。
传统上，通过编程方式实现对机械手运动轨迹和速度等参数进行控制。
然而，在复杂环境下对机械手进行精确控制是一项具有挑战性的任务。
因此，研究人员开始采用基于PLC（可编程逻辑控制器）技术来设计和实现更加稳定、精确、可靠的机械手控制系统。
2. PLC技术介绍PLC是一种专门用于工业自动化控制的计算机控制系统。
它具有高可靠性、高稳定性、可编程性强等特点，广泛应用于工业自动化领域。
PLC系统由输入模块、输出模块、处理器和程序存储器等组成。
输入模块用于接收外部信号，输出模块用于控制外部设备，处理器负责执行用户编写的程序。
3. 机械手控制系统设计基于PLC的机械手控制系统设计是一种将PLC技术应用到机械手控制中的方法。
该方法通过编写PLC程序来实现对机械手运动轨迹和速度等参数的精确控制。
具体而言，该设计方案包括以下几个方面：3.1 传感器选择传感器是实现对机械手运动参数进行监测和反馈的关键设备。
在选择传感器时，需要考虑到传感器的测量精度、响应速度和稳定性等因素。
3.2 运动轨迹规划在基于PLC的机械手控制系统中，需要通过编写程序来规划机械手的运动轨迹。
运动轨迹规划的目标是使机械手能够按照预定的路径进行移动，并且能够实现高精度的定位。
3.3 运动控制算法为了实现对机械手运动参数的精确控制，需要设计合适的运动控制算法。
常用的运动控制算法包括PID控制算法、模糊控制算法和遗传算法等。
工业机械手设计
1 绪论机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民提供耐用消费品的产业，不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械设备。
机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。
机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要指标。
因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济战略重点之一。
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，工业机械手的工业机器人的一个重要分支，它的特点是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。
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，在现代化生产过程中，机械手被广泛的运用于自动化生产线中，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。
机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复和劳动，不知疲劳，不惧危险，抓举重物的力量比人手大的特点，因此机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛的得到了应用。
机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。
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，是一门跨多种学科的综合技术。
机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。
机械手(工业机器人)设计原理与运用
机械手的类型
探索不同类型的机械手，如轴承机械手、并联机械手、柔性机械手等。了解 它们的特点、优势和在特定应用场景中的适用性。
机械手构成要素
了解机械手的构成要素，包括关节、链杆、执行器、传感器等。深入探索这 些要素如何共同协作，实现机械手的各项功能。
电机和减速器的选择
解析选择合适的电机和减速器对机械手性能的重要性。深入讨论功率、扭矩、 效率等关键参数，并提供选择指南。
控制器的作用
探究控制器在机械手中的作用，包括路径规划、运动控制和安全保护。了解 如何选择适合的控制器以实现机械手的高效运行。
机械手的应Байду номын сангаас场景
发现机械手在各个行业中的广泛应用，如汽车制造、电子制造、医疗协助等。 了解机械手如何提高生产效率并增强工作安全性。
机械手未来趋势
展望机械手的未来趋势，包括人工智能的集成、机器学习的应用和人机协作 的发展。探讨机械手对社会和工业的深远影响。
机械手(工业机器人)设计 原理与运用
本节将介绍机械手(工业机器人)的设计原理与应用。了解机械手的类型、构成 要素以及选择电机、减速器和控制器的重要性。同时，我们将探讨机械手在 不同的应用场景下的角色及未来趋势。
机械手的设计原理
探索机械手的设计原理，包括运动学、动力学和控制理论。了解机械手如何 通过联动多个关节实现精确而协调的运动。
工业机械手的自动化控制系统设计
１０３工业机械手的自动化控制系统设计尹智龙（九江职业大学机电工程学院，江西九江332009）摘要：文章介绍了工业机械手控制系统的动作流程，根据动作流程编写程序。
控制器采用西门子S7-200smart 型PLC ；文章设计了有动态效果的上位组态界面，来实时显示当前系统的运行状态以及工业机械手的运行位置。
关键词：工业机械手；S7-200smart ；MCGS 中图分类号：TP241文献标识码：A 文章编号：1673-1131（2019）01-0103-030引言工业机械手是一种能够通过编程软件实现不同工艺过程，灵活度很高的机械设备。
本文主要是应用西门子S7-200smart 系列PLC ，对机械手的上下、左右及抓取运动进行控制，利用可编程技术，结合相应的硬件装置，控制机械手完成各种动作，利用上位组态界面实时地反映工业机械手目前的工作状态。
S7-200smart 系列PLC 是近几年西门子公司才生产出来的产品，已逐渐取代S7-200系列。
目前200系列的西门子PLC 已经停产。
S7-200smart 带有以太网通讯口，相较于200系列而言，其通讯速度快很多，且更稳定，只需要普通的网线即可下载。
两者应用的编程软件虽不同，但两个系列的PLC 窗口界面较为相似，因此不需要重新学习。
两者存在较大区别在于：步进电机或伺服电机的控制不同、向导过程不一样，生成的子程序不一样，因此用法也不一样。
但200smart 的控制方式更具多样化，子程序更多、拓展性更好。
本文采用新型产品S7-200smart 系列PLC 对机械手进行控制，运行结果显示该系统更稳定。
1机械手的控制要求本系统的工业机械手有上下移动、左右移动和手抓夹紧松开的动作[2]。
动作流程如下：一开始在原点位置，当在现场按下启动按钮或者上位界面点击启动按钮时，机械手先下降，下降到位后，机械手爪夹紧，抓取工件；抓完后上升，到上限后停止上升，右移，右移到位后停止右移，下降，下降到位后松开，放工件；再上升，上升到位后停止上升，左移，左移到位后停止。
机械手设计概述
机械手设计概述机械手是一种通过电子控制的机器人手臂，其特点是具有多关节，并且可以完成各种复杂的工作。
机械手广泛应用于工业生产中，能够帮助人类完成重复性高、难度大的精细工作，大大提高了工作效率和生产质量。
机械手的设计是机械工程领域中的一项重要技术，本文将对机械手的设计概述进行介绍。
一、机械手的组成机械手通常由机械结构、控制系统、传感器和执行器四部分组成。
机械结构是机械手的物理载体，其设计包括机械臂的材料、形状、长度、关节数量等等。
控制系统是机械手的智能引擎，它可以管理和控制机械手的动作、位置、速度等参数。
传感器可以检测机械手周围的环境，控制机械手避免与其他物体进行碰撞。
执行器是机械手真正完成任务的部分，比如通过手夹进行零件抓取、松开等。
二、机械手的设计原理机械手的设计原理基于三个关键点：1）力学；2）电气学；3）控制理论。
力学主要应用于机械手的材料强度、承重能力、动态特性等方面。
电气学主要应用于控制系统的设计，包括电路、电机、传感器等。
控制理论涉及系统控制理论和数学建模技术，它能够帮助设计师对机械手的运动进行更清晰地规划和优化。
三、机械手的设计步骤1）任务分析：分析所需执行的任务，明确设计的目的和要求。
2）机械结构设计：根据任务分析的结果，确定机械手的材料、形状、长度、关节数量等参数，设计机械臂的机构、运动形式、驱动方式、末端执行器等。
3）控制系统设计：根据机械手的结构和要求，选型控制器、编码器和传感器等，完成控制系统的设计与开发。
4）机械手测试：对机械手进行测试和评估，确保其能够完成预定任务并且性能优良稳定。
5）机械手上线：在实际工作中对机械手进行应用。
四、机械手的应用领域机械手在目前的工业生产中广泛应用，特别是在汽车制造、电子设备、医疗器械、食品加工等领域。
机械手不仅可以取代人力完成精细的任务，而且由于机械手反应快、准确性高，生产效率比人类工作效率更高。
五、机械手的不足与未来发展机械手在应用中也存在一些不足之处，最突出的是柔性差，难以适应不同形状或材料的物体。
机械手控制系统设计
机械手控制系统设计引言机械手是一种广泛应用于工业和制造领域的自动化设备。
机械手可以在不同的工作环境下完成各种任务，如装配、搬运、包装等。
机械手的控制系统是实现机械手自动化操作的关键组成部分。
本文将从机械手控制系统的设计方面进行讨论并提出一种基于Arduino的机械手控制系统设计方案。
设计概述在设计机械手控制系统时，需要考虑以下几个方面：1.机械手的运动控制：包括位置控制、速度控制和力控制。
2.机械手的传感器：用于感知环境和物体，以便做出正确的操作。
3.机械手的控制算法：用于实现机械手的运动规划和控制策略。
4.机械手的交互界面：用于人机交互和控制机械手的操作。
控制系统硬件设计机械手运动控制电路设计机械手的运动控制电路是机械手控制系统中最重要的部分之一。
在该设计方案中，我们选择使用Arduino Mega作为控制器。
Arduino Mega具有较多的输入输出引脚，适合连接和控制多个电机和传感器。
为了实现机械手的运动控制，我们需要使用电机驱动模块和位置传感器。
1.电机驱动模块：我们选择使用L293D驱动芯片作为电机驱动模块。
L293D芯片可以控制直流电机的转向和转速，适合实现机械手的运动控制。
2.位置传感器：机械手的位置传感器可以用于控制机械手的位置和姿态。
我们选择使用电位器作为位置传感器，并通过模数转换器将变化的电压信号转换为数字信号输入到Arduino Mega中。
机械手传感器电路设计除了位置传感器，机械手还需要其他的传感器来感知环境和物体。
在该设计方案中，我们选择使用以下传感器：1.光电传感器：用于检测物体的存在和距离。
2.压力传感器：用于检测机械手对物体施加的力。
3.温度传感器：用于检测机械手工作时的温度变化。
这些传感器将被连接到Arduino Mega的输入引脚，通过读取传感器输出的模拟信号，可以获取到环境和物体的相关信息。
控制系统软件设计运动控制算法设计机械手的运动控制算法是控制系统的核心部分。
机械手设计的任务书
机械手设计的任务书机械手设计的任务书一、任务背景在现代工业生产中，机械手的应用越来越广泛。
机械手代替人力操作，可以提高生产效率、降低人力成本，同时还可以保证生产线的稳定性和安全性。
因此，本次设计任务是要设计一款适用于轻型工业生产线的机械手，以满足生产线的自动化生产需求。
二、任务目标1.设计一款构造简单、功能齐全的机械手。
2.提高机械手的灵活性和精度。
3.机械手的载荷要能够达到绝大部分生产线所需的要求。
4.保证机械手的安全性、稳定性和可靠性。
三、任务内容1.机械手的结构设计。
包括机械手的整体结构设计、关节的设计、动力传动等。
2.机械手的控制系统设计。
包括机械手的运动控制、感应和反馈控制等。
3.机械手的安全保护设计。
在机械手的设计中要考虑到安全性的因素，防止机械手因工作异常而危及工人的安全。
四、任务实施方案1.搜集相关资料。
对机械手的各种方案进行调研，分析各种机械手方案的长处和短处，为机器手的设计提供参考。
2.机械手结构设计。
首先确定机械手的规格和要求，然后根据机械手的用途设计机械手的整体结构，并设计关节的动力传动系统、控制器等。
3.机械手控制系统设计。
设计机械手的微控制器、传感器的设计和接口控制等，为机械手的运动和操作提供精准的控制。
4.机械手安全保护设计。
设计机械手的安全防护措施，保证机械手在正常工作时不会对工人造成危害。
五、任务预期成果1.一款高性能、高精度的机械手。
2.机械手能够实现多种操作模式和运动方式。
3.机械手的载荷能够达到绝大部分轻型工业生产线的要求。
4.机械手能够快速、准确的完成各种操作任务。
5.机械手具有较高的稳定性和安全性。
六、任务周期本任务周期为一年，其中前三个月进行调研和准备工作；中间六个月进行机械手的结构和控制系统的设计；后三个月进行测试和改进。
七、任务组织与管理本任务由机械设计部门和工程师负责，需要进行严格的任务分工和进度管理。
八、任务评估和验收任务完成后，需要进行严格的测试和验收，确保机械手的性能和稳定性达到预期效果。
工业机械手的设计系统工作原理及组成
河南科技学院新科学院2013届本科毕业论文（设计）论工业文（设计）工业机械手的设计系统工作原理及组成学生姓名：李攀所在系别：机械工程系所学专业：机械设计制造及其自动化导师姓名：逢明华完成时间：2013/4/23目录第一章引言 (1)1.1 工业机械手概述 (1)1.2气动机械手的设计要求 (2)1.3机械手的系统工作原理及组成 (2)第二章机械手的整体设计方案 (5)2.1机械手的座标型式与自由度 (5)2.2机械手的手部结构方案设计 (6)2.3机械手的手腕结构方案设计 (6)2.4机械手的手臂结构方案设计 (6)2.5机械手的驱动方案设计 (6)2.6机械手的控制方案设计 (7)2.7机械手的主要技术参数 (7)第三章手部结构设计 (8)3.1夹持式手部结构 (8)3.1.1手指的形状和分类 (8)3.1.2设计时考虑的几个问题 (9)3.1.3手部夹紧气缸的设计 (9)第四章手腕结构设计 (13)4.1手腕的自由度 (13)4.2手腕的驱动力矩的计算 (13)4.2.1手腕转动时所需的驱动力矩 (13)4.2.2回转气缸的驱动力矩计算 (15)4.2.3 手腕回转缸的尺寸及其校核 (15)第五章手臂伸缩，升降，回转气缸的尺寸设计与校核 (18)5.1手臂伸缩气缸的尺寸设计与校核 (18)5.1.1手臂伸缩气缸的尺寸设计 (18)5.1.2尺寸校核 (18)5.1.3导向装置 (18)5.1.4平衡装置 (18)5.2手臂升降气缸的尺寸设计与校核 (19)5.2.1 尺寸设计 (19)5.2.2尺寸校核 (19)5.3手臂回转气缸的尺寸设计与校核 (19)531 尺寸设计 (19)5.3.2尺寸校核 (19)第六章气动系统设计 (21)第七章机械手的PLC控制系统设计 (23)7.1可编程序控制器的选择及工作过程 (23)7.1.1可编程序控制器的选择 (23)7.1.2可编程序控制器的工作过程 (23)7.2可编程序控制器的使用步骤 (24)7.3机械手可编程序控制器控制方案 (24)7.3.1控制系统的工作原理及控制要求 (24)7.3.2 气动机械手的工作流程（如图7-1所示） (25)7.3.3 I/O 分配 (26)7.3.4梯形图设计 (26)第八章结论 (30)致谢 (31)参考文献： (32)第一章引言1.1工业机械手概述工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。
工业机械手设计
经过计算得M总力矩=13.1N· m
2.6.3 腕部工作压力计算
由于实际回转液压缸所产生的驱动力矩必须大于总的阻 力矩，即 经计算P≥0.16MPa 取P=1MPa。 所以腕部回转液压缸主要参数为：
工作压力P 1MPa 缸体内径R 输出轴半径r 回转力矩M 110mm 22.5mm 13.1N· m 动片宽度b 66mm
一般来说，夹紧力必须克服工件重力所产生的静载荷以及 工件运动状态变化所产生的动载荷，以使工件保持可靠的 夹紧状态，因此手指对工件的夹紧力可按下式计算
式中：K1 ——安全系数，通常1.2～2.0。 K2 ——工作情况系数，主要考虑惯性力的影响。 K3 ——方位系数，根据手指与工件位置不同进行选择。 G ——被抓取工件所受重力。
谢谢各位老师的指导
液压缸内径D 活塞杆直径d 工作压力P 50mm 25mm 0.8MPa 驱动力F 859.06N
2.6 机械手腕部设计计算
2.6.1 腕部的结构选择
(1)具有一个自由度的回转缸驱动腕部结构 直接用回转液压缸驱动，实现腕部的回转运动，因具有结 构紧凑、灵活等优点而被广泛使用。 (2)用齿条活塞驱动的腕部结构 在要求回转角大于270°的情况下，可采用齿条活塞驱动 腕部结构。 (3)具有两个自由度的回转缸驱动腕部结构 它使腕部具有绕垂直和水平轴转动的两个自由度。 (4)机—液结合的腕部结构 此手腕具有传动简单、轻巧等特点，但结构有点复杂。
作用在活塞上 外力F(N) <5000 5000～10000 10000～20000 液压缸工作压 力MPa 0.8～1 1.5～2.0 2.5～3.0 作用在活塞上 外力F(N) 20000～30000 30000～50000 >50000 液压缸工作压 力MPa 2.0～4.0 4.0～5.0 5.0～8.0
机械手PLC控制系统设计
机械手PLC控制系统设计一、本文概述随着工业自动化程度的不断提高，机械手在生产线上的应用越来越广泛。
作为一种重要的自动化设备，机械手的控制精度和稳定性对于提高生产效率和产品质量具有至关重要的作用。
因此，设计一套高效、稳定、可靠的机械手PLC控制系统显得尤为重要。
本文将详细介绍机械手PLC控制系统的设计过程，包括控制系统的硬件设计、软件设计以及调试与优化等方面，旨在为相关领域的工程师和技术人员提供有益的参考和借鉴。
本文首先将对机械手PLC控制系统的基本构成和工作原理进行概述，包括PLC的基本功能、选型原则以及与机械手的接口方式等。
接着，将详细介绍控制系统的硬件设计，包括PLC的选型、输入输出模块的选择、电源模块的设计等。
在软件设计方面，本文将介绍PLC 编程语言的选择、程序结构的设计、控制算法的实现等关键内容。
本文将介绍控制系统的调试与优化方法，包括PLC程序的调试、机械手的运动调试、控制参数的优化等。
通过本文的介绍，读者可以全面了解机械手PLC控制系统的设计过程，掌握控制系统的硬件和软件设计方法，以及调试与优化的技巧。
本文还将提供一些实用的设计经验和注意事项，帮助工程师和技术人员在实际应用中更好地解决问题，提高控制系统的性能和稳定性。
二、机械手基础知识机械手，也称为工业机器人或自动化手臂，是一种能够模拟人类手臂动作，进行抓取、搬运、操作等作业的自动化装置。
在现代工业生产中，机械手被广泛应用于各种环境和使用场景，以实现生产线的自动化、提高生产效率、降低人力成本以及保障操作安全。
机械手的构成主要包括执行机构、驱动系统、控制系统和位置检测装置等部分。
执行机构是机械手的动作执行部分，通过模拟人类手臂的旋转、屈伸、抓放等动作，实现物体的抓取和搬运。
驱动系统为执行机构提供动力，常见的驱动方式有电动、气动和液压驱动等。
控制系统是机械手的“大脑”，负责接收外部指令，控制驱动系统使执行机构完成预定动作。
位置检测装置则负责检测执行机构的精确位置，为控制系统提供反馈信号，以确保机械手的作业精度。
工业机械手的自动化控制系统设计
工业机械手的自动化控制系统设计摘要：随着社会进步和科学技术的发展，各行各业都在向着智能化、机械化方向发展，而工业机器人的控制涉及面非常大。
工业机器人也被称为工业机械手。
广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
本文首先对工业机器人控制方式及控制系统进行了分析。
关键词：工业机械手；PLC控制系统；设计引言工业机器人也被称为工业机械手。
一般情况下，工业机械手有六个自由度。
从功能上划分，将工业机械手分为控制器、操作机、传感系统以及末端执行器等4 个重要部分。
工业机器人运动学主要分析机器人的加速度、速度以及位置等变化的时间历程，主要应用于装备制造业中，同时其驱动系统可分为复合式驱动、电动驱动、启动驱动、液压驱动等。
工业机械手是一种能够通过编程软件实现不同工艺过程，灵活度很高的机械设备。
其结构是通过模仿工人搬运两条流水线之间货物的动作设计而成。
性能优越的机械手控制系统将可提高机械手的作业效率。
1工业机械手的原理及方式1.1工业机械手原理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。
机械手控制系统设计
机械手控制系统设计机械手控制系统设计摘要在工业生产和其他领域内，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，甚至于危及生命。
自从机械手问世以来，相应的各种难题迎刃而解。
本次设计根据课题的控制要求,确定了搬运机械手的控制方案,设计控制系统的电气原理图，对控制系统进行硬件和软件选型,完成PLC（可编程控制器）用户程序的设计。
设计中使用了德国西门子公司生产的S7-200系列的CPU 226。
该系列PLC具有功能强大，编程方便，故障率低，性价比高等多种优点。
机械手的开关量信号直接输入PLC，使用CPU 226来完成全部的控制功能，包括：手动/自动控制切换，循环次数设定，状态指示，手动完全操控等功能。
机械手完成下降、伸出、加紧工件、上升、右旋、再下降、放松工件、缩回、放松、左旋十个动作。
通过模拟调试，有序的控制物料从生产流水线上安全搬离，提高搬运工作的准确性、安全性，实现一套完整的柔性生产线，使制造过程变的更有效率。
通过本次毕业设计，对PLC控制系统的设计建立基本的思想：能提出自己的应用心得；可巩固、深化前续所学的大部分基础理论和专业知识，进一步培养和训练分析问题和解决问题的能力，进一步提高自己的设计、绘图、查阅手册、应用软件以及实际操作的能力，从而最终得到相关岗位和岗位群中关键能力和基本能力的训练。
关键词：机械手；PLC（可编程控制器）；CPU；梯形图The Design of Manipulator Control SystemABSTRACTIn industrial manufacturing and other fields, due to the demand of work, many workers are compelled to expose in harmful circumstance like high temperature, corrosion, toxic gases harm and so on, that increased labor intensity, even imperial their lives. However, since the manipulator came out, many knotty problems are smoothly solved.The design requirements under the control of the subject to determine the handling robot control program, designed control system electrical schematic diagram, the control system hardware and software selection, complete the design of the user program in the PLC (programmable controller). Design used in the German company Siemens S7-200 series CPU 226. The series PLC with powerful, easy programming and low failure rate, and cost advantages. Robot switch signal input to the PLC, the CPU 226 to complete all the control functions, including: manual / automatic control switch, set the number of cycles, status indicator, manual complete control and other functions. the production line on the safe move out, so that the manufacturing process becomes more efficient.The graduation project, the design of PLC control system to establish the basic idea: to make their own application experience; can strengthen and deepen the most of the former continued the basic theory and professional knowledge, further training and training to analyze and solve problems the ability to further improve their design, drafting, inspection manuals, application software, as well as the actual ability to operate, and ultimately related jobs and job base in keyskills and basic skills training.Key Words:Manipulator;PLC;CPU;Ladder-diagram目录第1章绪论 (1)1.1 机械手的背景与现实意义 (1)1.2 国内外机械手研究概况 (1)1.3 机械手控制存在的问题及最新发展 (3)1.3.1 利用单片机实现对机械手的控制 (3)1.3.2 利用传统继电器实现对机械手的控制 (3)1.3.3 PLC实现对机械手的控制 (3)1.4 本文主要工作 (5)第2章机械手控制系统工艺流程与总体方案设计 (6)2.1 机械手控制系统的流程设计 (6)2.2 机械手的工艺过程 (6)2.3 机械手总体控制方案的设计思路 (7)第3章机械手硬件系统设计 (9)3.1电气原理设计 (9)3.1.1 机械手电源电路设计 (9)3.1.2 机械手控制电路 (9)3.1.3工作状态指示灯电路 (11)3.1.4 LED段码指示电路 (11)3.2 PLC的选型及参数 (12)3.3电器元器件的选型 (13)3.3.1 接触器 (13)3.3.2 行程开关 (14)3.3.3 熔断器 (14)3.3.4 低压断路器 (14)3.3.5 控制按钮 (14)3.3.6 直流减速电机 (14)第4章机械手软件系统设计 (15)4.1设计任务和控制要求 (15)4.2高级指令说明 (15)4.2.1 定时器指令 (15)4.2.2 顺控继电器(SCR)指令 (17)4.2.3 传送指令 (17)4.2.4 计数器指令 (18)4.2.5 标准转换指令 (20)4.2.6 段码指令 (20)4.3 PLC的I/O接口功能设计与分配 (20)4.3.1 PCL的I/O接口功能设计 (20)4.3.2 I/O接线图 (23)4.4设计系统工作流程 (24)第5章机械手控制系统调试 (25)5.1 西门子S7-200系列PLC编程软件 (25)5.2 程序说明 (26)5.3 故障及其解决方案 (31)第6章总结 (33)参考文献 (34)谢辞 (35)附录程序清单 (36)1 绪论1.1机械手的背景与现实意义机械手是工业自动化领域中经常遇到的一种控制对象。
《2024年基于PLC的工业机械手运动控制系统设计》范文
《基于PLC的工业机械手运动控制系统设计》篇一一、引言随着工业自动化技术的不断发展，机械手运动控制系统在工业生产中扮演着越来越重要的角色。
为了提高生产效率、降低人工成本以及提高产品质量，基于PLC（可编程逻辑控制器）的工业机械手运动控制系统设计成为了研究的热点。
本文将详细介绍基于PLC的工业机械手运动控制系统的设计，包括系统架构、硬件设计、软件设计以及系统测试等方面。
二、系统架构设计基于PLC的工业机械手运动控制系统主要由机械手本体、传感器、PLC控制器、上位机等部分组成。
其中，PLC控制器作为核心部件，负责接收上位机的指令，控制机械手的运动。
整个系统采用分层结构设计，包括感知层、控制层和应用层。
感知层通过传感器获取机械手的状态信息；控制层通过PLC控制器对机械手进行精确控制；应用层则负责与上位机进行通信，实现人机交互。
三、硬件设计1. 机械手本体设计：机械手本体包括手臂、腕部、夹具等部分，根据实际需求进行设计。
在设计过程中，需要考虑到机械手的运动范围、负载能力、精度等因素。
2. 传感器选型与布置：传感器用于获取机械手的状态信息，包括位置传感器、力传感器、速度传感器等。
选型时需要考虑传感器的精度、可靠性以及抗干扰能力。
布置时需要根据机械手的实际结构进行合理布置，以确保能够准确获取机械手的状态信息。
3. PLC控制器选型：PLC控制器是整个系统的核心部件，选型时需要考虑到控制器的处理速度、内存大小、I/O口数量等因素。
同时，还需要考虑到控制器的可靠性以及与上位机的通信能力。
4. 电源与接线设计：为了保证系统的稳定运行，需要设计合理的电源与接线方案。
电源应采用稳定可靠的电源，接线应采用抗干扰能力强的电缆，并合理布置接线位置，以减少电磁干扰对系统的影响。
四、软件设计1. 编程语言选择：PLC编程语言主要包括梯形图、指令表、结构化控制语言等。
在选择编程语言时，需要考虑到编程的便捷性、可读性以及系统的运行效率。
工业机械手控制系统硬件设计
工业机械手控制系统硬件设计随着科技的不断发展，工业机械手控制系统在现代化生产过程中扮演着愈发重要的角色。
机械手控制系统的主要任务是引导机械手进行精确的操作，从而实现生产过程的自动化和高效化。
以下是关于工业机械手控制系统硬件设计的主要内容和要点。
在硬件设计之前，首先要明确机械手控制系统的需求。
例如，系统的输入类型、输出类型、处理速度、精度、抗干扰能力等。
根据这些具体需求，才能确定所需的硬件设备和组件。
微处理器：微处理器是控制系统的核心，它负责接收输入信号、处理数据并给出输出信号。
常用的微处理器有单片机、嵌入式处理器等。
选择微处理器时，需要考虑处理速度、内存容量、外设接口等因素。
传感器：传感器用于检测机械手的运动状态和位置信息。
常见的传感器有光电编码器、光栅尺、角度传感器等。
选择传感器时，需要考虑精度、响应速度、量程等因素。
驱动器：驱动器用于驱动机械手的运动机构。
常见的驱动器有电机驱动器、气缸驱动器等。
选择驱动器时，需要考虑驱动能力、控制精度、响应速度等因素。
I/O接口：I/O接口用于连接外部设备和控制系统。
常见的I/O接口有RS-RS-CAN等。
选择I/O接口时，需要考虑通讯速率、稳定性、抗干扰能力等因素。
根据已选择的硬件设备和组件，进行硬件电路设计。
设计中需要注意信号的匹配、电平的转换、电源的稳定性等问题。
对于复杂的控制系统，可以采用模块化的设计方法，将整个系统划分为多个功能模块，每个模块设计独立的电路，最后进行模块间的连接和调试。
工业环境中的干扰因素较多，如电磁干扰、电源波动等。
为了提高控制系统的稳定性和可靠性，需要进行抗干扰设计。
常见的抗干扰措施有：选用低噪声器件、合理布线、添加滤波电容、使用磁珠等。
硬件设计完成后，需要进行调试和测试，以确保系统的功能和性能符合预期。
调试过程中，需要对每个硬件设备和组件进行逐一测试，观察其工作状态和参数是否正常。
同时，要测试整个控制系统的协调性和稳定性，以确保机械手在各种工况下都能正常运行。
工业机械手的设计
工业机械手的设计摘要：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。
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坐标的形式。
同时，本文给出了这台机械手的主要性能规格参量。
文中介绍了工业机械手的设计理论与方法。
比较全面地讨论了工业机械手的手部和腕部、手臂伸缩机构以及上升和回转机构等主要部件的结构设计。
并在最后做了一些液压控制方面的设计，绘制了液压系统图等。
关键词：机械手自由度腕部和手部伸缩机构上升和回转机构0 引言用于再现人手功能的技术装置称为机械手。
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。
1 工业机械手在生产中的应用机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象。
机械手可以完成许多工作，如搬物、装配、切割、喷染等等，应用非常广泛。
在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题。
各行各业的自动化水平越来越高，现代化加工车间，常配有机械手，以提高生产效率，完成工人难以完成的或者危险的工作。
可在机械工业中，加工、装配等生产很大程度上不是连续的。
据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有75%是小批量生产；金属加工生产批量中有四分之三在50件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的5%。
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 ManipulatorAbstractIn 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目录1 绪论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 12 机械手设计要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 13 机械手总体设计方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 13.1 机械手的组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 13.1.1 执行机构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 13.1.2 驱动机构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 23.1.3 控制机构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 23.2 机械手在生产中的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 23.3 机械手的主要特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 23.4 机械手的技术发展方向．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 33.5 机械手坐标形式与自由度选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 43.5.1 机械手坐标形式选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 43.5.2 机械手自由度选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 43.6 机械手的规格参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 43.7 机械手手部设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 53.7.1 手部设计基本要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 53.7.2 手部力学分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 53.7.3 夹紧力与驱动力的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 73.7.4 手抓夹持范围计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 93.7.5 手抓夹持精度的分析计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 93.8 机械手腕部设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．103.8.1 腕部设计基本要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 103.8.2 腕部的结构选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 103.8.3 腕部回转力矩计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 113.8.4 腕部工作压力计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 133.8.5 液压缸盖螺钉计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 143.8.6 动片和输出轴联接螺钉计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 153.9 机械手臂部设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 153.9.1 臂部设计基本要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 153.9.2 臂部的结构选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 163.9.3 手臂伸缩驱动力计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 163.9.4 手臂伸缩液压缸参数计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 183.10 机身升降机构计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．193.10.1 手臂偏重力矩计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．193.10.2 升降导向立柱不自锁条件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．213.10.3 手臂升降驱动力计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．213.10.4 手臂升降液压缸参数计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．223.11 机身回转机构计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 233.11.1 手臂回转液压缸驱动力矩计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．233.11.2 手臂回转液压缸参数计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．243.11.3 液压缸盖螺钉计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．243.11.4 动片和输出轴间联接螺钉计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．254 机械手装配总图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．265 结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27 致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．281 绪论工业机械手设计是机械制造、机械设计等方面的一个重要的教学环节，是学完技术基础课及有关专业课以后的一次综合设计，通过这一环节把有关课程中所获得的理论知识在实际中综合的加以应用，使这些知识能够得到巩固和发展，并使理论知识和生产密切的结合起来，通过设计培养学生独立思考能力，树立正确的设计思想，掌握机械产品设计的基本方法和步骤，为自动机械设计打下良好的基础。
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回转缸置于升降缸之上的机身结构示意图
谢谢大家！
机械手的主要部件及运动：
机械手主要由4个大部件和5个液压缸组成： 手部：采用一个直线液压缸，通过机构运动实现 手抓的张合。 腕部：采用一个回转液压缸实现手部回转180° 臂部：采用直线缸来实现手臂平动1.2m。
机身：采用一个直线缸和一个回转缸来实现手臂 升降和回转。
驱动机构的选择：
根据动力源的不同, 工业机械手的驱动机构大致 可分为液压、气动、电动和机械驱动等四类。 液压机构驱动机械手,结构简单、尺寸紧凑、重 量轻、控制方便，驱动力大等优点。 因此，本系统的驱动方案选择液压驱动。
(3) 具有两个自由度的回转驱动的腕部结构。它使腕部具有水平和垂直转动 的两个自由度。 (4) 机-液结合的腕部结构。
机械手的臂部设计：
臂部设计的基本要求 一、 臂部应承载能力大、刚度好、自重轻
根据受力情况，合理选择截面形状和轮廓尺寸。
提高支撑刚度和合理选择支撑点的距离。 合理布置作用力的位置和方向。 注意简化结构。 提高配合精度。
按照设计要求，机械手要实现手臂180度的回转运动， 实现手臂的回转运动机构一般设计在机身处。为了设计出合理 的运动机构，就要综合考虑，分析。 机身承载着手臂，做回转，升降运动，是机械手的重要组成部 分。
常用的机身结构：
回转缸置于升降之下的结构。这种结构优点是能承受较大 偏重力矩。其缺点是回转运动传动路线长，花键轴的变形对回 转精度的影响较大。 回转缸置于升降之上的结构。这种结构采用单缸活塞杆， 内部导向，结构紧凑。但回转缸与臂部一起升降，运动部件较 大。 活塞缸和齿条齿轮机构。手臂的回转运动是通过齿条齿轮 机构来实现：齿条的往复运动带动与手臂连接的齿轮作往复回 转，从而使手臂左右摆动。 本系统采用回转缸置于升降缸之上的机身结构。
典型的腕部结构：
(1) 具有一个自由度的回转驱动的腕部结构。它具有结构紧凑、灵活等优点 而被广腕部回转，总力矩M，需要克服以下几种阻力：克服启动惯性所用。 回转角由动片和静片之间允许回转的角度来决定（一般小于）。
(2) 齿条活塞驱动的腕部结构。在要求回转角大于的情况下，可采用齿条活 塞驱动的腕部结构。这种结构外形尺寸较大，一般适用于悬挂式臂部。
机械手的手部设计：
手部设计基本要求： （1） 应具有适当的夹紧力和驱动力。应当考虑到在 一定的夹紧力下，不同的传动机构所需的驱动力大小 是不同的。 （2） 手指应具有一定的张开范围，手指应该具有足 够的开闭角度（手指从张开到闭合绕支点所转过的角 度），以便于抓取工件。 （3） 要求结构紧凑、重量轻、效率高，在保证本身 刚度、强度的前提下，尽可能使结构紧凑、重量轻， 以利于减轻手臂的负载。 （4） 应保证手抓的夹持精度。
典型的手部结构：
（1） 回转型 包括滑槽杠杆式和连杆杠杆式两种。
（2） 移动型 移动型即两手指相对支座作往复运动。 （3）ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ面平移型。
机械手的腕部设计：
基本要求： （1） 力求结构紧凑、重量轻 腕部处于手臂的最前端，它连同手部的静、动载荷均由臂部承担。 显然，腕部的结构、重量和动力载荷，直接影响着臂部的结构、重量和运转 性能。因此，在腕部设计时，必须力求结构紧凑，重量轻。 （2）结构考虑，合理布局 腕部作为机械手的执行机构，又承担连接和支撑作用，除保证力和 运动的要求外，要有足够的强度、刚度外，还应综合考虑，合理布局，解决 好腕部与臂部和手部的连接。 （3） 必须考虑工作条件 对于本设计，机械手的工作条件是在工作场合中搬运加工的棒料， 因此不太受环境影响，没有处在高温和腐蚀性的工作介质中，所以对机械手 的腕部没有太多不利因素。
二、 臂部运动速度要高，惯性要小 减少惯量具体途径： 减少手臂运动件的重量，采用铝合金材料。 减少臂部运动件的轮廓尺寸。 减少回转半径，再安排机械手动作顺序时，先缩后回转 （或先回转后伸缩），尽可能在较小的前伸位置下进行 回转动作。 驱动系统中设有缓冲装置。
手臂的典型运动机构：
双导杆手臂伸缩机构。 手臂的典型运动形式有：直线运动，如手臂的伸缩，升降 和横向移动；回转运动，如手臂的左右摆动，上下摆动；符合 运动，如直线运动和回转运动组合，两直线运动的双层液压缸 空心结构。 双活塞杆液压缸结构。 活塞杆和齿轮齿条机构。
机械手支撑系统设计（机身设计）：
机身是直接支撑和驱动手臂的部件。一般实现手臂的回转 和升降运动，这些运动的传动机构都安在机身上，或者直接构 成机身的躯干与底座相连。因此，臂部的运动越多，机身的机 构和受力情况就越复杂。机身是可以固定的，也可以是行走的， 既可以沿地面或架空轨道运动。
机身的整体设计：
工业机械手系统设计
小组成员
XXX、XXX、XXX、XXX
题目和主要技术参数：
技术参数： Dof=4；Mmax=5kg；=10r/min；=10m/min 最大工作半径:1600mm 手臂最大中心高:1200mm 手臂运动参数: 伸缩行程：1200mm 升降行程：300mm 回转范围: 0~180° 手腕运动参数:回转范围0~180°