楔块式机械手设计与仿真分解
械手结构的设计和分析
机械手腕部的结构分析
机器手手腕的自由度数，应根据作业需要来设计。机器手手腕自由度数目愈多，各关节的运动角度愈大，则机器手腕部的灵活性愈高，机器手对对作业的适应能力也愈强。
机器手手腕要与末端执行器相联，因此，要有标准的联接法兰，结构上要便于装卸末端执行器。
机器手的手腕机构要有足够的强度和刚度，以保证力与运动的传递。
为了减轻机器手运动部分的惯量，提高机器手的控制精度，一般腰部回转运动部分的壳体是由比重较小的铝合金材料制成，而不运动的基座是用铸铁或铸钢材料制成。
腰部结构要便于安装、调整。
机械手腰座结构的设计要求分析
机械手腰座结构的具体采用方案
腰座回转的驱动形式要么是电机通过减速机构来实现，要么是通过摆动液压缸或液压马达来实现，目前的趋势是用前者。因为电动方式控制的精度能够很高，而且结构紧凑，不用设计另外的液压系统及其辅助元件。考虑到腰座是机器手的第一个回转关节，对机械手的最终精度影响大，故采用电机驱动来实现腰部的回转运动。一般电机都不能直接驱动，考虑到转速以及扭矩的具体要求，采用大传动比的齿轮传动系统进行减速和扭矩的放大。
直角坐标机器手结构
圆柱坐标机器手的空间运动是用一个回转运动及两个直线运动来实现的，这种机器手构造比较简单，精度还可以，常用于搬运作业。其工作空间是一个圆柱状的空间。
圆柱坐标机器手结构
球坐标机器手的空间运动是由两个回转运动和一个直线运动来实现的，这种机器手结构简单、成本较低，但精度不很高。主要应用于搬运作业。其工作空间是一个类球形的空间。
03
机械手腰座结构的分析
腰部的回转运动要有相应的驱动装置，它包括驱动器。驱动装置一般都带有速度与位置传感器，以及制动器。
腰座要有足够大的安装基面，以保证机器手在工作时整体安装的稳定性。
气动机械手关节结构设计及运动学仿真分析
气动机械手关节结构设计及运动学仿真分析气动机械手是一种机电一体化的特种机器人。
它基于气动原理，通过气缸、节流控制阀、离合器等元器件，实现各个部位的运动。
机器人拥有人类难以实现的灵活度和速度，是现代工业生产过程中不可或缺的一部分。
因此，对气动机械手关节结构的设计和运动学仿真分析非常重要。
首先，气动机械手关节结构设计的成功与否，直接关系到机械手的精度和效率。
目前，常见的气动机械手结构大致分为两种，一种是连续轴型，另一种是分体型。
连续轴型结构主要应用于需要连续运动的操作，如滚动、旋转等。
分体型结构则适用于需要机械手能够在单个方向上进行快速而准确的定位和移动。
在关节结构的设计中，需要考虑以下几点：一是材料的选择。
机械手需要经受极高的压力及扭转力，材料的强度、韧性等特性都需要符合设计需求。
二是接头的设计。
机械手的运动靠关节的连接完成，接头的稳定性和精度直接影响到机械手的运动质量。
因此，在接头的设计中，需要注重紧固件的种类、紧固方式、接触面、间隙颗粒等问题。
三是气缸的选择。
气缸是机械手的核心部件，需要选择合适的型号和规格。
要求气缸具备高的工作压力、精度、可靠性及长寿命等特点。
四是其它部件的设计。
机械手的运动还需要配合其他辅助部件完成，如离合器、节流控制阀、气管等，设计时需要考虑每个部件的配合度和稳定性。
其次，运动学仿真分析的设计是机械手研发的一项重要工作。
通过运用仿真软件，可以模拟机械手的运动，对机械手的参数及结构的优化、修改及改进提供帮助。
运动学仿真分析主要包括以下几个方面：一是建模与导入。
将机械手的三维模型导入到仿真软件中，建立机械手的虚拟模型。
二是建立运动学模型。
对机械手的运动进行建模，包括关节角度、轴向位置、速度以及加速度的变化等。
三是运动分析。
通过对运动学模型的计算，进行机械手运动性能的分析。
通过计算机模拟，可以更好的评估机械手的运动性能，包括工作速度、运动精度、定位精度及负载能力等。
四是参数优化。
仿真机械手课程设计
仿真机械手课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解仿真机械手的基本构造和原理，掌握其运作机制。
2. 使学生了解仿真机械手在工业及日常生活中的应用，并能结合实际情境进行分析。
3. 引导学生掌握与仿真机械手相关的物理知识，如力学、电学等。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识对仿真机械手进行设计与制作的能力。
2. 提高学生运用计算机软件对仿真机械手进行模拟和编程的能力。
3. 培养学生团队协作、沟通表达及动手实践的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对科学技术的兴趣，培养创新意识和探索精神。
2. 培养学生热爱劳动、珍惜劳动成果的情感，增强实践操作的自信心。
3. 引导学生关注仿真机械手在现实生活中的应用，认识到科技进步对人类社会的重要性。
课程性质：本课程为实践性较强的综合课程，旨在通过理论与实际操作相结合的方式，使学生掌握仿真机械手的相关知识。
学生特点：学生具备一定的物理知识和动手能力，对新鲜事物充满好奇心，喜欢探索和尝试。
教学要求：注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，引导学生在实践中掌握知识，提高能力。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，使他们在学习过程中形成正确的价值观。
通过具体的学习成果分解，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 仿真机械手基本原理：介绍仿真机械手的构造、分类及工作原理，涉及课本第3章“机器人原理”相关内容。
- 机械结构及功能- 传感器与执行器- 控制系统2. 仿真机械手的应用领域：分析仿真机械手在工业、医疗、教育等领域的实际应用，结合课本第4章“机器人应用”相关内容。
- 工业生产中的自动化应用- 日常生活中的辅助功能- 特殊环境下的应用案例3. 仿真机械手设计与制作：讲解设计与制作过程，包括电路设计、编程及组装，参考课本第5章“机器人设计与制作”相关内容。
- 设计原则与方法- 常用编程语言与软件- 制作步骤与技巧4. 计算机模拟与编程：介绍仿真软件的使用，进行模拟与编程实践，涉及课本第6章“机器人编程与控制”相关内容。
搬运机械手设计及运动仿真
=25Xtg3O°
=23. lmm
经圆整取1=25mm
4、 确定“V”型钳爪的L、“取
L/R^
式中：
Rcp
由公式(2.5) (2.6)得：L=3X1^?=150
取“V”型钳II的夹角20 =120°,则偏转角“按最佳偏转角來确定, 査表得：
P二22°39'
5、机械运动范围（速度）111
5、验算腕部摆动缸：
1 =
8
w=
式中：Hm—机械效率取：0.85〜0.9
H v—容积效率取：0.7〜0.95
所以代入公式（2.13）得：
千089x0.03x（0.12-0.032）x0.85x106
T
8
=25.8（NM）
T vM = 30.5（NM）
代入公式（2.14）得：
（8x27x10^）x0,85
3.1手部抓取缸9
3.2腕部摆动液压回路10
3.3小臂伸缩缸液压回路11
3.4总体系统图12
4机身机座的结构设计13
4.1电机的选择13
4.2减速器的选择15
4.3螺柱的设计与校核15
5机械手的定位与平稳性17
5.1常用的定位方式17
5.2够响平稳性和定位精度的因素17
5.3机械手运动的缓冲装置18
This issue thi'ough the application of SolidWorks to proceed with tlie structural design of mechanical and hydraulic pnnciples of design, technology use SolidWorks feeding robot three-dimensional solid modeling and simulation of tlie movement, its basic movements can be more specific m the show people before
工业机械手设计及仿真分析指导书
工业机械手设计及仿真分析指导书一、工业机械手设计的目的毕业设计是学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节，是使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。
这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有一定意义。
工业机械手设计是机械制造、机械设计相机械电子工程(机电一体化)等专业的一个重要的综合教学实践环节，是技术基础课及有关专业课以后的一次专业课程内容的综合设计。
通过设计提高学生的机构分析与综合的能力、机械结构设计的能力、机电液一体化系统设计能力，掌握实现生产过程自动化的设计方法。
通过工业机械手毕业设计这一重要环节要求达到：1)通过设计，把有关知识(机构分析与综合、机械原理、机械设计、机械制造、先进制造技术、计算机辅助技术、液压与气动技术、自动控制理论、测试技术、数控技术、微型计算机原理及应用、自动机械设计等)中所学得的理论知识在实际中综合地加以运用，使这些知识得到巩固和发展，并使理论知识和实际生产密切地结合起来。
因此，工业机械手设计及仿真分析是有关专业基础课和专业课以后的重要的综合性的毕业设计环节。
培养学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般程序规范和方法。
2)工业机械手设计及仿真分析是机械工程专业的学生一次比较完整的机电一体化整机系统的毕业设计。
通过毕业设计环节，培养学生独立的机械整机设计的能力，树立正确的设计思想，掌握机电一体化机械产品设计的基本方法和步骤，为实际生产中各类机械产品设计打下良好的基础。
培养学生进行调查研究，面向实际，面向生产，向工人和技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。
3)通过设计，培养学生树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力，培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识。
机械手模型设计及制作(含全套CAD图纸)
毕业设计论文任务书一、题目及专题：1、题目机械手模型设计及制作2、专题机械手模型设计二、课题来源及选题依据题目来源于教学产品制作。
在工业上，机器人是用作运输或操作从前属于人工作业的一种设备，越来越多的日常事务也可以在机器人的协助下完成。
教学用机械手模型，虽然不像工业机器人那么复杂，但仍包含很重要的技术成分，例如它能实现空间坐标系三根轴向上的运动。
这一特征使通过多种方法控制其运动成为可能，机器人还有“夹钳”这一非常典型的机构。
设计技术参数：1．抓重：10千克2．自由度数：4个自由度3．座标型式：圆柱型座标4．最大工作半径：1000mm5．手臂最大中心高：1380mm6．手臂运动参数：伸缩行程400mm；伸缩速度50mm/s；升降行程200mm；升降速度50mm/s；回转范围00-2400；回转速度900/s 7．手腕运动参数：回转范围00-1800；回转速度1800/s8．定位精度：±0. 5mm三、本设计（论文或其他）应达到的要求：①收集相关设备资料，进行一种四自由度机械手模型的设计制作；②它包括总体结构、机械传动系统和伺服控制系统。
该模型具有结构简单、控制灵活、调整方便、性能稳定等特点；③完成机械手模型设计，绘制产品装配图，建议用A0标准图幅；④完成非标准零件设计图纸。
建议用A3标准图幅；⑤设计说明书一份；⑥翻译8000以上外文印刷字符或译出4000汉字以上的有关技术资料或专业文献。
四、接受任务学生：机械93 班姓名陆超五、开始及完成日期：自2012年11月12日至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任〕签名〔学科组组长研究所所长系主任签名2012年11月12日摘要科学发展观为我国工程技术的发展开辟了广阔道路，而机械手作为一种高科技自动化生产设备，已经广泛应用于国民经济的各个领域，这就对我们的教育培训部门提出了新的要求。
因此，为了适应社会发展的形势，在现有技术基础上设计一台教学型机械手有着深远的科教意义。
仿真机械手的制作方法
仿真机械手的制作方法
仿真机械手的制作方法主要包括:
1. 设计机械手结构图,确定关节数量、运动范围等参数。
2. 根据设计图,选择合适的部件,如舵机、减速机、连接杆等。
3. 利用3D打印或铝合金材料制作手掌、手指等结构部件。
4. 组装机械关节,连接控制器和电源模块。
使用螺丝、轴承等将各部件装配。
5. 焊接和调试circuit 板,编写控制程序,实现舵机的精确控制。
6. 连接触觉传感器,提供手指的触觉反馈。
7. 安装夹持器件,如吸盘、机械钳等,实现抓取功能。
8. 利用皮肤材料包覆手掌,使外观更似人手。
9. 调试各Servo motor的运动范围、力度反馈参数。
10. 重复测试,优化程序和硬件设计,达到与人手相似的抓取和运动能力。
制作仿真机械手需要机械、电子、控制、编程多方面知识的综合应用。
搬运机械手的设计和仿真
搬运机械手的设计和仿真搬运机械手是一种可以自动化地完成工业生产中物品搬运的机器人。
在工业自动化程度越来越高的今天，它成为了一个非常重要的设备。
在工业领域中，搬运机械手广泛应用于生产线、物流和仓储等场合，可以代替人工完成重复性、危险、繁琐的工作任务，提高工作效率和生产能力，减少损失和安全事故的发生。
搬运机械手分为多种类型，例如旋转臂式搬运机械手、平面式搬运机械手、升降框式搬运机械手等，每种机械手都有其独特的应用场合和设计特点。
例如，在生产线场合中，为了提高生产效率，要求机械手的搬运速度尽可能快，并且需要具有足够的灵活性和精度，能够协调好相互之间的运动，准确抓取和运输物品。
而在物流和仓储设备中，机械手面对的是不同形状、重量、尺寸的物品，需要根据具体情况设计适合的机械臂和抓取器，保证效率和精度。
搬运机械手的设计需要考虑到多个方面的因素，如运动控制、传动系统、力学与动力学和电子控制等方面。
在运动控制方面，需要设计合适的运动轨迹，使机器人每次搬运的动作能够有效地完成，在不同场合中需要选择合适的控制方法。
而在传动系统方面，需要选取合适的电机和传动方式，保证机械手的运动效率和精度。
在力学与动力学方面，则需要考虑机械手的耐用性和稳定性，以及机械手在运作过程中的力学特征和动力学特征，如速度和力的平衡等。
此外，在电子控制方面需要采用现代化的电子技术，包括传感器技术、电机控制技术等，使机械手具备可靠性与精准度。
在搬运机械手设计完成后，需要进行仿真验证，以确定机械手的动态特性和运动轨迹的正确性。
这样可以避免因安装错误或运动干扰等因素导致机械手动作出现不正常的情况，减少设计的风险和可靠性问题。
目前，常见的机械手仿真软件包括MATLAB、Simulink、ADAMS、SolidWorks等，其中ADAMS是一款功能强大的机械系统仿真软件，可以对机械手的运动、力学与动力学、碰撞检测等方面进行全面仿真，提高设计的可靠性和精度。
数控机床上下料机械手设计
1.1选题背景由于工业自动化的全面发展和科学技术的不断提高，对工作效率的提高迫在眉睫。
单纯的手工劳作以满足不了工业自动化的要求，因此，必须利用先进设备生产自动化机械以取代人的劳动，满足工业自动化的需求。
其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。
在机械行业中，机械手越来越广泛的得到使用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。
目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。
把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。
但目前我国的工业机械手技术及其工程使用的水平和国外比还有一定的距离，使用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。
因此，进行机械手的研究设计具有重要意义。
1.2设计目的目前，我国大多数工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完成，其劳动强度大、生产效率低，而且具有一定的危险性，已经满足不了生产自动化的发展趋势。
为了提高工作效率,降低成本,并使生产线发展成为柔性制造系统,适应现代机械行业自动化生产的要求,针对具体生产工艺,结合机床的实际结构，利用机械手技术，设计用一台上下料机械手代替人工工作，以提高劳动生产率。
本机械手主要和数控机床组合最终形成生产线，实现加工过程的自动化和无人化。
1.3发展现状和趋势目前，国内外各种机械手和机械手的研究成为科研的热点，其研究的现状和大体趋势一．机械结构向模块化、可重构化发展。
二．工业机械手控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，结构小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性，而且维修方便。
搬运机械手仿真设计和制作
搬运机械手仿真设计和制作随着工业自动化的不断发展，搬运机械手作为一种重要的自动化设备，在工业生产中发挥着越来越重要的作用。
本文主要探讨搬运机械手的仿真设计与制作过程，以期为相关领域的研究和应用提供有益的参考。
需要根据实际应用需求确定机械结构方案。
搬运机械手需要实现哪些动作？需要抓取和搬运哪些类型的物品？针对这些问题，我们需要展开一系列的分析和研究。
在此基础上，设计出满足要求的基本结构方案，包括机械臂、抓手、驱动系统等主要部件。
为了对搬运机械手进行精确的控制，需要建立其数学模型。
数学模型能够描述机械手的运动规律，以及各部件之间的相互关系。
常用的数学模型包括运动学模型和动力学模型。
其中，运动学模型主要描述机械手的位姿和运动轨迹，动力学模型则描述机械手在运动过程中的力和速度等物理量之间的关系。
仿真程序设计是搬运机械手仿真设计的重要环节。
在这一阶段，需要选择合适的仿真软件，如Adams、Simulink等，并根据之前建立的数学模型编写仿真程序。
仿真程序需要能够模拟机械手的实际运行情况，对各种工况进行仿真测试，以验证设计的有效性和可靠性。
在仿真程序设计完成后，需要制作物理样机以验证设计效果。
根据设计方案制作机械零件，并进行组装、调试和测试。
在此过程中，需要对机械手进行不断的优化和改进，使其在抓取、搬运等操作中具有更好的稳定性和效率。
当物理样机达到预期效果后，可以进入批量生产和实际应用阶段。
搬运机械手作为一种重要的自动化设备，在工业生产中具有广泛的应用前景。
本文主要探讨了搬运机械手的仿真设计与制作过程，包括确定机械结构方案、建立数学模型、仿真程序设计、物理样机制作等方面。
通过这些环节的不断优化和改进，我们可以实现更高效、更稳定的搬运机械手设计和制作。
随着科技的不断进步，搬运机械手的应用领域越来越广泛，例如在物流、制造业、农业等领域都有应用。
未来，我们需要进一步研究和改进搬运机械手的设计和制作技术，提高其智能化、自主化和适应性等方面的性能，以更好地满足实际应用的需求。
楔形锁紧装置的设计
楔块从插入到锁紧和装置解锁的整个模拟动画过程 （图 ７），根据实际工作状态，得出以下几个参数的分 析结果见表 ３。
图 ８ 曲线表示弹簧压力变化，图 ９ 曲线表示弹簧 变形位移，两曲线的变化趋势成反比例，随着动楔块 的插入，弹簧压缩，压力升高，当动楔块开始卡入夹紧 臂后，弹簧压缩夹紧臂夹紧动楔块，弹簧变形减小，压 力减小。图 １０ 显示了夹紧臂的张开、夹紧过程中的夹 角变化趋势。图 １１ 表达了插入力的变化趋势，在插入 开始阶段，需要对动楔块施加压力方能使夹紧臂张
在动楔块插入过程中同时存在直线运动、斜面接触
运动，其插入力 Fｉ 变化较复杂，有待经过设计仿真
计算得出。
在锁紧位置：
Fｉ
=2Fｉ（１ ｓｉｎ
γ ２
＋
f
ｃｏｓ
γ ２
）
（５）
Fｉ２
=2Fｉ１′（ｃｏｓ
γ ２
＋
f
ｓｉｎ
γ ２
）
（６）
Fｉ２ ＝kxｉ
（７）
式中：Fｓ 为动楔块锁紧力，Ｎ；Fｓ１＝Fｓ１′为接触压力，
— ４３ —
·
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ
设 计
计 算
工程机械
第 ３９ 卷 ２００８ 年 １０ 月
图 5 ADAMS 简化模型
图 6 前置参数设定
序号 １ ２ ３ ４ ５ ６
７
约束类型 Ｊｏｉｎｔ：Ｒｅｖｏｌｕｔｅ Ｊｏｉｎｔ：Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｉｎｔ：Ｆｉｘｅｄ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｓｐｒｉｎｇ ｄａｍｐｅｒ Ｐｏｉｎｔ ｍｏｔｉｏｎ
整体采用夹板式双压缩弹簧夹紧臂结构模式， 上下夹板起框架作用，夹紧臂、弹簧内外座及固定装 置安装在两夹板之间。压缩弹簧压紧夹紧臂，依靠夹 紧臂斜面与动楔块斜面之间的摩擦力实现运动部件
机械手设计及运动仿真说明书
搬运机械手结构设计及运动仿真摘要机械手可谓是自动手，能够模仿手等的部分工作一些功能，根据处理对象固定的程序还是爬行，操作工具自动运行装置。
机械手起到很多作用，简答来说可以能够取代人的复杂劳动，来实现生产活动的机械化及自动化，也可以在不良环境下运作，起到保护人身安全的作用，因为这方面的要求我们可以将机械手应用于机械制造中锻造方面、冶金方面、电子方面等部门，将机械手运用这些方面可以提高生产效率等。
本课题要求是通常圆柱坐标系设计的搬运机械手。
论文中是对对机械手的功能、分类及进行了叙述，并通过该论文设计要求，对机械手的手、腕、臂以及机身的结构方面的设计及计算和液压传动原理方面设计，使其能实现自动上料、腕部旋转、手臂伸展、机身旋转及升降等动作，并运用Pro/E对搬运机械手的工作过程进行机构运动仿真。
通过运动仿真对机械手的结构设计有个比较详细的了解，能够更好让机械手广泛运用于工业方面。
关键词机械手；液压传动；机械手结构设计；运动仿真Handling Robot Design and Motion SimulationAbstractManipulator can be described as automatic hand, can mimic some of the features hands and other parts of the work, according to the processing target fixed procedure or crawling, operating tool automatically run devices. Robot plays many roles, it may be able to replace short-answer people's complex labor to mechanization and automation of production activities, and can also operate in adverse environments, protect the personal safety role because this requirement, we can The robot used in machinery manufacturing in terms of forging, metallurgy, electronics and other departments, the robot can use these areas to improve production efficiency.The requirements of the subject is generally cylindrical coordinate system designed handling robot. Paper is a mechanical hand function, classification and has been described, and by the paper design requirements, design and calculation of structures of the robot's hand, wrist, arm, and body and hydraulic drive principle aspects of the design, so that it can automatic feeding, wrist rotation, arm extension, rotation and lifting and other body movements, and the use of Pro / E for the handling of the robot motion simulation work processes. By motion simulation to design the robot has a more detailed understanding, better able to make the robot widely used in industry.Keywords manipulator; hydraulic transmission; hand structure design; motion simulation目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 研究意义 (2)1.3 国内外研究现状分析 (3)1.4 研究的主要内容及方法 (3)1.5 工业机械手的分类，基本形式及组成 (4)1.5.1 工业机械手的分类 (4)1.5.2 工业机械手的基本形式 (4)1.5.3 基本组成 (6)1.6 本章小结 (9)第2章搬运机械手总体设计方案 (10)2.1 搬运机械手设计参数 (10)2.2 搬运机械手基本形式的选择 (11)2.3 驱动机构的选择..................................................... 错误！未定义书签。
楔块式机械手设计与仿真
楔块式机械手设计与仿真楔块式机械手是一种常用于工业自动化生产线上的机械手，它通过将多个楔块组成的可旋转结构连接起来，并通过电机驱动实现灵活的运动和旋转。
本文将介绍楔块式机械手的设计与仿真方法。
一、机械手的结构设计楔块式机械手的结构设计是基于机械手的功能需求和运动轨迹而进行的。
其基本结构包括底座、旋转机构、抓取机构和控制系统等部分。
1.底座：机械手的底座通常采用硬度高、稳定性好的材料制作，以确保整个机械手的稳定性和抗压能力。
2.旋转机构：机械手的旋转机构常采用两种结构形式：一种是单轴旋转机构，另一种是多轴旋转机构。
在单轴旋转机构中，机械手仅能在一个平面内进行旋转，而多轴旋转机构则能够实现多维度的旋转和灵活的运动轨迹。
多轴旋转机构的结构复杂度更高，但其具有更为广泛的应用场景。
3.抓取机构：机械手的抓取机构是实现抓取、夹取和放置物料的重要部分，其结构分为夹持式机械手和吸盘式机械手两种。
夹持式机械手采用夹具，可根据物料的形状进行设计，并具有更好的稳定性和抓取效果；吸盘式机械手则采用气压吸盘，尤其适用于对脆弱物品的抓取。
4.控制系统：机械手的控制系统分为硬件和软件两部分。
硬件部分包括电机、传感器、电源、线路等，而软件部分则是对控制器进行编程、进行调试和进行运行的重要部分。
二、机械手的仿真设计机械手的仿真设计是一种便捷高效的设计方法，通过计算机软件对机械手进行虚拟设计和仿真验证，可以有效降低设计成本和加快开发速度。
以下是机械手仿真设计的具体流程。
1.建立机械手模型。
仿真软件通常提供多种预设建模工具和材质库，可以根据实际需要选择不同的模型，并按照实际尺寸和比例进行建模。
2.设定运动轨迹。
在模型建立完成后，需要通过设定运动轨迹和规划运动路径，确定机械手在工作空间的运动方式。
3.定义控制方式。
仿真软件通常提供多种控制方式，可以根据实际需求自定义控制参数和运动指令。
4.进行仿真验证。
在模型建立、运动轨迹设定和控制参数定义完成后，可以进行仿真验证，验证机械手的动态性能、稳定性和抓取效果等。
多自由度欠驱动仿生机械手机构与造型设计
多自由度欠驱动仿生机械手机构与造型设计由于战争、交通事故等原因,全世界的断臂、断手患者的数量日益增加,因此对假肢、假手的需求也不断的扩大。
同时,在工业生产的特殊环境中,对复杂形状的物体进行自适应抓取,也需要这样的仿生机械手。
但目前市场上接近真手功能的假手通常是机电结合的高科技产品,不但价格昂贵且维护费用高,不能满足广大患者的需要；而且由于人手的自由度多导致的驱动控制系统复杂的问题现在一直也没能得到很好解决。
因此研究开发具有一般人手功能、便于维护而又成本较低的假手一直是研究者和工程师们的不懈追求。
基于上述思路,研制了15自由度欠驱动仿生机械手。
首先,利用多自由度差动驱动原理设计了5自由度差动滑轮组,放置在手掌部分,用于驱动手指运动；手指关节之间用片簧连接,构成弹性铰,并采用模块化嵌入式设计。
通过差动驱动原理与弹性铰链的巧妙结合,设计的仿生机械手机构仅由一个原动力便可驱动手的15个关节进行运动,并具有对抓取物体的自适应性(原动力可由患者的上臂或上肩带动而不需要原动机)。
在此基础上,本文设计了常闭和常开两种状态的仿生机械手,并对常开状态的仿生手设计了反向自锁机构对手指进行抓取控制。
然后,对仿生机械手的运动驱动力以及驱动行程进行了分析,模拟了手指的运动及驱动力随时间变化的曲线。
同时,应用产品形态设计理论和人机工程学原理对仿生机械手进行了造型和参数设计。
并应用Solidworks三维软件对仿生机械手进行三维建模,并通过STL接口利用快速成型机制造出仿生机械手的各部分零件。
最后,对零件进行装配,调试仿生机械手的运动,并应用仿生机械手对不同形状的物体进行了抓取试验。
机械手关节结构设计及运动学仿真分析
毕业设计（论文）题目：机械手关节结构设计及运动学仿真分析（英文）：Manipulator joint structure designand kinematics simulation analysis院别：机电学院专业：机械电子工程姓名：学号：指导教师：日期：机械手关节结构设计及运动学仿真分析摘要图纸请联系qq625880526本课题为机械手关节结构设计及运动学仿真分析。
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。
〖1〗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。
本文重点解决的问题——结构设计及仿真。
本课题中主要内容是：（1）设计机械手关节结构；（2）关节结构的参数设计；（3）用仿真软件进行运动过程模拟分析以此来改善结构设计，直到得出满意的结果为止；（4）绘制总装图和零件图；目标：满足机械手关节结构的设计要求。
关键词：结构设计；参数设计；运动学仿真Manipulator joint structure design and kinematics simulation analysisABSTRACTThe topic for the manipulator joint structure design and kinematics simulation analysis. Industrial machinery hand is the inevitable product of industrial production,it is a copy of the upper part of the human body functions, in accordance with a predetermined transfer request or the workpiece hold the tools to operate the equipment automation technology, to achieve industrial production automation, the promotion of industrial production of the further development plays an important role in. So they have strong vitality of the people by the extensive attention and welcome. Practice has proved, the industrial robot can replace the staff of the heavy labor, significantly reduced labor intensity of workers, improve working conditions, improve labor productivity and the level of automation. Industrial production often appears in the bulky workpiece handling and frequent long-term, monotonous operation, a mechanical hand to be effective. In addition, it can be in high temperature, low temperature, water, the universe, radioactive and other toxic, pollution of the environment under the conditions of operation, but also show its superiority, there are broad development prospects.This topic through the application of AutoCAD technology on the manipulator structure design and hydraulic transmission principle of design, the use of Solidworks technology mechanical hand for3D solid modeling, and carried on the movement simulation, which can be the basic motion more specific show in front of people. It can carry out the automatic feeding movement; in the installation of the workpiece, the workpiece to the chuck clamping movement. On the manipulator movement speed is to meet productivity requirement to set up.This paper focuses on the problem -- the structure design and simulation.In this paper the main content is:(1) design of mechanical hand joint structure;(2) joint structure parameter design;(3) using simulation software in motion process simulation analysis in order to improve the structure design, until satisfactory results are obtained；(4) drawing assembly drawing and parts drawing；Target：Meet the mechanical hand joint structure design requirement.〖2-4〗Key words：Structure design；parameter design；kinematics simulation目录第一章绪论 (1)1.1 研究机械手的意义 (1)1.2工业机器人概述 (1)1.3机器人的历史与现状 (4)1.4机器人发展趋势 (5)第2章机械手关节结构形式设计 (7)2.1机械手的要求与原始始据 (7)2.1.1原始数据及资料 (7)2.1.2料槽形式及分析动作要求 (7)2.2机械手的基本结构 (8)2.3机械手结构设计 (9)2.3.1 机身机座的设计 (9)2.3.2手部结构设计 (11)2.3.3 腕部结构设计 (14)2.3.4臂伸缩的机构设计 (16)2.4本章小结 (18)第3章机械手关节参数设计 (19)3.1 参数设计优点 (19)3.2 机座结构参数设计 (19)3.3伸缩臂参数设计 (21)3.3.1工作负载R和工作压力P (21)3.3.2工作速度和速比的确定 (22)3.3.3液压缸缸筒内径D和活塞杆直径d的确定 (22)3.3.4液压缸的计算 (23)3.3.5液压缸稳定性和活塞杆强度校核 (24)3.3.6连接零件的强度计算 (27)3.3.7腕部回转缸的计算 (28)3.4手部参数设计 (30)3.5本章小结 (33)第四章液压系统原理设计及草图 (34)4.1手部抓取缸 (34)4.2腕部摆动液压回路 (34)4.3小臂伸缩缸液压回路 (35)4.4总体原理图 (36)4.5本章小结 (37)第五章机械手关节的模拟仿真 (38)5.1 仿真内容 (38)5.2 仿真方法 (38)5.3机械手关节的运动学分析 (39)5.3.1机械手手部夹紧的运动仿真运动仿真及分析 (39)5.3.2机械手腕部转动的运动仿真 (39)5.3.3机械手臂部的运动仿真分析 (39)5.3.4机械手的整体的运动仿真分析 (40)5.4 本章小结 (40)第六章全文总结 (41)参考文献 (42)致谢 (44)附录 (45)机械手关节结构设计及运动学仿真分析第一章绪论1.1 研究机械手的意义机械手是模仿人的手部动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置。
楔块式机械手设计与仿真
楔块式机械手设计与仿真楔块式机械手是目前工业自动化生产中常用的机器人之一，特点是结构简单、稳定性高、可操作范围广等。
在机械手设计与仿真方面，楔块式机械手的应用越来越广泛，为生产制造业的发展提供了有力的支持。
本文将介绍楔块式机械手的设计与仿真，包括结构设计、动力学分析、运动控制等方面。
一、结构设计楔块式机械手一般由基座、手臂、活动面板和手柄四部分组成。
其中，基座如果是浅圆碗形的话可以方便地控制机器手的运动。
手臂主要是负责机器手的伸缩，长度可根据需要调节。
活动面板可以搭配不同颜色的楔形块实现不同的功能。
而手柄则用来控制机器手的移动。
在设计时，需要关注的主要是机器手的稳定性、负载能力以及精度。
由于楔块可以互锁在一起，因此机器手在运动过程中不会出现松动，稳定性较高。
同时，在负载方面，由于楔块之间存在摩擦力，因此机器手具有较高的负载能力。
二、动力学分析机器人的动力学分析是机器手设计与仿真中的重要部分，其主要目的是确定机器手的加速度、速度和力矩等参数。
在楔块式机械手的动力学分析时，需要考虑机器手的质量、惯性和运动学参数等因素。
在实际应用中，机器手的质量、惯性和运动学参数往往是未知的，需要通过实验等方法来确定。
通常采用的方法是利用运动学模型来计算机器手的位置和速度，再通过动力学模型来计算机器手的加速度和力矩等参数。
这样就可以通过模拟计算来得出机器手在不同工况下的运动特性和负载能力等数据。
三、运动控制机器手的运动控制是机器手设计与仿真的另一个重要部分，其主要目的是实现机器手运动的精确控制和过渡。
在楔块式机械手的运动控制中，需要特别关注以下几个方面：1、位姿控制在机器手的运动中，位姿控制是最基本的运动控制模式。
通过控制机器手的输入，可以实现机器手在空间中的精确定位和移动。
2、力控制机器手的力控制主要指机器手在夹取或放置物体时的力量控制。
在夹取物体时，需要控制机器手的夹力，以防止物体因夹力不足而滑落；在放置物体时，需要控制机器手的释放力，以防止物体被过度压缩或损坏。
锻造机械手设计、建模及ADAMS仿真
锻造机械手设计、建模及ADAMS仿真文章结合对自动化工业锻造流水线的应用对象，选定了机械手所要实现的功能。
首先，对该锻造机械手具体结构进行了建模、虚拟装配，并对部分关键零件进行强度校核。
然后，把简化的模型导入到ADAMS进行后续的约束和驱动添加，从而获得机械手臂的虚拟样机。
并通过运动仿真模拟了机械手臂关节的运动曲线，结果表明所建立模型正确性与合理性。
标签：锻造机械手；建模；虚拟装配；ADAMS仿真机械手（机器人）是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备[1]。
机器人的诞生能够显著提高生产率以及改善工作环境等。
因此对机械手的研究具有重大的意义。
国内外许多学者已对机械手建模、优化设计、控制、运动学及动力学仿真等方面做了大量的研究工作[2-6]。
其中，张明辉等人[2]对并联机械手动力学仿真进行了研究并通过运动学和动力学仿真模型，为进一步对机械手的设计与分析奠定了基础。
文献[3]针对五自由度机械手，通过UG建立实体仿真模型，然后将模型导入ADAMS中建立了虚拟样机，并且进行了动力学仿真，分析了末端机械手速度对各关节力矩、角速度和角加速度的影响，这对提高机械手的设计性能及机械手的控制分析等打下了基础。
总体来说，对机器人相关的研究方面取得了一些进展，但对机械手（机器人）的研究还有待进一步深入下去。
文章的研究正是基于某企业锻造流水线对机械手的功能需求而进行开展的，首先对装配机械手的总体功能进行了分析。
然后对各个部分进行了三维建模及虚拟装配，并对部分关键零件进行强度校核。
最后，运用ADAMS进行仿真分析，结果表明所建立模型正确性与合理性，为下一步研究机械手的智能控制提供了设计参数。
1 应用背景及功能分析根據某锻造企业的需求，锻造时，锻件按特定的位置放在锻造炉中进行加热；锻造炉门通过PLC控制其开放和关闭状态。
当机械手臂靠近炉门时，通过PLC 控制其打开，待机械手臂抓取锻件取出后，炉门被再次被控制而关闭。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
摘要《数字化仿真与设计》技能训练是在学习相关专业方向课和专业选修课程后，进行的一次综合性设计技能训练。
通过综合技能训练，使学生能够运用所学过的基础课、学科基础课、专业平台课和专业方向课的有关理论知识，以及实习、实验等实践技能，达到巩固、加深和拓展所学知识的目的。
机械手，即与物件接触的部件。
由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手在本课题中我们采用夹持式手部结构。
夹持式手部由手指和传力机构所构成。
手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。
回转型手指结构简单，制造容易，故应用较广泛。
平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。
手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位和物件的重量及尺寸。
而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。
本次《数字化仿真与设计》技能训练的工作内容包括：原理分析与设计计算、参数化设计与仿真、快速成型与分析、工程图样设计和编制技术文件五部分。
关键词：机械手；数字化；设计；仿真目录一、技能训练的目的............................................ - 1 -二、主要技术参数与要求........................................ - 2 -三、原理分析与设计计算........................................ - 3 -1、工作原理分析........................................... - 3 -2、设计计算............................................... - 3 -2.1设计时应考虑的几个问题............................. - 3 -2.2计算时的“三确定”................................. - 4 -2.3驱动力的计算....................................... - 5 -3、零件的选择及尺寸确定................................... - 7 -3.1手臂杠杆的选择及尺寸确定........................... - 7 -3.2外壳的选择及尺寸确定............................................................... - 8 -3.3拉杆的选择及尺寸确定............................... - 9 -3.4支撑块的选择及尺寸确定............................. - 9 -3.5圆柱销的选择及尺寸确定............................ - 10 -3.6挡圈的选择及尺寸确定.............................. - 10 -3.7垫圈的选择及尺寸确定................ 错误！未定义书签。
3.8螺钉的选择及尺寸确定.............................. - 11 -3.9夹紧部件的选择及尺寸确定.......................... - 12 -四、参数化建模与仿真......................................... - 13 -1、零件建模.............................................. - 13 -1.1手臂杠杆的建模.................................... - 13 -1.2外壳的建模........................................ - 15 -1.3拉杆的建模........................................ - 16 -1.4支撑块的建模...................................... - 17 -1.5圆柱销的建模...................................... - 17 -1.6弹性挡圈的建模.................................... - 18 -1.7垫圈的建模.......................... 错误！未定义书签。
1.8螺钉的建模........................................ - 18 -1.9圆弧夹块的建模.................................... - 19 -2、虚拟装配.............................................. - 20 -2.1为全部建模完成的零件进行装配...................... - 20 -2.2爆炸图的制作...................................... - 20 -2.3装配序列的制作...................... 错误！未定义书签。
3、运动仿真.............................................. - 21 -3.1连杆和运动副的创建................................ - 22 -3.2仿真动画输出...................................... - 22 -五、快速成型与分析.................................................................................... - 23 -1、快速成型简介.......................................... - 23 -2、快速成型的特点........................................ - 23 -3、快速成型的过程........................................ - 23 -六、工程图图样设计...................................................................................... - 24 -1、装配图设计............................................ - 24 -1.1装配图的转换...................................... - 24 -1.2装配图的标注...................................... - 24 -2、零件图的设计.......................................... - 25 -2.1零件图的转换...................................... - 25 -2.2零件图的标注...................................... - 26 -七、技术经济评价........................................................................................ - 27 - 结束语....................................................... - 28 - 参考文献..................................................... - 29 -一、技能训练的目的《数字化设计与仿真》技能训练是在学习相关专业方向课和专业选修课程后，进行的一次综合性设计技能训练。
通过综合技能训练，使学生能够运用所学过的基础课、学科基础课、专业平台课和专业方向课的有关理论知识，以及实习、实验等实践技能，达到巩固、加深和拓展所学知识的目的。
通过对机械系统中的典型机构的分析、三维设计、快速成型和工程设计等现代设计技术的训练，使学生们加深对机械产品的现代设计方法、设计过程和设计技巧的理解；通过对典型机构的三维设计、仿真设计和快速成型的综合性训练，使学生们巩固并加强对三维设计、三维高级应用技术等知识的认知；通过对典型机构的工程设计、设计计算和技术文件的编写，使学生们掌握查阅相关工程设计手册、设计标准和设计资料的方法，巩固并加深对实用设计技术知识的认知。
通过对典型机构的设计，使学生们能够获得机电产品现代设计技术的综合性技能训练，提高工程技术设计的能力，加强三维技术设计与仿真的能力，提高分析和解决工程技术问题的能力及创新意识，为培养具有高素质的应用型卓越机械工程技术人才奠定良好的基础。
二、主要技术参数与要求设计题目：楔块杠杆式机械手数字化设计与仿真。
设计参考图样：如图2-1图2-1楔块杠杆式机械手技术参数与要求：手指运动速度25mm/s，手指捏紧力50N。
要求水平握持工件，工件为圆柱形物体，直径60mm。
三、原理分析与设计计算1、工作原理分析本设计说明书仅讲述楔块杠杆式机械手。
此种机械手的的驱动可以分为多种。
无论哪种驱动都是带动楔块运动。
驱动装置带动楔块，楔块向下运动，克服弹簧拉力，使杠杆手指装有滚子的一端向外张开，从而使工件夹紧。
楔块向上运动，则在弹簧拉力作用下，使手指松开。
2、设计计算2.1设计时应考虑的几个问题2.1.1应具有足够的夹紧力在确定手指的握力时，除考虑工件重量外，还应考虑在传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证工件不致产生松动或脱落。
2.1.2手指间应有一定的开闭角两个手指张开与闭合的两个极限位置所夹的角度称为手指的开闭角。
手指的开闭角保证工件能顺利进入或脱开。
若夹持不同直径的工件，应按最大直径的工件考虑。
2.1.3应保证工件的准确定位为使手指和被夹持工件保持准确的相对位置，必须根据被抓取工件的形状，选择相应的手指形状。
2.1.4应具有足够的强度和刚度手指除受到被夹持工件的反作用力外，还受到机械手在运动过程中所产生的惯性力和振动的影响，要求具有足够的强度和刚度以防止折断或弯曲变形，但应尽量使结构简单紧凑，自重轻。
2.1.5应考虑被抓取对象的要求应根据抓取工件的形状、抓取部位和抓取数量的不同，来设计和确定手指的形状。