工业机械手设计(机械系统设计)讲解
机械手课程设计工业机械手设计
仲恺农业工程学院机械系统设计课程设计说明书设计题目：工业机械手设计学院：机电工程学院班级：机械电子091班学号：202020834127姓名：朱小华指导教师：张日红、关秋菊、施俊侠完成日期：2021-5-25第一章机械手设计任务书 (3)课程设计目的 (3)设计内容和要求 (3)第二章腕部设计 (4)腕部设计的大体要求 (4)碗部的机构设计 (4)碗部设计的计算 (6)拉紧装置原理 (7)第三章手臂的设计 (8)手臂旋转机构设计 (8)驱动力矩的计算 (10)缸盖联接螺钉和动片联接螺钉计算 (11)夹紧缸弹簧的确信 (12)第四章液压系统操纵 (13)液压系统动作循环及电磁铁动作顺序表 (13)4.2 机械手总的液压操纵图 (13)4.3 现场器件跟PLC的连线 (14)4.4 PLC三菱编程梯形图： (15)第五章参考文献 (20)第一章机械手设计任务书课程设计是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大体理论、大体知识与大体技术去解决专业范围内的工程设计问题而进行的一次大体训练。
这对学生即将从事的相关技术工作和以后事业的开拓都具有必然意义。
其要紧目的：一、培育学生综合分析和解决本专业的一样工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识。
二、培育学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，把握工程设计的一样程序标准和方式。
三、培育学生树立正确的设计思想和利用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算，数据处置，编写技术文件等方面的工作能力。
四、培育学生进行调查研究，面向实际，面向生产，向工人和技术人员学习的大体工作态度，工作作风和工作方式。
（一）原始数据及资料（1）原始数据：a、生产纲领：100000件（两班制生产）b、自由度（四个自由度）臂转动210°臂上下运动 300mm臂升长（伸缩） 400mm手部转动±180°（2）设计要求：a、上料机械手结构设计图、装配图、各要紧零件图（一套）b、液压原理图（一张）c、设计计算说明书（一份）（3）技术要求要紧参数的确信：a、坐标形式：圆柱坐标b、抓重：200Nc、自由度：4个d、臂的运动行程：伸缩运动400mm，回转运动210°，起落运动300mme、臂的运动速度：伸缩运动＜250mm/s，回转运动＜90°/s起落运动＜70mm/sf、腕部的运动行程：回转运动180°g、腕部的运动速度：回转运动＜90°/sh、定位方式：电位器（或接近开关等）设定，点位操纵i、手指夹持范围：棒料直径φ50－φ70mm，长度450－1200mmj、驱动方式：液压（中、低系统）k、定位精度：±3mml、操纵方式：PLC操纵（二）料槽形式及分析动作要求（1）料槽形式由于工件的形状属于小型回转体，此种形状的零件通常采纳自用输送的输料槽，该装置结构简单，不需要其他动力源和特殊装置，因此本课程题采纳此种输料槽。
工业机械手部系统的设计5.25
合肥工业大学毕业设计中文题目：工业机械手部系统的设计英文题目：Material handling system design robotHand department学生姓名刘健健系别专业班级指导教师成绩评定2011年6月目录摘要在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。
工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平。
目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，一般采取示教再现的工作方式。
针对用于给冲压设备运送物料的物料搬运机器人的手部系统进行设计。
通过对机器人的大臂、小臂和机械手的结构的设计，选择合适的传动方式、驱动方式包括伺服电机、步进电机和传动方式的选择，以实现关节的伺服控制和制动问题，以及搬运时的抓紧力、抓紧方式，从而实现物料的准确搬运。
关键词：机器人；机械手；伺服；制动ABSTRACTIn the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the production efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way.To stamp out the equipment used to transport material material handling the robot's hand to design the system. the robot's arm, pudgy forearms and robot structure designed to choose a suitable transmission, including the servo motor drive mode and step into the motors and drive the way to achieve the capsules of the server to control and brake problems, and handling of no force, no way to achieve the accuracy of this material.KEY WORDS: robot; servocontrol; brake工业机械手一、设计目的和参数1、工业机械手设计的目的：机械产品综合设计课程设计是机械设计制造及其自动化专业，机械设计专业模块的一个重要教学环节是继基础课及主干专业课以后的一次综合设计，是一次比较完整的整机设计，是毕业设计的主要考查对象。
机械手设计讲解
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。
工业机械手设计《机械系统设计》课程设计指导
一、《机械系统设计》课程设计指导书 1.1 课程设计的目的《机械系统设计》课程设计是在学完本课程后，进行一次学习设计的综合性练习。
通过课程设计，使学生能够运用所学过的基础课、技术基础课和专业课的有关理论知识，及生产实习等实践技能，达到巩固、加深和拓展所学知识的目的。
通过课程设计，分析比较机械系统中的某些典型机构，进行选择和改进；结合结构设计，进行设计计算并编写技术文件；完成系统主传动设计，达到学习设计步骤和方法的目的。
通过设计，掌握查阅相关工程设计手册、设计标准和资料的方法，达到积累设计知识和设计技巧，提高学生设计能力的目的。
通过设计，使学生获得机械系统基本设计技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力，并为进行机械系统设计创造一定的条件。
1.2 课程设计的内容《机械系统设计》课程设计内容由理论分析与设计计算、图样技术设计和技术文件编制三部分组成。
1.2.1 理论分析与设计计算：（1）机械系统的方案设计。
设计方案的分析，最佳功能原理方案的确定。
（2）根据总体设计参数，进行传动系统运动设计和计算。
（3）根据设计方案和零部件选择情况，进行有关动力计算和校核。
1.2.2 图样技术设计：（1）选择系统中的主要机件。
（2）工程技术图样的设计与绘制。
1.2.3编制技术文件：（1）对于课程设计内容进行自我经济技术评价。
（2）编制设计计算说明书。
1.3 课程设计题目、主要技术参数和技术要求1.3.3课程设计题目和主要技术参数（工业机械手系统设计）工业机械手系统设计技术参数： Dof=4；M max =5kg ；max =10r/min ；maxv =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°三、《机械系统设计》课程设计（机械手）的步骤与方法3.1明确题目要求，查阅有关资料学生在获得课程设计的题目之后，首先应明确设计任务，并阅读《机械系统设计》课程设计提纲，了解课程设计的目的、内容、技术要求和设计步骤。
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。
工业机械手控制系统设计与调试知识讲解
工业机械手控制系统设计与调试项目4 工业机械手控制系统设计与调试机械手示意图如下：一、机械手控制要求 :在工业自动化生产中，无论单片机还是组合机床，以及自动化生产流水线，都要用到机械手完成工件的取放。
现有一个机械手，它的任务是将A上的工件搬运到B上，其工作顺序是：下降——加紧工件——上升——右移——下降——松开工件——上升——左移回原位。
系统由液压驱动，机械手的上升、下降、左移、右移都用双线圈三位电磁阀气动缸完成。
当某个电磁阀通电时，就保持相对应的动作，即使线圈再断电仍然保持，直到相反方向的线圈通电，相应的动作才结束。
例如：当下降电磁阀通电时，机械手下降；下降电磁阀断电时，机械手停止下降；只有当上升电磁阀通电时，机械手才上升。
机械手的加紧和放松采用单向阀控制，通电时加紧，断电时放松。
设备上装有上、下、左、右、加紧、放松六个限位开关，控制对应工作的结束。
二、机械手工作过程：机械手的动作和检测元件、执行元件的布置图如下所示：机械手的初始位置停在原点，按下启动按钮后，机械手将完成一系列动作：从原点开始，按下启动按钮时，下降电磁阀通电，机械手下降。
下降到底时，碰到下限位开关，下降电磁阀断电，机械手下降停止；同时接通夹紧电磁阀，机械手夹紧。
夹紧后，上升电磁阀通电，机械手上升。
上升到顶时，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止；同时接通右移电磁阀，机械手右移。
右移到位时，碰到右限位开关，右移电磁阀断电，机械手右移停止。
若此时工作台上无工件，则光电开关接通，下降电磁阀通电，机械手下降。
于是又开始下降—放松—再上升—左移，回到原点。
至此机械手经过8步动作完成了一个周期。
上诉过程中，机械手的下降、上升、右移、左移等动作的转换，是由相应的限位开关来控制的，而夹紧、放松动作的转换是由时间来控制的。
光电开关的作用是为了保证机械手右移到位后，必须在右工作台上无工件时才能下降，若上次搬运到右工作台上的工件尚未移走，机械手应自动暂停等待。
工业机械手的设计说明书解析
机械系统设计课程设计说明书设计题目：工业机械手设计学院：机电工程学院班级：机械092班姓名：学号：第四章手臂的设计4.1手臂伸缩的设计计算手臂是机械手的主要执行部件。
它的作用是支撑腕部和手部，并带动它们在空间运动。
臂部运动的目的，一般是把手部送达空间运动范围内的任意点上，从臂部的受力情况看，它在工作中即直接承受着腕部、手部和工件的动、静载荷，而且自身运动又较多，故受力较复杂。
机械手的精度最终集中在反映在手部的位置精度上。
多义性在选择合适的导向装置和定位方式就显得尤其重要了。
1. 伸缩液压缸的设计计算1.1 求水平伸缩直线运动液压缸的驱动力根据液压缸运动时所需克服的摩擦、回油背压及惯性等几个方面的限力，来确定液压缸所需的驱动力。
手臂的伸缩速度为300mm/s行程L=400mm抓重100N液压缸活塞的驱动力的计算F F F F F=+++回摩密惯式中F摩一一摩擦阻力。
手臂运动时，为运动件表面间的摩擦阻力。
若是导向装置，则为活塞和缸壁等处的摩擦阻力。
F密一一密封装置处的康擦阻力;F回一一液压缸回油腔低压油掖所造成的阻力;F惯一一起动或制动时，活塞杆所受平均惯性力。
F 摩、F密、F回、F惯的计算如下。
4.1.1. F摩的计算不同的配置和不同的导向截面形状，其摩擦阻力不同，要根据具体情况进行估算。
图4-15为双导向杆导向，其导向杆截面形状为圆柱面，导向杆对称配置在伸缩缸的两侧， 启动时，导向装置的摩擦阻力较大，计算如下:由于导向杆对称配置，两导向杆受力均衡，可按一个导向杆计算。
0AM=∑b G L aF =总b G LF =总a0Y =∑b a G F F +=得a L a F G a +⎛⎫=⎪⎝⎭总'2L a F G a μ+⎛⎫∴=⎪⎝⎭总摩 式中G 总——参与运动的零部件所受的总重力(含工件重),估算G 总=(100+700)N=800N L ——手臂参与运动的零部件的总重量的重心到导向支承前端的距离(m),L=100mma ——导向支承的长度,a=150mm;'μ一一当量摩擦系数，其值与导向支承的截面形状有关。
机械手设计涉及知识点
机械手设计涉及知识点机械手设计是现代工程领域中一个重要的课题，它涉及到多个学科和领域的知识。
在机械手设计中，我们需要考虑到机械结构设计、控制系统设计、传感器技术以及人机交互等多个方面的知识点。
下面将对机械手设计涉及的主要知识点进行阐述。
一、机械结构设计机械结构设计是机械手设计中的核心内容之一。
它涉及到机械手的外形尺寸、关节布局、运动链设计等方面。
在机械手结构设计中，我们需要考虑到机械手的稳定性、刚度和精度等因素。
此外，还需注意机械手的负载能力和工作空间大小的设计，以满足实际工作场景的需求。
二、控制系统设计控制系统设计是机械手设计中的另一个重要方面。
它包括机械手的运动控制和力/力矩传感器的反馈控制。
在机械手的运动控制中，我们需要考虑到机械手的位置控制、速度控制和力控制。
在力/力矩传感器的反馈控制中，我们需要采集机械手工作时的实时力/力矩数据，并对其进行处理和控制。
三、传感器技术传感器技术在机械手设计中起到了至关重要的作用。
通过传感器，可以采集到机械手内外部环境信息，如位置、速度、力、温度等。
在机械手设计中，我们需要选择合适的传感器，并设计相应的信号采集电路和处理算法。
传感器的选型和布置对机械手的性能和可靠性有着至关重要的影响。
四、人机交互在机械手设计中，人机交互也是一个不可忽视的方面。
机械手的操作界面应该简洁、直观，并提供友好的交互方式。
同时，还需要考虑到人机之间的信息交流和反馈。
可以通过触摸屏、语音交互和手势识别等方式来实现人机交互。
五、其他相关知识点除了以上主要的知识点外，机械手设计还涉及到力学、电子、控制理论等多个学科的知识。
力学知识用于分析机械手的静力学和动力学特性，电子知识用于设计控制电路和信号处理算法，控制理论知识用于设计机械手的运动控制算法。
综上所述，机械手设计涉及到机械结构设计、控制系统设计、传感器技术以及人机交互等多个知识点。
在机械手设计过程中，我们需要综合运用这些知识点，以满足机械手在实际工作中的要求。
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。
工业机械手设毕业设计知识
主标题栏
认真回顾有关设计过程及设计内容，进一 步把还不懂的、不甚懂的或尚未考虑到的问题 弄懂、弄透，以便取得更大的收获。充分做好 答辩前的准备工作。
毕业设计答辩采用学生单独答辩的形式进 行。
不参加答辩而由别人代交图纸的一律以不 及格处理。
希望同学们按时进行答辩，并预祝同学们 取得好成绩！
3.毕业设计是学生在校期间所学知识、理论 及各种能力的综合应用与升华,是创新潜能得 到激发的过程，是对专业教学目标、教学过 程、教学管理和教学效果的全面检验
本次毕业设计的任务：工业机械手的设计
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。
注塑机机械手
❖ 2）组成自动生产线
❖ 在单机自动化的基础上，若采用机械手自动装 卸和输送工件，可使一些单机连接成自动生产 线。目前在轴类和盘类工件的生产线上，采用 机械手来实现自动化生产尤为广泛。如：轴类 加工自动生产线及其上下料机械手、盘类加工 自动生产线及其机械手、齿轮加工机床的上下 料机械手等。
运动名称 伸缩 升降 横移 回转 俯仰
运动名称 回转
上下摆动 左右摆动
横移
表1-1 臂部的运动参数符号 X行程范围（mm或 Nhomakorabea）Z
Y
φ
θ
表1-2 腕部的运动参数
符号 ω
行程范围(mm或°)
θ1 φ1 y1
速度（mm/s或°/s） 速度(mm/s或°/s)
五、设计工作量
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。
机械手的设计详解
1 前言1.1 国内外发展概况]1[机械手首先是美国开始研制的。
1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。
它的结构是：机体上安装一个回转长臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教型的。
1962年，美国联合控制公司在上述方案的基础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）。
运动系统仿照坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩、用液压驱动；控制系统用磁鼓作为存储装置。
不少球坐标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,专门生产工业机械手。
1962年美国机械制造公司也实验成功一种叫Vewrsatran机械手。
该机械手的中央立柱可以回转、升降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，麻省理工学院研究Unimate-Vicarm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，定位误差小于±1毫米。
联邦德国机械制造业是从1970年开始应用机械手，主要用于喷涂、起重运输、焊接和设备的上下料等作业。
联邦德国KnKa公司还生产一种喷涂机械手，采用关节式结构和程序控制。
日本是机械手发展最快、应用最多的国家。
自1969年从美国引进两种机械手后大力从事机械手的研究。
前苏联自六十年代开始发展和应用机械手，至1977年底，其中一半是国产，一半是进口。
目前，工业机械手大部分还属于第一代，主要依靠工人进行控制；改进的方向主要是降低成本和提高精度。
第二代机械手正在加紧研制。
它设有微型电子计算控制系统，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，是机械手具有感觉机能。
第三代机械手则能独立完成工作中过程中的任务。
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和柔性制造单元FMC中的重要一环。
工业机械手设计基础
工业机械手设计基础
工业机械手是机器人工程学和控制工程学中极其重要的一个分支，它以其灵活、可重复及快速等优势得以广泛应用于工业生产现场以及
实验室检测和测量。
根据不同的应用需求，工业机械手的设计理念可
以总结为：安全性、灵活性、精度、功率、速度、耐久性以及成本等
多方面的考虑。
安全性是工业机械手设计中最重要的考虑因素，在设计时要重视
采用安全设施来防止人员受到机械手的损伤，保护人员及其工作环境。
灵活性与控制机械手的技术和软件有关，它不仅要求机械手具有快速
位置控制和精确位置控制功能，而且要求机械手能够快速从一个工作
任务切换到另一个任务，以及动态示教靠位等。
精度是指控制机械手
执行任务时，其位置精度和角度精度，是评价机械手功能的重要指标。
功率一方面要考虑控制机械手的总体功耗；另一方面，要考虑每一轴
的传动功率和力矩，以满足机械手的操作功能。
速度是指控制机械手
完成工作过程中的运动速度，是工业机械手效率提升的重要因素之一。
耐久性是指控制机械手在一定条件下执行工作时，其结构和电气性能
能够长期可靠使用的指标。
成本是指控制机械手的总投入，主要是考
虑硬件设备的采购、安装和维护等，以及软件运行的费用。
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。
工业机械手系统设计
工业机械手系统设计
工业机械手系统设计，需要考虑以下几个方面：
1. 工作负载：首先要确定机械手需要承载的工件或工具的重量
和大小，以确定机械手的尺寸和负载能力。
2. 动态性能：机械手在操作过程中需要具有较高的速度、精度
和稳定性，从而确保在短时间内能够完成多个动作。
3. 控制系统：控制系统是机械手的核心，需要选用合适的电机、传感器和控制器，并设计适当的控制算法。
4. 安全性：机械手的操作过程需要考虑人员安全，必须采取适
当的安全措施，如安全光栅、机械限位器和急停开关等。
5. 维护性：机械手需要进行定期的维护和保养，因此需要设计
易于维护的结构和可抽换的部件。
设计工业机械手系统需要同时考虑到机械、电气、控制和安全
等多个方面，需要有全面的技术背景和专业的设计能力。
机械系统设计机械手
机械系统设计机械手机械手是一种能够执行各种精确和重复动作的机械装置，常用于工业生产过程中的自动化。
机械手的设计需要考虑到多个因素，包括结构设计、控制系统设计、传感器设计等等。
本文将详细介绍机械手的设计过程，并重点讨论机械手的结构设计和控制系统设计。
机械手的结构设计是机械手设计中最重要的一部分。
在这一部分中，需要确定机械手的类型、关节结构、传动机构等。
机械手的类型通常根据其工作范围和灵活性来确定，主要包括直线型、旋转型和全方向型。
关节结构决定了机械手的灵活性和精确度，常见的关节结构有球面关节、旋转关节和滑动关节等。
传动机构则用于传递能量和力量，包括齿轮传动、链条传动和皮带传动等。
这些结构设计需要根据机械手的具体应用需求来确定，并进行合理选择和优化。
机械手的控制系统设计是实现机械手自动化的关键。
控制系统通常包括感知、决策和执行三个阶段。
感知阶段主要通过传感器获取环境信息，如位置、力量和温度等。
决策阶段主要利用计算机或单片机进行逻辑判断和算法处理，确定机械手下一步的动作。
执行阶段则利用执行器执行决策阶段得出的动作。
在控制系统设计中，需要选择适合的传感器、决策算法和执行器，并进行合理的系统集成和调优。
另外，机械手的设计还需要考虑到安全性、可靠性和经济性等因素。
安全性是指机械手在工作过程中对人员和设备的安全保障。
可靠性是指机械手在长时间连续工作的条件下的稳定性和可信度。
经济性是指机械手的制造成本和运行成本。
这些因素需要在设计过程中合理权衡和控制，以确保机械手的设计能够满足实际需求并具有可行性。
总之，机械手的设计是一个复杂而综合性的工程问题，需要考虑到结构设计、控制系统设计、安全性、可靠性和经济性等多个方面。
通过合理的设计和优化，可以实现机械手的高效、精确和可靠的工作。
同时，机械手的设计也需要不断与科技的发展相结合，不断吸纳新的技术和理念，以推动机械手技术的发展和应用。
机械系统设计机械手
机械系统设计机械手机械手是一种机械系统，具有类似于人类手的功能，可以完成一系列复杂的操作任务。
机械手设计涉及到多个方面，包括机械结构设计、传动系统设计、控制系统设计等。
在本文中，我将围绕机械手设计展开讨论，并分别介绍各个方面的设计原则和考虑因素。
1.机械结构设计机械手的机械结构是实现其功能的基础。
机械结构设计需要考虑以下几个关键要素。
1.1结构形式：机械手的结构形式可以有多种选择，例如，平行机械手、串联机械手、协同机械手等。
需要根据实际需求来选择最合适的结构形式。
1.2关节类型：机械手的关节类型包括旋转关节、平移关节等。
需要根据具体操作任务的需求来选择合适的关节类型。
1.3运动范围：机械手的运动范围要满足操作任务的需求，同时还要考虑机械手在工作空间内的自由度问题。
1.4刚度要求：机械手的刚度要求决定了机械结构的设计方案。
需要根据具体操作任务的需求和工作环境的特点来确定刚度要求。
1.5直线度和平直度：机械手的直线度和平直度是保证机械手正常运行的重要参数。
需要在设计过程中充分考虑这两个因素。
2.传动系统设计传动系统是机械手实现运动的核心。
传动系统设计需要考虑以下几个关键要素。
2.1传动类型：机械手的传动系统可以采用多种传动方式，例如，齿轮传动、皮带传动、链传动等。
需要根据实际需求来选择最合适的传动类型。
2.2传动比：传动比是传动系统设计的重要参数，其大小直接影响机械手的运动速度和力矩。
需要根据具体操作任务的需求来确定传动比。
2.3精度要求：传动系统的精度要求决定了传动元件的选用和设计方案。
需要根据具体操作任务的需求来确定精度要求。
2.4耐久性：传动系统的耐久性是机械手正常运行的保障。
需要在设计过程中注重传动元件的材料选择和结构设计，以保证传动系统的长期稳定运行。
3.控制系统设计控制系统是机械手实现精确操作的关键。
控制系统设计需要考虑以下几个关键要素。
3.1控制方式：机械手的控制方式可以有多种选择，例如，手动控制、自动控制、远程控制等。
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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）平面平移型。
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。
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
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。
(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。
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。
谢谢大家！
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。
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。
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。
回转缸置于升降缸之上的机身结构示意图
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。
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°
机身的整体设计：
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。
Байду номын сангаас
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。
（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。