(完整版)具有五个自由度的机械手设计毕业论文设计
五自由度机械手毕业设计
五自由度机械手毕业设计简介毕业设计项目是基于五自由度机械手的设计与调试。
机械手作为一种重要的自动化设备，被广泛应用于各种工业场景中。
本项目旨在设计和实现一个五自由度机械手，以达到特定的工作任务，并对其进行调试和性能优化。
设计目标本项目的设计目标如下：1.组装一台五自由度机械手，包括底座、前臂、手臂和手爪等组成部分。
2.实现机械手的运动控制和精确定位，以可靠地完成给定的任务。
3.进行机械手的调试和性能优化，以提高其准确性和灵活性。
设计流程步骤一：机械手构建首先，需要根据机械手的设计要求，选择合适的机械结构和零件。
设计一个稳定的底座来支持机械手的运动。
然后，设计前臂和手臂以实现机械手的五自由度运动。
最后，设计一个手爪用于抓取目标物体。
步骤二：运动控制系统设计一个运动控制系统，用于实现机械手的精确定位和运动控制。
可以使用传感器来获取机械手当前的位置和姿态信息，并使用控制算法来计算和控制机械手的运动。
可以选择合适的传感器和控制器来实现这个功能。
步骤三：系统调试完成机械手的组装和运动控制系统的搭建之后，需要进行系统的调试和测试。
在调试过程中，可以逐步验证机械手的各个自由度的运动是否准确，并优化运动控制系统的参数以提高机械手的运动准确性和稳定性。
步骤四：任务实现完成机械手的调试之后，可以设计和实现一系列的任务来验证机械手的性能和应用能力。
可以设计一些基础任务，如抓取、放置和搬运物体等。
还可以设计更复杂的任务，如拧螺丝、组装零件等，以验证机械手在复杂环境中的运动控制和应用能力。
预期成果通过完成本毕业设计项目，预期实现以下成果：1.完整的五自由度机械手，包括底座、前臂、手臂和手爪等组成部分。
2.可靠的运动控制系统，能够实现机械手的精确定位和运动控制。
3.调试和优化完毕的机械手，具有较高的运动准确性和稳定性。
4.完成的任务实现，验证机械手的性能和应用能力。
时间计划本项目的时间计划如下：•第一周：项目立项和需求分析•第二周：机械结构设计和零件采购•第三周：机械手组装和基本运动控制实现•第四周：运动控制系统调试和优化•第五周：任务实现和性能测试•第六周：项目总结和报告编写结论通过本毕业设计项目，将能够全面了解五自由度机械手的设计和调试过程，掌握机械手的运动控制原理和实现方法，并对机械手的性能和应用能力进行验证和提升。
五自由度液压搬运机械手”设计
五自由度液压搬运机械手”设计首先，结构设计是机械手设计的基础，决定了机械手的运动能力和稳定性。
五自由度液压搬运机械手通常由基座、旋转臂、移动臂、升降臂和手爪等五个部分组成。
基座用于支撑机械手，使其能够固定在工作台上。
旋转臂具有360度无级旋转能力，可以实现机械手在平面内的旋转运动。
移动臂可以沿着旋转臂的轴线进行水平移动。
升降臂可以沿着移动臂的轴线进行上下升降运动。
手爪可以张合，用于抓取和释放物品。
这五个部分的组合可以实现机械手在三维空间内的自由移动和搬运物品的能力。
其次，控制系统设计是机械手实现各项功能的关键，涉及了位置控制、速度控制和力控制等方面。
位置控制是指控制机械手的各个部件按照预定轨迹进行移动，使机械手能够到达指定的位置。
速度控制是指控制机械手的各个部件的运动速度，以实现对机械手的运动精度和响应速度的控制。
力控制是指机械手能够根据搬运物品的重量和形状调整手爪的力度，以实现安全和稳定的搬运操作。
控制系统设计需要结合传感器和执行器，通过信号的传输和处理，实现对机械手的精准控制。
最后，动力系统设计是为机械手提供所需的动力和能源，以实现其运动和搬运的功能。
液压系统是一种常见的动力系统，可以利用液体的压力和流动性质来驱动机械手的各个部件。
液压系统需要包括液压泵、液压缸和液压阀等组件，以实现对机械手的动力输出和控制。
动力系统设计还需要考虑能源的供给，可以采用电动机、气动元件等形式。
总结起来，五自由度液压搬运机械手的设计涉及结构设计、控制系统设计和动力系统设计三个方面。
通过合理地设计和优化这些方面，可以实现机械手的多方向移动和搬运物品的能力，提高生产效率和工作安全性。
(完整版)本科“五自由度液压搬运机械手”设计毕业设计论文
五自由度液压搬运机械手设计摘要本设计的内容是对五自由度液压搬运机械手的总体外形进行设计，运动范围进行规划，运动路线的调整，及其本机械手的驱动系统进行设计，液压路线图中的所用原件进行精心选取，之后进行油路的设计，首先，本任务书对机械手在现代社会中的作用以及现在的发展现状进行了简单介绍，其中还包括了机械手的研究意义，机械手相比于人手所具有的一系列优点。
对总体方案进行了设计，确定设计一种五自由度搬运机器手，包括机器手的总体设计，移动方式设计，动作规划设计，三维造型设计等。
其次，对机械手本身的一些基本技术参数进行了确定，并且初步规划出了总体外观简图，用AUTOCAD软件绘制了液压原理图，此原理图的各个原件的选取在后来的计算中得以确定，然后在第4章进行了各个部分的具体计算，其中包括了手部夹持器的计算，腕部回转油缸计算，小臂结构的的设计，俯仰缸的伸缩数据的确定，大臂回转油缸的设计，大臂升降机构的设计，手部驱动油缸油孔尺寸计算，腕部回转油缸油孔尺寸确定，大臂回转油缸油孔尺寸确定，大臂升降油缸油孔尺寸确定，伸缩臂油缸油孔尺寸确定，在各个油缸选定之后，现在可以对油缸活塞杆进行校核，第5章对活塞杆进行了校核，其中包括手部驱动油缸活塞杆校核，腕部回转油缸活塞杆校核，伸缩油缸活塞杆校核，俯仰油缸活塞杆校核。
最后，在各个数据最终确定后，本设计还对机械手的三维效果图在第6章进行了绘制。
关键词机械手；五自由度；搬运；液压The design of five freedom degrees is the total shape that transports a machine a design, exercise the scope carry on aprogramming, sport route of adjustment, and it originally driving of machine designing, the component used in the with meticulous care selection, after carry on the design of oil road, first, this task book to machine social in of function and the development present condition in nowadays carried on simple introduction and still included the research meaning of machine a design to the total project, made sure to design a kind of five freedom degrees porterage machine of machine , the action programed a design, the 3D shape designs etc..Carried on an assurance to some basic technique parameters of the machine , drew of each component of the principle diagram can make sure in the later calculation, then as for concrete calculation that carried on each part in chapter 4, calculation included a oil urn and computes, small arm structure of of design, the flexible data of the urn of Fu Yang really settle, the big arm turns round an oil urn of design, the big arm ascends and descends organization of design, the oil urn oil bore the size compute, wrist department turn round oil urn oil bore size assurance, the big arm turns round oil urn oil bore size assurance, the big arm ascends and descends oil urn oil bore size assurance, flexible arm oil urn oil bore size assurance, after the each oil urn makes selection, now can to oil urn the piston pole carry on school pit, chapter 5 carried on school to the piston pole pit, include a piston pole school pit, wrist department turn round oil urn piston pole school pit, flexible oil urn piston pole school pit, Fu Yang oil urn piston pole school pit.End, at each piece according to after the end assurance, this design still carried on to draw in chapter 6 to the 3D effect diagram of machine m ,行程：15mm弹簧总长：30mm，活塞杆总长为60mm油的工作压力：Q预紧力：总拉长： =111.4kgf (4-7)相对刚度: =0.25, 总拉力需增加 30%所以：（4-8）[]s s 3s A 240MPaN N .5d 8mm σσσσ===1 为普通碳素钢钢，安全系数，由于是静截面，取 =1所以： 完全符合要求。
串联型五自由度机械手的结构毕业设计
毕业设计（论文）
开题报告
课题名称串联型五自由度机械手的结构设计
系别机电与自动化学院
专业班
姓名
评分
导师（签名
20 年月日
华中科技大学武昌分校
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。
毕业设计(论文)-五自由度桁架机器人的机械结构设计[管理资料]
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目录1 绪论 0 0 (1) (1) (1) (1)本文研究主要内容 (2)2 机器人机构总体方案设计 (3) (3) (3) (3) (5) (5) (5)工作范围（工作半径） (6)桁架机器人材料的选择 (6) (7) (7)机构整体设计 (8)3 桁架机器人气爪结构设计 (9) (9) (10) (11) (13) (16)直线滚动导轨副的计算、选择 (27) (29) (29) (32) (33)总结 (44)致谢 (45)参考文献 (46)全套设计请加197216396或401339828机器人是一种机械技术与电子技术相结合的高技术产品。
采用机器人是提高产品质量与劳动生产率，实现生产过程自动化，改善劳动条件，减轻劳动强度的一种有效手段。
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。
机器人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，提高劳动生产率和生产自动化水平。
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，采用机器人是有效的；此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其它有毒、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。
本课题的主要内容是采用机器人代替人来进行抓取作业，机器人可以代替很多重复性的体力劳动，从而减轻工人的劳动强度，提高生产效率。
结合设计的各方面的知识，在设计过程中学会怎样发现问题。
并且在设计中融入自己的想法和构思，提高自己的创新能力。
尽力使机器人使用方便，结构简单。
关键词：机器人；结构设计；步进电机；回转1 绪论随着人类科技的进步，社会经济的发展，机器人学成为近几十年来迅速发展的一门综合学科。
它体现了光机电一体化技术的最新成就，机器人作为其中的佼佼者更是发挥了不可磨灭的作用。
在人类社会中，凡是有机械活动的地方，都能看到机器人的身影。
机器人产品的应用已经由核工业和军事科技等高端科学领域向医疗、农业甚至是服务娱乐等民用领域发展了，并且各式各样的机器人正在涌现出来，以惊人的速度延伸到人类活动的各个领域。
(完整版)具有五个自由度的机械手设计毕业论文设计
具有五个自由度的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。
机械手采用液压传动，使传动系统简单可靠；选用可编程控制器对机械手的动作进行控制，使控制程序简单，系统维护方便。
设计过程中，对机械手和液压缸部分做了详细的设计计算。
同时，对机械手的通用性主要是采用可更换式手部结构来实现，通过更换手部，可使机械手抓取外圆零件和内圆零件，从而实现了系统的多功能化。
机械手总体结构能够实现手臂的水平伸缩、垂直升降、旋转和抓取等功能，这些动作都是可编程控制器控制，用液压缸驱动机械手来完成的。
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PLC控制仿真。
关键词：机械手；液压传动；液压缸；PLC仿真；AbstractThe applying of the manipulators are more and more important in the industry, with the development of industrial automation. The paper mainly narrated the design and calculation of light and transfer manipulator.The first，The paper introduces the function,composing and classification of the manipulator,tells out the free-degree and the form of coordinate.At the same time,the paper gives out the primary specification parameter of this manipulator. Manipulator use system can be simple and reliable. The manipulator and in this paper. The movements of mechanical be convenient. And the universal ability of manipulator is based on the interchangeability of the grasp cylindrical parts and inner parts through the replacement of and captures the semifinished materials. All those movements are controlled by programmable controller and realized by industry manipulator's design theory and method. The comprehensive exhaustive discussion ,which the major structural design computation. Finally uses the software to carry out the PLC control simulation for manipulator's ；Hydraulic cylinder；Programmable logic Controller simulation;目录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 (4)1.5工业机械手的发展趋势 (5)2 机械手的总体设计方案 (7)2.1 机械手基本形式的选择 (7)2.2机械手的主要部件及运动 (7)2.3驱动机构的选择 (8)2.4 机械手的技术参数列表 (8)3 机械手手部的设计计算 (9)3.1 手部设计基本要求 (9)3.2 典型的手部结构 (9)3.3机械手手抓的设计计算 (9)3.4 机械手手抓夹持精度的分析计算 (13)3.5弹簧的设计计算 (14)4 腕部的设计计算 (17)4.1 腕部设计的基本要求 (17)4.2 腕部的结构以及选择 (17)4.3 腕部的设计计算 (18)5 臂部的设计及有关计算 (23)5.1 臂部设计的基本要求 (23)5.2 手臂的典型机构以及结构的选择 (24)5.3 手臂直线运动的驱动力计算 (24)5.4 液压缸工作压力和结构的确定 (27)6 机身的设计计算 (29)6.1 机身的整体设计 (29)6.2 机身回转机构的设计计算 (30)6.3 机身升降机构的计算 (34)6.4 轴承的选择分析 (37)7 液压驱动系统设计 (38)7.1液压驱动的特点 (38)7.2液压系统设计 (39)8 PLC控制系统设计 (40)8.1 PLC的特点 (40)8.2 PLC的选择及IO分配 (40)8.3 PLC程序设计及仿真 (42)结论 (50)致谢 (51)参考文献 (52)附录 (53)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。
五自由度机械手的抓取设计
五自由度机械手的抓取设计随着工业自动化的快速发展，机器人技术也在不断进步，其中五自由度机械手作为机器人的重要组成部分，具有广泛的应用前景。
本文将围绕五自由度机械手的抓取设计展开讨论，旨在深入探讨其工作原理、设计方法及应用案例。
五自由度机械手、抓取设计、自由度、机械手机构、运动学、应用案例五自由度机械手是一种具有五个独立运动自由度的机器人手臂。
这五个自由度包括三个线性移动自由度和两个旋转自由度。
这种机械手能够在三维空间中完成各种复杂的动作，如抓取、搬运、装配等。
抓取设计是五自由度机械手的关键技术之一，通过对机械手爪部进行精确的定位和姿态调整，实现物体的稳定抓取和操作。
五自由度机械手主要由基座、臂部、手部和驱动器等部分组成。
其中，手部是进行抓取操作的关键部件，它通常包括一个或多个手指，以及相应的关节和驱动器。
手指的形状和大小应根据抓取物体的形状和大小进行设计，以确保良好的适应性。
机械臂的每个自由度都由一个电机驱动，通过控制器实现对机械手的位置、姿态和动作的精确控制。
五自由度机械手的五个自由度分别为三条臂的直线移动和两条臂的旋转运动。
通过这五个自由度的协调动作，机械手可以实现空间中的任意位置和姿态。
在抓取设计中，需要根据实际应用需求，对机械手的运动进行规划，以实现物体的稳定抓取和操作。
抓取设计还需要考虑手指与物体的接触方式。
这通常包括面接触、点接触和侧面接触等。
面接触适用于抓取表面较大的物体，可以提供较好的稳定性；点接触适用于抓取表面较小的物体；侧面接触则适用于抓取有一定长度的物体，可以通过多个手指的协同动作实现稳定抓取。
五自由度机械手的抓取设计具有许多优点。
它具有较高的灵活性和适应性，可以抓取各种形状和大小的物体。
五个自由度的设计使得机械手可以到达空间中的任意位置和姿态，实现了更大的操作空间。
通过精确的控制系统和运动规划，机械手可以实现精确的定位和稳定的操作。
然而，五自由度机械手的抓取设计也存在一些缺点。
五自由度机械手的抓取设计
五自由度机械手的抓取设计一、本文概述随着现代工业自动化程度的不断提高，机械手作为实现自动化生产的关键设备之一，其设计和应用日益受到重视。
其中，五自由度机械手因其灵活的操作能力和广泛的适用范围，成为了研究和应用的热点。
本文旨在探讨五自由度机械手的抓取设计，包括其结构特点、抓取策略、运动规划与控制等方面，以期为实现高效、精确的抓取操作提供理论支持和实践指导。
本文将简要介绍五自由度机械手的基本结构和运动特点，包括其各个关节的转动范围和自由度分配，为后续的设计和分析奠定基础。
本文将重点分析五自由度机械手的抓取策略，包括抓取力的计算、抓取姿态的确定以及抓取过程中的稳定性分析等内容。
在此基础上，本文将探讨五自由度机械手的运动规划与控制方法，包括路径规划、速度控制、力位混合控制等方面，以实现快速、准确的抓取操作。
本文将通过实例分析，展示五自由度机械手在实际应用中的抓取效果，并总结其设计要点和注意事项。
本文的研究成果将为五自由度机械手的设计和应用提供有益的参考和借鉴，同时也为相关领域的研究和发展提供新的思路和方法。
二、五自由度机械手的抓取设计原理五自由度机械手的抓取设计主要基于机械臂的运动学和动力学原理，以及物体的形状、尺寸和重量等特性。
通过合理的设计，五自由度机械手可以实现精准、稳定、高效的抓取操作。
五自由度机械手的运动学设计是关键。
运动学主要研究物体的运动规律，而不考虑引起这些运动的力和力矩。
在五自由度机械手的抓取设计中，我们需要根据目标物体的位置和姿态，通过运动学计算，确定机械手的各个关节角度，使机械手的末端执行器能够准确地到达并适应物体的形状和尺寸。
动力学设计也是必不可少的。
动力学主要研究物体的运动状态和引起这些状态的力和力矩。
在抓取过程中，五自由度机械手需要克服物体的重力和摩擦力等外部力，因此，我们需要通过动力学计算，确定适当的关节力矩，以保证机械手能够稳定地抓取物体。
抓取设计还需要考虑物体的形状、尺寸和重量等特性。
五自由度桌面级多功能机械臂设计
五自由度桌面级多功能机械臂设计1. 引言1.1 研究背景通过对研究背景的分析，可以发现目前市场上的五自由度桌面级多功能机械臂存在着一些问题，如在工作精度、灵活性和智能化程度方面还有待提升。
有必要对这些机械臂进行深入研究，探索如何改进其设计，提高其工作效率和性能。
这样不仅可以满足现代工业生产的需求，还可以推动机器人技术的发展，促进人机合作的进一步深化。
1.2 研究意义五自由度桌面级多功能机械臂设计具有灵活、精准、高效的特点，能够完成多种复杂任务，满足不同应用场景的需求。
通过研究和设计这种机械臂，可以进一步推动机器人技术的发展，促进智能制造的普及和应用，提高生产效率和产品质量，促进产业升级和创新发展。
开展五自由度桌面级多功能机械臂设计的研究具有重要的理论意义和实际应用价值，对推动机器人技术的进步和应用具有重要的意义。
2. 正文2.1 机械臂动力学设计机械臂动力学设计是实现机械臂运动和控制的重要环节。
在设计过程中，需要考虑到机械臂的动力学模型，以便进行运动规划和轨迹控制。
通常，机械臂的动力学设计包括以下几个方面：1. 负载分析：首先需要对机械臂的负载情况进行分析，包括负载的大小、重心位置、惯性矩阵等参数。
这些参数将影响机械臂的运动学和动力学性能。
2. 运动学分析：通过建立逆运动学方程和正运动学方程，可以确定机械臂的关节角度和末端执行器的位置之间的关系。
这是进行轨迹规划和控制算法设计的基础。
3. 动力学建模：根据机械臂的结构和工作原理，可以建立机械臂的动力学模型。
这包括力学模型、惯性模型和阻尼模型等，用于模拟机械臂的运动和受力情况。
4. 控制算法设计：基于动力学模型，可以设计出适合机械臂运动控制的算法，如PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
这些算法可以实现机械臂的准确运动和轨迹跟踪。
机械臂动力学设计是实现机械臂运动和控制的关键步骤，对于提高机械臂的性能和精度具有重要意义。
通过合理的动力学设计，可以实现机械臂的高效工作和多功能应用。
毕业设计论文说明书：多自由度机械手设计(五个自由度)
6 液压系统的设计 ................................................................................................ 23
6.1 基本回路的选择............................................................................................ 23 6.2 液压元件的选择与校核................................................................................ 23 6.2.1 液压泵的选择...................................................................................... 23 6.2.2 液压泵所需电机功率的确定.............................................................. 25 6.2.3 液压阀的选择...................................................................................... 25 6.2.4 液压辅助元件的选择原则.................................................................. 26 6.2.5 油箱容量的确定.................................................. 错误！未定义书签。 6.2.6 液压原理图.......................................................... 错误！未定义书签。
五自由度机械臂设计
五自由度机械臂设计摘要本设计主要介绍关于工业机器人的一些知识和原理，包括工业机器人的组成、分类、主要技术性能参数和工业机器人的运动分析。
本设计的总体内容是根据移动机构的移动能力指标，比较现有移动机构的性能特点，确定移动机构的最佳移动方式；设计一个五自由度关节式机械臂，确定五自由度工业机器人的主要技术参数和传动关系，并通过对工业机器人的动力计算为各部位选择合适的驱动电机；确定五自由度工业机器人设计计算机控制系统方案以及为所设计的五自由度工业机器人进行Pro/E建模。
本论文作者在参考大量文献资料的基础上，结合设计的要求，并参考通用型机器人的结构，进行五自由度工业机器人的结构设计和其计算机控制系统的设计。
本文所设计的机械手臂主要由手爪、腕、小臂、大臂和基座组成，同时用Pro/E对其进行了三维建模，可用于搜索、抓取水下管件、缆线等细长物体，也可用于抓取其它形状的物体，具有一定的通用性。
机器人能自动控制，多功能，有五个自由度，可固定或运动，用于相关自动化系统中。
关键词五自由度；工业机器人；三维建模The Design Of Five Degrees Of Freedom OfRbotic ArmAbstractThis design focuses on some knowledge and principles of industrial robots, including the composition of industrial robots, classification, the main technical performance parameters and the motion analysis of industrial robots. The overall content of this design is the ability to move of the moving mechanism based on indicators, comparing the performance characteristics of existing mobile mechanism, to determine the optimal movement mechanism moves; design a joint manipulator of five degrees, to determine five degrees of freedom of an industrial robot main technical parameters and transmission relations and through various parts of the dynamic calculation of industrial robots to choosing the right drive motor; identified the computer control system programs of the design of five degrees of freedom of industrial robots, as well as build a Pro / E model of the design of five degrees of freedom of industrial robots. The authors in reference to large number of documents on the basis,combination of design requirements, and with reference to the structure of general-purpose robot for five degrees of freedom industrial robot design and design the computer control system. The robotic arm of this article is designed mainly by gripper, wrist, forearm, arm and base composition, while using the Pro / E computer program be a three-dimensional modeling,the robotic arm can be used to search for, capture pipe fittings underwater, cables, and other fine or long objects, it can also be other shapes objects for gripping, a certain versatility. Robot can automatically control, multi-functional, there are five degrees of freedom,it can be fixed or moving, for the related automation systems.Keywords Five degrees of freedom；Industrial robot；3D modelling目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 工业机器人的组成 (2)1.3 工业机器人的分类 (2)1.4 工业机器人主要技术性能参数 (3)1.5 课题的总体内容 (4)1.6 本章小结 (4)第2章机械臂的结构设计 (5)2.1 五自由度工业机器人的主要参数 (5)2.2 五自由度工业机器人结构 (5)2.3 五自由度工业机器人的动力计算 (6)2.4 本章小结 (15)第3章机械臂的Pro/E建模 (16)3.1 创建零件 (16)3.2 装配 (18)3.3 制作装配动画 (19)3.4 本章小结 (21)结论 (22)致谢 (23)参考文献 (24)附录A (25)附录B (29)第1章绪论1.1课题背景机器人工程是近二十多年来迅速发展起来的综合学科。
机械手设计的毕业论文
机械手设计的毕业论文机械手设计机械手是现代工业中常见的机器人之一，由于其具有多自由度、高精度、高速度和高可靠性等优点，已被广泛应用于各个领域，如汽车制造、电子工业、医药行业等。
本文旨在设计一款具有5自由度的机械手，并通过实验验证其性能。
1. 设计目标本文设计的机械手需要满足以下要求：1）5自由度，能够完成物体的抓取、放置等动作。
2）控制系统采用开放式控制系统，便于后期升级和维护。
3）运动精度高，误差小于0.1mm。
4）机械手材料要轻、耐用、适应各种环境。
2. 设计方案2.1 机械手结构本文设计的机械手采用5自由度结构，由机座、立柱、机械臂、手腕和手爪组成。
其中，机座为底部固定部分，立柱为支撑机械臂的部分，机械臂由两节横臂和一个竖臂组成，手腕部分由旋转机构和电机驱动，手爪部分采用夹爪结构。
2.2 机械手控制系统本文设计的机械手控制系统采用开放式控制系统，主要由运动控制器和电机驱动器组成。
其中，运动控制器采用嵌入式控制器，可以实现机械手的位置控制、速度控制和力控制等功能；电机驱动器采用步进电机或直流电机，可以实现机械手各关节的转动。
2.3 机械手传感器为了实现机械手的精准控制，本文设计了多种传感器。
其中，位置传感器用于测量机械臂和手腕的位置关系；压力传感器和力传感器用于测量机械手的终端执行器上施加的力，以实现力控制；光电传感器用于检测物体的位置和大小，以实现对物体的抓取和放置。
3. 实现过程3.1 机械手结构制作本文设计采用了轻质的铝合金材料制作机械手结构，可轻松实现多种姿态和拓扑结构的改变。
通过平面布局和实体设计，确保各组件作用协调，避免机械手扭曲变形和故障。
3.2 控制系统设计机械手采用基于嵌入式控制器的现代控制技术，集成多种运动控制和检测传感器的系统，实现了可编程控制和高速运动。
3.3 实现性能测试机械手的运动精度、速度和力度可以用基本测试方法测量，主要通过控制器的调整和传感器测量来实现。
通过实验验证，本文设计的机械手成功实现了5自由度控制、精度达到0.1mm、速度达到30m/min、负载能力大于5kg的要求。
五自由度液压搬运机械手设计
五自由度液压搬运机械手设计目录第1章绪论 (4)1.1课题背景及研究现状 (4)1.2 机械手的研究意义及其本身优点 (5)1.2.1 机械手的研究意义 (5)1.2.2 机械手本身的优点 (5)1.3本章小结 (6)第2章总体方案设计 (7)2.1设计目标 (7)2.2总体方案分析 (7)2.2.1搬运机械手的组成 (7)2.2.2三大系统设计分析 (7)2.3搬运机械手的运动及驱动方式 (8)2.4本章小结 (10)第3章基本参数及二维外观图 (11)3.1基本参数 (11)3.2总体外观图 (11)3.2.1外观图简图 (11)3.2.2液压原理设计图截图 (12)3.3本章小结 (13)第4章各部分的具体计算 (14)4.1 手部夹持器的计算 (14)4.1.1手部夹持器设计要求 (14)4.1.2手部夹持器设计计算 (14)4.1.3端盖螺钉校核 (15)4.2腕部回转油缸计算 (16)4.3小臂结构设计 (20)4.4俯仰缸设计 (23)4.5大臂回转机构设计 (25)4.6大臂升降结构设计 (27)4.7手部驱动油缸油孔尺寸计算 (29)4.8腕部回转油缸油孔尺寸确定 (29)4.9大臂回转油缸油孔尺寸确定 (30)4.10大臂升降油缸油孔尺寸确定 (30)4.11伸缩臂油缸油孔尺寸确定 (30)4.12本章小结 (31)第5章各油缸活塞杆校核 (32)5.1 手部驱动油缸活塞杆校核 (32)5.2 腕部回转油缸活塞杆校核 (32)5.3 伸缩油缸活塞杆校核 (33)5.4 俯仰油缸活塞杆校核 (33)5.5 本章小结 (34)第6章总体三维图 (35)6.1 总体三维图 (35)6.2 本章小结 (36)结论 (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录 (41)第1章绪论1.1课题背景及研究现状机器人是典型的机电一体化装置，它综合运用了机械与精密机械、微电子与计算机、自动控制与驱动、传感器与信息处理以及人工智能等多学科的最新研究成果，随着经济的发展和各行各业对自动化程度要求的提高，机器人技术得到了迅速发展，出现了各种各样的机器人产品。
五自由度关节式机械手结构论文
五自由度关节式机械手结构论文摘要：通过Solisworks设计完成五自由度机械手，并将其模型导入ANSYS内进行有限元分析，确保载荷最大状态时机械手工作的安全性，以验证机械手整体设计的正确性，并及时发现不足之处予以优化，同时也为后续控制系统设计打下基础。
关键词：Solidworks 关节型工业机器人 ANSYS 有限元分析随着自动化技术的发展，工业机械手的应用场合不断扩展，在装配、喷涂、焊接等各种危险和单调的重复劳动中发挥重要角色。
这里基于SolidWorks和ANSYS完成了一款五自由度关节式机械手设计及分析。
1 机械手结构方案关节式机器人具有很好的作业适应性，是目前通用工业机器人的主要结构形式。
机械手的驱动形式主要有液压驱动、电驱动、气动等。
液压驱动主要用于承载大、要求快速反应场所；气动具有价格低、适用负载小、结构简单等特点，但其难以实现伺服控制；电驱动由于拥有噪声低、控制方便、精度高等特点而被广泛运用[1]。
本设计中采用伺服电机作为驱动源，通过齿轮、同步带（轮）等进行传动。
腕关节上设计有装配手爪用法兰，可以通过更换手爪来实现不同的作业任务。
五自由度机械手为基本的关节式结构，图1为其结构简图，共拥有5个旋转自由度，分别为：机身旋转关节J1（肩关节）、大臂旋转关节J2（肩关节）、小臂旋转关节J3（肘关节）和手腕仰俯运动关节J4、手腕旋转运动关节J5（腕关节）[2-4]。
其中的2个肩关节协同1个肘关节完成定位操作，2个腕关节进行定向。
两个肩关节分别实现俯仰和绕竖直线方向旋转，两个肩关节的旋转轴线正交，肘关节转动轴线平行于实现俯仰的肩关节J2]。
这种构型拥有动作灵敏准确、占用空间小，作业过程不发生干涉等优点，是通用机械手的常见选型。
2 基于Solidworks的机械手本体设计计算机辅助设计（CAD）在生产中的应用日益广泛。
SolidWorks 作为常用的三维CAD软件之一，可实现CAD/CAE/CAM的集成和数据信息共享，将设计、分析、加工于一体，可以提供三维建模、有限元分析、运动仿真、工程图纸等众多功能[5]。
五自由度机械手结构设计
五自由度机械手结构设计引言机械手是一种具有多自由度的机械装置，可以模拟人类手臂的运动。
在自动化生产领域，机械手的应用十分广泛。
本文将介绍一种五自由度机械手的结构设计。
一、机械手的自由度机械手的自由度是指机械手能够同时执行的独立运动的个数。
常见的机械手自由度有1自由度、2自由度、3自由度等。
具有更多自由度的机械手可以实现更复杂的操作。
二、五自由度机械手的结构五自由度机械手由五个关节连接而成，每个关节都可以进行独立的旋转运动。
这五个关节分别为：1.基座关节：机械手的底部，负责固定机械手的整体结构。
2.肩关节：负责控制机械手在水平平面上的旋转运动。
3.肘关节：负责控制机械手在垂直平面上的旋转运动。
4.腕关节1：负责控制机械手前后的旋转运动。
5.腕关节2：负责控制机械手上下的旋转运动。
通过这五个关节的协调运动，机械手可以灵活地完成各种任务。
三、五自由度机械手的工作原理五自由度机械手的工作原理是将电机或液压驱动系统与关节连接。
通过控制电机或液压驱动系统的速度和方向，可以实现机械手关节的旋转运动。
控制系统通过传感器获取机械手各个关节的位置和速度信息，然后根据预设的运动轨迹，计算出每个关节应该旋转的角度。
控制系统通过发送控制信号给电机或液压驱动系统，实现机械手的运动。
四、五自由度机械手的应用五自由度机械手的应用十分广泛，主要用于以下领域：1.自动化生产线：机械手可以承担一些重复性、繁琐或危险的操作，提高生产效率和安全性。
2.医疗领域：机械手可以用于手术辅助、康复训练等领域，提高手术精确度和患者康复效果。
3.物流仓储：机械手可以用于货物的搬运、堆垛等操作，提高物流效率和减少劳动力成本。
4.精密装配：机械手可以用于精密零件的装配，提高装配质量和效率。
5.科研实验：机械手可以用于科研实验中的样品处理、测量等任务，提高实验效果和减少人工操作的误差。
五、结论五自由度机械手是一种具有广泛应用前景的机械装置。
通过合理的结构设计和高效的控制系统，机械手可以实现多样化的任务。
五自由度液压搬运机械手”设计
五自由度液压搬运机械手”设计设计题目：五自由度液压搬运机械手设计目标：该液压搬运机械手具有五自由度，能够实现复杂的物体搬运任务。
设计的机械手需要具备高度的稳定性、可靠性和安全性，同时需要具备较强的负载能力和灵活的运动控制能力。
设计原理：该机械手采用液压执行器作为动力源进行驱动。
液压执行器能够提供较大的力和承载能力，并且具有较好的运动平稳性和精确控制性。
液压系统由液压泵、液压缸和阀门等组成，能够通过控制液压流量和压力实现机械手的各个关节的运动控制。
设计步骤：1.确定机械结构：机械手采用串联方式，由主臂、副臂、车架、手爪和控制系统等组成。
主臂为液压缸驱动，控制主臂的上下运动；副臂通过球节连接在主臂末端，能够实现平行运动；车架作为整个机械手的支撑结构，在水平面内移动；手爪具备开合功能，能够抓取和释放物体。
2.动力系统设计：机械手采用液压泵提供动力，液压泵通过控制阀门调整液压油流量和压力，从而驱动液压缸进行机械手的各个关节运动。
液压泵和液压缸需要根据机械手的负载能力和运动速度进行合理选择和匹配。
3.控制系统设计：机械手的控制系统主要由传感器、控制器和执行器组成。
传感器用于感知机械手的位置和力传感器，控制器根据传感器反馈的信号进行运动控制，执行器通过控制阀门实现液压油流的调控，从而实现机械手的运动控制。
4.稳定性与安全性设计：在机械手的设计过程中需要考虑稳定性和安全性。
通过在机械结构中增加支撑柱和调整机械手的重心位置，能够提高机械手的稳定性。
同时在控制系统中设置安全保护装置，当机械手出现异常情况时能够及时停机和报警。
5.总结与改进：设计完成后需要对机械手进行测试和评估，通过对机械手的实际运行情况进行分析和总结，发现问题并进行改进，使机械手的性能和使用效果得到进一步的提升。
设计思路：该机械手的设计充分利用了液压的优势，能够提供较大的负载能力和精确的运动控制。
通过合理的机械结构设计和控制系统的优化，能够实现机械手对不同形状和大小的物体进行搬运，具备较高的适应性和使用灵活性。
机械毕业设计1440五自由度装配工业机器人设计
机械毕业设计1440五自由度装配工业机器人设计1.引言机器人技术在现代制造业中发挥着越来越重要的作用，装配工业机器人作为其中一种应用广泛的机器人类型，具有高效、准确和灵活等优势。
本文旨在设计一台具有五自由度的装配工业机器人，以满足装配操作的要求。
2.机器人结构设计本设计采用常见的串联机构设计，包括底座、第一关节、第二关节、第三关节和末端执行器。
每个关节采用电机和减速机构实现转动，并通过关节链来实现机械连接。
3.机器人运动学分析针对五自由度机器人，需要进行运动学分析，确定每个关节的运动范围和运动约束。
运动学分析包括正向运动学和逆向运动学两个方面。
正向运动学通过给定机械臂末端执行器的位置和姿态，求解每个关节的角度和位置。
逆向运动学则是给定每个关节的角度和位置，求解末端执行器的位置和姿态。
这两个分析结果可以用于机器人控制和路径规划。
4.控制系统设计机器人控制系统包括硬件和软件两个部分。
硬件部分包括电机驱动器、传感器和运动控制器等，用于控制机械臂运动和感知环境。
软件部分主要包括机器人控制算法和路径规划算法，用于实现机器人的运动和任务执行。
5.安全设计在机器人设计过程中，安全性是一个重要的考虑因素。
为了保证操作人员的安全，需要在机器人周围设置安全防护措施，例如光栅、限位开关等。
此外，机器人本身也应具备碰撞检测和紧急停止功能，以应对意外情况。
6.性能评估与优化为了评估机器人的性能，可以采用速度、精度和稳定度等指标进行评估。
通过仿真和实验验证，可以优化机器人的运动轨迹和控制算法，提高机器人的性能和工作效率。
7.结论本文设计了一台具有五自由度的装配工业机器人，并进行了结构设计、运动学分析、控制系统设计、安全设计以及性能评估与优化等工作。
该机器人具备高效、准确和灵活的特点，可应用于各种装配操作。
五自由度移动机械手设计 (2)
毕业设计五自由度移动机械手设计姓名： XXXXXX 学号： XXXXXX班级： XXXXXXXXXXXX专业：机械工程及自动化（数控技术方向）所在系： XXXXXXXXXX 指导老师： XXXXXX五自由度移动机械手设计摘要本课题来源于现实生活。
近现代以来，机器人领域发生着翻天覆地的变化，尤其在各工业生产制造行业的今天，它变得越来越智能、普及、常见化、平民化，在其他行业它的发展带动了各个领域的发展，对经济的提高带来显著作用。
机械手是机器人领域的一个组成部分，研究更为先进智能等优良性能的机械手具有重大意义。
当下对机器人领域研究提出了新一代的技术要求：包括性能、质量、生产效率、工作条件以及后期的产品换代升级等方面。
要求机械手在原代替工人繁重体力劳动和有害环境下操作的基础上，实现生产的机械化、自动化、精密化和产量化，具有节能环保，使用寿命长，外形设计美观合理和能后续产品质量升级换代的特点，并广泛应用于机械制造、冶金、电子、医疗和能源等领域。
此次设计主要研究五自由度机械手的主体结构部分（包括底座、腰部、大臂、小臂、手腕及末端执行结构），其主要通过腰部360度回转、大臂的俯仰，小臂的前后摆动，手腕360回转，末端执行器的摆动来实现空间中的五个自由度的运动。
关键词：五自由度；机械手；结构方向；研究价值天津理工大学大学中环信息学院2015届本科毕业设计说明书Mechanical Structure Design for A 5-Degree of Freedom MobileManipulatorABSTRACTThis is based on the production practice. In modern times, with the changes in turn the world upside down the field of robotics, more and more intelligent, popular, common, popular in the industrial manufacturing industry, other industries in the development of various fields, have significant effect on economic increase. Manipulator is a part of the field of robotics, it is very important to study the mechanical hand is more excellent performance of advanced intelligence. The proposed requirements of a new generation of technology in robot research field: including performance, quality, production efficiency, working conditions and the product upgrading. The basic requirements of manipulator in the original place of workers heavy manual labor and hazardous environment, achieve the production mechanization, automation, precision and production, energy saving and environmental protection, the service life is long, the characteristics of the upgrading of aesthetic design is reasonable and can follow the product quality, and is widely used in machinery manufacturing, metallurgy, electronics, health care and energy field.The design of the main body structure of manipulator with five degree of freedom (the base part, waist, arm, wrist, arm and end effector structure), mainly through the waist turning, pitching arm, small arm and wrist rotation, swing, swing the end effector to realize five degrees of freedom of movement in space.Key Word：Five degree of freedom；Robot；Structure direction；The value of search天津理工大学大学中环信息学院2015届本科毕业设计说明书目录第一章绪论 (1)1.1 课题研究的意义 (1)1.2 机械手发展史及发展现状 (1)1.3 产品用途与使用范围 (2)1.4 本次毕业设计的主要内容 (2)第二章五自由度移动机械手总体方案设计 (4)2.1 移动机械手的结构形式选择 (4)2.2 机械手驱动方式选择 (6)2.3机械手结构总体布局 (7)第三章机械手工程图的设计及计算 (9)3.1 主要技术参数的确定 (9)3.1.1机械总体结构参数确定 (9)3.1.2直流伺服电机的选择 (9)3.2机械手各关节的部件的详细设计 (11)3.2.1腰部关节设计 (12)3.2.2大臂摆动关节设计 (15)3.2.3小臂摆动关节设计 (15)3.2.4手腕旋转关节设计 (17)3.2.5执行器摆动关节设计 (17)3.2.6机械手各臂及支座的结构设计 (18)3.2.7重要零件的受力分析与校核计算 (20)第四章基于Pro/ENGINEER的模型建立与运动分析 (24)4.1机械手各部件静态模型的建立 (24)4.2移动机械手的运动分析 (28)天津理工大学大学中环信息学院2015届本科毕业设计说明书4.2.1连杆参数及连杆坐标系的建立 (28)4.2.2运动学方程式推导 (31)总结 (33)参考文献 (34)致谢 (36)天津理工大学大学中环信息学院2015届本科毕业设计说明书第一章绪论1.1 课题研究的意义21世纪是知识的世界，也是科学技术的世界，谁掌握了科技的前沿方向，谁就能把握主导权，引领世界潮流，发展经济，带动各行各业的发展。
5自由度机器人手臂的三维建模及运动分析【毕业作品】
任务书设计题目： 5自由度机器人手臂的三维建模及运动分析1．设计的主要任务及目标对机器人手臂进行广泛调研、查阅文献，了解和掌握机器人手臂的重要作用，明确选题的意义。
分析机器人手臂的工作原理，掌握各个关节自由度的分配，由肩关节、大臂、肘关节、小臂和腕关节五个方面，设计具有5自由度的机器人手臂。
2．设计的基本要求和内容（1）通过广泛调研、查阅文献，了解和掌握机器人手臂的重要作用，研究现状、基本类型、设计方法等，明确选题的意义。
（2）综合基础知识和专业知识对机器人手臂进行三维建模。
（3）完成机器人零件二维工程图2张。
（5）按时完成毕业论文。
要求论文论述清楚、文理通顺、图表规范、数据准确、内容完备。
（6）遵守纪律，以严谨的科学作风，按时完成各项任务。
3．主要参考文献[1] 吕恬生，刘文焕.机器人趣谈.成都：四川科学技术出版社,1999[2] 杨建.机器人的发展和应用.创新论坛.2002(1)[3] 王承义.机械手及其应用.北京：机械工业出版社，1981，1-6[4] 满翠华，范迅，李成荣等.5自由度机器人手臂研究.制造业自动化.2006(10)4.进度安排注：一式4份，系部、指导教师各1份、学生2份：[毕业设计]及答辩评分表各一份5自由度机器人手臂的三维建模及运动分析摘要：本课题主要是对五自由度机器人手臂进行结构分析，并进行三维建模与分析。
本课题阐述了机器人的发展历程，国内外的应用现状，及其巨大的优越性，提出具体的机器人设计要求。
本课题的主要工作是通过对机器人手臂进行结构分析，对各个关节进行设计，然后根据自己的理解分配各关节的自由度，在了解了各关节的结构的基础上对机器人的各个关节的各个零件进行三维建模，之后再进行各个零部件的装配，完成手臂的三维建模。
通过本课题了解五自由度机器人手臂的结构，学习到了如何使用solidworks进行复杂的三维建模。
关键词：5自由度，机器人手臂，机构，建模，装配The 3D modeling and motion analysis of 5 degree of freedom robot armAbstract：The main task is to analyze the structure of five degree of freedom robot arm, and 3D modeling and analysis.This paper discusses the development history of robots, the application status at home and abroad, and its great superiority, the robot specific design requirements.The main work of this paper is that by analyzing the structure of the robot arm, design of various joint,And then according to their own understanding of the distribution of each joint degree of freedom, three-dimensional modeling based on understanding the structure of each joint of each joint of robot parts,After each parts assembly, 3D modeling completed arm.To understand the structure of five degree of freedom robot arm by the subject, learning how to use SolidWorks for 3D modeling of complex.Key word：5 degree of freedom the robot arm mechanism modeling assembly目录1 前言 (1)1.1机器人手臂的研究背景及意义 (1)1.1.1课题研究背景 (1)1.1.2本课题的研究意义 (3)1.2机器人手臂的发展现状及趋势 (4)1.2.1机械人手臂的发展概况 (4)1.2.2机械手臂的发展趋势 (5)1.3本课题的目的及研究方法 (7)1.3.1专题的内容与要求 (7)1.3.2本课题采用的研究方法 (7)2 机器人手臂的基本知识及设计 (8)2.1机器人手臂概述 (8)2.1.1机器人手臂的组成 (8)2.1.2机器人手臂的分类 (9)2.2机器人手臂设计 (10)2.2.1机器人手臂的设计准则 (10)2.2.2机器人手臂结构的设计 (10)3各关节自由度的设置 (12)3.1机器人手臂的自由度 (12)3.1.1 自由度 (12)3.1.2 工作空间 (12)3.2 各关节自由度的分配 (12)3.2.1手臂的自由度 (12)3.2.2 臂部的自由度 (13)3.2.3 腕部自由度的分配 (13)4机器人手臂三维建模 (14)4.1Solidworks概述 (14)4.1.1solidwork软件介绍 (14)4.2机器人手臂的三维建模 (16)4.2.1零件的三维实体建模 (16)4.2.2零件的装配 (19)4.2.3建模及装配过程中应注意的问题 (22)4.2.4再生失败的预防 (23)4.3二维工程图的绘制 (24)5结论 (28)参考目录 (29)致谢 (30)附录 (31)1 前言1.1机器人手臂的研究背景及意义1.1.1课题研究背景机器人技术的发展，应该说是随着时代的发展，随着人们的需要，很自然的，顺应时代潮流而产生的产物人们不断探讨自然过程中，在改造自然过程中，认识自然过程中,来需求能够解放人的一种奴隶。
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具有五个自由度的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。
机械手采用液压传动，使传动系统简单可靠；选用可编程控制器对机械手的动作进行控制，使控制程序简单，系统维护方便。
设计过程中，对机械手和液压缸部分做了详细的设计计算。
同时，对机械手的通用性主要是采用可更换式手部结构来实现，通过更换手部，可使机械手抓取外圆零件和内圆零件，从而实现了系统的多功能化。
机械手总体结构能够实现手臂的水平伸缩、垂直升降、旋转和抓取等功能，这些动作都是可编程控制器控制，用液压缸驱动机械手来完成的。
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PLC控制仿真。
关键词：机械手；液压传动；液压缸；PLC仿真；AbstractThe applying of the manipulators are more and more important in the industry, with the development of industrial automation. The paper mainly narrated the design and calculation of light and transfer manipulator.The first，The paper introduces the function,composing and classification of the manipulator,tells out the free-degree and the form of coordinate.At the same time,the paper gives out the primary specification parameter of this manipulator. Manipulator use system can be simple and reliable. The manipulator and in this paper. The movements of mechanical be convenient. And the universal ability of manipulator is based on the interchangeability of the grasp cylindrical parts and inner parts through the replacement of and captures the semifinished materials. All those movements are controlled by programmable controller and realized by industry manipulator's design theory and method. The comprehensive exhaustive discussion ,which the major structural design computation. Finally uses the software to carry out the PLC control simulation for manipulator's ；Hydraulic cylinder；Programmable logic Controller simulation;目录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 (4)1.5工业机械手的发展趋势 (5)2 机械手的总体设计方案 (7)2.1 机械手基本形式的选择 (7)2.2机械手的主要部件及运动 (7)2.3驱动机构的选择 (8)2.4 机械手的技术参数列表 (8)3 机械手手部的设计计算 (9)3.1 手部设计基本要求 (9)3.2 典型的手部结构 (9)3.3机械手手抓的设计计算 (9)3.4 机械手手抓夹持精度的分析计算 (13)3.5弹簧的设计计算 (14)4 腕部的设计计算 (17)4.1 腕部设计的基本要求 (17)4.2 腕部的结构以及选择 (17)4.3 腕部的设计计算 (18)5 臂部的设计及有关计算 (23)5.1 臂部设计的基本要求 (23)5.2 手臂的典型机构以及结构的选择 (24)5.3 手臂直线运动的驱动力计算 (24)5.4 液压缸工作压力和结构的确定 (27)6 机身的设计计算 (29)6.1 机身的整体设计 (29)6.2 机身回转机构的设计计算 (30)6.3 机身升降机构的计算 (34)6.4 轴承的选择分析 (37)7 液压驱动系统设计 (38)7.1液压驱动的特点 (38)7.2液压系统设计 (39)8 PLC控制系统设计 (40)8.1 PLC的特点 (40)8.2 PLC的选择及IO分配 (40)8.3 PLC程序设计及仿真 (42)结论 (50)致谢 (51)参考文献 (52)附录 (53)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。
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。
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。
随着工业机器手（机械人）研究制造和应用的扩大，国际性学术交流活动十分活跃，欧美各国和其他国家学术交流活动开展很多。
1.3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。