三自由度搬运机械手的设计

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本科毕业设计--3个自由度机械手设计

目录第一章引言 (2)1.1 机械手的分类 (2)1.2 机械手的组成 (5)1.3 应用机械手的意义 (7)第二章总体技术方案及系统组成2.1 原始数据 (8)2.2 工作要求 (8)2.3 系统组成 (9)2.4 总体技术方案 (9)2.4.1 动作分析 (10)2.4.2 手部 (10)第三章机修手的液压部分3.1 液压系统的工作原理 (12)3.2 液压传动的工作特性 (12)3.3 液压系统的组成 (12)3.4 液压系统的优,缺点 (13)第四章回转装置的总体组成和结构设计4.1 回转装置的组成 (15)4.1.1 执行件 (15)4.1.2 传递件 (15)4.1.3 驱动件 (15)4.1.4 控制系统 (16)第五章机械传动方案的设计与计算5.1 小车的主要组成部分 (17)5.2 同步带传动方式优缺点 (17)5.3 驱动动力源 (18)5.4 机械方案的传动设计计算 (19)5.4.1 设计数据确定 (19)5.4.2 同步带的结构设计计算 (20)总结与展望 (25)设计小结 (26)致谢 (27)参考文献 (28)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的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、喷绘、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。

本课题将设计一台三自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。

首先。

本课题将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式、搭建机器人的结构平台。

AbstractIn the modern large-scale manufacturing industry, enterprises to improve production efficiency, guarantee the product quality, the general importance of the production process automation, industrial robots for automatic production line important members, the company gradually recognized and used. Industrial robot technology and applications to some extent reflect the level of a country's level of industrial automation, at present, the industrial robot is mainly responsible for the welding, printing, handling and stacking repetitive labor intensity and great work, work are normally taken to teaching and playback mode.This topic is to design a industrial robot with three DOFs, used for the transportation of materials to the stamping device. First. This topic will be the design of robot base, big arm, small arms and the structure of the manipulator, and then select the appropriate drive, driving mode, build the structure of robot platform.第一章引言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生活提供耐用消费品的产业。

三自由度搬运机械手的设计(含CAD图纸)

轴承坯料搬运机械手的设计摘要机械手是一种机械技术与电子技术相结合的高技术产品。

采用机械手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，采用机械手是有效的；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械设计原理，进行三自由度搬运机械手的设计，熟悉三自由度机械手的运用场合和相关的设计步骤。

机械手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。

结合三自由度设计的各方面的知识，在设计过程中学会怎样发现问题．解决问题.研究问题。

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。

尽力使机械手使用方便，结构简单。

关键词：机械手，输送工件，搬运，三自由度- 1 - / 47ABSTRACTManipulator is a mechanical technology and electronic technology with the combination of high technology products. Using manipulator is to improve product quality and productivity, and realize the automatic production process, improve working conditions, and reduce labor intensity of a kind of effective method. It is an imitation of the upper part of the human body function, according to the predetermined requirement or parts transportation holding tools for operation of the automation technology and equipment. Robots can replace the hands of heavy labor, significantly reduce the labor intensity, improve working conditions, and improve labor productivity and production automation level. Industrial production often appears in the handling of the heavy and long-term, frequent, drab operation, USES the manipulator is effective; In addition, it can be in high temperature, low temperature, deep water, the universe, radioactive and other toxic, pollution environment conditions operation, more shows its superiority, with broad prospects.This topic is the main content of the mechanical design principle of the design of the three doff carrying manipulator, familiar with three degrees of freedom of the manipulator using occasions and related design steps. Robots can replace a lot of repeatability of physical labor, so as to reduce the labor intensity, improve production efficiency. Combined with three degrees of freedom all aspects of design knowledge, in the design process learn how to find out the problem to solve problems. And in the design idea and into their idea, improve their innovation ability. Try to make robots easy to use simple structure.Key Words: Manipulator, conveying work piece, handling, three degrees of freedom目录摘要................................................................ - 1 - ABSTRACT.............................................................. - 2 - 1 绪论................................................................ - 5 -1.1机械手的历史.................................................. - 5 -1.2 机械手的组成.................................................. - 6 -1.3 机械手的分类.................................................. - 7 - 第2章搬运机械手机构总体方案设计..................................... - 9 -2.1 搬运机械手设计要求............................................ - 9 -2.2 基本设计思路.................................................. - 9 -2.2.1 系统分析................................................ - 9 -2.2.2 总体设计框图........................................... - 10 -2.2.3 搬运机械手的基本参数................................... - 11 -2.3 搬运机械手结构设计........................................... - 11 -2.3.1 搬运机械手坐标形式的选择............................... - 11 -2.4 机械手材料的选择............................................. - 12 -2.5机械臂的运动方式............................................. - 12 -2.6 搬运机械手驱动与控制系统分析................................. - 13 -2.6.1 驱动方式的选择......................................... - 13 -2.6.2 控制系统的选择......................................... - 13 -3 搬运机械手机械结构设计与计算....................................... - 14 -3.1 搬运机械手手爪设计........................................... - 14 -3.2 搬运机械手手臂设计........................................... - 14 -3.2.1 伸缩机械臂的设计....................................... - 14 -3.2.2 升降机械臂的设计....................................... - 15 -3.2.3 旋转机械臂的设计....................................... - 17 -3.3 手部设计计算............................................. - 17 -3.4 腕部设计计算............................................. - 21 -3.5 液压驱动系统设计......................................... - 22 -3.6机身结构的设计........................................... - 24 -3.6.1 电机的选择............................................. - 25 -3.6.2 螺柱的设计与校核....................................... - 25 -3.6.3 机座的机械结构示意图................................... - 26 -4 搬运机械手控制系统的设计........................................... - 28 -4.1 PLC简介..................................................... - 28 -4.2 PLC工作原理................................................. - 28 -4.3 PLC机型的选择............................................... - 28 -4.3.1 PLC机型的选择......................................... - 28 -4.3.2 所选PLC的参数......................................... - 29 -- 3 - / 474.4 PLC控制面板的拟定........................................... - 30 -4.5 机械手工艺过程和控制方案的确定............................... - 31 -4.5.1 明确工艺要求........................................... - 31 -4.5.2 确定工艺流程........................................... - 31 -4.5.3 传感器选择............................................. - 34 -4.5.4 确定I/O点数........................................... - 34 -4.6 PLC程序编写................................................. - 35 -4.6.1 总体程序设计思路....................................... - 35 -4.6.2手动程序的编写......................................... - 36 -4.6.3 复位程序的编写......................................... - 37 -4.6.4 自动控制程序的编写..................................... - 39 -5 结论............................................................... - 42 - 参考文献............................................................. - 43 - 致谢............................................................... - 44 -附录：含全套CAD图纸如下，如需联系作者QQ 4013398281 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。

三自由度机械手传动方案设计

三自由度机械手传动方案设计◎马兴飞1张姗姗1马立洲2机械手也称自动手，它可以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。

在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中。

本次设计的三自由度机械手是一种小型的针对回转任务的机械手，它的功能明确、结构简单、成本较低。

本次设计的机械手要求如下：1.三自由度：一个移动、两个转动；2.大臂水平方向的有效行程为1.6m；3.设计工况：回转壳体内进行180度自由旋转。

一、机械手结构概述机械手主要结构分为：执行机构、驱动机构、控制系统以及检测系统。

1.执行机构。

是最常见、最直观能够看到的部分，主要包括支柱、手臂、腕部、手部等四部分。

支柱是整个机械手中受力最为复杂的部分，支撑着整个机械结构。

手臂是用来支撑手部的运动，承受手部所抓取物体的弯矩和扭矩。

手腕具有一个单独的自由度，是为了确保机械手的灵活性以及较强的适应性能。

手腕的动作包括回转、摆动、上下运动等。

手部是用来抓取对象物体的结构。

手部不单单是手爪、手指的形式，也可以做成吸盘、真空盘、钳体等各种结构。

2.驱动系统。

机械手需要动力源对其进行驱动，动力源常见的有电动、气动、液压、机械等装置，是完成动作的基础保障之一。

3.控制系统。

约定机械手进行动作的根本，是机械手的大脑。

常见的控制系统有基于单片机、基于PLC、基于互联网等形式。

4.位置检测。

机械手在运动时要不断进行反馈位置，已确定是否达到所需要的要求及下一步动作，需要不断利用传感器或其他方法进行位置的检测确定。

二、机械手传动方案设计1.坐标形式选择。

目前机械手的主要坐标形式有四种：直角坐标、圆柱坐标、球坐标、关节坐标。

（1）直角坐标。

类似于直角坐标系，整个机械手的运动是在X、Y、Z 三个坐标空间运动。

直线运动能够通过一个坐标方向实现，而空间运动或者斜线运动则需要两个或者三个坐标方向同时或者配合才能够实现，所以直角坐标的机械手一般尺寸都相对大一点。

3个自由度机械手设计

本课题将设计一台三自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。

首先。

本课题将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式、搭建机器人的结构平台。

061021_三自由机械手结构设计[5]

轻型平动搬运机械手的设计及运动仿真三自由度机械手的结构设计一、引言随着社会生产不断进步和人们生活节奏不断加快，人们对生产效率也不断提出新要求。

由于微电子技术和计算软、硬件技术的迅猛发展和现代控制理论的不断完善，使机械手技术快速发展，已渗透到工业领域的各个部门，在工业发展中占有重要地位。

现代工业自动化程度的提高，机械手的应用领域越来越广。

机械手能模拟人的手臂的部分动作，按预定的程序、轨迹及其它要求，实现抓取、搬运工件或操纵工具。

机械手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。

本次设计的机械手由手爪、手臂、机身、机座等组成。

采用关节式坐标，电机驱动，实现三自由度的运动。

With the continuous progress of social production and people's accelerating pace of life, people also have made new productivity requirements. Because of microelectronics and computing software and hardware technology and the rapid development of modern control theory of continuous improvement, so that the rapid development of robot technology has penetrated into all sectors of industry, plays an important role in industrial development. Modern industrial automation degree of improvement robot applications more widely. Robot can simulate part of the action of the human arm, according to a predetermined program, track, and other requirements to achieve capture, porter pieces or manipulation tools. Robot can replace a lot of repetitive manual labor, thus reducing labor intensity and improve production efficiency.The design of the robot by the gripper arm, body, frame and other components. Using articulated coordinates, motor drive, to achieve three degrees of freedom movement.1.1机械手概述机械手也被称为自动手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。

3自由度机械手设计说明书

目录一、确定机械手设计方案 (3)1.1、机械手基本形式和自由度数的选择 (3)1.2、机械手手部夹紧结构方案设计 (4)1.3、机械手的手臂（水平方向和垂直方向）结构方案设计 (4)1.4、机械手的腰座结构方案设计 (4)二、部分执行机构的理论分析和设计计算 (5)2.1、手爪执行机构的分析计算及相关尺寸的确定 (5)2.1.1、手抓的力学分析 (5)2.1.2、手爪夹紧力和驱动力的的计算 (7)2.1.3、液压缸主要参数的确定 (8)2.2、水平手臂的设计和计算 (10)2.3、机身升降机构的计算 (11)2.3.1、手臂偏重力矩的计算 (11)2.3.2、升降不自锁条件分析计算 (12)2.3.3、手臂做升降运动的液压缸驱动力的计算以及相关尺寸的确定 (13)2.4、驱动回转轴回转的电机选型有关参数计算 (15)2.4.1、有关参数的计算 (15)2.4.2、电机型号的选择 (16)2.5、液压传动系统设计 (17)2.5.1、确定液压系统基本方案 (17)2.5.2、拟定液压执行元件运动控制回路 (17)2.5.3、液压源系统的设计 (17)2.5.4、绘制液压系统图 (18)三、机械手控制系统的硬件设计 (18)3.1、机械手工艺过程与控制要求 (18)3.2、机械手的作业流程 (18)3.3、机械手操作面板布置 (19)3.4、控制器的选型 (19)3.5、控制系统原理分析 (20)3.6、I/O地址分配 (20)3.7、PLC原理接线图 (21)四、参考文献 (21)一、确定机械手设计方案1.1、机械手基本形式和自由度数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。

因为设计要求搬运的棒料的质量达40KG，且直径达160MM，长度大约为250MM，考虑在满足系统工艺要求的前提下，尽量简化结构，以减小成本、提高可靠度。

3个自由度机械手设计

3个自由度机械手设计在机械工程领域，自由度是指机械系统能够相对于给定的参考坐标系进行自由移动的能力。

一个自由度可以定义为系统中独立运动的最小数量。

在机械手设计中，自由度是一个重要的参数，决定了机械手的灵活性和能够执行的运动任务。

以下是三个具有不同自由度的机械手设计：1.二自由度机械手二自由度机械手通常由两个旋转关节组成，分别控制机械手在水平和垂直方向上的运动。

这种机械手设计常用于需要在平面上移动和旋转物体的应用，如装配线上的零件搬运和放置。

机械手的两个关节可以通过电机和传动装置控制，使得机械手能够沿不同方向进行精确的运动。

2.三自由度机械手三自由度机械手通常由两个旋转关节和一个直线关节组成，分别控制机械手在水平、垂直和前后方向上的运动。

这种机械手设计常用于需要进行更复杂操作的应用，如工业机器人中的装配和焊接。

机械手的旋转关节可以使机械手在水平和垂直方向上进行精确的定位，直线关节可以使机械手在前后方向上进行伸缩，从而实现更加灵活的操作。

3.六自由度机械手六自由度机械手是最常见的机械手设计，通常由三个旋转关节和三个直线关节组成。

旋转关节控制机械手在水平、垂直和绕轴方向上的运动，直线关节控制机械手在前后、左右和上下方向上的运动。

这种机械手设计在许多领域中得到广泛应用，如汽车制造、医疗设备和航空航天等。

六自由度机械手的设计使得机械手能够进行复杂的运动和操作，具有较高的灵活性和精确性。

总的来说，机械手的自由度是机械手设计中的一个重要参数，决定了机械手的灵活性和能够执行的运动任务。

不同自由度的机械手适用于不同应用场景，可以根据具体需求选择合适的机械手设计。

3个自由度机械手设计

3个自由度机械手设计机械手的结构有很多种，其中，以机械手的自由度作为分类标准可以分为三类：二自由度机械手、三自由度机械手和四自由度机械手。

本文主要介绍三自由度机械手的设计。

1. 三自由度机械手简介三自由度机械手指的是机械手自由度为3，可以完成三个轴向运动的机械手。

人们通常使用三自由度机械手进行精确的三维组装任务，如电子产品的组装等。

三自由度机械手通常由两个平移轴和一个旋转轴组成。

其中，旋转轴是沿垂直于平面运动的。

机械手的三个自由度分别称为：Base、Shoulder和Elbow。

2. 三自由度机械手的设计设计三自由度机械手的第一步是确定机械手的尺寸和负载能力。

然后，需要选择机械手所需的驱动器类型，如直流电机或步进电机等。

接下来，需要确定每个自由度的运动范围，包括最大旋转角度和各轴的工作范围。

在确定机械手的基本参数后，接下来需要选择机械手的结构类型。

目前，常见的三自由度机械手结构包括球丝机械手、气动机械手和升降机械手等。

其中，球丝机械手具有高精度和高信度的特点，但它的制造成本较高；气动机械手主要用于一些要求速度较快的场合，但不太适合精度要求较高的组装任务；升降机械手适用于较小的工作空间。

在选择机械手的结构类型后，需要设计机械手的关节和连接杆。

机械手的关节通常采用旋转关节和平移关节，连接杆和支撑结构需要考虑机械手的负载和刚度要求。

3. 三自由度机械手的应用三自由度机械手具有广泛的应用前景。

它们可以用于精密组装、准确定位和定点操作等任务。

下面主要从以下几个方面介绍三自由度机械手的应用。

3.1 电子产品组装三自由度机械手可以快速、准确地组装电子产品，如手机、平板电脑等。

机器操作准确，不会对电子产品产生损害。

3.2 制造业三自由度机械手可以帮助制造业生产高精度、高精度零件。

它们可以在离线或在线环境中自动操作，从而提高生产效率和生产效果。

3.3 工业制造三自由度机械手可以用于支持大规模制造。

在工业制造中，机械手可以执行多个任务，如点对点的移动、送货、装载等。

774 圆柱坐标型三自由度机械手设计及其控制

摘要本设计中机械手可模仿人的动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。

它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。

手部是用来抓持工件的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求设计为夹持型。

运动机构，使手部完成各种转动、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。

运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。

为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有3个自由度。

关键词：机械手，设计，手部，手腕，手臂，机身，结构AbstractRobot arm to mimic certain actions of staff and functions, to capture a fixed procedure, carrying objects or operating tools, automation equipment. It can replace human labor in order to achieve the heavy mechanization and automation of production, can operate in hazardous environments to protect the personal safety, which is widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and nuclear power sectors.Manipulator mainly by hand, sports bodies and the control system has three major components. Task of hand is holding the workpiece of the components, according to grasping objects by shape, size, weight, material and operational requirements of the various structural forms, such as clamp type, care support and the adsorption type, etc. . Sports organizations to accomplish a variety of hand rotation, move, or complex movement to achieve the required action to change the location of objects by grasping and posture. Sports organizations lifting, stretching and rotating the independence movement, is known as freedom manipulator. Crawl space to an arbitrary position and orientation of objects, the need for six degrees of freedom. Freedom is the mechanical design of the key parameters of hand. More freedom, greater flexibility of the manipulator, the more wide versatility。

三自由度机械手设计

设计说明书课题：凸轮轴加工自动线机械手班级：数控69902设计：沈晓春审核：二00五年九月目录一、目录 (2)二、前言 (3)（一）机械手的用途说明 (3)（二）设计机械手的目的、意义 (3)（三）设计指导思想应达到的技术性能要求 (4)三、设计方案论证 (5)（一）机械手的原始依据 (5)（二）机械手的运动方案论证 (6)四、机械手各组成部件设计计算 (8)（一）抓取机械设计 (8)（二）手腕机构 (12)（三）手臂设计 (14)（四）缓冲装置设计 (22)（五）定位机构设计 (25)（六）机械手驱动系统设计 (25)五、机械手控制系统设计 (25)六、设计总结 (26)七、参考文献 (27)二、前言（一）机械手的用途说明机械手是模仿人手工作的机械设备。

实验用机械手的设计，是指机械手臂在一定范围内的摆动，手臂的垂直方向的上下移动及手爪的伸缩运动组成。

由启动系统实现各运动的驱动。

它的主要作用是将工件按预定的程序自动地搬运到需要的位置，或者保持工具进行工作。

机械手是利用PLC控制整个系统实现各种运动的自动化控制，且能用于教学演示。

（二）机械手的目的、意义机械手是模仿人手的动作，生产中应用机械手可以提高自动化水平和劳动生产率，可以减轻劳动强度，保证产品质量，实现安全生产，尤其在恶劣的劳动条件下，它代替人作业的意义更加重大。

因此，在机械加工中得到越来越广泛的应用。

目的是，我们对机械手的设计步骤有一定的平衡了解；也能基本掌握机械设计的方法；综合运用学过的理论知识；全面复习绘图技巧，并较好的运用于毕业设计绘图上。

通过这次设计，使我了解到，自动控制的对象主要是单机或某个生产过程，智能控制则包括控制对象及整个工作环境或整个生产过程；自动控制的目标是使在系统控制的某个状态下，尽量消除环境对系统的影响，智能控制关心的使最终状态或现行状态是否合乎要求。

因此，要充分考虑环境的影响；自动控制的学习来源重要是对象的状态的反馈，所以智能控制需要一个庞大的数据库；自动控制理论着重描述对象的数学模型，然后，通过各种控制算法进行控制，以达到目的，智能控制着重直接控制经验。

3个自由度机械手设计

3个自由度机械手设计在工业自动化领域，机械手是一种高度灵活、可编程的装置，用于执行各种重复性任务。

机械手的自由度决定了其在空间中能够完成的运动和操作。

在本文中，我们将讨论三种常见的3个自由度机械手设计。

1.旋转-伸缩-平移机械手旋转-伸缩-平移机械手通常由三个关节组成，每个关节负责一个自由度。

这种机械手的第一个关节可以使机械手绕固定基座旋转，提供良好的基本操作空间。

第二个关节负责伸缩功能，可以改变机械手的工作距离和抓取能力。

第三个关节负责平移功能，使机械手能够在水平方向上移动物体。

这种设计的机械手适用于需要在一个平面上操作的应用，例如装配、包装和搬运。

2.平移-伸缩-旋转机械手平移-伸缩-旋转机械手与旋转-伸缩-平移机械手相似，只是关节的顺序有所不同。

第一个关节负责平移功能，使机械手能够在垂直方向上移动物体。

第二个关节负责伸缩功能，可以改变机械手的工作距离和抓取能力。

第三个关节负责旋转功能，可以绕固定基座旋转。

这种设计的机械手适用于需要在垂直方向上操作的应用，例如装卸货物、搬运瓶子或管道。

3.旋转-平移-伸缩机械手旋转-平移-伸缩机械手也由三个关节组成，但关节的顺序与旋转-伸缩-平移机械手截然不同。

第一个关节负责绕固定基座旋转，第二个关节负责在垂直方向上平移，第三个关节负责伸缩功能。

这种设计的机械手适用于需要在三维空间中灵活操作的应用，例如装配零件、拆卸设备或进行复杂的精密操作。

这三种3个自由度机械手设计都在不同程度上提供了空间灵活性和操作能力。

根据具体的应用需求和可用空间，可以选择适合的设计。

此外，机械手的自由度还可以根据需要进行扩展，以适应更复杂的任务和环境。

机械手的设计和应用一直在不断发展和创新，为工业生产和自动化提供更大的便利和效率。

三自由度搬运机械手机构设计

三自由度搬运机械手机构设计搬运机械手机构设计-三自由度机械手臂一、引言随着科技的发展，机器人在工业生产、物流等领域发挥着越来越重要的作用。

机械手臂作为机器人的重要组成部分，具有广泛的应用前景。

本文将介绍一种三自由度搬运机械手机构的设计。

二、设计目标本设计的目标是设计一种具备三个自由度的搬运机械手臂，能够实现灵活的运动，达到高效搬运的目的。

具体要求如下：1.三自由度：机械手臂具备三个关节，分别可以实现水平旋转、垂直旋转和前后伸缩的运动。

2.高承载能力：机械手臂需要具备足够的承载能力，能够稳定搬运重物。

3.灵活性：机械手臂需要具备足够的灵活性，能够适应不同的工作环境和搬运任务。

4.可控性：机械手臂需要具备良好的控制性能，能够通过外部控制实现精确的运动。

三、设计方案基于上述设计目标，我们提出以下设计方案：1.结构设计：机械手臂由三个关节组成，分别为水平旋转关节、垂直旋转关节和前后伸缩关节。

其中，水平旋转关节和垂直旋转关节采用舵机作为驱动装置，前后伸缩关节采用滑轨设计。

这种结构设计既能满足机械手臂的运动需求，又能够实现紧凑的机械结构。

2.材料选择：机械手臂的主要材料选择应考虑强度和重量的平衡。

我们可以采用铝合金作为机械手臂的主要材料，既能够满足强度要求，又能够降低自身的重量。

3.控制系统设计：机械手臂的控制系统应具备良好的控制性能，能够通过外部控制实现精确的运动。

我们可以采用嵌入式控制系统，通过编程控制机械手臂的运动，并且可以与其他设备进行数据交互，实现智能化的控制。

4.承载能力设计：机械手臂的承载能力需要根据实际应用需求进行设计。

我们可以根据机械手臂的结构和材料选择，进行力学分析和仿真，来确定机械手臂的承载能力。

四、设计步骤1.结构设计：设计机械手臂的结构，确定关节类型和数量，并确定机械手臂的整体尺寸。

2.材料选择：根据机械手臂的要求和预算限制，选择合适的材料，并确定机械手臂的材料规格。

3.控制系统设计：根据机械手臂的运动要求，设计控制系统的硬件和软件部分，并确定控制系统的接口和通信方式。

三自由度气动搬运机械手的设计-开题报告

三自由度气动搬运机械手的设计-开题报告研究背景在现代工业生产中，机械手作为重要的自动化设备，在生产线上扮演着重要的角色。

目前的机械手多采用电动方式驱动，但在某些特殊环境下，例如易燃易爆场所或高温高压环境，电动机械手往往存在安全隐患或性能限制。

因此，寻求一种新的驱动方式来设计机械手具有重要意义。

研究目标本研究旨在设计一种具有由度的气动搬运机械手，以解决传统电动机械手在特殊环境下存在的安全隐患和性能限制问题。

具体的研究目标包括：1. 分析气动驱动系统的工作原理和优势，研究其适用性和可行性；2. 设计一个具有由度的机械手结构，考虑外部负载和运动稳定性；3. 研究机械手的控制方法，实现准确灵活的搬运动作；4. 进行实验验证，评估气动搬运机械手的性能和可靠性。

研究方法本研究将采用以下方法来实现研究目标：1. 文献综述：对机械手和气动驱动系统的相关文献进行综述，深入了解当前研究进展和存在的问题；2. 系统分析：分析气动驱动系统的工作原理和优势，评估其在特殊环境中的适用性和可行性；3. 结构设计：根据气动驱动系统的特点，设计一个具有由度的机械手结构，考虑外部负载和运动稳定性；4. 控制方法：研究机械手的控制方法，实现准确灵活的搬运动作；5. 实验验证：进行实验验证，评估气动搬运机械手的性能和可靠性，分析实验结果。

预期成果通过本研究，预期可以达到以下成果：1. 设计出一种具有由度的气动搬运机械手，解决传统电动机械手在特殊环境下的安全隐患和性能限制问题；2. 深入理解气动驱动系统的工作原理和优势，为气动驱动系统在其他领域中的应用提供参考；3. 提出灵活准确的机械手控制方法，为其他自动化设备的控制提供借鉴；4. 实验验证气动搬运机械手的性能和可靠性，为机械手的实际应用提供参考数据。

研究计划本研究计划的大致时间安排如下：- 第一阶段：文献综述和气动驱动系统分析（2个月）- 第二阶段：机械手结构设计和控制方法研究（3个月）- 第三阶段：实验验证和结果分析（2个月）- 第四阶段：论文撰写和修改（1个月）预期影响本研究的成果对以下方面可能产生影响：1. 工业自动化领域：提供一种新型的机械手设计方案，解决传统电动机械手在特殊环境下存在的问题。

三自由度搬运机器人设计

沈阳工程学院课程设计设计题目：三自由度微型搬运工业机器人模型设计系别自控系班级测控本091学生姓名庄国庆学号 **********指导教师祝尚臻职称讲师起止日期： 2013年 1 月 7 日起——至 2013 年 1 月18 日止沈阳工程学院课程设计任务书课程设计题目:三自由度微型搬运工业机器人设计系别自动控制工程系班级测控本091学生姓名庄国庆学号 2009308126指导教师祝尚臻职称讲师课程设计进行地点： F430任务下达时间： 2013 年 1 月 6 日起止日期：2013 年 1 月7日—2013 年 1 月18日教研室主任年月日批准三自由度微型搬运工业机器人模型设计1 设计主要内容及要求1.1 设计目的：1了解工业机器人技术的基本知识以及单片机、机械设计、传感器等相关技术。

2初步掌握工业机器人的运动学原理、传动机构、驱动系统及控制系统并应用于工业机器人的设计中。

3通过学习，掌握工业机器人的驱动机构、控制技术，并使机器人能独立执行一定的任务。

1.2 基本要求1要求设计一个三自由度的微型搬运工业机器人；能够完成4cm*4cm正方形木块的识别和搬运任务。

2要求设计机器人的机械机构（机械手的选择），传动机构、控制系统、及必需的内外部传感器的种类和数量布局。

3要有控制系统硬件设计电路。

1.3 发挥部分：自由发挥2 设计过程及论文的基本要求：2.1 设计过程的基本要求（1）基本部分必须完成，发挥部分可任选；（2）符合设计要求的报告一份，其中包括总体设计框图、电路原理图各一份；（3）设计过程的资料、草稿要求保留并随设计报告一起上交；报告的电子档需全班统一存盘上交。

2.2 课程设计论文的基本要求（1）参照毕业设计论文规范打印，包括附录中的图纸。

项目齐全、不许涂改，不少于3000字。

图纸为A4，所有插图不允许复印。

（2）装订顺序：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、正文（设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及相应的详细的功能分析和重要的参数计算、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍）、小结、参考文献、附录（总体设计框图与电路原理图）。

-三自由度机械手设计课案

摘要本次设计实验用三自由度机械手为实验用专用机械手，主要由手爪、手臂、机身、机座等组成，具备上料、搬运等多种功能，本机械手机身采用机座式，实验对象围绕机座布置，其坐标形式为关节式，具有水平旋转、手臂竖直摆动等3个自由度；驱动方式为电机驱动，利用电机带动减速机，减速机减速后带动旋转轴实现各个回转运动。

电动驱动的优点是控制精度高，能精确定位，反应灵敏，可实现高速、高精度的连续轨迹控制，伺服特性好。

本次设计的机械手能对不同物体完成多种动作。

采用单片机控制系统，最终实现关节的伺服控制和制动、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的在线修改程序、设置参考点和回参考点。

关键词：机械手；电机驱动；伺服。

目录摘要 (I)第1章绪论 (1)1.1 题目提出的意义 (1)1.2 国内外发展现状 (1)第2章方案的确定与比较分析 (3)2.1 机械手机械系统的比较与选择 (4)2.2 机械手驱动系统的比较与选择 (6)第3章驱动源的选择与设计计算 (9)3.1 主要技术参数的确定 (9)3.2 各关节电机的选择计算 (10)3.2.1 大臂旋转电机的选择 (11)3.2.2 小臂旋转电机的选择 (12)3.2.3 腰部旋转电机的选择 (13)第4章手部结构设计 (15)4.1 夹持式手部结构 (15)4.1.1 手指的形状和分类 (15)4.1.2 设计时考虑的几个问题 (15)4.2 手部夹紧气缸的设计 (16)4.2.1 弹簧的设计计算 (16)4.2.2 对于压缩弹簧稳定性的验算 (17)4.2.3 疲劳强度和应力强度的验算。

(17)4.2.4 手部驱动力计算 (18)4.2.5 气缸直径的设计计算 (19)4.2.6 缸筒壁厚的设计 (21)4.2.7 活塞杆运动行程的计算 (21)第5章各机械部件的设计选择与校核 (23)5.1 轴的设计与校核 (23)5.1.1 大臂旋转轴的设计 (23)5.1.2 大臂轴的强度校核 (24)5.2 键的选择与强度的校核 (27)5.3 轴承寿命的校核 (30)5.4 联轴器的选择与圆锥销的校核 (31)5.4.1 联轴器的选择. (31)5.4.2 联轴器圆锥销的校核 (32)第6章控制系统设计 (33)6.1 单片机最小系统 (33)6.1.1 8051单片机介绍 (34)6.2.2 复位电路 (36)6.1.3 振荡电路 (36)6.2 串行接口电路 (37)6.3 传感器 (38)6.3.1 传感器的选型 (38)6.3.2 硬件电路的设计 (39)6.4 电动机的控制 (40)6.4.1 L298N电机驱动芯片简介 (40)6.4.2 硬件电路图 (41)结论 (42)致谢 (43)参考文献 (44)第1章绪论1.1 题目提出的意义本次设计的目的是为了解决本科教学中理论与实践操作融合性不强等问题，使学生在学习理论知识的基础上能得到较好的实际操作，通过不同程序的输入使学生真实的观察到机械手的运动轨迹与运动方式，进一步强化大学生学习与就业能力。

搬运机械手(毕业设计)

4.2 操作面板设计
通过对机械手控制要求分析，其控制面板设计如下：
4.3 I/O点数确定及PLC选型
（1）根据控制要求，需要18个输入点，11个输出点。
（2）由于此搬运机械手输入点数不多，性能要求不高，因此选用欧姆龙的CPM2A-40CDR-A小型可编程控制器，即可满足要求。
4.4 PLC外部接线图设计
• 姓名：学生 • 专业：机械设计制造及其自动化 • 指导老师：老师 • 设计时间：2011.4.1——2011.6.10
目录
1、搬运机械手总体结构设计 2、搬运机械手机械结构设计 3、搬运机械手液压系统设计 4、搬运机械手控制系统设计
1、搬运机械手总体结构设计
(1)该机械手采用圆柱坐标型，具有三个自由度，即手臂的伸长、缩短和整体旋转。
2.5 机械手整体机械结构设计
1.1 手爪及夹紧液压缸设计
本次设计的搬运机械手手爪采用滑槽杠杆式结构，夹紧缸采用单作用弹簧复位式结构，其结构如下所示：
1. 2 伸缩液压缸设计
伸缩缸可以使搬运机械手伸长或者缩短，其结构如下所示：
1.3 升降液压缸设计
升降缸可以使搬运机械手上升或者下降，其结构如下所示：
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安全在于心细，事故出在麻痹。20.10.2420.10.2403:55:1003:55:10October 24, 2020
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踏实肯干，努力奋斗。2020年10月24日上午3时55分 20.10.2420.10.24
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追求至善凭技术开拓市场，凭管理增创效益，凭服务树立形象。2020年10月24日星期六上午3时55分 10秒03:55:1020.10.24
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严格把控质量关，让生产更加有保障。2020年10月上午3时 55分20.10.2403:55Oc tober 24, 2020

三自由度机械手设计说明书

三自由度机械手【中文摘要】在工业上，自动控制系统有着广泛的应用，如工业自动化机床控制，计算机系统，机械手等。

而机械手是相对较新的电子设备，它正开始广泛应用于各个领域。

本设计为三自由度直角坐标型下棋机器手，其工作方向为三个直线方向。

在控制器的作用下，它实现的是将棋子从棋盘上A拿棋子到棋盘B位置这一简单的动作,本文是对整个设计工作较全面的介绍和总结。

【关键词】三自由度，直角坐标，机械手，爪部，丝杠，齿条。

Robotic manipulator with Three-Degree-of-Freedom Abstract: Industrially, automatic control systems are found in numerous applications, such as automation machine tool control, computer systems and robotics. Industrial robots are relatively new electromechanical devices that are beginning to change the appearance of modern industry. This scheme introducedacylindricalrobot for three degree of freedom. It is composed of three linear axes current control only allows these devices move from one assembly line to other assembly line in space, perform relatively simple tasks. This paper is more comprehensive introduction and summing-up for the for the whole design work.Key words：three degrees of freedom, cylindrical, mechanical hand.目录第一章绪论 (1)1.1概述 (1)1.2特点 (1)1.3国内外研究现状 (2)第二章总体设计 (4)2.1 机械手的组成及各部分关系概述 (4)2.2机械手的设计分析 (7)2.2.1 设计要求 (7)2.2.2总体方案拟定 (7)2.2.3 机械手主要技术性能参数 (8)第三章机械手的机械系统设计 (10)3.1 机械手的运动系统分析 (10)3.1.1 机械手的运动概述 (10)3.2机械手的执行机构设计 (11)3.2.1 末端执行机构（爪部）设计 (11)3.2.2手臂机构的设计 (14)3.2.3 腰部和基底设计 (17)3.2.4步进电机和轴承的选取 (20)第四章控制系统简述 (23)4.1 控制流程 (23)4.1.1 运动过程分析如下表4-1 (23)4.1.2 机械手的运动和执行过程如图4-1 (23)4.2 控制方式 (24)第五章机械手运行时应采取的安全措施 (25)5.1 操作以及安全要求 (25)第六章整体评价以及心得体会............................ 错误！未定义书签。

(完整版)搬运机器人设计

搬运机器人设计班级：姓名：学号：搬运机器人能够模仿人手部的部分动作，按照设定的程序、轨迹和要求，代替人工在高温和危险的作业区进行单调持久的作业，实现一些人工不可能完成的工作，这不仅可以使人手避免出现可能的危险情况，保障生产安全，还能促进工作线的流水化，提高了工作效率，降低了劳动强度，改善了劳动环境，已经成为现代制造业中不可或缺的一种自动化装置。

本机器人用于生产线上工件的自动搬运，下图为机器人动作示意图，机械手按下述顺序周而复始地工作：根据对机器人的工艺过程及控制要求分析，机械手的动作过程如图所示：一、搬运机械手总体结构设计（1）该机器人采用圆柱坐标型，具有三个自由度，即手臂的伸长、缩短，手臂的上升、下降和整体旋转。

（2）该机器人采用液压驱动，其具有体积小、质量轻、结构紧凑、传动平稳、操作简单、安全、经济、易于实现过载保护且液压元件能够自行润滑等一系列优点。

（3）在控制方式选择上，由于其功能只是在两个传送带之间搬移工件，运动简单，控制要求不高，因此采用点位控制方式。

（4）此搬运机器人是在两个工作台之间搬运工件，其动作比较简单，选用电位器进行定位。

（5）此机器人应用于自动生产线上，因此，它应该能够按照控制程序自动运行,即具有自动运行模式。

二、搬运机械手机械结构设计1、机身设计因为圆柱坐标式机器人把回转与升降两个自由度归属于机身，所以设计回转与升降机身，选用旋转液压缸与升降液压缸单独驱动的回转型机身，如图1所示，升降液压缸在上，旋转液压缸在下。

2、臂部设计采用双导向杆的臂部伸缩结构。

缸体直接固定在升降立柱上，活塞杆与两根导向杆连接一起组成伸缩臂，由于活塞杆与导向杆全部藏在缸体内，油管也从活塞杆内部通过，其特点是结构紧凑，外观整洁。

结构如图2所示。

3、手部腕部设计因为工件的形状为圆柱形，所以带“V”型钳口的手爪，本次设计的搬运机器人手爪采用滑槽杠杆式结构，夹紧缸采用单作用弹簧复位式结构，杠杆端部固定安装着圆柱销，当拉杆向上拉时，圆柱销就在两个钳爪的滑槽中移动，带动钳爪绕两支点回转，夹紧工件；拉杆向下推时，使钳爪松开工件。

三自由度机械手设计

三自由度机械手设计机械手是一种用于代替人手完成各种复杂或危险操作的机械装置。

三自由度机械手是指具有三个独立自由度的机械手。

在机械手设计中，三自由度机械手是较为简单且常见的一种类型。

三自由度机械手通常由机械臂和手爪组成，其中机械臂负责定位和移动，手爪负责抓取和放置物体。

机械臂由三个关节连接起来，每个关节都可以独立控制。

这意味着机械臂可以在三个轴上进行旋转和伸缩，从而实现空间中的定位和移动。

1.功能需求：首先需要明确机械手的功能需求，例如需要抓取什么类型的物体以及进行什么样的操作。

不同的功能需求会对机械手的结构和控制系统产生影响。

2.结构设计：机械手的结构设计包括关节、连接杆和运动范围等方面。

关节可以使用电机或气动缸等驱动装置实现，连接杆需要具有足够的强度和刚性。

运动范围的设计需要考虑机械手需要移动到的位置和空间，以及机械手的工作环境。

3.控制系统设计：机械手的控制系统包括传感器、运动控制器和驱动装置等。

传感器用于获取机械手当前的位置和姿态信息，运动控制器用于计算并控制机械手的运动轨迹，驱动装置用于实际驱动机械手的运动。

4.安全性设计：机械手操作时需要考虑其安全性。

例如，在操作过程中需要设置足够的安全间距，以避免机械手发生碰撞。

此外，机械手还可以通过使用力传感器和视觉系统等技术，实现对工作环境和物体的感知和识别，以提高操作的安全性和精确性。

在实际应用中，三自由度机械手广泛用于工业生产线上的自动化操作。

它可以完成物体的抓取、搬运、装配等任务，提高生产效率和质量。

同时，由于其结构相对简单，成本相对较低，因此也被广泛应用于教育和研究领域。

总而言之，三自由度机械手是一种常见的机械手类型，在设计中需要考虑功能需求、结构设计、控制系统设计和安全性设计等方面。

它在提高生产效率和质量方面具有重要的应用价值，并且具有较低的成本，因此在工业、教育和研究等领域广泛应用。