搬运机械手设计说明书
搬运机械手及其控制系统设计说明书
SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ毕业设计说明书搬运机械手及控制系统设计学院：机械工程学院专业：机械制造及其自动化摘要摘要我国的机械手的发展在最近几年得到了突飞猛进的发展，机械手可以仿照人类的某些肢体运动完成某些特定的动作，所以机械手在生产活动中扮演着越来越重要的角色。
因此机械手会在我国得到更普遍广泛的应用。
搬运机械手在当今工业、医疗、自然灾害等等的领域中等到了广泛的应用发展，然而搬运机械手的控制系统和执行机构在工作中起到举足轻重的作用，因此控制部分和执行部分对于机械手的工作的整体运转情况具有十分重要的意义。
所以本次毕业设计主要的任务是解决执行机构和控制部分的问题，该毕业设计采用气压传动作为执行机构，可编程控制器作为搬运机械手的控制部分。
对于本论文的总体设计主要有一下几点，首先要确定搬运机械手的工作对象、设计的目的、搬运机械手的自由度。
本毕业设计要通过计算计算出气爪个夹紧力，伸缩臂的气缸、摆动气缸的扭矩等，然后选择标准气缸。
执行部分要画出气动原理图，控制部分要根据搬运机械手控的IO点数选择三菱FX系列PLC。
根据毕业设计的任务书要求画出梯形图和程序语句表。
关键词：搬运机械手气压动传动可编程控制器SMC气缸AbstractAbstractThe robot's development has been rapid development in recent years, The robot can be modeled on the human limb movements to complete certain actions. Play an increasingly important role in the move. Robot in China more generally, a wide range of applicationsHandling robot in wait for a wide range of application development in the area of today's industrial, medical, natural disasters, etc. However, the handling robot control system and the implementing agencies to play a decisive role in the work, Control and operative parts of great significance for the overall functioning of the robot work. The graduation project the main task is to solve the problem of implementing agencies and the control part of the, The graduation project adopts pneumatic transmission, programmable logic controller for moving the control part of the robot as the executing agency.For the overall design of this paper are mainly the following points, Must first determine the object handling robot designed to degrees of freedom of the handling robot, the robot parameters, and so on. This graduation project is calculated by calculating the outlet claws clamping force, The cylinder of the telescopic boom、Parameters of robot and so on. Then select the standard cylinder. Operative to draw pneumatic schematic, The control section according to the IO handling robot control points to select the Mitsubishi FX series PLC. Graduated from the design task book draw the ladder and the program statement table.Keyword: Moving robot Pressure dynamic transmissionProgrammable controller SMC cylinder目录摘要 (1)Abstract（英文摘要）…………………………………………………………………………………………………………目录…………………………………………………………………………第一章引言……………………………………………………………1．1课题的目和意义………………….1．2 工业机械手设计的基本步骤……………………………………………..2 总体设计...........................................................................2．1 设计的容...........................................................................2．1．1总体说明....................................................................... 2．1．2驱动方式的选择和设计 (6)2．1．3整体机构的确定……………………………………………………..3 工业机械手的机械部分设计 (8)3.1 工业机械手的规格参数……………………………………………..3.2 工业设计手的参数计算 (8)3.2.1 手部质量计算……………………………………………………..3.2.2 机械手的爪部夹紧气缸的选择 (9)3.2.3 腕部传动气缸的选择……………………………………………..3.2.4 伸缩气缸的选择……………………………………………………3.2.5 对伸缩导杆的校核 (12)3.2.6 配重算………………………………………………………………3.2.7 升降部分计算…………………………………………………………..3.2.8 对升降导杆的核算 (15)3.2.9挠度计算…………………………………………………...............3.2.10转台型齿杆式回转摆动气缸的计算 (16)4 工业机械手的控制部分设计 (17)4．1 回路计算……………………………………………………………….. 4．2 执行元件选择………………………………………………………….. 4．3 控制元件选择…………………………………………………………..4．4 执行元件用气量的计算和空压机的选择 (21)4．5 气动元件的清单……………………………………………………….4.6 动作顺序表………………………………………………………….电气控制系统设计………………………………………………………..5．1电气控制方案设计和元件的选择 (25)5．2 PLC控制系统设计及PLC及I/O端口分配图的设计………….5．3 PLC梯形图的设计………………………………………………………5．4 PLC的控制程序………………………………………………………..总结致谢参考文献第一章引言1.1课题来源及现实意义该课程设计是机械及机械控制理论及课程教学计划的实践学习的过程，是对这几年课程知识的综合考验与考察，是对我们的一个综合检测。
曲轴搬运机械手毕业设计说明书
毕业设计（说明书）题目曲轴搬运机械手专业机械设计制造及其自动化学生姓名学号指导教师论文字数完成日期 2010年5月机械设计制造及其自动化摘要：随着科学技术的发展和自动化生产线在企业产品生产中的广泛应用，机械手作为自动化生产线的重要组成部分也得到了长足的发展和进步。
尤其是随着机械结构的优化，气动、液压技术的成熟，控制元件的发展和控制方式的不断改进和创新，机械手的动作精确性、控制灵活性和工作可靠性得到了明显的改善。
机械手的出现在减轻工人劳动强度和难度、提高工作效率和质量、降低生产成本上做出了突出贡献，机械手的发展在企业的发展和创收上起到了举足轻重的作用。
本课题是一个机、电结合较为紧密的实用性项目，文中对PLC的应用、机械结构的设计、控制方法的选择等方面进行了必要的探讨。
最后，总结了全文，指出了机械手的改进措施、应用前景和发展方向。
关键字：机械手，液压驱动，PLC（可编程控制器）The Manipulator For Moving The Engine’s CrankAbstract:With the development of the science and technology and the application of the automobile product line in the production, the manipulator, who serves as the important part of the automobile product line, has also experienced dramatic progress and development. Especially with the improvement of the structure of the machine, the maturity of pneumatics and hydraulics, and the constant improvement of the control element such as the singlechip, PLC, the motion controller, and soon, and the ceaselessly ameliorative and innovative control mode, the precision, delicacy and reliability of the manipulator has been improved expressly, which contributed to alleviating the worker’s labor intensity and difficulty, boosting the working efficiency and quality, reducing cost, as to play an extremely important part in the development and income of the corporations. The subject is a practical item where the mechanics and electrics are integrated very closely. The writer has made a necessary discussion in the application of PLC, the optimize of mechanical structure and the study of control mode and researches into the mechatronics. the writer summarizes the whole thesis and points out the amelioration, perspective and developing direction of the manipulator.Key Words: manipulator, the hydraulic pressure drive, PLC(Programmable Logic Controller)目录第1章绪论 (1)1.1 工业机器人（机械手）的概述 (1)1.1.1 工业机器人的发展 (1)1.1.2 工业机器人的分类 (1)1.1.3 工业机械手的应用 (2)1.2 设计问题的提出............................................................................... 错误！未定义书签。
搬运机械手设计
专业课程设计说明书ﻬ目录第1章课题规划ﻩ错误!未定义书签。
1、1 课题背景分析 ......................................................... 错误!未定义书签。
1、２设计任务书ﻩ错误!未定义书签。
第２章功能分析 ..................................................................... 错误!未定义书签。
2、1 设计任务功能分析 ................................................. 错误!未定义书签。
2、1、1 总功能提炼 ............................................... 错误!未定义书签。
2、１、2 功能分解ﻩ错误!未定义书签。
2、１、３功能结构分析及功能结构图绘制ﻩ错误!未定义书签。
2、2 本章小结ﻩ错误!未定义书签。
第３章系统原理方案设计 ..................................................... 错误!未定义书签。
3、1功能单元求解ﻩ错误!未定义书签。
3、1、1分功能求解 ............................................. 错误!未定义书签。
3、1、2 系统原理方案综合求解ﻩ错误!未定义书签。
３、１、３方案优化及评价 ............................... 错误!未定义书签。
3、２本章小结ﻩ错误!未定义书签。
第4章总体设计 ................................................................... 错误!未定义书签。
4、1 系统总体结构草图 ................................................. 错误!未定义书签。
搬运机器人设计计算说明书
搬运机器人设计计算说明书搬运机器人设计计算说明书一、摘要本说明书旨在为搬运机器人设计者提供一份全面的设计计算指南。
本文首先概述了搬运机器人的基本功能和工作原理，然后详细介绍了设计计算过程，包括机器人的结构、运动学、动力学、控制系统和传感系统的设计和计算。
最后，本文提供了一些测试和优化搬运机器人的方法。
二、搬运机器人概述搬运机器人是一种能够自动执行货物搬运任务的移动设备。
它们通常由一系列传感器、控制器、驱动器和机械结构组成，能够自主或半自主地在不同地点之间搬运物品。
搬运机器人广泛应用于制造业、物流业和医疗保健等领域，显著提高了工作效率和便利性。
三、设计计算说明1、机器人结构设计与计算机器人结构应考虑强度、刚度、耐久性和轻量化等因素。
可以使用有限元分析等工程方法来分析结构的力学性能，并优化设计。
此外，需要根据实际应用需求，设计合适的移动平台、机械臂、抓取装置等。
2、机器人运动学与动力学计算搬运机器人的运动学和动力学特性直接决定了其搬运能力和效率。
通过建立运动学和动力学模型，可以分析机器人的运动轨迹、速度、加速度和力矩等参数，进而优化运动控制算法，提高搬运效率。
3、控制系统设计控制系统是搬运机器人的核心组成部分，负责协调各个部件的运动，实现精确的定位和搬运。
可以根据机器人的运动学和动力学模型，设计合适的控制算法，如PID控制器、模糊控制器等。
4、传感系统设计搬运机器人需要依靠传感器来感知周围环境和工作对象。
可以根据实际需求，选择合适的传感器，如摄像头、激光雷达、超声波传感器等，以实现精确的环境识别和定位。
四、搭建机器人系统在完成设计计算后，就可以开始搭建搬运机器人系统。
首先，按照设计图纸准备好所需的材料和部件，然后进行机械组装和电路布线。
在系统搭建完成后，需要进行初步的调试和测试，确保各个组成部分能够正常工作。
五、机器人测试与优化在完成机器人系统的搭建后，需要对机器人进行实际的测试，以验证其性能和稳定性。
仓储搬运机械手主体设计说明书
仓储搬运机械手主体设计说明书1. 引言本文档旨在详细介绍仓储搬运机械手主体的设计方案和技术要求。
仓储搬运机械手是一种自动化设备，广泛应用于仓库和物流行业，用于搬运和摆放货物。
本次设计旨在提高仓库搬运效率、减少人工本钱，以及降低人工搬运过程中的平安风险。
2. 设计目标本次设计的仓储搬运机械手主体具有以下目标：•提高仓库搬运效率：通过自动化搬运过程，减少人力需要，提高仓库的货物搬运速度和准确性。
•降低本钱：机械手可以替代局部人工工作，从而减少人力本钱。
•提高平安性：减少人工搬运过程中的事故风险，防止潜在的人身伤害。
3. 设计方案仓储搬运机械手主体设计方案包括以下几个方面：3.1 结构设计机械手主体采用铝合金制作，具有轻量化和高强度的特点。
结构设计采用四轴机械臂，具备灵巧的搬运能力。
机械手主体的设计还应考虑到易维护和易维修的特点。
3.2 控制系统机械手主体的控制系统由嵌入式计算机和传感器组成。
嵌入式计算机负责机械手的动作控制和路径规划，传感器用于感知货物的位置和状态。
控制系统应具备高实时性和稳定性，能够准确捕捉货物的位置和形状。
3.3 软件系统机械手主体的软件系统包括操作系统、控制算法和界面设计。
操作系统为机械手提供良好的运行环境，控制算法负责实现机械手的动作控制和路径规划，界面设计提供友好的操作界面，方便用户进行操作和监控。
4. 技术要求仓储搬运机械手主体的设计应满足以下技术要求：4.1 动作精度机械手主体的动作精度应到达毫米级别，能够准确地抓取和放置货物。
4.2 承载能力机械手主体的承载能力应到达一定标准，能够平安搬运各类货物，一般不低于200kg。
4.3 平安性机械手主体应具备平安保护措施，如紧急停止按钮、碰撞检测装置等，以确保在紧急情况下能够立即停止机械手的动作。
4.4 系统稳定性机械手主体应具备良好的系统稳定性，能够在长时间运行过程中保持稳定的性能和精度。
5. 总结本文档详细介绍了仓储搬运机械手主体的设计方案和技术要求。
机械手设计说明书doc
机械手设计说明书篇一：机械手设计说明书指导老师：设计合作成员：一、设计项目名称机械手臂手指机构2二、设计目的本设计拟搬运宽度尺寸90～110mm、质量为5kg以内的六菱柱形钢质工件，手指机构带水平转盘。
手指的动力驱动方式为液压传动。
液压传动的机械手是以压缩液体的压力来驱动执行机构运动的机械手。
三、设计要求(1)机械手为专用机械手，适用于夹六菱柱形钢质工件。
(2)选取机械手的座标型式和自由度。
(3)主要设计出机械手的手部机构。
(4)液压传动系统液压缸的选用四、设计方案4.1 机械手基本形式的选择机械手的典型结构一般可分为：回转型（包括滑槽杠杆式和连杆杠杆式两种）、移动型（移动型即两手指相对支座作往复运动）和平面平移型。
本设计采用二指回转型手抓。
4.2 机械手的主要部件及运动本机械手的部件有齿轮、齿条、连杆和液压缸等。
主要的运动有直动液压缸驱动齿条的平动、齿轮和齿条的啮合运动、连杆的转动和手抓的平行移动。
4.3 驱动方式的选择本机械手的驱动方案采用液压机构驱动机械手,结构简单、尺寸紧凑、重量轻、控制方便。
4.4 机械手的技术参数列表用途：卸码垛机械手臂抓重：5kg抓取的物体的几何形状：宽度为90～110mm六菱柱形钢质工件机械手自重：小于等于10kg4.5 机械工作原理机械手的夹工件的工作原理框图如图1所示。
图1. 机械手夹工件的工作原理框图该机械手采用了液压驱动方式来实现其工作的要求，工作要求就是机械手能适应六菱柱形钢质工件不同面的夹持，故带有水平转盘手臂的回转运动。
传动机构采用齿条与齿轮啮合。
本机械通过液压驱动传递动力推动齿条平动，齿条与齿轮啮合将液压缸传来的水平运动转化为齿轮连杆的回转运动。
而齿条与齿轮啮合驱动四连杆转动，四连杆机构使夹板水平移动，完成对工件的夹紧松开。
机械手的整体结构图如图2、图3所示。
手爪部分特点如下表述：1. 机械手手部由手爪（即夹板）和传力机构所构成。
机械手爪能夹宽度尺寸为90～110mm的工件，由于所夹工件是六菱柱形钢质工件，故在竖直方面上夹持会比较方便设计和简化机构，手爪部分可以做成平面夹板，而机构本身应带水平转盘机构以适应不同角度的夹持。
搬运机械手及其控制系统设计说明书
SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ毕业设计说明书搬运机械手及控制系统设计学院：机械工程学院专业：机械制造及其自动化摘要摘要我国的机械手的发展在最近几年得到了突飞猛进的发展，机械手可以仿照人类的某些肢体运动完成某些特定的动作，所以机械手在生产活动中扮演着越来越重要的角色。
因此机械手会在我国得到更普遍广泛的应用。
搬运机械手在当今工业、医疗、自然灾害等等的领域中等到了广泛的应用发展，然而搬运机械手的控制系统和执行机构在工作中起到举足轻重的作用，因此控制部分和执行部分对于机械手的工作的整体运转情况具有十分重要的意义。
所以本次毕业设计主要的任务是解决执行机构和控制部分的问题，该毕业设计采用气压传动作为执行机构，可编程控制器作为搬运机械手的控制部分。
对于本论文的总体设计主要有一下几点，首先要确定搬运机械手的工作对象、设计的目的、搬运机械手的自由度。
本毕业设计要通过计算计算出气爪个夹紧力，伸缩臂的气缸、摆动气缸的扭矩等，然后选择标准气缸。
执行部分要画出气动原理图，控制部分要根据搬运机械手控的IO点数选择三菱FX系列PLC。
根据毕业设计的任务书要求画出梯形图和程序语句表。
关键词：搬运机械手气压动传动可编程控制器SMC气缸AbstractAbstractThe robot's development has been rapid development in recent years, The robot can be modeled on the human limb movements to complete certain actions. Play an increasingly important role in the move. Robot in China more generally, a wide range of applicationsHandling robot in wait for a wide range of application development in the area of today's industrial, medical, natural disasters, etc. However, the handling robot control system and the implementing agencies to play a decisive role in the work, Control and operative parts of great significance for the overall functioning of the robot work. The graduation project the main task is to solve the problem of implementing agencies and the control part of the, The graduation project adopts pneumatic transmission, programmable logic controller for moving the control part of the robot as the executing agency.For the overall design of this paper are mainly the following points, Must first determine the object handling robot designed to degrees of freedom of the handling robot, the robot parameters, and so on. This graduation project is calculated by calculating the outlet claws clamping force, The cylinder of the telescopic boom、Parameters of robot and so on. Then select the standard cylinder. Operative to draw pneumatic schematic, The control section according to the IO handling robot control points to select the Mitsubishi FX series PLC. Graduated from the design task book draw the ladder and the program statement table.Keyword: Moving robot Pressure dynamic transmissionProgrammable controller SMC cylinder目录摘要 (1)Abstract（英文摘要）…………………………………………………………………………………………………………目录…………………………………………………………………………第一章引言……………………………………………………………1．1课题的目和意义………………….1．2 工业机械手设计的基本步骤……………………………………………..2 总体设计...........................................................................2．1 设计的容...........................................................................2．1．1总体说明....................................................................... 2．1．2驱动方式的选择和设计 (6)2．1．3整体机构的确定……………………………………………………..3 工业机械手的机械部分设计 (8)3.1 工业机械手的规格参数……………………………………………..3.2 工业设计手的参数计算 (8)3.2.1 手部质量计算……………………………………………………..3.2.2 机械手的爪部夹紧气缸的选择 (9)3.2.3 腕部传动气缸的选择……………………………………………..3.2.4 伸缩气缸的选择……………………………………………………3.2.5 对伸缩导杆的校核 (12)3.2.6 配重算………………………………………………………………3.2.7 升降部分计算…………………………………………………………..3.2.8 对升降导杆的核算 (15)3.2.9挠度计算…………………………………………………...............3.2.10转台型齿杆式回转摆动气缸的计算 (16)4 工业机械手的控制部分设计 (17)4．1 回路计算……………………………………………………………….. 4．2 执行元件选择………………………………………………………….. 4．3 控制元件选择…………………………………………………………..4．4 执行元件用气量的计算和空压机的选择 (21)4．5 气动元件的清单……………………………………………………….4.6 动作顺序表………………………………………………………….电气控制系统设计………………………………………………………..5．1电气控制方案设计和元件的选择 (25)5．2 PLC控制系统设计及PLC及I/O端口分配图的设计………….5．3 PLC梯形图的设计………………………………………………………5．4 PLC的控制程序………………………………………………………..总结致谢参考文献第一章引言1.1课题来源及现实意义该课程设计是机械及机械控制理论及课程教学计划的实践学习的过程，是对这几年课程知识的综合考验与考察，是对我们的一个综合检测。
机械手毕业设计说明书
摘要在当今大规模的制造业中，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，工业机械手作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业认同并采用。
工业机械手的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家的工业自动化水平。
目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重要性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取试教在线的方式。
本文将设计一台四自由度的工业机械手，用于给冲压设配运送物料。
首先，本文将设计工业机器人的底座、手、手腕、臂部等结构。
然后选择合适的传动方式，驱动方式，搭建工业机器人的结构平台。
在此基础上，本文将设计该机械手的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择，反馈方式和反馈元件的选择，端子板电路的设计以及控制软件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机械手运行的安全性。
最终实现目标包括：关节的伺服控制和制动问题实时的检测机械手的各关节的运动情况，机械手的示教编程和在线修改程序，设置参考点和回参考点。
关键词：机械手；示教编程；伺服；制动ABSTRACTIn today's large-scale manufacturing, the enterprise to improve production efficiency and ensure product quality, universal attention production process automation degree, manipulator as an important member of automatic production line, gradually by enterprise and the use of identity. Industrial robot technology level and application degree to a certain extent reflect a nation of industrial automation level. Currently, the manipulator main bear the welding, painting, handling and storage, and the intensity of labor great importance of the work, work way to try to teach the general way online.This paper will design a four degrees of freedom industrial robot, are used to transport materials with stamping set. First of all, this article will design the base of the industrial robot hand, wrist, arm, the structure, etc. And then choose the appropriate transmission mode, driving way, build the structure of manipulator platform. On this basis, this paper will design the system control system, including data collection card and the choice of servo amplifiers, feedback and feedback of components of the way choice, terminal board circuit design and control of the software design, focusing on the reliability of the control software and operation safety of manipulator. Finally realize the goals include: the joint servo control and braking problems in real time detection of each joint movement of the manipulator, the manipulator. Teaching program and on-line modification program, set the reference points and back to the point of reference.Keywords: Manipulator; Demonstration program; Servo; brake.目录摘要 ......................................................................... 错误!未定义书签。
机械手毕业设计说明书
机械手毕业设计说明书一、设计目的本毕业设计旨在设计一种机械手，能够根据预先设定的程序自动执行各种操作。
通过该设计，可以提高工作效率，减少人力成本，同时具备高精度和高可靠性。
二、设计背景近年来，随着工业自动化的不断发展，机械手在工业生产中的应用越来越广泛。
机械手凭借其高速、高精度、高可靠性等优势，成为工厂生产线上的重要设备之一。
因此，设计一种功能强大的机械手对于工业生产的提升具有重要意义。
三、设计内容1.机械结构设计本设计采用七自由度机械手结构，包括基座、旋转关节、摇摆关节、剪切关节以及爪子等部分。
结构设计中要考虑刚性、稳定性以及重量平衡等因素，确保机械手能够准确地执行各种操作。
2.传感器系统设计为了使机械手具备自主感知能力，本设计将配备多种传感器，如力传感器、视觉传感器等。
通过传感器系统的设计，机械手可以根据实时的反馈信息进行运动控制，提高操作的准确性和安全性。
3.运动控制系统设计运动控制系统是机械手的核心部分，本设计将采用PLC （可编程逻辑控制器）作为控制器，结合伺服驱动器实现机械手的精确定位和协调运动。
通过编写程序，机械手可以根据预先设定的路径和信号执行各种操作。
四、设计过程1.需求分析针对机械手的应用场景和功能需求，进行需求分析。
确定机械手所需执行的任务类型、速度要求、负载能力等。
2.机械结构设计根据需求分析，设计机械手的结构，包括基座、旋转关节、摇摆关节、剪切关节和爪子等。
进行力学分析和模拟，确保结构设计的合理性和可靠性。
3.传感器系统设计根据需求分析，确定机械手所需的传感器类型和数量。
选择合适的传感器并安装在机械手上，设计传感器的接口电路和数据处理算法。
4.运动控制系统设计选择合适的PLC和伺服驱动器，进行硬件选型和连接。
编写控制程序，实现机械手的位置控制、速度控制和力控制等功能。
5.整体集成与测试将机械结构、传感器系统和运动控制系统进行整体集成。
进行系统测试，检验机械手的功能和性能是否满足设计要求。
搬运机器人设计说明书
目录1绪论 (2)1.1机器人的论述 (2)1.2机器人的历史现状 (4)1.3机器人的发展趋势 (5)2搬运机器人的总体设计 (6)2.1搬运机器人原理设计 (6)2.2搬运机器人的机械系统设计 (6)3手臂设计及计算 (9)3.1搬运机器人臂部的驱动计算 (10)3.2臂部上零件的选型及其校核 (13)4结论 (15)5参考文献 (16)阶段，例如，美国通用汽车公司1968年订购了68台工业机器人；1969年该公司又自行研制出SAM新工业机器人，并用21组成电焊小汽车车身的焊接自动线；又如，美国克莱斯勒汽车公司32条冲压自动线上的448台冲床都用工业机器人传递工件。
（3）1970年至今一直处于推广应用和技术发展阶段。
1970-1972年，工业机器人处于技术发展阶段。
1970年4月美国在伊利斯工学院研究所召开了第一届全国工业机器人会议。
据当时统计，美国大约200台工业机器人，工作时间共达60万小时以上，与此同时，出现了所谓了高级机器人，例如：森德斯兰德公司（Sundstrand）发明了用小型计算机控制50台机器人的系统。
又如，万能自动公司制成了由25台机器人组成的汽车车轮生产自动线。
麻省理工学院研制了具有有“手眼”系统的高识别能力微型机器人。
其他国家，如日本、苏联、西欧，大多是从1967，1968年开始以美国的“Versatran”和“Unimate”型机器人为蓝本开始进行研制的。
就日本来说，1967年，日本丰田织机公司引进美国的“Versatran”,川崎重工公司引进“Unimate”，并获得迅速发展。
通过引进技术、仿制、改造创新。
很快研制出国产化机器人，技术水平很快赶上美国并超过其他国家。
经过大约10年的实用化时期以后，从1980年开始进入广泛的普及时代。
我国虽然开始研制工业机器人仅比日本晚5-6年，但是由于种种原因，工业机器人技术的发展比较慢。
目前我国已开始有计划地从国外引进工业机器人技术，通过引进、仿制、改造、创新，工业机器人将会获得快速的发展。
玻璃板搬运机械手系统设计说明书
摘要机械手在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。
它可以搬运货物、分拣物品、代替人的繁重劳动。
可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，因此被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
本文在纵观了近年来机械手发展状况的基础上，结合机械手方面的设计，对机械手技术进行了系统的分析，提出了用气动驱动和PLC控制的设计方案。
采用整体化的设计思想，充分考虑了软、硬件各自的特点并进行互补优化。
对玻璃搬运机械手的整体结构、执行结构、驱动系统和控制系统进行了分析和设计。
在其驱动系统中采用气压驱动，控制系统中选择PLC的控制单元来完成系统功能的初始化、机械手的移动、故障报警等功能。
最后提出了一种简单、易于实现、理论意义明确的控制策略。
通过以上部分的工作，得出了经济型、实用型、高可靠型玻璃搬运机械手的设计方案，对其他经济型PLC控制系统的设计也有一定的借鉴价值。
关键词:机械手；气动控制；可编程控制器（PLC）；自动化控制AbstractManipulator plays an extremely important role in the field of advanced manufacturing. It can carry goods, sort materials and do heavy works instead of the human being. It also can realize mechanization and automation of the production, do the jobs in harmful environment to protect the personal safety. So it is widely used in metallurgy, machinery manufacturing, electronics, light industry and atomic energy etc.In this paper,by reviewing the developmental status of the manipulator in recent years, combining the design of manipulator and systematic analyzing technology of the manipulator, We proposed the design scheme that the manipulator was driven by the pneumatic and the system was controlled by PLC. Integrative idea was adopted in this design to fully consider the characteristics of the software and hardware and complementary optimization. We analyzed and designed the overall structure, the implementation of structural, driving system and control system of the manipulator. We used pneumatic-driven in the driving system, PLC control unit in the control system to complete initialization of the system, manipulator's moving, failure alarm and so on. Finally we put forward a control strategy which is simple, easy to realize, and clear theoretical significance.Through the work above, a practical, economical, high-reliability sorting material manipulator was designed, which also had certain reference value for the other types of economical PLC control system design.Key words:Manipulator ；Pneumatic-driven；Programmable logic controller (PLC)；Automatic control目录第1章绪论 (1)1.1 研究的目的及意义 (1)1.2 机械手在国内外现状和发展趋势 (1)1.3主要研究的内容 (2)1.4 解决的关键问题 (3)第2章执行系统的分析与选择 (4)2.1执行机构坐标形式的选择 (4)2.2执行机构的组成 (6)2.3执行机构各部分的分析与选择 (6)2.3.1 手部的选择及计算 (6)2.3.2 手臂结构的选择 (7)2.3.3 纵向直动气缸的设计计算与校核 (8)2.3.4 横向气缸的设计计算与校核 (13)2.3.5 机身回转力矩的计算 (17)2.3.6 回转液压缸所驱动力矩计算 (18)2.3.7 气压缸盖螺钉的计算 (19)2.3.8 静片和输出轴间的连接螺钉 (20)2.3.9 矩形导轨的弯曲强度及挠度的校核 (21)2.3.10机座结构的选择 (22)2.3.11机身部位轴承选择与校核 (23)2.4 执行机构的工作原理 (23)第3章驱动系统的分析与选择 (24)3.1 驱动系统的分析与选择 (24)3.2 机械手驱动系统的控制设计 (25)3.3 气动元件选取及工作原理 (26)3.3.1 气源装置 (26)3.3.2 执行元件 (27)3.3.3 控制元件 (28)3.3.4 辅助元件 (29)3.3.5 真空发生器 (29)3.3.6 吸盘 (30)3.4 气动回路的工作原理 (30)第4章控制系统的分析设计 (33)4.1 控制系统的组成结构 (33)4.2 控制系统的性能要求 (33)4.3 传感器的选择 (34)4.3.1 位置检测装置 (34)4.3.2 滑觉传感器 (34)4.4 控制系统PLC的选型及控制原理 (35)4.4.1 PLC控制系统设计的基本原则 (35)4.4.2 PLC种类及型号选择 (39)4.4.3 I/O点数分配 (39)4.4.4 PLC外部接线图 (41)4.4.5 机械手控制原理 (42)4.5 PLC程序设计 (43)4.5.1 总体程序框图 (43)4.5.2 初始化及报警程序 (45)4.5.3 手动控制程序 (47)4.5.4 自动控制程序 (48)总结 (51)参考文献 (52)致谢 (53)附录：英文及翻译 (54)第1章绪论1.1研究的目的及意义机械手作为前沿的产品应自动化设备更新时的需要，可以大量代替单调往复或高精度需求的工作，在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。
机械手说明书
--前言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。
它特别是在高温、高压、多粉尘、易燃、易爆、放射性等恶劣环境中，以及笨重、单调、频繁的操作中代替人作业，因此获得日益广泛的应用。
机械手一般由执行机构、驱动系统、控制系统及检测装置三大部分组成，智能机械手还具有感觉系统和智能系统。
本篇介绍的是用于物件装卸的机械手的设计，属圆柱坐标式机械手。
本篇根据设计机械手的一般程序，分八步详细地的介绍了用于物件装卸的机械手的设计的过程。
第一章设计任务书一.设计内容：1、机械手机构总体方案设计2、手架的结构设计3、液压、气压或电气系统设计机械手动作要求是：手架能作任何角度的伸缩和转动。
各动作由液压、气压驱动，电磁阀控制。
手架承重不小于10kg。
第二章设计任务分析以及总体方案机械手是一种模仿人手部分动作,按照预先设定的程序、轨迹或其它要求，实现抓取、搬运工件或者操纵工具的自动化装置。
一.机械手设计原则总体设计的任务：包括执行系统、驱动系统、控制系统的设计及参数计算，最后绘出草图。
总体设计后要进行各部件的强度、刚度、驱动力验算。
1、运动设计及确定主要要求手架能作任何角度的伸缩和转动2、驱动方式：液压、气压驱动该机械手是独立的自动化机械装置。
通用性高，机械手结构比较复杂。
手臂可作前后伸缩、上下升降和水平左右摆动三个动作，手臂可以绕Z轴转动360度4）按驱动方式分为联合驱动，电力驱动，液压驱动。
5）按臂力大小来说是中型机械手。
二、机械手分类1.按驱动方式分：液压式、气动式、机械式2.按适用范围分：专用机械手、通用机械手3.按运动轨迹控制方式分：点位控制、连续轨迹控制4.按臂部的运动形式分：直角坐标式、圆柱坐标式、球座坐标式、关节式三.机械手主要组成：机械手主要是由执行系统，驱动系统，控制系统三大部分组成。
1、执行部分执行系统是机械手的机械传动结构部分。
它包括手、手腕、手臂和机座等部件。
机械手设计说明书
机械专业课程设计指导老师：设计者：学号：专业班级：设计题目：搬运机械手完成时间：2011年07 月02日目录一、设计任务 (1)1.1 设计任务介绍 (1)1.1.1 课程设计的目的. (1)1.1.2 课程设计的容. (1)1.1.3 课程设计的要求. (1)1.1.4 课程设计的具体任务. (2)1.1.5 研究机械手的意义. (2)1.2 设计任务明细 (3)1.2.1 总体方案的设计. (3)1.2.2 机械系统的设计 (3)二、总体方案设计 (3)2.1 驱动系统 (3)2.2 执行 (4)2.3 控制系统 (4)3.1 机械传动装置的组成及原理 (5)机械手的机械传动装置示意图如下. (5)3.2 滚珠丝杠简介与特点 (5)3.3 滚珠丝杠的设计及选型 (6)3.3.1 螺旋类型及种类. (6)3.3.2 初始条件 (6)3.3.3. 滚珠丝杠副的组成及主要尺寸. (7)3.3.4 计算过程 (7)3.3.5 滚珠丝杠最小轴经校核. (9)3.4 电机选型及联轴器选型 (9)3.4.1 电机选型 (9)3.4.2 联轴器的选择. (9)3.5 键的选择与校核 (10)3.5 轴承的选型与校核 (10)3.5.1 轴承的选型. (10)3.5.2 轴承的校核. (10)3.6 主要联接部位螺栓的校核 (12)3.7 轴承座、机架、导向柱、底座等基本构件的结构设计 (13)四、电气控制系统设计 (13)4.1 控制系统的基本组成 (13)4.2 电气元件的选型 (14)4.2.1 可编程序控制器的选择 (14)4.2.2 步进电机驱动器的选择 (14)4.2.3 步进电机选择与控制 (15)4.3 电气控制电路的设计 (16)4.4 控制程序的设计 (17)4.4.1 机械手搬运流程图 (17)4.4.2 输入/ 输出地址分配 (17)4.4.3 机械手位移控制程序 (18)4.4.4 搬运机械手搬运程序设计. (21)五、课程设计总结 (28)六、参考文献 (29)一、设计任务1.1设计任务介绍1.1.1课程设计的目的通过课程设计培养学生综合运用所学知识和能力、提高分析和解决实际问题能力的一个重要环节，专业课程设计时建立的专业基础课程和专业方向课的基础上的，是学生根据所学课程进行的工程基本训练，课程设计的目的在于：1、培养学生综合运用所学的基础理论和专业知识，独立进行机电控制系统产品的初步设计工作，并结合设计或试验研究课题进一步巩固和扩大知识领域。
中型搬运机器人主臂机构设计设计(160N)说明书
中型搬运机器人主臂机构设计设计（160N）说明书前言本说明书阐述了此四自由度搬运机器人使用方法。
请仔细阅读并理解此说明书后使用机器人。
1.0 概述此码垛机器人属四自由度柱面坐标机器人，柱面坐标机器人的空间位置机构主要由旋转基座、垂直移动和水平移动轴构成，其动作空间呈圆柱形。
此码垛机器人有四个自由度，除旋转基座、垂直和水平移动外，还有前端端持器的旋转共四个自由度。
图11.1 机器人的搬运及安装1.1.0 注意事项当搬运机器人到其安装位置时，必须严格按照说明书所述措施操作，请详细阅读并理解以下说明事项：21.1.1 警告标示此说明书中，请注意以下符号。
为确保机器人的正确安全操作、防止人员伤害和财产损失，必须特别注意以下提示信息。
31.1.2 机器人安装环境请把机器人布置在满足以下条件的地方。
1、请确保安装地面的水平度在±5°以内。
2、确保地面和安装座有足够的刚度。
3、确保平面度以避免安装部件受额外的力。
4、工作环境温度必须在 0℃～45℃之间。
（在低温条件下运行时，由于润滑脂/油的粘度较高，会引起误差或者过载，请先以低速预热机器人。
） 5、相对湿度在 35%～85%之间，无凝露。
6、确保安装位置无易燃、腐蚀性液体和气体。
7、确保安装位置不受过大的振动影响。
8、确保安装位置最小的电磁干扰。
9、确保安装位置有足够的机器人运动空间，并安装安全围栏（机器人运动范围及安全围栏安装见 1.1.3）。
1.1.3 机器人运动范围及安全围栏安装此机器人运动范围以固定端持器的法兰盘的中心所能到达的范围来确定。
图2 以最大运动范围设计安全围栏，应保证安全围栏能将机器人与操作人员还有其他设备完全隔离开，保证设备之间各自运行互不干扰，以免发生事故，造成人员伤害和设备损坏。
设计方案如下图所示：4图31.1.4 机器人的搬运方法对机器人进行搬运时请先将机器人防尘外壳拆除，再通过机器人上方的两个吊环与前部的两个吊装用螺栓对机器人进行吊装。
搬运机械手设计说明书
机械与装备工程学院课程设计说明书（2016/2017学年第 1学期）课程名称：机械设计课程设计题目：搬运机械手的设计专业班级：机械设计制造及其自动化学生姓名：学号： 130200216 指导教师：设计周数： 2周设计成绩：2016年 12月 31日第一章绪论 01.1 机械手的应用现状 01.2 机械手研究的目的、意义 01.3 设计时要解决的几个问题 0第二章机械手总体方案的设计 (2)2.1 机械手的系统工作原理及组成 (2)2.2 机械手的基本结构及工作流程 (3)第三章机械手的方案设计及其主要参数 (4)3.1 坐标形式和自由度选择 (4)3.2 执行机构 (4)3.3 驱动系统 (5)3.4 控制系统 (6)第四章结构设计及优化 (7)4.1手部夹紧气缸的设计 (7)4.1.1手部夹紧气缸的设计 (7)4.1.2 确定气缸直径 (8)4.1.3 气缸作用力的计算及校核 (8)4.1.4 缸筒壁厚的设计 (9)4.1.5 气缸的基本组成部分及工作原理 (9)4.2手臂结构优化设计 (9)4.2.1问题描述 (9)4.2.2设计分析 (9)4.2.3建立数学模型 (11)4.2.4优化计算 (12)4.2.5优化结果分析 (15)第五章 Adams运动仿真 (16)总结与展望 (19)机械手是近几十年发展起来一种高科技自动化生产设备，它对稳定、提高产品质量、提高生产效率、改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用，随着工业机械化和自动化的发展以及气动技术自身的一些优点，气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业。
本设计中的搬运机械手的动作由气动缸驱动，气动缸由相应的电磁阀来控制，电磁阀由PLC控制。
驱动执行元件完成，能十分方便的嵌入到各类工业生产线中。
本文中对机械手臂运用MATLAB算法进行优化设计，它使得优化过程变得非常简单、容易理解和掌握，从而避免编写各种复杂的运算程序，提高了设计效率。
搬运机械手控制系统的设计说明书
搬运机械手控制系统的设计说明书1. 引言1.1 目的本文档旨在介绍搬运机械手控制系统的设计方案和实施细节，对于系统的设计进行全面而系统的介绍，方便开发人员更好地理解和实施该系统。
1.2 范围本文档适用于搬运机械手控制系统的设计和实施，涵盖了系统的硬件和软件部分。
1.3 参考资料•搬运机械手控制系统需求规格说明书•搬运机械手控制系统结构设计图纸2. 系统概述本章主要介绍搬运机械手控制系统的整体结构和功能。
2.1 系统结构搬运机械手控制系统由以下部分组成：•控制器：负责控制机械手的运动和动作。
•感知系统：用于感知周围环境，获取搬运物体的位置和信息。
•执行系统：包括电机和执行器，用于控制机械手的运动。
•通信接口：用于与其他系统进行通信，如与上位机进行数据传输。
2.2 系统功能搬运机械手控制系统的主要功能包括：•机械手自动定位和抓取搬运物体。
•搬运物体的准确定位和放置。
•实时监测机械手的状态和运行情况。
•与上位机进行数据交互和传输。
3. 系统设计本章详细介绍了搬运机械手控制系统的设计方案和技术细节。
3.1 控制器设计控制器是搬运机械手控制系统的核心部件，负责对机械手的运动进行控制。
控制器可采用嵌入式系统，通过编程实现对电机和执行器的控制。
3.2 感知系统设计感知系统是搬运机械手控制系统的关键部分，主要用于感知周围环境和搬运物体的位置和信息。
可以采用摄像头、激光雷达等传感器进行数据采集，并通过算法实现物体检测和定位。
3.3 执行系统设计执行系统由电机和执行器组成，负责控制机械手的运动。
电机可以采用步进电机或直流电机，通过控制器发出信号控制电机的转动。
执行器可以根据不同的搬运任务进行设计，如夹爪、吸盘等。
3.4 通信接口设计通信接口用于与其他系统进行数据交互和传输。
可采用串口、以太网等通信方式，与上位机进行通信，传输机械手的状态和控制指令。
4. 系统实施本章介绍了搬运机械手控制系统的实施细节，包括硬件和软件的实施步骤和技术要点。
搬运机械手设计说明
专业课程设计说明书目录第1章课题规划 (1)1.1课题背景分析 (1)1.2设计任务书 (3)第2 章功能分析 (4)2.1设计任务功能分析 (4)2.1.1....................................................................................... 总功能提炼 (4)2.1.2....................................................................................... 功能分解 (4)2.1.3....................................................................................... 功能结构分析及功能结构图绘制 (4)2.2 本章小结 (5)第3章系统原理方案设计 (7)3.1功能单元求解 (7)3.1.1....................................................................................... 分功能求解 (7)3.1.2....................................................................................... 系统原理方案综合求解 (7)3.1.3....................................................................................... 方案优化及评价 (7)3.2本章小结 (7)第4 章总体设计 (9)4.1 系统总体结构草图 (9)4.2本章小结..........................................................14第5 章总结 (15)参考文献 (17)第1章课题规划1.1课题背景分析从1954年美国人乔治· 德沃尔制造出世界上第一台可编程的机械手至今，机械手已经发展了三代。
搬运机器人设计说明书5篇
搬运机器人设计说明书5篇第一篇：搬运机器人设计说明书青岛科技大学本科毕业设计（论文）绪论1.1研究背景与意义工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分，这种新技术发展很快，逐渐成为一门新兴的学科——机械手工程。
机械手涉及到力学、机械学、电器液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。
工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。
工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。
他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。
机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间[1-3]。
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。
图1-1 生产线上的机械手Fig.1-1 The manipulator on the production line物料搬运机械手结构设计进入21世纪，随着我国人口老龄化的提前到来，近来在东南沿海还出现大量的缺工现象，迫切要求我们提高劳动生产率，提高我国工业自动化水平势在必行。
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。
搬运机械手设计说明
搬运机械手设计说明一、引言搬运机械手是一种用来替代人工进行搬运工作的机器装置。
它能够自动化地完成搬运、装卸、堆码等工作，提高生产效益、减少劳动强度，并且能适应各种环境和工作场合。
本设计说明旨在介绍一款搬运机械手的设计原理、结构及工作流程。
二、设计原理1.机械传动原理：采用电机驱动系统，通过齿轮、链条、皮带等传动装置将电机的旋转运动转换为机械手运动，实现搬运、举升等功能。
2.传感器原理：通过激光、红外线、压力传感器等传感器，实时感知物体的位置、形状、质量等参数，并将这些信息传输给控制系统。
3.控制系统原理：采用单片机或PLC控制系统，根据传感器反馈的信息，对机械手的动作进行控制和调整，实现精确的搬运操作。
三、结构设计1.底座：底座是机械手的支撑和固定部分，通常采用铸造或焊接工艺制作，保证机械手的稳定性和刚性。
2.臂架：臂架由多个可调节的关节构成，用于支撑和控制机械手的运动，臂架材料可以选用铝合金等轻质材料，以提高机械手的灵活性和运动速度。
3.夹具：夹具是机械手与被搬运物体直接接触的部分，通常采用夹爪或磁力吸盘等形式，以实现对物体的抓取和释放。
4.末端执行器：末端执行器是机械手的最后一段，可以根据具体需求选用吸盘、夹爪、工件接触面等不同形式，以适应不同尺寸、重量和形状的物体。
四、工作流程1.运动控制：通过操纵系统控制机械手的关节运动，将机械手移动到目标位置。
2.物体感应：通过传感器感知被搬运物体的位置、形状、质量等信息。
3.夹持物体：根据物体的尺寸和形状，选择合适的夹具进行夹持。
4.搬运操作：机械手将物体从起始位置移动到目标位置，并根据需要进行旋转、举升等动作。
5.放置物体：机械手将物体安放到目标位置，并释放夹具。
五、安全考虑在设计搬运机械手时，需要考虑以下安全因素：1.机械手运动范围的限定，避免碰撞或损坏设备。
2.夹具的设计要保证夹持力度适中，既要夹持住物体，又不能造成物体损坏。
3.传感器的准确性和可靠性，确保机械手能够准确感知物体的位置、形状等信息。
- 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)。
机械与装备工程学院课程设计说明书（2016/2017学年第 1学期）课程名称：机械设计课程设计题目：搬运机械手的设计专业班级：机械设计制造及其自动化学生姓名：学号： ********* 指导教师：设计周数： 2周设计成绩：2016年 12月 31日目录第一章绪论 (1)1.1 机械手的应用现状 (1)1.2 机械手研究的目的、意义 (1)1.3 设计时要解决的几个问题 (1)第二章机械手总体方案的设计 (3)2.1 机械手的系统工作原理及组成 (3)2.2 机械手的基本结构及工作流程 (3)第三章机械手的方案设计及其主要参数 (5)3.1 坐标形式和自由度选择 (5)3.2 执行机构 (5)3.3 驱动系统 (6)3.4 控制系统 (7)第四章结构设计及优化 (8)4.1手部夹紧气缸的设计 (8)4.1.1手部夹紧气缸的设计 (8)4.1.2 确定气缸直径 (9)4.1.3 气缸作用力的计算及校核 (9)4.1.4 缸筒壁厚的设计 (10)4.1.5 气缸的基本组成部分及工作原理 (10)4.2手臂结构优化设计 (10)4.2.1问题描述 (10)4.2.2设计分析 (10)4.2.3建立数学模型 (12)4.2.4优化计算 (13)4.2.5优化结果分析 (16)第五章 Adams运动仿真 (17)总结与展望 (20)摘要机械手是近几十年发展起来一种高科技自动化生产设备，它对稳定、提高产品质量、提高生产效率、改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用，随着工业机械化和自动化的发展以及气动技术自身的一些优点，气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业。
本设计中的搬运机械手的动作由气动缸驱动，气动缸由相应的电磁阀来控制，电磁阀由PLC控制。
驱动执行元件完成，能十分方便的嵌入到各类工业生产线中。
本文中对机械手臂运用MATLAB算法进行优化设计，它使得优化过程变得非常简单、容易理解和掌握，从而避免编写各种复杂的运算程序，提高了设计效率。
用 ADAMS 软件建立虚拟样机进行仿真并优化参数，得出了机械手的运动过程的演示动画，发现设计结构能有机地结合在一起，工作平稳，并在指定的速度和负载等参数下得出了所需要的驱动力和结构参数等。
虚拟样机代替物理样机对工程机械进行创新设计、测试和评估，可以降低设计成本，缩短开发周期，而且设计质量和效率都可以得到提高。
关键词:机械手，气动，优化设计，仿真第一章绪论1.1 机械手的应用现状工业机械手最早应用在汽车制造工业，常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。
工业机械手延伸和扩大了人的手足和大脑功能，它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高温等恶劣环境中工作：代替人完成繁重、单调重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。
目前主要应用与制造业中，特别是电器制造、汽车制造、塑料加工、通用机械制造及金属加工等工业。
工业机械手与数控加工中心，自动搬运小车与自动检测系统可组成柔性制造系统和计算机集成制造系统，实现生产自动化。
随着生产的发展，功能和性能的不断改善和提高，机械手的应用领域日益扩大。
1.2 机械手研究的目的、意义（1）以提高生产过程中的自动化程度应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。
（2）以改善劳动条件，避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。
在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，以机械手代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。
（3）可以减轻人力，并便于有节奏的生产应用机械手代替人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。
因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都没有机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产。
综上所述，有效的应用机械手，是发展机械工业的必然趋势。
1.3 设计时要解决的几个问题（1）具有足够的握力(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）手指间应具有一定的开闭角两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。
手指的开闭角应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。
对于移动型手指只有开闭幅度的要求。
（3）保证工件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。
例如圆柱形工件采用带“V”形面的手指，以便自动定心。
（4）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，要求有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形，当应尽量使结构简单紧凑，自重轻，并使手部的中心在手腕的回转轴线上，以使手腕的扭转力矩最小为佳。
（5）考虑被抓取对象的要求根据机械手的工作需要，通过比较，我们采用的机械手的手部结构是一支点两指回转型，由于工件多为圆柱形，故手指形状设计成V型。
第二章机械手总体方案的设计2.1 机械手的系统工作原理及组成图2.1 机械手的系统工作原理框图机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。
在PLC程序控制的条件下，采用气压传动方式，来实现执行机构的相应部位发生规定要求的，有顺序，有运动轨迹，有一定速度和时间的动作。
同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。
位置检测装置随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置。
2.2 机械手的基本结构及工作流程机械手是一个水平、垂直运动的机械设备，用来将工件由左工作台搬到右工作台。
有上升、下降运动，左移、右移运动和夹紧、放松动作和位置控制。
简易机械手在各类全自动和半自动生产线上应用得十分广泛，主要用于零部件或成品在固定位置之间的移动，替代人工作业，实现生产自动化。
本设计中的机械手采用上下升降加平面转动式结构，机械手的动作由气动缸驱动，气动缸由相应的电磁阀来控制，电磁阀由PLC 控制驱动执行元件完成，能十分方便的嵌入到各类工业生产线中。
根据要求：机械手初始位置在原点位置，每次循环动作都从原点位置开始，完成上升、下降运动，左移、右移运动和夹紧、放松动作和位置控制，并能实现手动操作和自动操作方式。
当机械手在原点位置下启动按钮，系统启动，左传送带运转。
当光电开关检测到物品后，左传送带停止运行。
根据分析可得出机械手的工作流程图，如图2.2所示图2.2 机械手工作流程图第三章机械手的方案设计及其主要参数3.1 坐标形式和自由度选择图3.1本机械手采用圆柱座标型式，具有三个自由度，即腰关节、肘关节和腕关节，都为转动关节；还有一个用于夹持物料的机械手。
3.2 执行机构1、手部在本设计中我们采用夹持式手部结构，夹持式手部由手指(或手爪)和传力机构所构成。
手指运动形式采用平移型手指，其夹持圆形零件时，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。
手指结构采用带有一定中心距的“V”形面的手指。
2、手臂手臂是支承被抓物件、手部的重要部件。
手臂的作用是带动手指去抓取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置。
3、立柱立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回转运动和升降(或俯仰)运动均与立柱有密切的联系。
机械手的立柱因工作需要，有时也可作横向移动，即称为可移式立柱。
4、机座机座是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故起支撑和连接的作用。
3.3 驱动系统图3.3 机械手驱动系统气压驱动的优点：（１）能量储蓄简单易行，可以获得短时间的高速动作：（２）夹紧时无能量消耗，不发热；（３）柔软，安全性高；（４）体积小，重量轻，输出质量比高；（５）处理简便，成本低川。
由于气压传动系统具有以上所述优点，所以本机械手采用气压传动方式。
3.4 控制系统控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统。
目前工业机械手的控制系统一般由程序控制系统和电气定位(或机械挡块定位)系统组成。
该机械手采用的是PLC程序控制系统，它支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们给予机械手的指令信息(如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间)，同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。
相对于其他控制系统，PLC具有如下优点：（１）抗干扰能力强，可靠性高；（２）控制系统结构简单，通用性强；（３）编程方便，使用简易；（４）功能完善；（５）设计、施工和调试的周期短；（６）体积小，维护操作方便同。
第四章结构设计及优化4.1手部夹紧气缸的设计4.1.1手部夹紧气缸的设计夹紧气缸的夹紧、驱动力的确定，工件重5kg。
(g=9.8N/kg) （1）夹紧力：F夹=G4f×cosθ（4.1.1）（其中θ=45°，G=49N，f =0.1）F夹=494×0.1×cos450=174（N）（2）驱动力F驱 =2b×N×tgαc（4.1.2）（其中 b=50，c=30 ，α=23°）故F驱=2×50×174tg23030=250（N）F实际≥F驱×K1×K2η（4.1.3）其中 K1：安全系数，一般取1.2～2 取K1=1.5；K2：工作情况系数，主要考虑惯性力的影响，K2可近似按下式估计，K2=1+ag式中a为被抓取工件运动时的最大加速度， a=vtv：升降速度0.2m/s，t：机械手达到最高速度的响应时间为0.1s，g为重力加速度 g=9.8m/s2。
那么：K2=1+0.20.1×9.8=1.204；η：手部机械效率，一般取0.85～0.95 取η=0.85（滚动摩擦）；F实际=250×1.5×1.2040.85=531（N）4.1.2 确定气缸直径取空气压力为P空气 = 0.5 MPa = 5×105Pa，D=4F实际π×P空气（4.1.4）D=4×531π×5×105=0.0368(m)=36.8(mm)圆整气缸直径D=40mm 4.1.3 气缸作用力的计算及校核F气缸=π×D2×P空气4（4.1.5）F气缸=π×（40×10-3）2×5×1054=628(N)因为 F气缸＞F实际，所以满足设计要求。