机械手课程设计
合工大机械手课程设计
合工大机械手课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解机械手的结构原理，掌握其关键部件的功能和作用。
2. 学生能够掌握机械手的运动学及动力学基本理论，并能运用相关公式进行计算。
3. 学生能够了解合工大机械手课程设计的相关标准与规范。
技能目标：1. 学生能够运用CAD软件进行机械手的三维建模和装配。
2. 学生能够运用仿真软件对机械手的运动进行模拟和分析。
3. 学生能够根据设计要求，编写控制程序，实现机械手的运动控制。
情感态度价值观目标：1. 学生通过课程学习，培养对机械工程的兴趣和热爱，提高工程意识。
2. 学生在团队协作中，培养沟通、交流和合作能力，增强团队精神。
3. 学生能够关注机械手在工业生产中的应用，认识到科技发展对社会进步的重要性。
课程性质分析：本课程为机械工程专业的一门实践性课程，旨在培养学生的动手能力、创新能力和解决实际问题的能力。
学生特点分析：学生具备一定的机械基础知识，具有一定的三维建模和编程能力，但可能缺乏实际操作经验。
教学要求：1. 结合理论知识与实践操作，注重培养学生的实际动手能力。
2. 采用项目驱动教学，激发学生的兴趣和积极性。
3. 注重团队协作，培养学生的沟通能力和团队精神。
二、教学内容1. 机械手的结构原理- 关键部件的认识：包括机械臂、执行器、传感器等。
- 机械手的分类及特点。
- 机械手的运动学分析：包括正运动学、逆运动学。
2. 机械手的动力学分析- 动力学基本理论。
- 机械手动力学建模。
- 动力学计算与仿真。
3. 机械手设计规范与标准- 合工大机械手设计标准。
- 相关行业规范。
4. 三维建模与装配- 使用CAD软件进行三维建模。
- 机械手的装配与结构优化。
5. 仿真分析- 机械手运动仿真。
- 动力学仿真。
6. 控制程序编写- 控制系统原理。
- 编程实现机械手运动控制。
7. 实践操作与调试- 机械手组装与调试。
- 故障分析与排除。
教学内容安排与进度：第一周：机械手的结构原理与分类。
机械手课程设计
机械手 课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解机械手的基本结构原理，掌握其组成部分及功能。
2. 学生能够描述机械手在工业生产中的应用及其优势。
3. 学生能够掌握机械手运动学的基本知识，包括坐标变换和路径规划。
技能目标：1. 学生能够运用所学的机械手知识，设计简单的抓取和放置任务。
2. 学生通过小组合作，能够完成机械手的组装和编程，实现基本操作。
3. 学生能够运用问题解决策略，对机械手操作过程中遇到的问题进行分析和调试。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对工程技术的兴趣，激发他们探索机械手臂奥秘的热情。
2. 培养学生的团队协作意识，增强他们在小组工作中的责任感和合作精神。
3. 通过对机械手的学习，引导学生理解科技进步对工业生产和社会发展的积极影响，培养其创新意识和社会责任感。
课程性质分析：本课程为工程技术类课程，旨在通过理论与实践相结合的方式，让学生掌握机械手臂的基础知识和应用技能。
学生特点分析：考虑到学生所在年级的特点，他们对新鲜事物充满好奇，具备一定的动手能力和逻辑思维能力，但可能缺乏实际操作经验。
教学要求：1. 紧密联系教材，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
2. 采用任务驱动法和小组合作学习，激发学生的学习兴趣和团队合作精神。
3. 注重过程评价，关注学生在学习过程中的表现和成长。
二、教学内容1. 机械手基本结构原理：- 机械手的组成部分及其功能- 机械手在工业生产中的应用案例2. 机械手运动学基础：- 坐标系与坐标变换- 路径规划与运动控制3. 机械手编程与操作：- 编程语言基础- 机械手编程实例与操作步骤4. 机械手组装与调试：- 机械手组装方法与技巧- 机械手调试策略与问题解决5. 抓取与放置任务设计：- 任务分析- 机械手动作设计6. 小组合作与展示：- 小组分工与协作- 成果展示与评价教学大纲安排：第一课时：机械手基本结构原理第二课时：机械手运动学基础第三课时：机械手编程与操作第四课时：机械手组装与调试第五课时：抓取与放置任务设计第六课时：小组合作与展示教学内容关联教材章节：- 机械手基本结构原理：教材第3章- 机械手运动学基础：教材第4章- 机械手编程与操作：教材第5章- 机械手组装与调试：教材第6章- 抓取与放置任务设计：教材第7章教学进度安排：每课时45分钟，共计6课时。
多功能机械手课程设计
多功能机械手课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解多功能机械手的基本原理和结构组成，掌握其工作方式和应用领域。
2. 学生能够描述多功能机械手的关键技术，如传感器应用、程序控制等，并了解其在实际工程中的重要性。
3. 学生能够解释多功能机械手设计中涉及的基础物理和数学概念，如力学、电学等。
技能目标：1. 学生能够运用所学的知识，设计并制作一个简单的多功能机械手模型，展示其基本功能。
2. 学生通过小组合作，提高问题解决能力和团队协作能力，能够进行有效的沟通与展示。
3. 学生能够使用适当的工具和设备，进行机械手的组装和调试。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对工程技术和创新设计感兴趣，增强对科学探究的热情。
2. 学生在学习过程中，形成良好的工程意识，认识到科技对生活的影响，增强社会责任感。
3. 学生通过实践活动，体会团队合作的重要性，发展积极向上的学习态度和坚持不懈的精神。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标具体、可衡量，旨在通过理论与实践相结合的方式，使学生不仅掌握多功能机械手的相关知识，还能够在实际操作中提升技能，同时培养积极的情感态度和价值观。
通过分解课程目标为具体的学习成果，将有助于教学设计和评估的有效开展。
二、教学内容本章节教学内容围绕多功能机械手的设计与制作展开，包括以下部分：1. 基本原理与结构- 机械手的结构组成及其功能- 常用驱动方式及其特点- 传感器的工作原理与应用2. 技术与编程- 程序控制基础- 机械手运动控制算法- 传感器数据采集与处理3. 设计与制作- 机械手设计流程与方法- 模型制作材料与工具的选择- 组装与调试技巧4. 实践操作- 设计并制作一个多功能机械手模型- 编程实现机械手的运动控制- 模型性能测试与优化教学内容依据课程目标制定，注重科学性和系统性。
教学大纲明确如下安排：第一周：基本原理与结构学习，了解机械手的相关知识。
第二周：技术与编程学习，掌握机械手的控制方法。
工业机械手课程设计
工业机械手课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解工业机械手的基本概念、分类及工作原理；2. 学生能够掌握工业机械手的主要结构、功能和参数；3. 学生能够了解工业机械手在制造业中的应用及其优势。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识分析工业机械手的工作过程；2. 学生能够通过实际操作，熟练掌握工业机械手的编程与控制方法；3. 学生能够运用工业机械手解决简单的生产实际问题。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到工业机械手在提高生产效率、降低劳动强度等方面的重要性，培养对智能制造技术的兴趣；2. 学生在学习过程中，培养合作、探究的学习态度，提高自主学习能力；3. 学生能够关注我国智能制造产业的发展，树立科技创新意识，增强国家荣誉感。
课程性质：本课程为技术学科课程，旨在培养学生对工业机械手的认识、操作与编程能力，提高学生的实践操作技能和创新能力。
学生特点：学生处于初中年级，具备一定的物理知识和动手能力，对新技术、新设备充满好奇心。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调实际操作能力的培养，激发学生的学习兴趣，提高学生的综合素质。
通过本课程的学习，使学生能够掌握工业机械手的基本知识，具备实际操作能力，培养创新精神和团队合作意识。
二、教学内容1. 工业机械手概述- 了解工业机械手的定义、分类及发展历程；- 掌握工业机械手的基本结构及其功能。
2. 工业机械手工作原理与参数- 学习工业机械手的工作原理；- 掌握工业机械手的主要参数及其对性能的影响。
3. 工业机械手的应用与优势- 分析工业机械手在制造业中的应用场景；- 了解工业机械手相较于传统人工操作的优势。
4. 工业机械手编程与控制- 学习工业机械手的编程方法；- 掌握工业机械手的控制原理及操作流程。
5. 实践操作与案例分析- 进行工业机械手的实际操作练习；- 分析实际案例，了解工业机械手在生产中的应用。
6. 工业机械手发展趋势与创新- 了解当前工业机械手的发展趋势；- 探讨工业机械手的创新技术及发展方向。
机械手课程设计引言
机械手课程设计引言一、课程目标知识目标：1. 让学生理解机械手的基本结构、工作原理及其在工业生产中的应用。
2. 掌握机械手的运动学、动力学基本知识，能够分析简单机械手的运动特性。
3. 了解机械手控制系统的工作原理，能描述常见控制算法的基本思想。
技能目标：1. 培养学生运用机械手基本知识进行简单机械手设计与分析的能力。
2. 提高学生运用控制原理对机械手进行编程与调试的能力。
3. 培养学生团队协作、动手实践和解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对机械手及自动化技术的兴趣，培养其创新意识和探索精神。
2. 培养学生关注社会发展，认识到机械手在国民经济中的重要作用。
3. 引导学生树立正确的工程观念，注重实践，养成良好的学习习惯。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标注重理论知识与实践技能的结合，以项目驱动的教学方式激发学生的学习兴趣和参与度。
通过本课程的学习，使学生能够达到以上所述具体学习成果，为后续相关课程的学习和实际工作奠定基础。
二、教学内容1. 机械手基础知识：包括机械手的分类、结构、工作原理及其在工业生产中的应用案例。
重点学习机械手的运动学、动力学基本理论，掌握相关计算方法。
（对应教材第一章）2. 机械手设计方法：介绍机械手设计的基本流程，学习机械手主要部件的设计原则，进行简单机械手的设计实践。
（对应教材第二章）3. 机械手控制系统：学习机械手控制系统的组成、工作原理及常见控制算法，分析控制系统的性能。
（对应教材第三章）4. 机械手编程与调试：掌握机械手编程的基本方法，学习使用相关编程软件，进行实际操作与调试。
（对应教材第四章）5. 机械手应用案例分析：分析典型机械手应用案例，了解其在实际生产中的应用及优势，培养学生工程实践能力。
（对应教材第五章）教学进度安排：1. 第1-2周：机械手基础知识学习。
2. 第3-4周：机械手设计方法学习与实践。
3. 第5-6周：机械手控制系统学习与分析。
机械手机械课程设计
机械手机械课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握机械手机械原理，包括齿轮传动、滑轮组和杠杆的应用。
2. 学生能够识别并描述不同类型的机械手机械结构，如固定臂、移动臂和旋转臂。
3. 学生能够运用基本的物理知识，解释机械手机械在生活中的应用。
技能目标：1. 学生能够通过小组合作，设计并制作一个简单的机械手机械结构。
2. 学生能够运用绘图和计算工具，对机械手机械结构进行简单的计算和优化。
3. 学生能够有效地沟通设计思路，通过口头报告和展示，展示他们的设计成果。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械工程和科技创新的兴趣，激发他们探索未知的热情。
2. 强化学生的团队合作意识，培养在团队中相互尊重、协同工作的态度。
3. 通过机械手机械的学习，增强学生对生活中工程技术的认识，培养其解决问题的能力和创新思维。
课程性质分析：本课程为机械基础知识入门课程，旨在通过具体案例分析，让学生在动手实践中理解和掌握机械原理。
学生特点分析：考虑到学生所在年级，课程将采用直观教学法和情境教学法，结合学生的好奇心和动手欲望，引导他们主动探索和学习。
教学要求：1. 教师需提供丰富的实例和材料，确保学生能够将理论与实践相结合。
2. 教学过程中注重启发式教学，鼓励学生提问和思考。
3. 对学生的设计作品给予及时的反馈，指导学生进行反思和改进。
二、教学内容本课程教学内容紧密围绕课程目标，结合教材第二章“机械基础”内容，组织以下教学活动：1. 引言：介绍机械手机械在生活中的应用，引发学生对机械原理的兴趣。
2. 理论知识学习：- 齿轮传动原理及其应用。
- 滑轮组的工作原理和计算方法。
- 杠杆的分类和平衡条件。
3. 动手实践：- 分组设计并制作一个简单的机械手机械结构。
- 使用绘图和计算工具进行结构分析和优化。
4. 案例分析：- 分析生活中常见的机械手机械结构，如剪刀、起重机等。
- 探讨机械结构在工程领域的应用和创新。
5. 总结与反思：- 对所学知识进行总结，巩固理解。
工业用机械手课程设计
工业用机械手课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解工业用机械手的基本结构、工作原理及其在工业生产中的应用。
2. 学生能掌握机械手的关键技术参数，如精度、速度、负载等，并了解它们对工业生产效率的影响。
3. 学生能了解工业用机械手的分类、选型原则及其在不同工业领域的应用案例。
技能目标：1. 学生能运用机械原理和自动控制知识，分析并简单设计一个工业用机械手的控制系统。
2. 学生能通过团队合作，完成一个简易机械手模型的搭建和调试，提高动手实践能力。
3. 学生能运用计算机辅助设计软件（如CAD）绘制机械手的三维模型，并进行简单的运动仿真。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对机械工程和自动化技术的兴趣，提高学习热情。
2. 学生通过团队合作，培养沟通协调能力和团队精神。
3. 学生了解工业用机械手在现代制造业中的重要性，认识到技术创新对国家产业发展的重要意义。
课程性质：本课程为实践性较强的综合设计课程，旨在帮助学生将理论知识与实际应用相结合，提高学生的动手能力、创新意识和团队协作能力。
学生特点：本课程针对高中年级学生，他们对机械、电子和自动控制等领域有一定的理论基础，但实践经验不足，对工业生产中的实际问题了解较少。
教学要求：教师应结合学生特点和课程性质，采用启发式教学，引导学生主动参与课程实践，注重培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
同时，教师需关注学生的情感态度价值观培养，激发学生的创新潜能和团队精神。
通过课程目标的分解和实施，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果，为后续的教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 工业用机械手的基本概念与结构- 机械手的定义、功能及应用领域- 机械手的组成部分：执行机构、驱动系统、控制系统等2. 工业用机械手的工作原理与关键技术- 机械手的工作原理及其运动学分析- 关键技术参数：精度、速度、负载、自重等- 影响机械手性能的因素及优化方法3. 工业用机械手的分类与选型- 常见机械手类型及其特点- 机械手选型原则及应用案例4. 机械手控制系统设计与实践- 控制系统原理与设计方法- 传感器、执行器在机械手控制中的应用- 控制程序编写与调试5. 机械手模型搭建与调试- 机械手模型的搭建方法与技巧- 调试过程及问题解决方法6. 计算机辅助设计（CAD）在机械手设计中的应用- CAD软件的基本操作与使用方法- 机械手三维模型的绘制与运动仿真教学安排与进度：第1-2课时：工业用机械手的基本概念与结构第3-4课时：工业用机械手的工作原理与关键技术第5-6课时：工业用机械手的分类与选型第7-8课时：机械手控制系统设计与实践第9-10课时：机械手模型搭建与调试第11-12课时：计算机辅助设计（CAD）在机械手设计中的应用教学内容与教材关联性：本教学内容与教材中关于工业用机械手的章节紧密相关，涵盖了机械手的基本概念、结构、原理、分类、选型、控制系统设计以及实践操作等方面，确保了教学内容的科学性和系统性。
机械手课程设计
机械手课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解机械手的基本结构、功能及工作原理；2. 学生能够掌握机械手的运动学、动力学基础知识；3. 学生能够了解机械手在不同领域的应用及发展趋势。
技能目标：1. 学生能够运用所学的机械手知识进行简单的系统设计；2. 学生能够运用相关软件对机械手进行仿真和调试；3. 学生能够独立操作机械手完成简单的任务。
情感态度价值观目标：1. 学生对机械手技术产生浓厚的兴趣，培养探索精神和创新意识；2. 学生能够认识到机械手在工业生产中的重要性，增强实践操作能力；3. 学生能够关注机械手技术的发展，树立正确的科技价值观。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论知识与实际操作，旨在提高学生的动手能力和创新能力。
学生特点：学生处于高中阶段，具有一定的物理、数学基础，好奇心强，善于接受新事物。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，引导学生进行自主学习、合作探究，培养学生的实际操作能力和团队协作能力。
同时，关注学生的个体差异，因材施教，确保每个学生都能达到课程目标。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 机械手基本结构及功能- 介绍机械手的组成部分，如基座、关节、手臂、手腕、末端执行器等；- 解释各部分功能及其相互关系。
2. 机械手的运动学与动力学- 讲解机械手的运动学原理，包括正运动学、逆运动学；- 分析机械手的动力学特性，如力、扭矩、速度等。
3. 机械手控制系统及编程- 介绍常见的机械手控制系统及其原理；- 指导学生进行简单的机械手编程操作。
4. 机械手应用及发展趋势- 分析机械手在不同领域的应用，如工业生产、医疗、服务业等；- 探讨机械手技术的发展趋势，如智能化、网络化等。
5. 机械手设计与仿真- 教授机械手设计的基本方法，包括需求分析、结构设计、参数计算等；- 引导学生运用相关软件（如CAD、SolidWorks等）进行机械手设计和仿真。
机械手实验课程设计
机械手实验课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握机械手的基本构造、原理及其在工业自动化中的应用；2. 了解机械手的运动学、动力学及控制系统的基本知识；3. 掌握机械手实验的相关操作步骤和注意事项。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识进行机械手实验操作的能力；2. 提高学生分析实验数据、解决实际问题的能力；3. 培养学生团队协作、沟通表达的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对机械手及自动化技术的兴趣，培养其创新意识和探索精神；2. 培养学生严谨、细致的科学态度，提高其安全意识和责任感；3. 引导学生关注我国工业自动化发展，增强其国家认同感和自豪感。
课程性质：本课程为实践性课程，结合理论知识，注重培养学生的动手能力和实际操作技能。
学生特点：学生具备一定的物理、数学基础，对新鲜事物充满好奇，喜欢动手实践。
教学要求：教师应充分准备实验设备、教具，确保课程内容的实用性、安全性；注重启发式教学，引导学生主动参与、积极思考，提高课堂效果。
通过本课程的学习，使学生达到以上设定的知识、技能和情感态度价值观目标，为我国工业自动化领域培养具备实践能力的优秀人才。
二、教学内容1. 理论知识：- 机械手的结构组成及其功能；- 机械手的运动学、动力学基本原理；- 机械手控制系统的基本构成及工作原理；- 机械手在工业自动化中的应用案例分析。
2. 实践操作：- 机械手实验设备的认识与操作；- 机械手基本动作编程与控制；- 机械手抓取、搬运等任务实践；- 实验数据采集、分析与处理。
3. 教学大纲安排：- 第一课时：机械手基本概念、结构组成及功能；- 第二课时：机械手的运动学、动力学原理；- 第三课时：机械手控制系统介绍；- 第四课时：实践操作，学习机械手编程与控制；- 第五课时：实践操作，完成抓取、搬运任务；- 第六课时：实验数据采集、分析与总结。
教学内容关联教材章节：- 《自动化设备与生产线》第四章：工业机器人；- 《机械基础》第七章：机械传动与控制；- 《电气控制与PLC应用》第三章：PLC控制系统设计。
机械手课程设计
控制系统的调试和优化
调试方法：通过 观察机械手的运 动状态和参数， 进行调试
优化目标：提高 机械手的工作效 率和稳定性
优化方法：调整 控制系统的参数， 优化控制算法
调试和优化工具： 使用专业的调试 和优化软件，如 MATL AB等
06
机械手运动学仿真分析
运动学仿真的基本原理和方法
运动学仿真的基本原理：通过计算机模拟机械手的运动过程，分析其运动学特性。 运动学仿真的方法：包括有限元分析、动力学分析、运动学仿真等。 有限元分析：通过建立机械手的有限元模型，分析其应力、应变等特性。 动力学分析：通过建立机械手的动力学模型，分析其加速度、速度、位移等特性。 运动学仿真：通过建立机械手的运动学模型，分析其运动轨迹、运动时间等特性。
04
机械手课程设计任务分析
设计任务和要求
设计目标：完成机械手的设计、制作和调 试
设计内容：包括机械结构、控制系统、传 感器等
设计要求：满足功能需求，保证稳定性和 可靠性
设计流程：需求分析、方案设计、制作调 试、评估优化
设计工具：CAD、SolidWorks、Matlab 等
设计成果：提交设计报告、制作实物模型、 进行演示和讲解
运动学仿真的实现和结果分析
仿真软件：选择合适的运动学仿真软件，如Adams、Simulink等
模型建立：根据机械手的结构、尺寸和运动特性建立仿真模型
仿真参数设置：设置仿真时间、步长、精度等参数
仿真结果分析：分析仿真结果，包括位移、速度、加速度、力等参数，判断机械手的运 动性能和稳定性
运动学仿真的应用和意义
调试
控制系统的硬件设计
控制器：负责控制机械手的动作和运行
传感器：用于检测机械手的位置、速度、 力等参数
机械原理课程设计机械手
机械原理课程设计 机械手一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握机械手的基本结构及其工作原理，理解并描述机械手各部件的功能和相互关系。
2. 使学生了解并掌握机械手运动学的基本概念，如位置、速度和加速度，并能够运用相关公式进行简单计算。
3. 引导学生掌握机械手的动力学原理，包括力的分析、扭矩计算等，并能应用于实际问题。
技能目标：1. 培养学生运用CAD软件进行机械手结构设计的技能，提高其创新能力和实际操作能力。
2. 培养学生运用数学工具分析机械手运动学和动力学问题的能力，提高解决问题的技能。
3. 培养学生团队合作能力，通过小组讨论、实践操作等形式，共同完成机械手的设计与制作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械原理和机械设计的兴趣，激发其探索科学技术的热情。
2. 培养学生严谨、务实的科学态度，使其在探究机械手过程中学会尊重事实，注重实证。
3. 增强学生的环保意识，使其在设计过程中关注资源利用和节能环保，培养其社会责任感。
课程性质：本课程为机械原理课程设计，旨在通过实践操作，使学生掌握机械手的基本原理和设计方法。
学生特点：学生为高中年级学生，具有一定的物理和数学基础，思维活跃，动手能力强，但可能对机械原理了解较少。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，培养其创新精神和实践能力。
通过分解课程目标为具体学习成果，为教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 机械手基本结构及工作原理：- 教材章节：第二章“机械系统的基本构成”- 内容：介绍机械手的基本组成部分，包括执行机构、驱动系统、控制系统等，并通过实例分析其工作原理。
2. 机械手运动学分析：- 教材章节：第三章“运动学基础”- 内容：讲解位置、速度、加速度等基本概念，引导学生运用数学工具分析机械手的运动学问题。
3. 机械手动力学分析：- 教材章节：第四章“动力学基础”- 内容：介绍力的分析、扭矩计算等动力学原理，并结合实例进行计算和分析。
课程设计机械手
课程设计机械手一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握机械手的结构组成及其工作原理，理解其应用场景。
2. 使学生了解并掌握机械手的基本动作控制方法，如抓取、搬运等。
3. 帮助学生了解机械手在工业生产、日常生活等领域的实际应用。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识对机械手进行设计与创新的能力。
2. 提高学生运用编程软件对机械手进行动作编程与控制的能力。
3. 培养学生团队协作、沟通表达的能力，能就机械手的设计与应用进行讨论。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械手及其相关技术的兴趣，激发学生探索未知、创新实践的欲望。
2. 培养学生关注社会发展，认识到机械手在现代社会中的重要作用，增强学生的社会责任感。
3. 引导学生树立正确的价值观，认识到技术进步对社会生产力的推动作用。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标旨在使学生在掌握基础知识的基础上，提高实践操作能力，培养创新思维和团队协作精神。
通过本课程的学习，学生能够具备以下具体学习成果：1. 能够描述机械手的结构、工作原理及应用场景。
2. 能够运用编程软件对机械手进行基本动作编程与控制。
3. 能够参与团队讨论，就机械手的设计与应用提出自己的观点和建议。
4. 能够关注机械手技术的发展，认识到其在社会生产中的价值。
二、教学内容根据课程目标，本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 机械手的结构组成与工作原理- 介绍机械手的各个组成部分，如机械臂、执行器、传感器等。
- 分析机械手的工作原理，包括驱动方式、控制系统等。
2. 机械手的动作控制方法- 讲解机械手的基本动作，如抓取、搬运、旋转等。
- 探讨不同动作的控制方法，如编程控制、传感器控制等。
3. 机械手的实际应用- 分析机械手在工业生产、医疗、家庭等领域的应用案例。
- 讨论机械手在实际应用中存在的问题及解决方案。
4. 机械手设计与创新- 引导学生了解机械手设计的基本原则，如结构优化、功能需求等。
- 鼓励学生进行机械手创新设计，提出自己的设计方案。
简易机械手课程设计
简易机械手课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解简易机械手的基本结构，掌握其运作原理；2. 学生能够描述并解释杠杆、滑轮、齿轮等简单机械在机械手中的应用；3. 学生能够运用物理知识分析并计算简易机械手中的力的作用和运动关系。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计并制作一个简易机械手模型；2. 学生能够通过小组合作，进行有效的沟通和问题解决，提高团队协作能力；3. 学生能够运用科学探究方法，进行实验操作和数据分析，培养实践操作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对科学技术的兴趣和好奇心，增强创新意识和实践欲望；2. 学生能够认识到物理知识在生活中的应用，提高学以致用的意识；3. 学生能够在团队合作中学会尊重他人，培养团结协作、共同进步的精神。
课程性质：本课程为初中物理学科实验课程，旨在通过实践操作，让学生深入了解简单机械的原理和应用。
学生特点：初中学生具有较强的动手能力和好奇心，对实验课程有较高的兴趣，但部分学生可能对物理知识掌握不够牢固。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，鼓励学生动手实践，提高其物理素养和综合能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，给予个性化指导，确保每个学生都能在课程中取得具体的学习成果。
二、教学内容本课程依据课程目标，结合物理学科教材，组织以下教学内容：1. 简易机械手基本原理学习：- 杠杆原理及其在机械手中的应用；- 滑轮原理及其在机械手中的应用；- 齿轮原理及其在机械手中的应用。
2. 简易机械手设计与制作：- 设计原理及步骤；- 机械手模型的制作方法；- 小组合作与分工。
3. 实践操作与数据分析：- 实验操作方法及注意事项；- 数据收集与处理；- 结果分析与讨论。
教学大纲安排如下：第一课时：介绍简易机械手基本原理，学习杠杆、滑轮、齿轮等简单机械的应用；第二课时：讲解简易机械手设计原理，布置设计任务；第三课时：分组讨论，进行机械手设计；第四课时：指导学生制作机械手模型，并进行实践操作；第五课时：对实践结果进行数据分析，总结课程内容。
机械手课程设计
机械手课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解机械手的基本构造、工作原理及其在工业生产中的应用。
2. 学生能掌握机械手的运动学、动力学基本概念，并能够描述简单的机械手运动方程。
3. 学生能够了解并描述不同类型机械手的特点及适用场景。
技能目标：1. 学生能够设计简单的机械手模型，并进行模拟操作。
2. 学生通过实际操作，学会使用基本的机械手控制软件，完成简单的程序编写。
3. 学生能够运用所学的知识，分析和解决机械手操作过程中遇到的问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械工程及自动化技术的兴趣，激发学生探索精神和创新意识。
2. 培养学生的团队协作精神，提高沟通与表达能力，在学习过程中相互帮助、共同进步。
3. 增强学生对科技改变生活的认识，培养其社会责任感和使命感。
本课程针对的学生特点是具有一定物理知识基础和动手能力，对新技术感兴趣，但需要进一步引导和激发其潜能。
课程性质为实践性较强的综合应用课程，旨在通过理论知识学习与实践操作相结合，提高学生的综合运用能力。
教学要求注重理论与实践相结合，鼓励学生主动探究，培养解决实际问题的能力。
通过具体的学习成果分解，为教学设计和评估提供明确依据。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 机械手基础知识：介绍机械手的基本构造、工作原理、分类及其在工业生产中的应用。
- 教材章节：第3章 机械手的结构与原理- 内容列举：机械手的主要组成部分、驱动方式、控制系统。
2. 机械手的运动学与动力学：讲解机械手的运动方程、动力学模型及其分析。
- 教材章节：第4章 机械手的运动学与动力学- 内容列举：运动学基本概念、运动方程建立、动力学分析。
3. 机械手控制技术：介绍机械手的控制原理、控制方法及编程技巧。
- 教材章节：第5章 机械手控制技术- 内容列举：控制系统组成、PID控制、PLC编程。
4. 机械手设计与实践：指导学生进行机械手模型设计、制作及操作。
- 教材章节：第6章 机械手设计与实践- 内容列举：设计原则、模型制作、操作实践。
机械手课程设计
机械手课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握机械手的基本结构、工作原理及功能应用，理解其在工业生产中的重要性。
2. 使学生了解并掌握机械手的编程与控制方法，能运用相关技术进行简单自动化系统的设计与搭建。
3. 帮助学生了解机械手技术的发展趋势及其在现代制造业中的应用。
技能目标：1. 培养学生动手实践能力，能独立完成机械手的组装、调试与编程。
2. 培养学生运用所学知识解决实际问题的能力，具备初步的自动化系统设计、搭建与创新能力。
3. 提高学生的团队协作能力，学会在项目中进行有效沟通与分工。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械手技术的兴趣，激发学习热情，树立良好的学习态度。
2. 培养学生勇于探索、积极创新的精神，增强对科学技术的尊重与热爱。
3. 培养学生具备安全意识，遵守实验操作规程，养成良好的工程素养。
课程性质：本课程为实践性较强的学科课程，注重理论知识与实际应用相结合。
学生特点：学生具备一定的物理、数学基础，对机械、电子技术有一定了解，喜欢动手实践。
教学要求：教师需结合学生特点，采用项目式教学，引导学生主动参与，培养其动手能力、创新能力和团队协作能力。
教学过程中注重理论与实践相结合，关注学生个体差异，提高教学质量。
通过课程学习，使学生达到上述课程目标，为后续相关课程学习及未来职业发展奠定基础。
二、教学内容1. 机械手基础知识：- 机械手的结构组成与功能- 机械手的分类及工作原理- 机械手在工业生产中的应用案例2. 机械手的编程与控制：- 编程语言及编程方法- 控制系统组成与工作原理- 编程实例分析与操作实践3. 机械手的组装与调试：- 机械手组装方法与技巧- 调试步骤及注意事项- 故障分析与排除方法4. 自动化系统设计与搭建：- 设计原则与方法- 系统搭建流程与技巧- 创新设计实践5. 项目实践：- 项目任务书与要求- 团队协作与分工- 项目实施与评价教学内容安排与进度：第一周：机械手基础知识学习第二周：机械手的编程与控制第三周：机械手的组装与调试第四周：自动化系统设计与搭建第五周：项目实践与总结教材章节及内容：第一章：机械手概述第二章：机械手的结构与原理第三章：机械手的编程与控制第四章：机械手的组装与调试第五章：自动化系统设计与应用教学内容根据课程目标和教学大纲，注重理论与实践相结合，以项目式教学引导学生主动参与，培养学生的动手能力、创新能力和团队协作能力。
机械手课课程设计
机械手课课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解机械手的原理和应用，掌握简单的机械手编程操作，培养学生的动手能力和创新意识。
具体目标如下：1.知识目标：学生能够理解机械手的基本原理，包括传感器、执行器等主要部件的作用；了解常见的机械手编程语言和操作方法。
2.技能目标：学生能够使用机械手进行简单的操作，如抓取、放下物体；能够根据任务需求，编写简单的机械手控制程序。
3.情感态度价值观目标：学生通过操作机械手，增强对科技产品的兴趣，培养创新精神和团队合作意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括机械手的基本原理、编程操作和应用案例。
具体安排如下：1.机械手的基本原理：介绍机械手的主要部件，如传感器、执行器等，并解释它们在机械手操作中的作用。
2.机械手编程操作：教授常见的机械手编程语言和操作方法，让学生能够编写简单的控制程序。
3.机械手应用案例：分析具体的机械手应用案例，让学生了解机械手在不同领域的应用和优势。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：教师讲解机械手的基本原理和编程操作，为学生提供系统的知识结构。
2.讨论法：学生分组讨论机械手的应用案例，培养学生的思考和表达能力。
3.案例分析法：分析具体的机械手应用案例，让学生了解机械手在不同领域的应用和优势。
4.实验法：学生动手操作机械手，编写控制程序，培养学生的动手能力和创新意识。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的机械手教材，为学生提供系统的知识结构。
2.参考书：提供相关的参考书籍，为学生提供更多的学习资料。
3.多媒体资料：制作精美的PPT和教学视频，生动展示机械手的原理和操作。
4.实验设备：准备充足的机械手设备，让学生能够进行实际的操作练习。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用多种评估方式，包括平时表现、作业、考试等。
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《机电系统》课程设计说明书课程设计任务书姓名班级学号设计题目简易型机械手的设计设计任务：（1）方案论证；在其基础上进行机械手的总体设计，并绘制总体布局图。
（2）驱动系统设计：根据机械手的特点，选用舍党的驱动方式，根据总体设计要求进行电机选型。
进行电机选型相关计算。
进行驱动系统零部件的选型和设计。
绘制驱动系统布局图。
（3）控制系统设计：确定机械手的控制方式并进行控制系统的控制与编程。
绘制控制系统布局图。
（4）传感与测试系统设计：进行控制与驱动系统的传感与测试系统的设计。
（5）机械本体设计：进行机械本体零部件设计，绘制总体和零件图。
设计工作量:（1）设计说明书一份（2）CAD图纸5张（3）文档整理排版指导教师设计时间2011年1月3日～2011年1月21日目录第1章绪论 (1)1.1机械手概述 (1)1.2机械手的设计目的 (3)1.3机械手的设计内容 (4)1.4机械手的分类及其在生产中的应用 (5)1.5机械手的应用意义 (8)1.6机械手的技术发展方向 (9)第2章设计方案的论证 (10)2.1机械手的总体设计 (10)2.2机械手腰座结构的设计 (12)2.3机械手手臂结构的设计 (14)2.4工业机器人腕部的结构 (16)2.5机械手末端执行器（手爪）的结构设计 (18)2.6机械手的机械传动机构的设计 (21)2.7机械手驱动系统的设计 (26)2.8机器人手臂的平衡机构设计 (33)第3章理论分析和设计计算 (34)3.1液压传动系统设计计算 (34)3.2电机选型有关参数计算 (43)第4章控制系统的设计 (47)4.1可编程控制器PLC (47)4.2 PLC的选型 (51)4.3机械手的工艺流程 (53)4.4 机械手的PLC控制系统程序 (57)第5章机械手本体设计 (59)5.1 机械手零部件设计 (59)5.2 机械手总成和零件图................................................ . (61)致谢 (62)参考文献 (63)第1章绪论1.1机械手的概述机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。
手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。
运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、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6个自由度。
自由度是机械手设计的关键参数。
自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。
一般专用机械手有2～3个自由度。
控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。
同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。
控制系统的核心通常是由单片机或dsp等微控制芯片构成，通过对其编程实现所要功能。
机械手通常常机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。
有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。
机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。
机械手的机械结构采用滚珠丝杆、滑杆、等机械器件组成；电气方面有交流电机、变频器、传感器、等电子器件组成。
该装置涵盖了可编程控制技术，位置控制技术、检测技术等，是机电一体化的典型代表仪器之一。
机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。
近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。
在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。
随着工业现代化的进一步发展,自动化已经成为现代企业中的重要支柱,无人车间、无人生产流水线等等，已经随处可见。
同时，现代生产中，存在着各种各样的生产环境，如高温、放射性、有毒气体、有害气体场合以及水下作业等，这些恶劣的生产环境不利于人工进行操作。
工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。
工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。
尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。
在我国，近几年来也有较快的发展，并取得一定的效果，受到机械工业和铁路工业部门的重视。
专用机械手经过几十年的发展，如今已进入以通用机械手为标志的时代。
由于通用机械手的应用和发展，进而促进了智能机器人的研制。
智能机器人涉及的知识内容，不仅包括一般的机械、液压、气动等基础知识，而且还应用一些电子技术、电视技术、通讯技术、计算技术、无线电控制、仿生学和假肢工艺等，因此它是一项综合性较强的新技术。
目前国内外对发展这一新技术都很重视，几十年来，这项技术的研究和发展一直比较活跃，设计在不断地修改，品种在不断地增加，应用领域也在不断地扩大。
早在40年代，随着原子能工业的发展，已出现了模拟关节式的第一代机械手。
50～60年代即制成了传送和装卸工件的通用机械手和数控示教再现型机械手。
这种机械手也称第二代机械手。
如尤尼曼特(Unimate)机械手即属于这种类型。
60～70年代，又相继把通用机械手用于汽车车身的点焊和冲压生产自动线上，亦即是第二代机械手这一新技术进入了应用阶段。
80-90年代，装配机械手处于鼎盛时期，尤其是日本。
90年代机械手在特殊用途上有较大的发展，除了在工业上广泛应用外，农、林、矿业、航天、海洋、文娱、体育、医疗、服务业、军事领域上有较大的应用。
90年代以后，随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展，机械手技术也得到飞速的多元化发展。
总之，目前机械手的主要经历分为三代：第一代机械手主要是靠人工进行控制，控制方式为开环式，没有识别能力；改进的方向主要是将低成本和提高精度；第二代机械手设有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，把接收到的信息反馈，使机械手具有感觉机能；第三代机械手能独立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系统FMS(Flexible Manufacturing System)和柔性制造单元FMC(Flexible Manufacturing Cell)中重要一环。
工业机械手设计是机械制造、机械设计和机械电子工程等专业的一个重要教学环节，是学完技术基础课及有关专业课以后的一次专业课程内容得综合设计。
通过设计提高学生的机械分析与综合能力、机械结构设计的能力、机电液一体化系统设计的能力，掌握实现生产过程自动化的设计方法。
通过这一环节要求达到：（1）通过设计，把握有关课程（机构分析与综合、机械原理、机械设计、液压与气压传动技术、自动控制理论、测试技术、数控技术、微型计算机原理及应用、自动化机械设计等）中所获得的理论知识在实际中综合地加以运用，是这些知识得到巩固和发展，并使理论知识和生产密切的结合起来。
因此，工业机械手的设计是有关专业基础课和专业课以后的综合性的专业课程设计。
（2）工业机械手设计是机械设计及制造专业和机械电子工程专业的学生一次比较完整的机电一体化的整机设计。
通过设计，培养学生独立的机械整机设计能力，树立正确的设计思路，掌握机电一体化机械产品设计的基本方法和步骤，为自动化机械设计打下良好的基础。
（3）通过设计，使学生能熟练地应用有关参考资料、计算图表、手册、图册及规范，熟悉有关国家标准和部分标准，以完成一个工业技术人员在机械整机设计方面所必须具备的基本技能训练。
（4）由于机械手设计工作量比较大，为使学生在短时间内得到完整训练，同学以小组为单位，分工合作共同完成此次机械手设计任务，这样既节省了时间，有解决了量大，时间紧的矛盾，同时最大限度的培养了学生分工协作完成大型设计的能力。
1.3.1机械手的方案论证根据国内外同类产品现状，设计课题方案。
1.3.2机械手的总体设计在方案论证的基础上进行机械手的总体设计，并绘制总体布局图。
1.3.3驱动系统的设计根据机械手的特点，选用舍党的驱动方式，根据总体设计要求进行电机选型。
进行电机选型相关计算。
进行驱动系统零部件的选型和设计。
绘制驱动系统布局图。
1.3.4控制系统的设计确定机械手的控制方式并进行控制系统的控制与编程。
绘制控制系统布局图。
1.3.5传感与测试系统的设计进行控制与驱动系统的传感与测试系统的设计。
1.3.6机械本体设计进行机械本体零部件设计，绘制总体和零件图。
1.4机械手的分类及其在生产中的应用1.4.1机械手的分类（1）油田钻柱操作机械手本产品由山东科技大学研发而成，主要用于钻井时的钻杆、钻铤等的装、卸工作。
操作机械手设计有两个，一个坐落在一层台井口旁边2米左右处，简称为下手；一个坐落在二层台上的中心台上，简称为上手。
下手的腰部回转角度≥120°，最大伸缩距离为5.7米，有5个运动关节，在手臂做伸缩运动时,手部保持水平平动。
上手的腰部回转角度为310 °，最大伸缩距离≥2800mm，上手有9个运动关节，手臂做伸缩运动时，手部保持水平平动。
机械手采用手动比例阀控制下的液压控制方式。
机械手可以完成的操作对象参数为：①钻柱高30 m；②钻杆重量为：40 Kg/m，总重1200 Kg；③钻铤（七英寸直径）重量为：180 Kg /m，总重5400 Kg。
（2）硬臂式助力机械手硬臂式助力机械手与气动平衡吊和软索式助力机械手一样都具有全行程“漂浮”功能，区别是在有扭矩产生的情况下无法使用气动平衡吊或是软索式助力机械手，而必须选用硬臂式助力机械手。
比如在工件重心远离臂悬挂点，或是工件需要翻转或倾斜情况下，必须选用硬臂式助力机械手，还有在厂房高度有限情况下，可以选用硬臂式助力机械手。
硬臂式助力机械手可以实现提升最大500Kg的工件，半径最大可以达到3000mm，提升高度最大2500mm。
根据起吊工件重量不同，应选择符合最大工件重量的最小型号的机器，如果我们用最大负载200Kg的机械手来搬运30Kg的工件，那么操作性能肯定不好，感觉很笨重。
配有储气罐，可在断气情况下继续使用一个循环，同时会报警，提醒操作者，在气压下降到一定程度，启动自锁功能，防止工件下降。
并设有安全系统，在搬运过程中或是工件没有被放置在安全表面时，操作者不能释放工件。
上海永乾制造的助力机械手（含硬臂式、软索式）还可以在用户现场气压不足的情况下，增加增压泵，可以使设备运行更加平稳。