基于气动人工肌肉驱动的多关节机械手指动_力学仿真毕业论文
气动机械手关节结构设计及运动学仿真分析
气动机械手关节结构设计及运动学仿真分析气动机械手是一种机电一体化的特种机器人。
它基于气动原理，通过气缸、节流控制阀、离合器等元器件，实现各个部位的运动。
机器人拥有人类难以实现的灵活度和速度，是现代工业生产过程中不可或缺的一部分。
因此，对气动机械手关节结构的设计和运动学仿真分析非常重要。
首先，气动机械手关节结构设计的成功与否，直接关系到机械手的精度和效率。
目前，常见的气动机械手结构大致分为两种，一种是连续轴型，另一种是分体型。
连续轴型结构主要应用于需要连续运动的操作，如滚动、旋转等。
分体型结构则适用于需要机械手能够在单个方向上进行快速而准确的定位和移动。
在关节结构的设计中，需要考虑以下几点：一是材料的选择。
机械手需要经受极高的压力及扭转力，材料的强度、韧性等特性都需要符合设计需求。
二是接头的设计。
机械手的运动靠关节的连接完成，接头的稳定性和精度直接影响到机械手的运动质量。
因此，在接头的设计中，需要注重紧固件的种类、紧固方式、接触面、间隙颗粒等问题。
三是气缸的选择。
气缸是机械手的核心部件，需要选择合适的型号和规格。
要求气缸具备高的工作压力、精度、可靠性及长寿命等特点。
四是其它部件的设计。
机械手的运动还需要配合其他辅助部件完成，如离合器、节流控制阀、气管等，设计时需要考虑每个部件的配合度和稳定性。
其次，运动学仿真分析的设计是机械手研发的一项重要工作。
通过运用仿真软件，可以模拟机械手的运动，对机械手的参数及结构的优化、修改及改进提供帮助。
运动学仿真分析主要包括以下几个方面：一是建模与导入。
将机械手的三维模型导入到仿真软件中，建立机械手的虚拟模型。
二是建立运动学模型。
对机械手的运动进行建模，包括关节角度、轴向位置、速度以及加速度的变化等。
三是运动分析。
通过对运动学模型的计算，进行机械手运动性能的分析。
通过计算机模拟，可以更好的评估机械手的运动性能，包括工作速度、运动精度、定位精度及负载能力等。
四是参数优化。
气动人工肌肉驱动机器人关节研究及应用
摘 要
论文题目： 专究及应用 机械电子工程 李继磊 韩建海
摘
要
随着机器人领域的不断扩展，仿生机器人及服务机器人研究的深入，人们对 安全性好、重量轻的柔性驱动器的需求在不断增长。气动人工肌肉作为一种新型 驱动器，以其出力 - 重量比高、柔性好以及和生物肌肉特性的接近等一些优点成 为具有广阔发展潜力的一种柔性驱动器。它已经在仿人机器人、爬行机器人、助 力装置以及康复器械等方面得到应用。但气动肌肉的广泛研究也就是近十几年的 事情，从基本理论到实际应用仍然有许多问题有待研究和解决。因此，本研究的 主要目的就是通过研究气动肌肉及其驱动关节的特性与控制，为气动肌肉深入广 泛的应用打下坚实的基础。 本文首先综述了气动人工肌肉的研究现状，在此基础上提出一种廉价、结构 简单、体积小的气动人工肌肉的制作方案。介绍气动人工肌肉的工作原理，并制 作了实物模型，建立试验装置并对其性能进行测试。其次，模仿生物关节的工作 方式，采用一对对抗性气动肌肉驱动的关节是气动肌肉最普遍的应用方式，因 此，本文重点进行了关节的建模研究和特性分析。在建模过程中采用的是简化模 型，并通过引入的几个参数，将关节的模型进行简化，得到的关节模型具有一定 的实用价值。在此理论基础上设计了一个单关节的闭环控制系统，通过加入常用 的工业 PID 控制算法来实现单关节的位置控制。 最后，在气动肌肉及其驱动关节的研究基础上，本文设计了一个气动肌肉驱 动的下肢康复训练装置，主要包括机械结构的设计、硬件电路的设计和控制程序 的编制，完成对其性能的检测。该训练装置有两个自由度，可以实现膝关节和踝 关节的控制。试验结果表明，该训练装置具有制作简单，运动范围和强度易调 整，特别是系统的安全性和柔顺性高等特点，有望在实际中得到应用。
气动机械手关节结构设计及运动学仿真分析毕业论文
气动机械手关节结构设计及运动学仿真分析毕业论文第1章绪论1.1研究气动机械手的意义近20年来，气动技术的应用领域迅速拓宽，尤其是在各种自动化生产线上得到广泛应用。
电气可编程控制技术与气动技术相结合，使整个系统自动化程度更高，控制方式更灵活，性能更加可靠；气动机械手、柔性自动生产线的迅速发展，对气动技术提出了更多更高的要求；微电子技术的引入，促进了电气比例伺服技术的发展。
现代控制理论的发展，使气动技术从开关控制进入闭环比例伺服控制，控制精度不断提高；由于气动脉宽调制技术具有结构简单、抗污染能力强和成本低廉等特点，国内外都在大力开发研究[1]。
从各国的行业统计资料来看，近30多年来，气动行业发展很快。
20世纪70年代，液压与气动元件的产值比约为9:1，而30多年后的今天，在工业技术发达的欧美、日本国家，该比例已达到6:4，甚至接近5:5。
我国的气动行业起步较晚，但发展较快。
从20世纪80年代中期开始,气动元件产值的年递增率达20％以上，高于中国机械工业产值平均年递增率。
随着微电子技术、PLC技术、计算机技术、传感技术和现代控制技术的发展与应用，气动技术已成为实现现代传动与控制的关键技术之一。
传统的机器人关节多由电机或液(气)压缸等来驱动。
以这种方式来驱动关节，位置精度可以达到很高，但其刚度往往很大，实现关节的柔顺运动较困难。
而柔顺性差的机器人在和人接触的场合使用时，容易造成人身和环境的伤害。
因此，在许多服务机器人或康复机器人研究中，确保机器人的关节具有一定的柔顺性提高到了一个很重要的地位。
人类关节具有目前机器人所不具备的优良特性，既可以实现较准确的位置控制又具有很好的柔顺性。
这种特性主要是由关节所采用的对抗性肌肉驱动方式所决定的。
目前模仿生物关节的驱动方式在仿生机器人中得到越来越多的应用。
在这种应用中为得到类似生物关节的良好特性，一般都采用具有类似生物肌肉特性的人工肌肉。
气动肌肉是人工肌肉中出现较早、应用较广泛的一种驱动器，具有重量轻、结构简单及控制容易等优点，在类人机器人、爬行机器人及康复辅助器械中得到了应用。
基于气动人工肌肉仿人机械手臂肩关节的运动控制
上海交通大学工学硕士学位论文
ABSTRACT
and conclusions acquired in this thesis provide the theoretical and technical basis for the design of the robotic arm driven by pneumatic artificial muscles. KEYWORDS：Pneumatic Artificial Muscle, Bionics Robotic Arm, Bionics Shoulder-joint, Motion control, Fuzzy-PID control，Pneumatic High Speed On/Off Valve
III
上海交通大学工学硕士学位论文
ABSTRACT
Several methods to drive robotic arm with pneumatic artificial muscles are presented in this thesis first. With carefully study on advantages and disadvantages of these methods this thesis presents the design scheme of the robotic arm. After that this thesis makes the detailed mechanical structure design and 3D simulation based on key parameters of the fast electric and hydraulic servo device. The pneumatic and control system is also built with high speed on/off solenoid valves and PLC, angle sensor, etc. As the pneumatic and control system is built, this thesis builds the dynamics model. This dynamics model could help to carry a lot theoretic simulation experiments on single joint based on both PID control strategy and Fuzzy-PID control strategy. Besides, this thesis applies Fuzzy-PID control strategy to seriation and simultaneous motion control. Simulation results show that Fuzzy-PID control strategy improves the motion control effect of the bionics shoulder-joint a lot. This thesis does some motion control experiments on the mechanical, pneumatic and control system. Experiment results prove the correctness of mechanical structure design and that the Fuzzy-PID fits the motion control system well. Theoretical analysis and experimental research show that the bionics shoulder-joint meets the original design expectations well. The research work
(完整版)基于气动人工肌肉驱动的多关节机械手指动_力学仿真毕业设计
南京工程学院毕业设计说明书(论文)系部：机械工程学院专业：机械电子工程题目：基于气动人工肌肉驱动的多关节机械手指动力学仿真指导者：闫华副教授评阅者：2015 年 5 月南京毕业设计说明书（论文）中文摘要由于气动人工肌肉比重小、结构紧凑，占用空间小等优点，本文提出一种曲柄滑块机构来驱动手指弯曲，让气动人工肌肉驱动滑块运动，首先设计气动肌肉手指关节结构，并用SolidWorks绘制手指的三维图，利用ADAMS和MATLAB 进行动力学联合仿真，在手指端设置一定的负载，输入手指三个关节的直线驱动，观察手指末端的角速度变化和三个驱动力的变化，最后根据气动肌肉的驱动原理进行了气动肌肉灵巧手关节运动的控制研究，利用比例压力阀对气动肌肉压力进行控制，使气动肌肉横向收缩带动滑动移动，从而实现对手指关节弯曲角度的控制。
关键词：仿人灵巧手；关节设计；气动肌肉；动力学仿真毕业设计说明书（论文）外文摘要Title Dynamic simulation of multi joint robotic fingers based on pneumatic muscle driven muscle AbstractBecause of the small proportion of pneumatic muscle, compact structure and small space occupancy, etc. In this paper, a slider crank mechanism drive the finger bending. The slider crank mechanism is driven by artificial muscles, Firstly, designing pneumatic muscle finger joint structure, And with the SolidWorks drawing fingers entity graph, using ADAMS and MATLAB co-simulation of the dynamics, the fingertip set certain load, input linear drive of the three joints of the fingers, to observe the change of the angular velocity of the finger tip and three driving force of change, finally according to the driving principle of the pneumatic muscle was analyzed by gas dynamic muscle dexterous order to realize the control of the flexion angles of finger joints.Keywords: Dexterous ; Pneumatic muscles; Dynamic simulation目录前言 (1)第一章绪论 (2)1.1课题项目的背景 (2)1.2气动人工肌肉多关节手指的国内外发展现状 (2)1.3气动技术的介绍以及发展前景 (4)1.4论文研究的内容和方法 (6)第二章多关节手指的结构设计及建模 (7)2.1 气动肌肉的介绍 (7)2.1.1 气动肌肉的内部结构 (7)2.2 气动机械手指的基本结构 (8)2.2.1 绘图软件SoildWorks介绍 (8)2.2.2 整体设计方案的设计 (8)2.2.3 手指的关节设计 (9)2.2.4手指关节的建模 (11)2.3 灵巧手指的装配和三维模型的导出 (11)第三章多关节手指的动力学仿真分析 (12)3.1仿真软件ADAMS和MATLAB简介 (12)3.2 动力学仿真过程介绍 (13)3.2.1 ADAMS参数设置过程 (13)3.2.2 建立MATLAB控制模型 (16)3.3 动力学仿真结果分析以及结论 (17)第四章气动肌肉灵巧手指的控制系统设计 (18)4.1气动肌肉回路原理和设计 (18)4.1.1气动回路器件的选择 (19)4.2灵巧手指的关节控制系统 (20)4.2.1控制系统的原理 (20)4.2.2控制系统的硬件选择 (21)4.3 DA控制界面的设计和程序的编写 (22)|第五章结论及总结 (24)参考文献 (25)致谢 (26)前言随着机器人技术的日益成熟，工业机器人极有可能最终取代机床，成为新一代工业生产的基础。
基于气动肌腱的仿人形机器人
基于气动肌肉的仿生机器人的整体设计及局部分析姓名：罗银贵学号：1120810501学院：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化基于气动肌肉的仿生机器人的研究历史并不长，且气动机器人需要能快速、准确地定位，给气动机器人提出了一些基本的要求：须具有高的精度、较快的反应速度、一定的承载能力、足够的工作空间、灵活的自由度和不同位置的自动定位等，这给气动机器人的研究与发展带来了挑战，但由于气动机器人具有运动速度快、结构简单、成本低且适用于易燃、易爆等特殊场合的优点，使得气动机器人的研究一直备受人们的关注。
在本课程中，通过老师的传授，对气动机器人一些基础知识有了一定的了解，并利用课余时间，通过上网等途径搜查资料，也了解了现阶段一些国内外的机构对气动机器人的研究以及一些现有的产品（图一）。
通过本课程的学习，根据提出的要求进行相关的尺寸和结构设计，利用气动肌腱做为机器人的驱动元件，设计出可以在三维空间内做多自由度运动仿人形气动机器人（图二）。
图一图二经过小组分工先完成各自部分的三维模型，最后进行总体组装并进行整体三维模型的修改和完善，使得所设计气动机器人，具有人形外观、多个自由度操作灵活，另外在气动机器人的驱动执行元件采用气动人工肌腱，不仅结构简单，且可直接驱动，输出力与自重比较高，运动更接近自然生物的运动，同时具有良好的柔韧性，基本能够实现人类各个关节的运功。
在本次设计中，我们小组负责对气动机器人手掌和手指部分的设计。
首先，我们对照基于气动仿生肌肉的仿人形机器人参数表（表一），对所给的手掌参数进行数值计算和理论分析；其次，根据所给出的数据建立三维模型，组内成员分工完成各自的三维模型；最后，对完成的三维模型零件图进行组装，然后对三维模型装配体（图三）进行后期修改和完善，撰写相应的报告。
我们小组所设计的手掌和手指，总共有23个自由度，其中，拇指、食指、中指、无名指和小指各有4个自由度，各个手指也基本能够按照各参数要求进行设计，并能够实现相应的运动。
气动机械手论文
气动机械手的结构设计摘要：本文介绍的是基于气动换刀技术的机械手，由于气动技术具有结构简单、价格低廉、无污染等一系列显著优点，在工业生产中得到越来越广泛的应用，已成为自动化不可缺少的重要手段，备受人们的重视，同时气动伺服定位技术突破传统的定位方法使气缸在高速运动下实现任意点自动定位，因此气动机械手也相应得到发展。
本文介绍了机械手的一般结构设计原理，采用模块化的设计理念，兼顾了使用上的专用性和设计上的通用性，以便于标准化、系列化设计和组织专业化生产。
同时为了保证气动执行机构的定位精度、工作稳定和可靠性等要求，通过理论计算选型，确定各执行元件的参数。
关键词：气动机械手；结构设计；气缸Abstract：What we introduced in this paper is the tool changing manipulator based on pneumatic technology. For the pneumatic technology has been widely used in industry for its advantages of simple structure，low price，recycling etc .It is becoming one of the most important methods of facility automation line. People draw more and more attention to it. As well as，Pneumatic servo positioning technology can realize automatic orientation when cylinder moves in high velocity. Correspondingly，Pneumatic mechanical hand is also developed and breaks through the traditional Positioning method.Firstly, the general machine design principle of manipulator is introduced in this paper. Parametric and serial idea is used to design the pneumatic manipulator. This design has given attention to special purpose in use and versatility in design at the same time. So it is advantageous of standardization，serialization and organization of the special production. To meet the requirement of positioning precision，stable work and reliability，the pneumatic driving components are being confirmed through the academic calculation and simulating analyze.Key words: pneumatic manipulator; structure design；cylinder0.引言工业机械手是一种独立的，具有计算机控制系统，可编程的，用以搬运物料，零件和工具或完成多种操作功能的自动化机械装置。
气动机械手的设计毕业设计论文
气动机械手的设计毕业设计论文
首先，根据气动机械手的工作原理和结构要求，我们选择了推杆气缸
作为驱动元件。
推杆气缸具有行程长、推力大的优势，适用于机械手的多
个关节。
在设计中，我们根据机械手所需的运动范围和推力要求选择了适
当的推杆气缸型号，并进行了合理的布置和装配。
其次，对于气动机械手的结构设计，我们选择了材料强度高、重量轻
的铝合金材料，并进行了强度计算和结构分析。
在设计过程中，我们考虑
了机械手在工作过程中的受力情况，确定了各个关节的尺寸和连接方式，
以保证机械手的稳定性和可靠性。
再次，对于气动机械手的控制系统设计，我们选择了先进的气动控制
阀及传感器，以实现机械手的精确控制。
在设计中，我们考虑了机械手的
运动范围、速度和承载能力等因素，确定了合适的控制策略，并进行了模
拟和仿真分析，以验证控制系统的性能。
最后，在气动机械手的实验验证与优化方面，我们通过搭建实验平台，对设计的机械手进行了性能测试和优化实验。
在实验中，我们利用传感器
和测量仪器对机械手的运动轨迹、力矩和功耗等进行了实时监测和分析，
以评价机械手的性能和效能，并对其进行了相应的优化设计。
综上所述，本文设计了一种气动机械手，并进行了详细的分析与优化。
通过设计和实验验证，证明了机械手的可行性和优越性。
未来可以进一步
改进和扩展该设计，以满足不同领域的自动化需求，并提高气动机械手的
性能和稳定性。
气动机械手毕业设计论文
气动机械手毕业设计论文气动机械手毕业设计论文引言气动机械手是一种基于气动原理实现运动的机械手臂，具有结构简单、成本低、负载能力强等优点。
在工业自动化领域，气动机械手的应用越来越广泛。
本篇论文旨在探讨气动机械手的设计和优化，以提高其性能和应用范围。
一、气动机械手的工作原理气动机械手的工作原理基于气动原理，通过气压的控制来实现机械手臂的运动。
气动机械手主要由气动缸、气控阀和传动机构组成。
当气压作用于气动缸时，气动缸会产生线性运动，从而带动机械手臂的运动。
而气控阀则用于控制气压的开关，从而控制机械手臂的动作。
二、气动机械手的设计要点1. 结构设计气动机械手的结构设计是保证其稳定性和负载能力的关键。
设计者需要考虑机械手臂的长度、材料强度、关节连接方式等因素。
此外，还需要合理安排气动缸和气控阀的位置，以确保机械手臂的运动路径和速度符合要求。
2. 控制系统设计气动机械手的控制系统设计是实现精确控制的关键。
设计者需要选择合适的气控阀和传感器，并设计相应的控制电路。
此外，还需要考虑气压的稳定性和控制精度，以确保机械手臂的动作准确可靠。
3. 优化设计为了提高气动机械手的性能和应用范围，设计者可以进行优化设计。
例如，可以采用多关节结构，增加机械手臂的自由度；可以采用高效的气控阀和传感器，提高机械手臂的控制精度；还可以采用轻量化材料，降低机械手臂的重量。
三、气动机械手的应用领域气动机械手在工业自动化领域有着广泛的应用。
它可以用于装配线上的零部件组装，可以用于搬运重物，还可以用于危险环境下的作业。
此外，气动机械手还可以应用于医疗、食品加工等领域，为人们的生活提供便利。
四、气动机械手的发展趋势随着科技的不断进步，气动机械手也在不断发展。
未来，气动机械手有望实现更高的负载能力和更高的控制精度。
同时，随着机器学习和人工智能的发展，气动机械手还可以实现自主学习和自主决策，从而更好地适应复杂的工作环境。
结论气动机械手作为一种基于气动原理的机械手臂，具有广泛的应用前景。
多关节机械手毕业设计论文 嘎嘎嘎
ZHEJIANG WA TER CONSERV ANCY AND HYDROPOWER COLLEGE毕业论文（设计）题目：多关节机械手的设计系（部）：机电系专业班级：机电07—4班姓名：于谦学号： 200791234指导教师：李萍2010年 5 月 30 日摘要本设计设计出完整的多关节机械手。
该机械手应用于生产线上，利用机械手执行传递轴承等动作。
关键词机械手的设计目录1. 概述1.1 多关节机械手简介随着我国工业自动化水平的不断提高，在机械加工与制造领域，以及各种装配与包装自动化生产线上，机械手的应用已相当普遍。
机械手通常担负着上料、下料，搬动或装卸零件的重复动作等，以实现生产自动化。
由于PLC顺序控制具有系统简单、可靠、控制灵活方便等特点，而且PLC从诞生之日起，最基本，最普遍的应用领域就是在工业环境下的顺序控制，因此，基于PLC顺序控制的机械手在工业自动化领域中得到广泛的应用。
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。
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（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。
多关节机械手指的是利用关节连接两个相邻的刚体，关节提供连杆之间的相对运动，在这个机构中，关节多是其中的一个特点，正是由于关节多，所以它的抓握功能远远强于传统的夹钳式等机械手。
基于气动人工肌肉驱动的多关节机械手指动力学仿真7968364
基于气动人工肌肉驱动的多关节机械手指动力学仿真7968364毕业设计说明书(论文)题目：基于气动人工肌肉驱动的多关节机械手指动力学仿真毕业设计说明书（论文）中文摘要毕业设计说明书（论文）外文摘要目录前言 (1)第一章绪论 (2)1.1课题项目的背景 (2)1.2气动人工肌肉多关节手指的国内外发展现状 (2)1.3气动技术的介绍以及发展前景 (4)1.4论文研究的内容和方法 (6)第二章多关节手指的结构设计及建模 (7)2.1 气动肌肉的介绍 (7)2.1.1 气动肌肉的内部结构 (7)2.2 气动机械手指的基本结构 (9)2.2.1 绘图软件SoildWorks介绍 (9)2.2.2 整体设计方案的设计 (9)2.2.3 手指的关节设计 (10)2.2.4手指关节的建模 (13)2.3 灵巧手指的装配和三维模型的导出 (15)第三章多关节手指的动力学仿真分析 (16)3.1仿真软件ADAMS和MATLAB简介 (16)3.2 动力学仿真过程介绍 (18)3.2.1 ADAMS参数设置过程 (18)3.2.2 建立MATLAB控制模型 (27)3.3 动力学仿真结果分析以及结论 (29)第四章气动肌肉灵巧手指的控制系统设计 (31)4.1气动肌肉回路原理和设计 (31)4.1.1气动回路器件的选择 (32)4.2灵巧手指的关节控制系统 (34)4.2.1控制系统的原理 (34)4.2.2控制系统的硬件选择 (35)4.3 D/A控制界面的设计和程序的编写 (36)|第五章结论及总结 (41)参考文献 (42)致谢 (44)前言随着机器人技术的日益成熟，工业机器人极有可能最终取代机床，成为新一代工业生产的基础。
服务机器人在近些年开始走进大众视野，并随着人工智能技术、先进制造技术和移动互联网的创新融合而飞速发展。
越来越多的服务型机器人被研发出来，开始改变人类的社会生活方式。
未来对机器人性能和稳定性要求越来越高，其中由于机器手作为机器人的末端执行器，机械手的功能直接影响着整个机器人的功能，因此机器人手指的研究成为了国内外的热门，本文我们将提出一种曲柄滑块机构来驱动手指弯曲，其中滑块机构是由人工肌肉来推动，由于气动人工肌肉比重小、结构紧凑，占用空间小等优点，关于气动人工肌肉的灵巧手指的研究越来越多。
气动机械手毕业设计
气动机械手毕业设计气动机械手毕业设计在现代工业领域，机械手被广泛应用于各种生产线和制造过程中。
随着科技的进步和工业自动化的发展，气动机械手作为一种重要的工具，被越来越多的企业所采用。
本文将探讨气动机械手的毕业设计，并讨论其在工业应用中的重要性和挑战。
首先，我们需要了解气动机械手的基本原理和结构。
气动机械手是一种通过气动力驱动的机械手臂，它使用气动元件（如气缸和气动阀）来实现运动控制。
与传统的电动机械手相比，气动机械手具有结构简单、成本低、响应速度快等优点。
因此，它在一些特定的工业应用中表现出色。
在进行气动机械手的毕业设计时，我们需要考虑以下几个方面。
首先是机械结构设计。
机械手的结构设计直接影响其运动能力和稳定性。
我们需要根据具体的应用需求，选择合适的机械结构，如平行机械臂、串联机械臂等。
同时，还需要考虑机械手的负载能力和工作范围，确保其能够满足实际工作环境的要求。
其次是气动系统设计。
气动机械手的运动控制依赖于气动系统的设计和优化。
我们需要选择合适的气缸和气动阀，并设计合理的气路布局，以确保机械手的运动平稳和准确。
此外，还需要考虑气动系统的能耗和噪音控制，以提高机械手的工作效率和环境友好性。
另外一个重要的方面是控制系统设计。
气动机械手的运动控制需要依靠先进的控制算法和系统。
我们可以采用传统的PID控制方法，也可以使用先进的模糊控制或神经网络控制方法。
无论采用何种方法，都需要进行系统建模和参数调整，以实现机械手的精确控制和运动规划。
此外，还可以考虑一些创新的设计元素，以提升气动机械手的性能和功能。
例如，可以加入视觉识别系统，使机械手能够自动识别并抓取目标物体。
还可以加入力觉反馈系统，使机械手能够感知外部力的大小和方向，从而更好地适应复杂的工作环境。
在进行气动机械手的毕业设计时，我们还需要考虑实际的制造和装配过程。
机械手的制造和装配需要考虑到材料的选择、加工工艺的优化以及装配工艺的设计。
同时，还需要进行严格的测试和验证，以确保机械手的性能和可靠性。
气动机械手毕业设计论文【范本模板】
[机电一体化]论文工业机器人手姓名： [胡远]学号： [20110501435] 指导教师：[宋敏]目录第一章绪论............................................... ３1。
1 气动机械手概述......................................... ３1。
2 机械手的组成和分类..................................... ３1.2.1机械手的组成........................................ ３1.2.2机械手的分类........................................ ５1。
3 国内外发展状况......................................... ７1。
4课题的提出及主要任务.................................... ８1。
4。
1课题的提出........................................ ８1.4。
2课题的主要任务..................................... ９第二章机械手的设计方案................................. １０2。
1机械手的坐标型式与自由度.............................. １０2.2 机械手的手部结构方案设计.............................. １１2。
3 机械手的手腕结构方案设计............................. １１2。
4 机械手的手臂结构方案设计............................. １１2.5 机械手的驱动方案设计.................................. １１2。
全气动多自由度关节型机器人的结构设计
南京理工大学毕业设计说明书(论文)作者: 学号：学院(系):机械工程学院专业: 机械工程及自动化题目: 全气动多自由度关节型机器人的结构优化研究指导者：(姓名)(专业技术职务)评阅者：(姓名)(专业技术职务)2007 年 6 月毕业设计说明书（论文）中文摘要毕业设计说明书（论文）外文摘要目次1 绪论 (1)1.1 课题研究的背景和意义 (1)1.2 国内外气动机器人的研究现状 (1)1.3 本课题研究的内容 (4)2 全气动关节型机器人的结构优化总体技术方案 (6)2.1 现有系统的结构分析 (6)2.1.1 腰部回转运动原有结构的分析 (7)2.1.2 直线运动转换为旋转运动的几种形式 (8)2.1.3 齿侧间隙 (10)2.2 系统结构优化总体技术方案 (10)2.2.1 同步带传动 (10)2.2.2 同步带的分类 (11)2.2.3 同步带传动的优点 (11)2.2.4 圆弧齿同步带传动 (12)3 全气动关节型机器人的优化结构研究 (14)3.1 圆弧齿同步带传动结构设计 (14)3.2 机械结构的设计和计算 (16)3.2.1 同步带轮的设计计算 (16)3.2.2 机架轴承的选用 (18)3.3 机械结构的强度校核 (19)3.3.1 带轮轴的强度校核 (19)3.3.2 平键的强度校核 (22)3.3.3 受力较大的螺纹联接强度校核 (22)4 全气动关节型机器人的腰关节控制方案研究 (25)4.1 ML2B伺服气缸基本特性分析 (25)4.2 CEU2专用控制器 (26)4.3 气动机器人腰部关节气动控制回路 (27)5 全气动关节型机器人优化结构试验研究 (29)5.1 试验方案 (29)5.2 实验结果和分析 (30)5.2.1 旋转电位器的标定 (30)5.2.2 试验过程和结果分析 (30)结论 (35)致谢 (36)参考文献 (37)附录 (39)1 绪论1.1 课题研究的背景和意义机器人技术是集合了诸多学科为一体的一门综合技术，是关键的自动化技术[1]。
气动机械手设计(本科毕业论文)
气动机械手设计(本科毕业论文)摘要随着现代智能制造技术的不断发展，机械手已经成为现代自动化生产中重要的组成部分。
其中，气动机械手作为一种新型机械手，具有操作简单，成本低廉等优点，在各种领域中得到了广泛应用。
本文针对气动机械手的设计和制造，探究了气动机械手的性能和操作特点，通过对机械手的结构设计和关键部件的选用，实现了气动机械手的开发和制造。
关键词：气动机械手；设计；制造；性能；操作特点AbstractWith the continuous development of modern intelligent manufacturing technology, the mechanical arm has become an important part of modern automated production. Among them, the pneumatic mechanical arm, as a new type of mechanical arm, has the advantages of simple operation and low cost, and has been widely used in various fields. This paper aims to explore the performance and operation characteristics of pneumatic mechanical arms through the design and manufacturing of pneumatic mechanical arms. By selecting the structure design ofthe mechanical arm and the key components, we have achieved the development and manufacturing of pneumatic mechanical arms.Keywords: pneumatic mechanical arm; design; manufacturing; performance; operation characteristics一、引言随着现代工业的快速发展，机械手已成为自动化生产中不可或缺的设备。
毕业论文-气动肌腱驱动的仿生型增力装置的创新与设计
毕业论⽂-⽓动肌腱驱动的仿⽣型增⼒装置的创新与设计毕业论⽂-⽓动肌腱驱动的仿⽣型增⼒装置的创新与设计⽬录摘要 (2)关键词 (3)第⼀章前⾔ (3)1.1 ⽓动肌腱的发展状况 (3)1.2 ⽓动肌腱的⼯作原理及特性 (3)1.3 增⼒机构的种类与特点 (4)第⼆章创新设计⽅案的构思及对各种⽅案的分析评价 (7)2.1 ⽓动肌腱与双边单作⽤铰杆增⼒机构的组合构思及评价 (7)2.2 ⽓动肌腱与对称型双边单作⽤铰杆增⼒机构的组合构思及评价 (9)2.3 ⽓动肌腱与对称型铰杆⼆次增⼒机构的组合构思及评价 (10)2.4 综合分析优选 (11)第三章优选⽅案结构化后⼯作原理及⼯作特点 (11)3.1 结构化设计后⼯作原理 (11)3.2 结构化后增⼒装置的特点 (11)第四章优选⽅案主要技术参数的确定 (12)4.1 增⼒⽐ (12)4.2 ⽓动肌腱的选择 (12)第五章优选⽅案结构设计及注意事项 (16)5.1 优选⽅案结构设计 (16)5.2 优选⽅案结构设计注意事项 (16)第六章对⽓动肌腱应⽤前景的展望 (17)参考⽂献 (18)毕业设计总结及致谢 (19)⽓动肌腱驱动的仿⽣型增⼒装置的创新与设计苏州⼤学机电⼯程学院01机械任⼦旭指导⽼师王明娣摘要在研究铰杆、斜楔、杠杆等增⼒机构技术特性的基础上，介绍了三种结构新颖的以⽓动肌腱驱动的增⼒机构，建⽴了⼒学模型，并推导出了相应的⼒学计算公式。
在综合分析的基础上，优选出⽓动肌腱与对称型铰杆⼆次增⼒机构的组合装置，对它们的⼯作原理与技术特点进⾏了较为详尽的分析，并进⾏了具体结构设计。
结论认为，⽤⽓动肌腱代替传统的⽓缸，能使装置在体积尺⼨上更为紧凑，且⽤此机构可使输⼊⼒增⼤五⼗倍左右。
关键词⽓动肌腱正交增⼒机构铰杆增⼒机构增⼒⽐压⼒⾓Pneumatic muscle drive of imitate and living the type amplifier the forcedevice of the innovation and the designRen ZixuAdviser Wang Mingdi(School of Mechanical & Electronic Engineering, Soochow University, China) Abstract This paper studies the character of toggle, oblique wedge anddevice drived by pneumatic muscle. The force increasing ratios are obtained based on the mechanics models. The working principle and feature of device composed of pneumatic muscle and toggle force two-stup amplifier driven is analysed. The result shows application of toggle force amplifier driven by pneumatic muscle not only can obtain larger output force, but also can make the device have compactness feature significantly in some case.Key words Pneumatic muscle orthogonal force amplifier mechanism pressure angle force increasing ratio toggle amplifier第⼀章前⾔⽓动肌腱是⼀种功率-重量⽐⾼的、能提供双向拉⼒的新型⽓动柔性执⾏元件。
毕业论文气动机械手关节结构设计及运动学仿真分析
3.2.3第三肩关节结构参数设计……………………………………………………22
3.3肘关节结构参数设计…………………………………………………………………23
3.3.1X轴方向上的结构参数设计……………………………………………………23
The problem this passage mainly resolves----mechanical design and simulation.
The main content ofthis subject:
(1) Design thejointstructure of pneumaticmanipulator;
人类关节具有目前机器人所不具备的优良特性，既可以实现较准确的位置控制又具有很好的柔顺性。这种特性主要是由关节所采用的对抗性肌肉驱动方式所决定的。目前模仿生物关节的驱动方式在仿生机器人中得到越来越多的应用。在这种应用中为得到类似生物关节的良好特性，一般都采用具有类似生物肌肉特性的人工肌肉。
气动肌肉是人工肌肉中出现较早、应用较广泛的一种驱动器，具有重量轻、结构简单及控制容易等优点，在类人机器人、爬行机器人及康复辅助器械中得到了应用。其基本应用形式大都采用一对气动肌肉组成关节的方式。气动肌肉最简单和最常见的使用方式是利用一对气动肌肉以生物体中拮抗肌的形式驱动关节，这种方式克服了气动肌肉变化长度较小的缺点，能够实现大的转动位移。而且由于其类似生物体驱动关节的方式，因此具有刚度和位置能独立控制等仿生关节具有的优点。
4.3.3肘关节X轴方向的运动仿真及分析……………………………………………29
4.3.4肘关节Y轴方向的运动仿真及分析……………………………………………30
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南京工程学院毕业设计说明书(论文)作者：刘卫学号： 5系部：机械工程学院专业：机械电子工程题目：基于气动人工肌肉驱动的多关节机械手指动力学仿真指导者：闫华副教授评阅者：2015 年 5 月南京毕业设计说明书（论文）中文摘要毕业设计说明书（论文）外文摘要目录前言 0第一章绪论 (1)课题项目的背景 (1)气动人工肌肉多关节手指的国内外发展现状 (1)气动技术的介绍以及发展前景 (3)论文研究的内容和方法 (5)第二章多关节手指的结构设计及建模 (6)气动肌肉的介绍 (6)气动肌肉的内部结构 (6)气动机械手指的基本结构 (8)绘图软件SoildWorks介绍 (8)整体方案的设计 (8)手指的关节设计 (9)因为手指有三个关节，每一个关节又有许多零件，三个手指关节的驱动原理和结构一样，所以这里以滑块简要的介绍手指建模过程。
(14)灵巧手指的装配和三维模型的导出 (15)第三章多关节手指的动力学仿真分析 (16)仿真软件ADAMS和MATLAB简介 (16)动力学仿真过程介绍 (18)ADAMS参数设置过程 (18)建立MATLAB控制模型 (27)动力学仿真结果分析以及结论 (29)第四章气动肌肉灵巧手指的控制系统设计 (31)气动肌肉回路原理和设计 (31)气动回路器件的选择 (32)灵巧手指的关节控制系统 (34)控制系统的原理 (34)控制系统的硬件选择 (35)D/A控制界面的设计和程序的编写 (36)第五章结论及总结 (41)参考文献 (42)致谢 (44)前言随着机器人技术的日益成熟，工业机器人极有可能最终取代机床，成为新一代工业生产的基础。
服务机器人在近些年开始走进大众视野，并随着人工智能技术、先进制造技术和移动互联网的创新融合而飞速发展。
越来越多的服务型机器人被研发出来，开始改变人类的社会生活方式。
未来对机器人性能和稳定性要求越来越高，其中由于机器手作为机器人的末端执行器，机械手的功能直接影响着整个机器人的功能，因此机器人手指的研究成为了国内外的热门，本文我们将提出一种曲柄滑块机构来驱动手指弯曲，其中滑块机构是由人工肌肉来推动，由于气动人工肌肉比重小、结构紧凑，占用空间小等优点，关于气动人工肌肉的灵巧手指的研究越来越多。
如今，机器人的使用范围已开始向国家安全、特殊环境服役、医疗辅助、科学考察等多个领域扩展。
而一旦步入智能化阶段，机器人产业所构建的社会网络，将遍及社会生产、生活各领域，成为新一轮产业革命后的社会形态——智能社会的基础。
作为一种跨学科先进技术，机器人技术的突破需要其他技术支撑，尤以能源、材料、信息、生命科学及先进制造技术为重。
这些技术被众多学者视为新一轮产业革命的支撑技术，它们的突破必然会促发机器人产业发展的一个高峰，从而推动新一轮产业革命进程。
新型能源将有助于解决机器人的动力问题；新材料的使用有助于提升机器人的性能；信息技术的发展应用对机器人的控制系统至关重要；生命科学的发展有望使仿生学更多地运用到机器人产业，从而推动机器人“从机器到人”的转变；先进制造技术的应用则可解决结构复杂机器人的制造问题，有助于推动机器人的批量化生产和普及。
因此，气动人工肌肉机械灵巧手指正是在这种情况下出现。
本文将提出一种接近于人手尺寸和运动范围的灵巧手指，该灵巧手指采用气动人工肌肉来驱动，手指包含三个关节，能够进行多自由度的运动，具有良好的仿生性。
第一章绪论课题项目的背景目前，机器人像人一样，需要利用它的“手”与周围发生接触。
作为机器人与周围环境交互作用的末端环节和执行机构，机器人的“手”(末端执行器)的性能提高对机器人操作水平和自动化水平的提升具有非常重要的作用。
以往的工业机器人通常只需要完成抓取/拿放这样简单的功能，因此功能单一、结构简单的单自由度专用末端执行器便可以满足日常任务要求。
但是，伴随着科学技术的提高，机械手指的应用范围不断增大，逐渐从传统的工业领域扩展到服务业、医学、以及农业领域中，其服务对象也变的更加多样化。
因为以往的机器人末端夹持器在抓取的稳定性、灵活性以及通用性等方面都存在严重不足，这在很大程度制约了机器人的应用，这种情况下，国内外的科学工作者开始研究具有多个关节和自由度的机器人多指灵巧手。
目前，国内外机器人多指灵巧手，大部分采用伺服电机驱动，这种驱动优势在于可以实现准确的控制，同时采用电机—柔索动力传递方式，这样设计的目的在于得到了较大的之间输出力的同时又保证了灵巧手具有较小的尺寸。
但是，电机—柔索传动方案使得整个灵巧结构复杂，而且柔索装置在传递动力的过程中会有摩擦、松弛、振颤等现象，不仅效率低下．而且增加了控制难度。
为了克服上述存在的问题，浙江工业大学，哈尔滨工业大学等国内院校已经进行了相关研究，本毕业设计研究一种基于气动人工肌肉驱动的多关节机械灵巧手指，并且进行动力学仿真。
气动人工肌肉多关节手指的国内外发展现状北京理工大学范伟，余麟等针对气动人工肌肉驱动仿人灵巧手的设计，提出应用气动人工肌肉的五指灵巧手设计方案包括各手指的结构设计以及手指与手掌的连接设计手指采腱传动方式，灵巧手总共具有17个自由度。
手指端有滑觉传感手掌中有握紧力传感。
该灵巧手具有充分的自由度，结构紧凑、新颖并具有力知觉能力仿生性好[1]。
浙江理工大学王龙辉设计了一种多自由度的仿人手指，该手指采用气动肌肉作为驱动器。
在设计手指之前，为了得到气动人工肌肉的基础模型，首先要通过实验来获得气动肌肉的静态特征，采用两个气动肌肉来带动滑轮转动的原理，设计出灵巧手指的基本关节模型，然后设计出灵巧手的基本机构，根据气动肌肉的驱动原理，设计手指关节的气路和控制系统；其次为了进行试验分析，必须构建气动肌肉手的实时反馈系统[2]。
河南科技大学王凯通过对人下指结构的分析,基于SolidWorks 三维软件设计了一种气动人工肌肉驱动的机器人灵巧手指，按照人手指结构比例进行了优化,并采用触力传感器和电位计来分别检测指尖接触力及三个关节转角．为构成闭环控制产生反馈信号,对所设计的手指进行运动学分析，确定出手指各关节的运动空间及输出力,为进一步进行灵巧手模块化设计打下了基础[3]。
北京理工大学彭光正研究并设计了气动人工肌肉驱动的多关节手。
该手有5个手指，结合人体的构造，参考人手的外形和肌肉的运动形式，设计了19个自由度多指仿人灵巧手，该手指依靠气动肌肉带动柔索伸缩，从而使手指弯曲。
通过实验数据分析可得,该手指的整体尺寸和运动空间接近人手，因此该手指拥有良好的柔顺性能[4]。
哈尔滨工业大学樊绍巍提出了一种新型的类人化五指手被研制出来，手是由一个独立的手掌和五个相同的模块化的手指构成，手指的尺寸大约是第一代HIT/ DLR手的三分之一，手的大小和人类的相似包装件同结构功能件融合的设计思想不但进一步缩减的灵巧手的外形尺寸 ,而且使灵巧手外形更加类人化[5]。
河南科技大学朱玉乐根据气动人工肌肉驱动的HUST灵巧手的结构特点，采用标准D—H参数法建立各手指指尖相对于手掌坐标系的运动方程，分析求解多指气动灵巧手的正逆运动学问题，基于MATLAB对灵巧手的工作空间进行仿真分析，得出了各手指在手掌坐标系下的操作可达空间，并通过抓取实例验证了运动学与仿真分析的正确性，为多指灵巧手的抓取规划提供了重要依据[6]。
昆明理工大学武鹏飞对能抓取易碎物体的气动手指进行了研究 , 采用气动手指位置的夹持力自适应控制系统, 建立了气动手指系统模型 , 并通过AMESim 仿真分析, 利用PID控制技术提高了系统的稳定性[7]。
浙江工业大学张立彬提出了一种新型气动灵巧手指。
由于该5D力传感器和非接触式角位移传感器被集成在手指中。
一体化设计手指关节本体和驱动器，减小了手指的整体尺寸；手指关节采用FPA直线驱动，直接输出驱动力矩，合理减少了松弛、颤抖等现象[8]。
Kanchana 和Thananchai L.采用拟合的试验方法得到了一个符合实际实验值的模型，他们在这个中增加理想情况下的偏差因素，能够适应实际情况下产生的误差，可以更好的反应气动肌肉的基本特征[9]。
气动技术的介绍以及发展前景气动技术[14、15]是一项正在迅速发展而且热门新技术，气动技术中最重要的组成部分那就是气动元件了，气动技术是基于一个压缩气体（如压缩空气或惰性气体和热气体）作为工作介质来传递能量及信号，实现了生产过程的自动化的一项新技术，由气动元件构成的驱动系统和控制系统广泛应用于国民经济各部门的设备和自动化生产线，气动技术包括气动原理和气动控制两个方面。
气动技术发展历史，是从单个部件到控制系统，从简单的机械系统到复杂的机电一体化过程。
人类使用的空气来能量传递介质可追溯到数千年。
但气动技术的具体特性和基本原理进行系统研究是从本世纪初开始的，形成一中气压传播动力学和控制理论作为主要内容的气动系统理论学科。
目前，气动和液压驱动器是控制技术两个最普遍的应用，他们之间许多相似之处，也有很多不同点。
之所以气动技术真正成为世界广泛接受和使用，是因为各地各工业部门由于日益紧迫的生产自动化和程序合理化必需的，还因为许多气动技术具有以下优点：（1）空气技术用空气作为工作介质，空气到处可取的，低粘性，在管道集中供气和远距离输送流动阻力小。
因此，大多数企业都有压缩空气的来源。
作为工作介质的压缩空气，有着安全性能高，取用方便和获取成本低的优点，利用这些优点，使气动技术得到了广泛应用。
压缩空气不会产生危险的电火花。
所以，它可以用易燃易爆这些潜在危险的场所。
（2）气动元件运动速度高，速度一般钢瓶为〜s，有些高达1〜3m/s，高速气缸高达15m/s。
（3）气动元件机构较为简单，成本低，易于取得，使用过的压缩空气可以直接排放到空气中，而不需要经过特殊的后置处理（4）气动系统非常环保，系启动系统能量储存比较方便，可以作为应急能量使用。
统即使有气体泄漏，它也不会像的液压系统，造成严重的污染，与传统的电机控制相比，它不容易受电磁干扰。
（5）充气系统维护简单，操作人员也不需要特别的训练和特殊实验室设备。
（6）适应性强，现有的机器可以容易地改装来安装气动驱动缸，可以直接按照输出要求来安装。
（7）气动系统本神拥有过载保护的功能。
气动执行器可在满负荷下长期工作，过载时候自动停止工作。
当然，气动技术也有它的缺点：（1）压缩空气的必须净化，以便出去不必要的灰尘和水。
（2）系统运行会产生嘈杂的排气（3）空气的可压缩性使得系统效率和气动系统的稳定性产生变动，大多数情况下将会影响位置和速度控制。
（4）气动系统的反应速度相对于电路控制，有一个较大的延迟和失真低，因而不适合于高速气动控制技术和复杂的信息系统和处理，而且气动信号传输距离也是有限的。
虽然气动技术有一些缺点，但它也是一个主要的优点，所以气动技术可以越来越广泛地应用于各种工业领域。