工业机器人球坐标型机械臂结构设计-论文正文
机器人机械臂的结构设计和优化
机器人机械臂的结构设计和优化机器人机械臂是现代工业领域的重要组成部分，其作业效率和质量直接关系到生产线的稳定性和产品的品质。
机器人机械臂的结构设计和优化，对提高生产效率、降低成本和保障工人生命安全具有重要意义。
本文将结合实际案例，从机器人机械臂的结构、控制、传感器等方面，探讨机械臂结构设计和优化的技术原则和实践方法。
一、机械臂结构设计的原则和方法机器人机械臂的结构设计，需要考虑机械臂的操作范围、受力情况、负载能力、稳定性、精度等因素。
其中，机械臂的负载能力和稳定性是构成机械臂的力学结构和材料选择的关键因素。
因此，机械臂结构设计的基本原则是：合理设计力学结构，充分发挥材料的性能，从而确保机械臂的稳定性和负载能力。
机械臂的结构设计需要从以下几个方面考虑：1、力学结构设计力学结构设计的目的是为了充分利用材料的性能，并且保证机械臂在负载条件下不会失效或出现安全隐患。
力学结构设计需要考虑机械臂的材料和工作条件，并根据受力情况设计力学结构。
例如，对于需要承受大负载的机械臂，可以采用拱形结构或三角形结构，保证机械臂在负载条件下的稳定性和负载能力。
2、材料选择机械臂的材料选择需要根据机械臂的负载条件、工作环境、运动速度、精度等因素考虑。
一般来说，强度高、刚度大、疲劳寿命长、热膨胀系数小的材料比较适合机械臂的结构设计。
目前，机械臂的常用材料包括铝合金、镁合金、钛合金、碳纤维等。
3、齿轮传动设计机械臂的齿轮传动设计是机械臂的重要部分，其作用是传递机械臂的动力和转矩。
齿轮传动设计需要根据机械臂的负载条件、工作环境、运动速度、精度等因素考虑。
齿轮传动的失效和噪音是机械臂长期使用中需要特别注意的问题，需要通过优化设计和选材来解决。
二、机械臂控制和传感器技术机械臂控制技术是机械臂工作的关键。
传统的机械臂控制方式主要是开环控制，即通过预设的运动轨迹实现机械臂的动作。
现代机械臂一般采用闭环控制方式，即通过传感器检测机械臂的位置、速度和力矩等参数，实现机械臂的精确控制。
机械臂本科生毕业设计(论文)范文
基于STM32的机械臂驱动系统设计摘要由于机械臂在各行各业中得到了愈来愈广泛的应用，机械臂控制的多样化、复杂化的需要也随之日趋增多。
作为当今科技领域研究的一个热点，提高机械臂的控制精度、稳定性、操作灵活性对于提高其应用水平有着十分重要的意义。
本课题主要对四自由度机械臂控制系统进行了研究与设计。
作为运动控制系统的一种，该控制系统主要面向底层，力争开发出一套稳定性高，可靠性强并且定位准确的工业机械臂系统。
首先根据机械臂系统的控制要求，整体上设计出单CPU 的系统控制方案，即通过控制主控制器输出的PWM 波的占空比实现对舵机转动的控制，进而实现各个关节的位置控制。
在硬件方面，主要论述了如何以ARM 微处理器STM32F103ZET6、MG995舵机、MG945舵机、超声波传感器和电源模块为主要器件，通过搭建硬件平台和设计软件控制程序构建关节运动控制系统。
然后按照结构化设计的思想，依次对以上各部分的原理和设计方法进行了分析和探讨，给出了实际的原理图和电路图。
在软件设计方面，按照模块化的设计思想将控制程序分为初始化模块和运行模块，并分别对各个模块的程序进行设计。
实验表明，该机械臂控制系统不仅具有很好的控制精度，还具有很好的稳定性、准确性，而且在很大程度上改善了定位精度。
关键词：四自由度机械臂，STM32，Cortex-M3，脉冲宽度调制the Design of Manipulator Drive System Based on STM32AbstractIn recent years, robot arm is widely used in industry control, special robot, medical device and home service robots. Research of robot arm control system is a focus in robot area. It is meaningful to increase the performance in accuracy, stability and feasibility.This paper is the research and design about a control system based on a four degrees freedom’s design. And, we strive to develop a high stability, reliability and accurate control system.Firstly, according to the control requirements of the robotic system, the overall design of the system control program is based on a single CPU. Turn the steering control to achieve the control of the duty cycle of the PWM wave output by the main controller, so as to realize the position control of each joint. In terms of hardware, the paper mainly discusses how to use the ARM microprocessor STM32F103ZET6, MG995 Servo, MG945 servos, ultrasonic sensors and power supply module as the main components, build a joint motion control system by building hardware platforms and software control program. Then follow the structured design ideas, principles and design methods sequentially over each part is analyzed and discussed, and then give the actual schematic or circuit diagram. In software design, the control program is divided into the run modules and the initialization module and design program of each module separately.Control system experiments show that the system can significantly improve the precision of control, and improve system stability, accuracy, so that the positioning accuracy of the robot arm has been greatly improved and enhanced.Key Words: Four Degrees Freedom Robot, STM32, Cortex-M3, Pulse Width Modulation目录1绪论 (1)1.1机械臂概述 (1)1.1.1机械臂研究的意义 (1)1.1.2国内外机械臂的研究现状及发展趋势 (1)1.1.3机械臂的分类 (2)1.2机械臂控制的研究内容 (4)1.2.1机械臂的驱动方式 (4)1.2.2机械臂的机械结构 (4)1.2.3机械臂的控制器 (5)1.2.4机械臂的控制算法 (5)1.3嵌入式系统简介 (5)1.4本文的主要工作 (6)2机械臂控制系统的总体方案设计 (7)2.1机械臂的机械结构设计 (7)2.1.1臂部结构设计原则 (7)2.1.2机械臂自由度的确定 (7)2.2工作对象简介 (7)2.3机械臂关节控制的总体方案 (8)2.3.1机械臂控制器类型的确定 (8)2.3.2机械臂控制系统结构 (9)2.3.3关节控制系统的控制策略 (9)2.4本章小结 (9)3机械臂控制系统硬件设计 (11)3.1机械臂控制系统概述 (11)3.2微处理器选型 (11)3.3主控制模块设计 (13)3.3.1电源电路 (13)3.3.2复位电路 (14)3.3.3时钟电路 (15)3.3.4 JTAG调试电路 (15)3.4驱动模块设计 (16)3.5电源模块设计 (17)3.6传感器模块设计 (19)3.7本章小结 (19)4机械臂控制系统软件设计 (20)4.1初始化模块设计 (20)4.1.1系统时钟控制 (20)4.1.2 SysTick定时器 (22)4.1.3 TIM定时器 (23)4.1.4通用输入输出接口GPIO (24)4.1.5超声波传感器模块 (24)4.2运行模块设计 (25)4.3本章小结 (26)5 系统的整机调试 (27)5.1硬件调试 (27)5.2软件调试 (28)5.3故障原因及解决方法 (31)5.4本章小结 (32)结论 (33)致谢 (34)参考文献 (35)附录 (37)附录A (37)附录B (46)附录C (47)1绪论1.1机械臂概述1.1.1机械臂研究的意义早在几千年前，人类就开始了机器人的制造，以解决人类繁重的劳动。
工业机器人球坐标型机械臂结构设计 论文正文
工业机器人球坐标机械臂结构设计摘要在装配机器人中，球坐标型装配机器人（极坐标型）是应用非常广泛的一种装配机器人。
本文设计的工业机器人既可以用于实际生产，又可以用于教学实验和科学研究。
用于实际生产，它能够满足装配作业内容改变频繁的要求，用于教学实验，它能够使人更直观地了解机器人机构组成、动作原理等，所以开发球坐标型机器人具有广泛的实际和应用前景，本课题的研究工作正是在这样的背景下提出来的。
本文设计的工业机器人球坐标型机械臂具有下列特点:通用性好、重复定位精度高、体积小、重量轻、外形美观、适于观察、成本低，对其本体的可行方案进行了充分的论证后，设计成具有三自由度的结构，由机身、大臂及小臂组成，行星齿轮减速器、同步齿型带、丝杠螺母等组成了工业机器人球坐标型机械臂简单可靠的传动方案，该机器人的三个关节均选用直流伺服电机驱动。
关键词工业机器人；极坐标型机械臂；球坐标型机械臂/结构设计Industrial Robot Spherical Coordinates Robotic ArmStructure DesignABSTRCTIn assembly robots, ball coordinates type assembly robot (namely polar type) is a kind of very extensive assembly robot. The paper presents the desion of industrial robot can be used either for practical production,and can be used in experiment teaching and scientific research.Applied to practical production.It can satisfy the assembly work content change frequent requirements,used in teaching experiments.It can make a person more intuitively understand robot mechanism composition,action principle,etc.Therefore, the development goals coordinates type of robot has extensive practical and application prospects of this topic research work,and it is in this context brought out.The paper presents the design of industrial robot ball coordinates type has the following characteristics: the mechanical arm high universality,repositioning high precision,small volume,light weight,good appearance,suitable for observation,low cost and feasible scheme for its ontology adequate argument,designed to have three degrees of freedom,the fuselage,big structure composed,planets and forearm arm,and synchronizing gear reducer cog-type belt,screw nuts etc the industrial robot mechanical arm ball coordinates type a simple and reliable transmission scheme,the robot are chosen for the three joint dc servo motor driver.KEY WORDS Industrial robot/polar type mechanical arm/ball coordinates type mechanical arm/structure design1 绪论1.1 课题背景工业机器人在现代生产中应用日益广泛，作用越来越重要，工业机械臂尤为如此，因此设计实用、高效的机械臂对于机械设计者来说是义不容辞的责任，对于毕业的大学生也是一个实时、富有意义和挑战的课题。
工业机器人机械手毕业设计论文
学院毕业设计(论文)工业机器人机械手设计所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日诚信承诺我谨在此承诺：本人所写的毕业论文《工业机器人机械手设计》均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。
承诺人（签名）：年月日摘要本文对机械手进行了总体方案设计，确定了机械手的座标型式和自由度，确定了机械手的技术参数。
同时，分别设计了机械手的夹持式手部结构以及吸附式手部结构;设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩;设计了机械手的手臂结构，设计了手臂伸缩、升降用液压缓冲器和手臂回转用液压缓冲器。
关键词：工业机械手，机械手，气动毕业设计（论文）AbstractIn this paper, the mechanical hand the overall scheme design, the manipulator to determine the coordinates of the types and degrees of freedom, determine the technical parameters of the manipulator. At the same time, respectively, the design of the manipulator clamping type hand structure and adsorption type structure of hand; designed the structure of robot wrist, the wrist to calculate the rotation of the driving torque required and a rotary cylinder driving torque; the design of the manipulator arm structure, design of the telescopic arm, a lifting hydraulic buffer and the arm rotary hydraulic buffer.Key Words:industrial robot, manipulator, pump, air pressure drive目录摘要 (III)Abstract..................................................................................................................................... I V 目录 (V)第1章引言 (7)1.1 工业机械手概述 (7)1.2 工业机器人机械手的课题设计要求 (8)1.3 机械手的系统工作原理及组成 (13)第2章机械手的整体设计方案 (8)2.2 机械手的手部结构方案设计 (10)2.3 机械手的手腕结构方案设计 (11)2.4 机械手的手臂结构方案设计 (11)2.5 机械手的驱动方案设计 (11)2.6 机械手的控制方案设计 (11)2.7 机械手的主要技术参数 (11)第3章手部结构设计 (15)3.1 夹持式手部结构 (15)3.1.1手指的形状和分类 (15)3.1.2设计时考虑的几个问题 (15)3.1.3手部夹紧气缸的设计 (16)第4章手腕结构设计 (20)4.1 手腕的自由度 (20)4.2 手腕的驱动力矩的计算 (20)4.2.1手腕转动时所需的驱动力矩 (20)4.2.2回转气缸的驱动力矩计算 (23)4.2.3 手腕回转缸的尺寸及其校核 (24)第5章手臂伸缩，升降，回转气缸的尺寸设计与校核 (27)5.1 手臂伸缩气缸的尺寸设计与校核 (27)5.1.1 手臂伸缩气缸的尺寸设计 (27)5.1.2 尺寸校核 (27)5.1.3 导向装置 (28)5.1.4 平衡装置 (28)5.2 手臂升降气缸的尺寸设计与校核 (28)5.2.1 尺寸设计 (28)5.2.2 尺寸校核 (28)5.3 手臂回转气缸的尺寸设计与校核 (29)5.3.1 尺寸设计 (29)5.3.2 尺寸校核 (29)总结 (31)参考文献 (32)致谢 (33)第1章引言1.1 工业机械人概述随着科技的发展人类的生活也向自动化靠拢，作为自动化中不可缺少的机器人渐渐地融入我们的生活，成为我们生活中不可缺少的一部分。
工业机器人球坐标型机械臂结构设计毕业设计
工业机器人球坐标型机械臂结构设计毕业论文1 绪论1.1 课题背景工业机器人在现代生产中应用日益广泛，作用越来越重要，工业机械臂尤为如此，因此设计实用、高效的机械臂对于机械设计者来说是义不容辞的责任，对于毕业的大学生也是一个实时、富有意义和挑战的课题。
工业机器人自20世纪60年代问世以来，其研究和开发在工业发达国家中一直备受青睐。
尽管各国对机器人的定义不尽相同，但都有可编程、拟人化、通用性等特点，是一种融机械工程、电子工程、计算机技术、自动控制技术等多学科为一体的高新技术产品。
随着相关支撑学科的长足发展，工业机器人的研究和开发正在突飞猛进，其应用领域进一步扩大。
我国机器人技术的研究工作起步较晚，虽已取得较大发展，但较之发达国家的水平仍有较大距离，应积极探索适合我国国情的工业机器人应用思路，开发低成本、高性价比的实用型工业机器人。
机器人自诞生之日起，便显示出其强大的生命力，机器人首先在工业生产中得到了广泛应用，并给传统工业带来了质的飞跃。
它不仅提高了传统产业的自动化程度，提高了劳动生产率而且还推动了以资源消耗低环境污染少为特征的新型工业的诞生随着人类在机械工程、电气工程、微电子技术、计算机技术、控制论、传感技术、信息学、声学、仿生学、及人工智能等学科领域的飞速发展，机器人技术的应用也正在向农业、林业、畜牧、养殖、海洋开发、宇宙探索、国防建设、安全救济、生物医学、服务娱乐等新领域拓展开来，并已取得显著进展，机器人技术已成为高科技应用领域中的重要组成部分。
机器人主要有两大类：用于制造环境下的工业机器人和用于非制造环境下的服务机器人。
工业机器人是一种对生产环境和生产条件具有较强的适应性和灵活性的柔性自动化装备，它主要用于现代制造业中代替人们从事繁重、重复单调、环境恶劣危险、人做不了或做不好的工作，从而减轻了人们的劳动强度，改善了劳动环境，并有效地提高了生产的自动化程度，提高了产品质量和劳动生产率。
工业机器人是柔性化制造系统FMS、自动化工厂FA和计算机集成制造系统CIMS，必不可少的自动化工具，它的发展和应用情况已成为一个国家工业自动化水平的重要标志【1】。
《2024年工程机械臂系统结构动力学及特性研究》范文
《工程机械臂系统结构动力学及特性研究》篇一摘要随着科技的飞速发展，工程机械臂作为一种广泛应用于工业制造、航空航天等领域的机器人设备，其重要性逐渐显现。
本篇文章以工程机械臂系统为研究对象，主要研究其结构动力学及特性。
本文将介绍工程机械臂的构造和原理，以及动力学特性的分析和应用。
通过理论分析、实验研究、数据统计等多种方法，力求对工程机械臂的结构动力学及特性进行深入的研究和探讨。
一、引言工程机械臂作为机器人领域中的一种重要设备，在工程实践中起着重要的作用。
了解其结构动力学和特性对优化设计和使用至关重要。
因此，对工程机械臂的结构、动态特性及其控制系统的研究成为许多研究者和工程师关注的重点。
二、工程机械臂的构造与原理1. 结构构造：工程机械臂主要包括上肢、转盘、摆臂等部件，其中包含液压缸、驱动电机等重要部分。
每个部件之间采用特殊的关节连接，通过精确的机械运动来实现操作功能。
2. 工作原理：工程机械臂利用电控系统、液压系统等实现对目标的精准抓取和移动，从而实现作业目的。
其中，控制系统的精度直接决定了机械臂的工作效率和准确度。
三、结构动力学分析1. 动力学模型：通过建立工程机械臂的动力学模型，可以分析其运动过程中的力学特性和动态响应。
这包括对机械臂的刚度、阻尼、惯性等特性的研究。
2. 动态响应分析：通过分析机械臂在各种工况下的动态响应，可以了解其在实际应用中的性能表现和潜在问题。
这有助于优化设计，提高机械臂的稳定性和可靠性。
四、特性研究1. 运动特性：工程机械臂具有高精度、高速度、高效率的运动特性，能够适应各种复杂的作业环境。
2. 负载能力：机械臂的负载能力是衡量其性能的重要指标之一。
通过对机械臂的结构和材料进行优化设计，可以提高其负载能力，满足不同作业需求。
3. 控制系统特性：控制系统的性能直接影响机械臂的工作效率和准确度。
研究控制系统的特点，如响应速度、控制精度等，有助于优化机械臂的性能。
五、实验研究与数据分析为了验证上述理论分析的准确性，我们进行了一系列实验研究并收集了相关数据。
机械手臂论文
机械手臂论文机械手臂论文1000字范文摘要：机械手臂的设计是目前机器人科学研究的一个热点。
这里考虑手臂的抓重、材料和运动速度，对其进行优化设计。
建立了优化设计的数学模型，使用MATLAB软件分析目标函数的性态并设计变量的可行域，求得机械手臂最优尺寸。
在满足条件的情况下，使手臂质量最小，证明了该设计可以满足预设动作要求。
关键词：机械手臂论文前言作为一种智能化程度较高的生产制作工具，智能机械手臂在近期得到了广泛的应用和长足的发展。
研究智能机械手臂的造型设计，能够更好地完善机械手臂的外观，从而更好地与其功能相融合。
本文从介绍其造型设计的特点着手研究。
1.智能机械手臂造型设计特点1.1功能原理对造型的影响智能机械手臂的功能依附于机构工作原理而实现。
目前市场上常见的机械手臂有多轴和三轴等，尤其以六轴机械手臂应用较为广泛。
在造型设计时需先确定机械手臂大致形态与结构比例，再考虑各个关节的连接方式、造型元素、细节形态及图形化设计等。
机械手臂造型可采用全包裹式或半包裹式，双臂式或单臂式，都以功能需求为造型基础。
产品形态是表达产品设计思想与实现产品功能的语言和媒介。
在造型创新的过程中，考虑机械手臂的关节结构及传动规律，在此基础上进行造型设计才具有实际意义。
1.2造型特点对比分析(1)同一品牌的产品设计具有家族化色彩偏好及造型曲线偏好，在保证功能与审美的基础上融入产品族造型基因。
产品族设计是企业竞争的有效手段，使产品能获得统一的家族特征。
(2)轻载机械手臂与重载机械手臂的造型元素选择具有差异性，轻载机械手臂重视灵活精确，因此多采用线元素来塑造，强调形态的轻松、灵动，采用双臂设计将关节电机内置;重载机械手臂重视力量感与安全可靠性，造型多采用体元素与较宽大的面元素来凸显产品厚重感。
同时采用较大的基座设计，一方面符合载重需要，另一方面使视觉重心下移，下降的视觉感官是稳定、可靠的，凸显了造型的力量感，增加人对机械手臂载重可靠性的心理感受。
机械臂论文
河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书摘要用于再现人手的的功能的技术装置称为机械手，机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。
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，提高劳动生产率和自动化水平。
工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反应了一个国家工业自动化的水平，随着工业自动化的普及和发展，搬运机械手的应用也逐渐普及，主要在汽车，电子，机械加工、食品、医药等领域的生产流水线或货物装卸调运, 可以更好地节约能源和提高运输设备或产品的效率，减少其他运输工具的局限，从而满足现代经济发展的要求。
本机械手主要用于光轴的搬运工作，能够配合机床（如锻床、数控机床、组合机床）或装配线等进行圆柱形工件搬运。
本机械手将采用三个自由度，为气压驱动。
本设计首先对机械手的手部、手腕、手臂等各个部分进行设计计算，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；其次，在气动系统的基础上对电气控制系统（PLC）进行了合理设计和布线。
其动作过程包括：下降、夹紧、上升、慢进、快进、慢进、延时、下降、放松、上升、慢退、快退、慢退；其操作方式包括：回原位、手动、单步、单周期、连续；完成搬运机械手搬运工件的最终要求。
关键词: 机械手，搬运，结构，气压，可编程控制器（PLC）。
AbstractAbstractThe technology device used to reproduce the staff function is called a mechanical hand, the mechanical hand is imitate the action of the manpower, to achieve a given program, track and requirements automatically grab, handling or operation of automatic mechanical device. Robots can replace the hands of heavy labor, significantly reduce the labor intensity, improve working conditions, and improve labor productivity and automation level.The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, with the popularity of industrial automation and development, handling the application of mechanical hand gradually popularity, mainly in the automotive, electronic, mechanical processing, food, medicine and other areas of the production line or cargo transport, we can be more good to save energy and improve the transport efficiency of equipment or products, to reduce restrictions on other modes of transportation to meet the requirements of modern economic development.This manipulator is mainly used for metal optic axis handling work, can match with machine tools (such as forging bed, NC machine tools, combination machine tools) or assembly line of weight to realize cylindrical work pieces handling. The robot will use the three degrees of freedom for the pneumatic drive. First, I design and calculate the hand, wrist, arm and various parts of the mechanical hand. Then choose the proper drive method and transmission method, build the mechanical structure of the mechanical hand. Second, design and wire the electrical control system on the base of the pneumatic system of the manipulator. Their course of action should include: decline in clamping increased, slow forward, fast forward, slow progress, the extension of , the drop in, relax, rise, slow back, rewind, slow back; its operation, including: back in situ, manual, single-step, single cycle, continuous; and finally complete the final requirements of the handling robot porter pieces.Keywords: mechanical hand, transport, structure, pneumatic , programmable logic controller (PLC).河南理工大学本科毕业设计（论文）说明书目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (5)1.1 选题背景 (5)1.2 机械手设计目的及意义 (5)1.3 机械手发展历史及现状 (6)1.4 国内外应用及发展趋势 (8)1.5 设计大纲 (9)第二章机械手方案设计及计算 (11)2.1 机械手的设计要求及技术参数 (11)2.1.1机械手的总体方案论证 (11)2.1.2 驱动方式的选择 (11)2.1.3 技术参数 (12)2．2 手部结构设计及计算 (13)2.2.1 手部设计要求 (13)2.2.2 手部选型及计算 (14)2.2.3 手部夹紧力和驱动力计算 (15)2.2.4 气缸的直径确定 (17)2.2.5 缸筒壁厚的设计 (18)2.3 腕部结构设计 (19)2.3.1 腕部设计要求 (19)2.3.2 腕部的总体设计要求如下： (20)2.4 臂部结构设计及计算 (20)2.4.1 臂部设计要求 (20)2.4.2 伸缩手臂的设计 (21)2.4.3 手臂伸缩气缸的尺寸设计 (22)2.4.4 导向装置 (23)2.4.5 平衡装置 (23)2.4.6 手臂升降气缸的尺寸设计与校核 (23)2.5 机身设计及计算 (24)2.5.1 回转机身设计 (25)2.5.2 尺寸设计及校核 (25)第三章气动系统的设计 (28)3.1 驱动方式的选择 (28)3.2 气动原理图 (28)3.2.1 气动控制系统简介： (28)3.2.2 各执行机构的调速 (30)第四章机械手的PLC控制设计 (31)4.1 PLC简介 (31)4.1.1 PLC的发展历史 (31)4.1.2 PLC的结构 (32)4.1.3 PLC系统的其它设备 (33)4.1.4 PLC的分类 (33)目录4.1.5 PLC的特点 (34)4.1.6 PlC的用途 (34)4.2 机械手动作PLC设计 (35)4.2.1 I/O接口简介 (36)4.3PLC设计 (36)4.3.1输入输出设备 (36)4.3.2 选择可编程控制器 (36)4.3.3 PLC的I/O分配如下： (37)4.3.4PLC外围接线图如下： (38)总结 (40)参考文献 (41)致谢......................................... 错误!未定义书签。
机械臂设计 毕业论文
机械臂设计毕业论文机械臂是近年来发展非常迅速的领域之一，其应用范围广泛，涉及工业自动化、医疗器械、军事装备等多个领域。
机械臂的设计是机械学科的重要研究内容，也是实现机械臂自动化、智能化的关键。
本文将介绍机械臂的设计方法、关键技术、应用现状等内容。
一、机械臂设计方法1. 设计目标确定在机械臂的设计中，确定设计目标十分重要。
设计目标应该包括机械臂的结构形式、工作载荷、控制方式、运动范围、精度等方面。
2. 结构设计机械臂的结构设计是机械臂设计的核心，要根据设计目标、工作条件和材料选取等因素，确定机械臂的结构形式、长度、关节数量、关节类型和传动方式等。
3. 控制系统设计控制系统是机械臂设计的另一个重要方面，主要涉及机械臂动作控制和信息处理。
控制方式可以包括手动操控、遥控控制和自动控制等，其中自动控制是机械臂应用中的主要方式。
4. 运动学分析机械臂的运动学分析是为了确定机械臂的运动学模型，并从中提取出重要信息。
运动学分析通常包括位姿分析、运动学方程和关节尺寸等方面。
5. 动态分析机械臂的动态分析是为了确定机械臂在不同工作状态下的动态参数，包括加速度、力矩、惯性矩等。
动态分析对于机械臂的控制和优化设计等方面非常重要。
6. 仿真与实验机械臂的仿真与实验是机械臂设计的关键环节，可以有效的验证设计方案和预测机械臂的运动性能。
仿真和实验可以采用虚拟仿真、物理仿真和试验验证等方式。
二、机械臂的关键技术1. 传动系统传动系统是机械臂的基础，其运动精度和负载能力对机械臂性能有很大影响。
传动系统常用的方式包括齿轮传动、同步带传动、链传动等。
2. 控制系统机械臂的控制系统不仅可以控制机械臂的运动，还可以通过传感器获得机械臂周围环境的信息，实现机械臂的自主控制和智能化。
3. 传感器技术传感器可以通过监测机械臂的电流、电压、位移、应变等物理量，实时捕获机械臂运动状态，并将其转换为数字信号进行分析和处理。
4. 建模与控制算法机械臂的建模和控制算法是机械臂自动化和智能化的关键。
设计机械手臂论文
摘要在设计机械手臂座的时候，用两个电机提供动力。
左边一电机通过谐波减速器减速后，通过齿轮来控制手臂的回转，而手臂弯曲动作的动力，由右边一电机提供。
电机2同样也是通过谐波减速器减速后，通过一个长轴，把动力传到底部的小齿轮上，再由小齿轮与大齿轮的啮合，把动力传到那竖直的锥齿轮上，又通过锥齿轮之间的啮合，把动力与运动传递到横轴上，这样，再通过键连接，就能把动力传到那带轮上。
这样，带轮就以一定的速度不停的转，以给臂关节通过同步齿型带传递动力。
在设计臂关节结构时，我们用两个同步齿形带轮来传递动力，而带轮又与轴和机械式离合器的左半边相连，这样，就使轴与左半边相连的离合器转动。
在右半边为一电磁制动器，制动器的左半边与离合器的右半边相连，而且通过盘与上臂相连。
这时，当电磁铁通电时，制动器吸合，这时离合器也分开。
这样，上臂就停止在所要求的位置上了。
当电磁铁失电时，由于弹簧力的作用，把制动器推开，同时离合器在弹簧力的作用下自动啮合，手臂恢复原有的运动。
注：机械手臂的运动范围手其结构的限制，在手臂的运动到达结构位置之前，必须使其自动停止。
机械手臂的运动机械位置是有关节处牙嵌离合齿上的突起部分而定。
手臂在极限位置自动停止，反向运行的条件完全是靠离合齿上的凸起部分与滑块的接触实现的。
为了使离合齿轮能顺利的脱开和啮合，对离合齿上的凸起部分斜面的升角β≥arctgμν。
只有满足这个条件，离合齿上凸起部分的斜面与滑块在滑动时才不会发生自锁。
这样手臂才能自动停止和反向动作！方案二此方案在臂关节的结构设计上与方案一有所不同。
这里设计成中心轴不转动。
改在同步带轮处装两个轴承。
这样，带轮可自由转动，而不会影响轴，且把离合器的左半边加工在带轮上，这样，不仅可以缩小空间，而且可以提高强度。
其余与方案一相同。
关键词：机械手臂；极限位置；啮合；目录摘要 (2)第一章前言1.1机械手概述 (5)1.2机械手的组成和分类 (5)1.2.1机械手的组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51.2.2机械手的分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 第二章机械手的设计方案2.1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．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 102.3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．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．112.6机械手的控制方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．112.7机械手的主要参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．112.8机械手的技术参数列表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 第三章手部结构设计3.1夹持式手部结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．143.1.1手指的形状和分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．143.1.2设计时考虑的几个问题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．143.1.3手部夹紧气缸的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 第四章手腕结构设计4.1手腕的自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 184.2手腕的驱动力矩的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 184.2.1手腕转动时所需的驱动力矩．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 184.2.2回转气缸的驱动力矩计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 第五章手臂伸缩，升降，回转气缸的设计与校核5.1手臂伸缩部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．225.1.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．225.1.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．225 .1 .3导向装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．225 .1 .4平衡装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．235.2手臂升降部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．235.2.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23．5.2.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．235.3手臂回转部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．235.3.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．245.3.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24 第六章机械手的PLC控制设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．256.1可编程序控制器的选择及工作过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．256.1.1可编程序控制器的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．256.1.2可编程序控制器的工作过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．256.2可编程序控制器的使用步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26 第七章结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27 致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.．..28 专业相关的资料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29第一章前言1.1. 工业机械手概述工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。
球坐标工业机械手设计【全套cad图纸】大学毕设论文
全套设计CAD图纸QQ 36396305XX大学毕业设计(论文) 球坐标工业机械手设计所在学院专业班级姓名学号指导老师2016年月日摘要工业机械手（以下简称机械手）是近代自动控制领域中出现的一项新技术，作为多学科融合的边沿学科，它是当今高技术发展最快的领域之一，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。
所谓工业机械手就是一种能按给定的程序或要求自动完成物件（如材料、工件、零件或工具等）传送或操作作业的机械装置，它能部分地代替人的手工劳动。
较高级型式的机械手，还能模拟人的手臂动作，完成较复杂的作业。
本次设计所确定的机械手的整体结构为球坐标式机械手，手臂动作为摆动或者转动，手爪的动作为伸缩和松夹。
由于此机械手的动作要求放置不同的工件，所以实现上下料过程也要求手腕能旋转动作。
本文的机械手用于棒料，直径υ40~υ60，长度450~1200mm，介绍它的组成和分类、自由度和座标型式、液压技术的特点、PLC控制的特点及国内外的发展状况，对机械手进行总体方案设计，确定机械手的座标型式和自由度，确定机械手的技术参数，设计机械手的手臂结构，设计出机械手的液压系统，绘制机械手液压系统工作原理图。
利用可编程序控制器对机械手进行控制，选取合适的PLC型号，根据机械手的工作流程制定可编程序控制器的控制方案，画出机械手的工作时的顺序功能图和梯形图，并编制可编程序控制器的控制程序。
关键词：机械手, 球坐标工业机械手，抓取，棒料；液压；PLCAbstractIndustrial machinery hand (hereinafter referred to as the manipulator) is a new technology of modern automatic control in the field, as the edge disciplines multidisciplinary integration, it is one of the fastest growing areas of high technology, and has become an important part of modern machinery manufacturing in the production system. The so-called industrial manipulator is a complete object automatically according to the given procedures or requirements (such as materials, parts, components or tools) mechanical device to transmit or operation, it can partly replace the manual labor. The manipulator of higher level type, can simulate human arm movement, complex operation.The overall structure of the design of manipulator and the spherical coordinate manipulator, arm movements as swing or rotation, the gripper action for expansion and loose clamp. Because the mechanical hand movements placed different workpieces, so the implementation process on the wrist rotation is required.In this paper, the mechanical hand for bar, diameter φ 40~ φ 60, length 450~1200mm, introduces its composition and classification, degree of freedom and coordinate type, hydraulic technology characteristics, PLC control characteristics and development at home and abroad, for the overall design of manipulator, to determine the coordinates of the manipulator types and degrees of freedom, to determine the technical parameters of the manipulator, manipulator arm structure design, hydraulic system design of mechanical hand, draw the working principle of the hydraulic system of manipulator diagram. The control of the manipulator programmable controller, select the appropriate PLC model, according to the workflow manipulator developed PLC control program, draw the mechanical hand work of the sequential function chart and the ladder diagram, and control program of programmable controlleKeywords: manipulator, spherical coordinate industrial manipulator, grasping, bar; hydraulic; PLC目录摘要 (II)Abstract (III)目录 ...................................................................................................................................... I V 1 绪论 . (1)1.1选题背景 (7)1.2 机械手发展现状和趋势 (8)1.3 机械手的系统工作原理及组成 (8)1.3 球坐标工业机械手的组成 (2)2 球坐标工业机械手设计要求与方案 (3)2.1 球坐标工业机械手技术参数 (3)2.2总体方案分析 (3)2.3动作原理 (4)2.4工业机械手的传动方案设计 (4)2.5球坐标工业机械手驱动方式的选择 (5)3 球坐标工业机械手各主要组成部分设计 (7)3.1手部结构 (7)3.1.1手部结构种类 (7)3.1.2 夹持器设计计算 (8)3.1.3手部校核 (9)3.2 升降方向设计计算 (9)3.2.1 初步确系统压力 (10)3.2.2 升降油缸计算 (10)3.3油缸主要部位的计算校核 (14)3.3.1缸筒壁厚的计算 (14)3.3.2 活塞杆强度和液压缸稳定性计算 (15)3.3.3缸筒壁厚的验算 (17)3.3.4 缸筒的加工要求 (18)3.3.5法兰设计 (19)3.3.6 (缸筒端部）法兰连接螺栓的强度计算 (19)3.4 活塞的设计 (21)3.5 导向套的设计与计算 (22)3.6 端盖和缸底的设计与计算 (24)3.7 缸体长度的确定 (25)3.8 缓冲装置的设计 (25)3.9 排气装置 (26)3.10 密封件的选用 (28)3.11 防尘圈 (29)3.12 液压缸的安装连接结构 (30)3.13 水平方向设计计算 (33)3.13.1 水平方向计算 (33)3.13.2 油缸的选型 (33)3.14 底座回转机构设计计算 (33)3.14.1 回转部位负载计算校核 (34)3.14.2 油马达的选型 (35)3.15机身结构的设计校核 (37)3.15.1 油马达的选择 (37)3.15.2螺柱的设计与校核 (37)3.15.3机座的机械结构 (38)3.6 绘制液压系统图 (39)3.6.1 计算和选择液压元件 (40)3.6.2液压系统性能的验算 (41)4 机械手控制系统设计 (42)4.1 机械手的工艺过程 (42)4.2 PLC 控制系统 (43)4.3 PLC 控制系统程序设计 (44)总结与展望 (47)参考文献 (48)致谢 (49)1 绪论1.1选题背景机械手是工业自动化发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。
机械臂结构设计毕业设计
机械臂结构设计毕业设计
随着社会的发展和科技的进步，机械臂的应用越来越普遍，它被广泛应用于工业制造、服务行业、医药行业、建筑行业等等，能够代替人体完成复杂的任务，节约人力，而且更加快捷准确地完成任务，具有很大的经济效益。
机械臂的核心部件是由一系列的吊具、驱动器及电机组成的，但是它的结构是至关重要的，若结构设计不规范，将会影响机械臂的性能，从而影响整个机械装置的效率。
因此，机械臂结构设计技术已经成为当今最引人关注的研究方向之一。
机械臂结构设计是一项复杂的研究工作，尤其是在复杂工况下，它涉及到许多因素，如质量、精度、成本、力学性能等，若要实现精准、可靠、高效的量产，需要经过大量的理论分析和实验测试，机械臂的结构设计只有在仔细考虑各种参数的情况下，才能得到满意的效果。
本篇论文以机械臂结构设计为核心研究内容，首先，对当前机械臂结构设计技术研究现状进行了详细分析。
随后，提出了机械臂结构设计的具体方案，并仔细说明了机械臂的成型原理，以及它的优势和缺点。
最后，根据实际需求，采用了一种巧妙的机械臂结构设计方案，对机械臂的力学性能进行了有效的优化，有效地提升了机械臂的性能，以实现高可靠、高效率的机械臂制造。
本篇论文以机械臂结构设计技术为研究内容，并在此基础上提出了一种有效的机械臂结构设计方法，在获得可靠、高效的机械臂制造的同时，希望能够对今后与机械臂结构设计相关的技术研究及应用有
所帮助。
经过上述叙述，本文最终提出了一种具有可靠性、高精度的机械臂结构设计方案，它可以帮助我们实现精准、可靠、高效的机械臂制造，它也是一个综合设计和科学研究的成果，可以为今后的科学研究提供重要的借鉴和指导意义。
机械臂论文【范本模板】
摘要机械人的各个关节姿态中关于连杆角度的增量指令（机器指令）是机器人的控制系统。
本文研究的是机器人机械臂的运动路径的指令序列设计问题,通过对机械臂指尖到达空间位置的不同情况，建立的多目标规划模型。
问题1：分三种情况,一是，指尖到达目标点。
给各个关节点建立相应笛卡尔坐标系,关节的欧拉角发现,H点角度变化不会改变机械臂的空间位置，所以设计指令时只需取D,,五个关节的角度增量即可，引用齐坐标系变化,F,,GCB将它们转化为矩阵形式，得出五个点的转换矩阵,且这个变换矩阵通过了验证。
只要给出可达目标点的空间位置，就可以求解出五个关节点的角度变化量。
在求解指令序列时，运用机械臂逆运动方法，为得到指尖E点与目标点的最优解，建立两点距离最短的模型。
二是,沿曲线轨迹运动。
当目标变成空间的一条曲线时，将曲线抽样离散化，变成一系列的目标点，根据第一种情况到达目标点的方法，依次通过这些点，指尖E将沿曲线轨迹运动.三是，碰壁问题.在情况二的基础上加入机械臂与障碍物不能相碰的约束——即受限的目标到达。
为达到便捷要求，故以机械臂末端达到目标点所需的指令序列最少为目标，情况二的基础上增加避碰限制和误差限制建立最优化模型。
问题2：给出相应数据,按照问题一的模型，求出相应解。
问题3:改变连杆的相对长度以及各关节的转角范围，机械臂的灵活性和适应性也将发生改变，建立以工作范围最大为目标的优化模型。
一、问题重述半世纪以来，随着科学技术的高速发展,机械人已广泛被我们运用。
机器人通常分为关节式机器人和移动式机器人。
这里讨论有6个自由度的关节式机器人,6个自由度分别由六个旋转轴（关节）实现，使机器人的末端可以灵活地在三维空间中运动。
为方便分析和计算，对机器人结构简化，用七条直线段表示机器人的七个连杆,连杆之间用所谓的旋转关节连接,给定每根连杆的长度。
根据旋转的方向分成两类关节，旋转轴分平行连杆和垂直连杆。
每个关节对应一个角度，这个角度用来表示前一个连杆方向到后一个连杆方向转角或者相对于初始位置的转角。
移动机器人机械臂的结构设计论文
移动机器人机械臂的结构设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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工业机器人抓取手臂的结构设计本科毕业论文
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机械臂结构设计毕业论文
机械臂结构设计毕业论文机械臂在工业自动化生产线中具有重要作用，如何设计出合理的机械臂结构是一个重要问题。
本文从机械臂结构的设计与优化入手，探讨如何设计具有高效性和灵活性的机械臂结构。
一、机械臂结构设计机械臂结构主要由关节、驱动器、连杆、工具端等组成，关节数量、类型和摆动范围等都会影响到机械臂的性能。
机械臂结构设计的初衷是充分满足机械臂在自动化生产线上的任务需求，包括工件抓取、运输、加工等操作。
1. 关节设计机械臂通常采用旋转关节、直线关节、万向节等多种关节结构。
旋转关节采用旋转电机来驱动，可以实现360度的旋转；直线关节通过直线导轨和直线电机驱动实现沿轴线方向的运动；万向节可以实现物体的倾斜和旋转等多种动作。
在机械臂结构设计中，关节数量、类型和摆动范围等都是关键因素。
关节数量越多，机械臂的自由度越高，可实现更复杂的任务需求，但同时也会增加结构的复杂度和成本。
关节类型的选择应根据实际需求进行综合考虑，选择合适的关节类型能够有效提高机械臂的作业效率和稳定性。
2. 驱动器设计机械臂驱动器是机械臂结构中最关键的部分，能够有效控制机械臂的运动。
驱动器的设计需要考虑以下因素：（1）功率：驱动器的功率应与机械臂的结构和活动范围相匹配，以保证机械臂能够稳定地完成任务。
（2）控制精度：驱动器控制精度越高，机械臂的运动越精确，工作效率越高。
（3）运动速度：机械臂的作业效率和速度直接关系到机械臂的生产效率。
（4）寿命：驱动器应具备长时间稳定运转的能力，以减少机械臂使用过程中的故障率和维修成本。
3. 连杆设计连杆是机械臂结构中连接关节和工具端的部分，其设计要考虑以下因素：（1）刚度与强度：连杆的刚度和强度是确保机械臂结构稳定运行的关键因素。
（2）长度：连杆的长度直接影响到机械臂在工作过程中的摆动角度和工作范围。
（3）形状：连杆的形状应根据机械臂的设计需求进行设计，以保证机械臂可行的工作角度和工作范围。
4. 工具端设计机械臂的工具端通常是钳子、夹具、传感器等。
球坐标机械手的毕业设计
摘要机械手与机械人是二十世纪五十年代以后,伴随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用,而迅速发展起来的一门新兴技术。
它综合应用了机械、电子、自动控制等先进技术以及物理，生物等学科的基础知识实现机械化与自动化的有机结合。
它不仅在工业生产上，而且对宇宙开发，海洋开发，军事工程和生物医学等方面都起着推动的作用，因而日益受到世界许多国家政府，学术团队和科学技术人员的重视，毫无疑问，这门技术将具有广阔的发展前景。
在生产现代化领域里，材料的搬运，机床的上下料，整机的装配等是个薄弱环节。
在机械工业部门，这些工序的费用占全部加工费用三分之二以上，而且绝大多数的事故发生在这些工序，自动上下料装置和工业机械手就是为实现这些工序的自动化而采用的。
通用机械手在工业生产中的应用只有二十来年的历史，这种装置在国外得到相当重视，到七十年代，其品种和数量都有很大的发展，并且研制了具有各种感觉器官的机器人。
关键词：机械手液压缸PLC自由度控制阀AbstractMachinery and mechanical hand is the 20th century after the 1950s, accompanied by electronic technology, especially the extensive application of computers and the rapid development of a new and emerging technologies. It comprehensive application of the machinery, electronics, automatic control, and other advanced technology, and physics, biology and other disciplines of basic knowledge of mechanization and automation to achieve the organic integration. It is not only in industrial production, but also the development of the universe, ocean development, military engineering and biomedical and other aspects of the role of promoting the play, thus increasing by many countries in the world government, academic team and the importance of science and technology, there is no doubt that This portal technology will have broad prospects for development.In the field of modern production, material handling, machine tools expected from top to bottom with two of the assembly is a weak link. In the industrial machinery sector, these processes of the total cost of processing more than two thirds of the cost, but the majority of the accidents occurred in these processes, automatic device from top to bottom and industrial machinery is in hand to achieve the automation of these processes used. Universal Manipulator in the industrial production of only 20 coming year history of such devices in foreign countries have attached considerable importance to the 1970s, has great variety and quantity of development and has developed a variety of sensory organ of the so-called machine People.Keywords:manipulatorhydrauliccylinderPLCfreedomcontrol valve目录摘要 (I)Abstract ............................................................................................................................... I I 绪论 .. (1)1 总体方案分析 (7)1.1 总体方案分析 (7)1.2 方案的确定 (7)1.3 动作原理 (7)1.4 工业机械手的传动方案设计 (8)1.4.1 传动方案设计 (8)1.4.2 工业机械手主要技术参数 (8)2 手部的设计 (10)2.1 手部结构 (10)2.2 手爪的计算与分析 (10)2.2.1 手爪执行液压缸工作压力计算 (10)2.2.2 手爪的夹持误差分析与计算 (11)3 腕部的设计 (12)3.1 腕部结构 (12)3.2 腕部回转力矩的计算 (12)4 手臂的设计 (15)4.1 手臂伸缩液压缸的设计计算 (15)4.1.1 手臂作水平伸缩直线运动驱动力的计算 (15)4.1.2 手臂垂直升降运动驱动力的计算 (15)4.1.3 确定液压缸的结构尺寸 (16)4.1.4 活塞杆的计算 (17)4.1.5 液压缸端盖的联接方式与强度计算 (17)4.2 手臂俯仰运动的设计计算 (20)4.2.1 手臂俯仰时所需的驱动力矩 (20)4.2.2 缸盖联接螺钉计算和动片联接螺钉计算 (20)5 机身设计 (22)5.1 机身结构的计算 (22)5.2 机身设计时应注意的事项 (23)6 机械手液压系统工作原理 (24)6.1 能量转化简图 (24)6.2 液压系统的组成 (24)6.3 液压传动系统机械手的特点 (24)6.4 油缸泄漏问题与密封装置 (25)6.4.1 活塞式油缸的泄漏与密封 (25)6.4.2 回转油缸的泄漏与密封 (26)6.5 液压系统传动方案的确定 (26)6.5.1 各液压缸的换向回路 (26)6.5.2 调速方案 (26)6.5.3 减速缓冲回路 (27)6.5.4 系统安全可靠性 (27)6.5.5 机械手的动作分析 (28)7机械手的PLC控制系统设计 (31)7.1用于控制机械手的PLC简介 (31)7.1.1PLC简介 (31)7.1.2机械手PLC的选用 (31)7.2工业用机械手的动作顺序的PLC编程 (32)结论 (37)致谢 (38)参考文献 (39)绪论(1) 机械手的概述工业机械手（以下简称机械手）是近代自动控制领域中出现的一项新技术，作为多学科融合的边沿学科，它是当今高技术发展最快的领域之一，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。
机械手臂论文2篇
机械手臂论文第一篇：机械手臂技术综述摘要：机械手臂作为一种重要的工业机器人，被广泛应用于制造业和其他领域。
本文综述了机械手臂的发展历史、分类、结构以及应用领域。
首先介绍了机械手臂的起源和发展过程，包括早期的简单机械臂以及现代的多关节机械手臂。
接着对机械手臂的分类进行了详细介绍，包括基于结构、驱动方式和应用领域的分类。
最后，介绍了机械手臂的结构和工作原理，并详细阐述了机械手臂在制造业、医疗领域以及其他领域的应用。
关键词：机械手臂；发展历史；分类；结构；应用领域一、引言随着科技的不断发展，机械手臂作为一种具有高度灵活性和精确性的工业机器人，正被广泛应用于制造业和其他领域。
机械手臂可以根据预设的程序和指令执行各种操作，如装配、搬运、焊接等。
机械手臂的应用可大大提高生产效率和质量稳定性，降低劳动强度和劳动力成本。
因此，机械手臂的研究和应用具有重要的理论和实际意义。
二、机械手臂的发展历史机械手臂的起源可以追溯到20世纪60年代，当时的机械臂大多由一个或多个关节组成，只能进行简单的线性运动。
随着计算机技术的快速发展，机械手臂在控制系统上得到了突破性的进展。
20世纪80年代，随着传感器技术和计算机视觉技术的发展，机械手臂在感知和智能化方面取得了显著的进步。
现代的多关节机械手臂不仅可以完成复杂的空间运动，而且能够感知和适应环境变化。
三、机械手臂的分类机械手臂根据其结构、驱动方式和应用领域可以进行不同的分类。
根据结构的不同，机械手臂主要可以分为串联结构和并联结构。
串联结构的机械手臂由多个关节连接而成，每个关节都有一个独立的驱动器。
并联结构的机械手臂由多个平行连杆组成，每个连杆都有一个独立的驱动器。
根据驱动方式的不同，机械手臂可以分为液压驱动、气动驱动和电动驱动。
根据应用领域的不同，机械手臂可以分为工业机械手臂、医疗机械手臂和服务机械手臂等。
四、机械手臂的结构和工作原理机械手臂由关节、连接杆和末端执行器等部件组成。
工业机器人结构设计_本科论文
工业机器人结构设计1 绪论1.1前言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。
机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强。
随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。
由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。
1.2 工业机械手的简史现代工业机械手起源于20世纪50年代初，是基于示教再现和主从控制方式、能适应产品种类变更，具有多自由度动作功能的柔性自动化产品。
机械手首先是从美国开始研制的。
1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。
他的结构是：机体上安装一回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的。
1962年，美国机械铸造公司在上述方案的基础之上又试制成一台数控示教再现型机械手。
商名为Unimate(即万能自动)。
运动系统仿造坦克炮塔，臂回转、俯仰，用液压驱动；控制系统用磁鼓最存储装置。
不少球坐标式通用机械手就是在这个基础上发展起来的。
同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司（Unimaton）,专门生产工业机械手。
1962年美国机械铸造公司也试验成功一种叫Versatran机械手，原意是灵活搬运。
该机械手的中央立柱可以回转，臂可以回转、升降、伸缩、采用液压驱动，控制系统也是示教再现型。
虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手发展的基础。
1978年美国Unimate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制一种Unimate-Vic-arm型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差可小于±1毫米。
球坐标工业机械手设计
毕业论文球坐标工业机械手设计专业班级学生姓名学号指导教师目录中文摘要 (1)英文摘要 (2)第一章绪论 (3)1.1工业机械手的组成和分类 (3)1.2工业机械手设计内容和要求 (3)1.3毕业设计目的与意义 (4)第二章手部的设计 (5)2.1手部设计计算 (5)2.2手指夹持误差分析与计算 (8)第三章腕部设计 (10)3.1 腕部设计的基本要求 (10)3.2 腕部的结构以及选择 (10)3.3腕部的设计计算 (11)3.4驱动力矩的计算 (14)3.5回转液压缸的确定 (15)第四章臂部的设计计算 (16)4.1 臂部设计的基本要求 (16)4.2 手臂的典型机构以及结构的选择 (17)4.3 手臂直线运动的驱动力计算 (18)4.4 确定液压缸工作压力和结构 (20)4.5液压缸盖螺钉的计算 (22)第五章臂部俯仰缸的设计计算 (25)5.1驱动力矩的计算 (26)5.2俯仰摆动油缸驱动力的计算 (26)5.3俯仰摆动油缸的设计计算 (27)5.4液压缸盖螺钉的计算 (28)第六章机身的设计计算 (30)6.1 机身的整体设计 (30)6.2 机身回转机构的设计计算 (31)6.3回转缸尺寸的初步确定 (31)第七章液压传动与控制系统设计 (33)7.1各液压控制回路的选取 (33)7.2液压元件的计算和选择 (34)7.3液压控制阀的选择 (35)7.4液压辅助元件的选择和计算 (35)7.5液压系统的计算参数 (36)7.6作各液压缸工况图 (37)7.7计算和选择液压元件 (42)7.8液压系统的分析 (43)第八章电气控制系统设计 (46)8.1可编程控制器简介及设计原则 (46)8.2可编程控制器电器元件的动作顺序 (47)设计感想与致谢 (50)参考文献 (51)中文摘要摘要：自从上世纪50年代末美国研发出第一代工业机器人开始，人类的工业化生产从此步入了一个自动化的时代。
随着自动化技术的不断深入发展，欧美等发达国家早已进入自动化生产阶段。
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工业机器人球坐标机械臂结构设计摘要在装配机器人中，球坐标型装配机器人（极坐标型）是应用非常广泛的一种装配机器人。
本文设计的工业机器人既可以用于实际生产，又可以用于教学实验和科学研究。
用于实际生产，它能够满足装配作业内容改变频繁的要求，用于教学实验，它能够使人更直观地了解机器人机构组成、动作原理等，所以开发球坐标型机器人具有广泛的实际和应用前景，本课题的研究工作正是在这样的背景下提出来的。
本文设计的工业机器人球坐标型机械臂具有下列特点:通用性好、重复定位精度高、体积小、重量轻、外形美观、适于观察、成本低，对其本体的可行方案进行了充分的论证后，设计成具有三自由度的结构，由机身、大臂及小臂组成，行星齿轮减速器、同步齿型带、丝杠螺母等组成了工业机器人球坐标型机械臂简单可靠的传动方案，该机器人的三个关节均选用直流伺服电机驱动。
关键词工业机器人；极坐标型机械臂；球坐标型机械臂/结构设计Industrial Robot Spherical Coordinates Robotic ArmStructure DesignABSTRCTIn assembly robots, ball coordinates type assembly robot (namely polar type) is a kind of very extensive assembly robot. The paper presents the desion of industrial robot can be used either for practical production,and can be used in experiment teaching and scientific research.Applied to practical production.It can satisfy the assembly work content change frequent requirements,used in teaching experiments.It can make a person more intuitively understand robot mechanism composition,action principle,etc.Therefore, the development goals coordinates type of robot has extensive practical and application prospects of this topic research work,and it is in this context brought out.The paper presents the design of industrial robot ball coordinates type has the following characteristics: the mechanical arm high universality,repositioning high precision,small volume,light weight,good appearance,suitable for observation,low cost and feasible scheme for its ontology adequate argument,designed to have three degrees of freedom,the fuselage,big structure composed,planets and forearm arm,and synchronizing gear reducer cog-type belt,screw nuts etc the industrial robot mechanical arm ball coordinates type a simple and reliable transmission scheme,the robot are chosen for the three joint dc servo motor driver.KEY WORDS Industrial robot/polar type mechanical arm/ball coordinates type mechanical arm/structure design1 绪论1.1 课题背景工业机器人在现代生产中应用日益广泛，作用越来越重要，工业机械臂尤为如此，因此设计实用、高效的机械臂对于机械设计者来说是义不容辞的责任，对于毕业的大学生也是一个实时、富有意义和挑战的课题。
工业机器人自20世纪60年代问世以来，其研究和开发在工业发达国家中一直备受青睐。
尽管各国对机器人的定义不尽相同，但都有可编程、拟人化、通用性等特点，是一种融机械工程、电子工程、计算机技术、自动控制技术等多学科为一体的高新技术产品。
随着相关支撑学科的长足发展，工业机器人的研究和开发正在突飞猛进，其应用领域进一步扩大。
我国机器人技术的研究工作起步较晚，虽已取得较大发展，但较之发达国家的水平仍有较大距离，应积极探索适合我国国情的工业机器人应用思路，开发低成本、高性价比的实用型工业机器人。
机器人自诞生之日起，便显示出其强大的生命力，机器人首先在工业生产中得到了广泛应用，并给传统工业带来了质的飞跃。
它不仅提高了传统产业的自动化程度，提高了劳动生产率而且还推动了以资源消耗低环境污染少为特征的新型工业的诞生随着人类在机械工程、电气工程、微电子技术、计算机技术、控制论、传感技术、信息学、声学、仿生学、及人工智能等学科领域的飞速发展，机器人技术的应用也正在向农业、林业、畜牧、养殖、海洋开发、宇宙探索、国防建设、安全救济、生物医学、服务娱乐等新领域拓展开来，并已取得显著进展，机器人技术已成为高科技应用领域中的重要组成部分。
机器人主要有两大类：用于制造环境下的工业机器人和用于非制造环境下的服务机器人。
工业机器人是一种对生产环境和生产条件具有较强的适应性和灵活性的柔性自动化装备，它主要用于现代制造业中代替人们从事繁重、重复单调、环境恶劣危险、人做不了或做不好的工作，从而减轻了人们的劳动强度，改善了劳动环境，并有效地提高了生产的自动化程度，提高了产品质量和劳动生产率。
工业机器人是柔性化制造系统FMS、自动化工厂FA和计算机集成制造系统CIMS，必不可少的自动化工具，它的发展和应用情况已成为一个国家工业自动化水平的重要标志【1】。
以机械臂为例，机械臂的发展是随着机器人技术和传感器技术的不断成熟而不断发展的。
通常机械臂由多自由度机械连杆和末端夹持器（也称机械手）组成。
机械臂通过多自由度机械连杆的姿态调整和机械手的动作完成操作任务。
机械臂作为机器人的一个重要组成部分，起着连接和承受外力的作用，手臂需要承受物料的重量和手部、手腕、手臂自身的重量，其结构、工作范围、灵活性以及抓重大小、定位精度等对机械手性能影响很大。
因此在设计手臂的结构形式时，除了要考虑上述因素外，还应注意一下几点【2】：（1）手臂应承载能力大、刚性好、重量轻，保证手臂准确工作并具有一定的定位精度；（2）应使手臂运动速度快，惯性小、动作灵活；（3）应使手臂传动准确，导向性好；（4）输油管道的布置应合理，不妨碍机械手的运动且使手臂外形整齐，结构紧凑；（5）其他要求，如高温作业，应考虑辐射的影响；粉尘场合应设有防尘装置等。
1.2 机器人的定义及特点机器人的研究、开发和应用涉及多刚体动力学、机构学、机械设计、传感技术、电气液压驱动、控制工程、智能控制、计算机科学技术、人工智能和仿生学等学科，机器人技术是一门跨学科的综合性技术。
早在20世纪60年代初，美国就制造出了第一台工业机器人，目前己经发展到第三代一智能机器人。
由于机器人技术和机器人的重要作用，各工业化国家近几年都把它的研究和开发列为国策，制订一系列规划，多方采取措施，以加快发展。
许多发展中国家也纷纷建立技术开发中心，应用和生产机器人，可以说当今正在掀起一个世界范围的机器人研制热潮。
1.2.1 机器人的定义《三国演义》是中国著名的古典名著之一。
看过《三国演义》的人，大概都不会忘记，诸葛亮在和司马懿斗智时，曾遇到蜀军被魏军围困，陷于粮草接济不上的危难境地。
为解粮草之急，诸葛亮巧用“木牛流马”之计，最后智胜了司马懿。
当时，司马懿曾对天长叹，口服心服地说，“我不如诸葛亮也！”。
书中对木牛流马有相当一段描述，这里不用赘述。
但说起母牛流马的大致形象和功用，却叫后人叹服不已。
木牛流马除了形如真牛和真马并主要由木材料制成之外，还有非凡的功用，即当用木牛流马转运蜀军粮草时，“人不大劳，牛马不食，进退如活的一般。
”司马懿原以为大军压境，团团围困，可以把蜀军困在山上饿死，但后来发现，蜀军不知用什么法术，居然驱赶着大批似牛似马的东西，在丛山峻岭的羊肠小道行走如飞，来回驼运粮草等急需之物。
司马懿大奇，便派兵袭击蜀军运粮队，截获了数匹木牛流马，但不知蜀军后勤兵丁在逃离之前对木牛流马做了什么手脚，使这些被捕获的“木牛流马”“坚贞不屈”，拒不执行魏军的指挥，各自站在原地一动不动，任魏军士兵使出百般手段和气力，也不愿向前移动。
而到半夜时分，蜀军又派人前来，在这些木制牛马的口中转动其舌头几次，再动动其他几处秘密“机关”，它们立时精神大振，一溜小跑地随着这些蜀军兵丁跑回了蜀军大营【3】。
古代的罗马帝国时期，创造了众多的古代文明和促进社会发展的新事物；古代的埃及，也以它的金字塔和狮身人面怪物为典型，向全世界古今中外的人们展示了它作为世界文明古国的大家风范。
据传说，古埃及在法老和亚历山大时期，其庙字之内还供奉着会说话的神秘塑像，并伴有可以自动启闭的庙门。
要想进入庙字内求诸神保佑的人们，必须先行由熟知内情者引导，方可安全进入，并一睹众神之风采。
如果外来者想私自擅入，定会不识路径，误触防卫机关，周围暗藏机关便会向擅入者即刻喷射火焰，并伴以雷鸣闪电的声光效应，以烧死、吓死这些违反庙门戒规的叛逆之徒。
倘若古代埃及那些创造了尼罗河文明的人们，果真设计了以上内容的装置的话，那么，它们就可以被今天的人们称之为“会说话的机器人”，以及“喷火机器人”或“杀手机器人”，当然，亦属于安全警卫机器人类型等。
外国古代机器人像中国古代机器人一样，拥有很长的历史，但是却没有真实的命名。
20 世纪中叶，各种高新技术竞相发展之后，“机器人”的名称才得以在世人中间登堂人室，形成气候。
尽管古代的中外人士拘泥于古老的科学文化，和现在大科学时代的科学文化相差甚远，但是作为理想的追求、智慧的展现和社会的需求，他们脑海中的机器人的影像仍然留有深刻的痕迹。