液压机械手臂设计完整说明书
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四、接受任务学生：
班姓名
五、开始及完成日期：
自2012年11月12日至2013年5月25日
六、设计（论文）指导（或顾问）：
指导教师签名
签名
签名
教研室主任
〔学科组组长研究所所长〕签名
系主任签名
2012年11月12日
摘
液压机械手是模仿人的手部动作，按照给定的程序、轨迹通过液压系统实现抓取和搬运操作的自动装置。
1.3本课题达到的要求
本次设计的液压传动机械手根据规定的动作顺序，综合运用所学的基本理论、基本知识和相关的机械设计专业知识，完成对机械手的设计，并绘制必要装配图、液压系统图。机械手的机械结构采用油缸、螺杆、导向筒等机械器件组成；在液压传动机构中，机械手的手臂伸缩采用伸缩油缸，手腕回转采用回转油缸，立柱的转动采用齿条油缸，机械手的升降采用升降油缸，立柱的横采用横向移动油缸机械手在完成一个动作循环后停止运动。
The design of hydraulic drive manipulator movements under the provisions of the order，use the basic theory, basic knowledge and related mechanical design expertise comprehensively to complete the design，anddrawingthe necessary assembly, hydraulic system map, PLC control system diagram.Manipulator mechanical structure using tanks, screw,guide tubes and other mechanical device component；In the hydraulic drive bodies，manipulator arm stretching using telescopic tank，rotating column of tanks used rack，manipulator movements using tank movements，the column takes the horizontal movement of tanks；throughthecontrol of the solenoid valve to control the switch manipulator corresponding moves cycle，after press the row stop button , the manipulator completea cycle of action to stop afterthe holecampaign.
我国的智能机器人和特种机器人在“863”计划的支持下，也取得了不少成果。其中最为突出的是水下机器人，6000米水下无缆机器人的成果居世界领先水平，还开发出直接遥控机器人、双臂协调控制机器人、爬壁机器人、管道机器人等机种；在机器人视觉、力觉、触觉、声觉等基础技术的开发应用上开展了不少工作，有了一定的发展基础。但是在多传感器信息融合控制技术、遥控加局部自主系统遥控机器人、智能装配机器人、机器人化机械等的开发应用方面则刚刚起步，与国外先进水平差距较大，需要在原有成绩的基础上，有重点地系统攻关，才能形成系统配套可供实用的技术和产品，以期在“十五”后期立于世界先进行列之中[4]。
本次设计的液压传动机械手根据规定的动作顺序，综合运用所学的基本理论、基本知识和相关的机械设计专业知识，完成对机械手的设计，并绘制必要装配图、液压系统图、。机械手的机械结构采用油缸、螺杆、导向筒等机械器件组成；在液压传动机构中，机械手的手臂伸缩采用伸缩油缸，手腕回转采用回转油缸，立柱的转动采用齿条油缸，机械手的升降采用升降油缸，立柱的横移采用横向移动油缸；通过控制电磁阀的开关来控制机械手进行相应的动作循环，当按下连续停止按钮后，机械手在完成一个动作循环后停止运动。
（3）．工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。
（4）．机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。
（5）．虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制。
（6）．当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。
(7)．机器人化机械开始兴起。从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域[3]。
1.2.2
有人认为，应用机器人只是为了节省劳动力，而我国劳动力资源丰富，发展机器人不一定符合我国国情。这是一种误解。在我国，社会主义制度的优越性决定了机器人能够充分发挥其长处。它不仅能为我国的经济建设带来高度的生产力和巨大的经济效益，而且将为我国的宇宙开发、海洋开发、核能利用等新兴领域的发展做出卓越的贡献。
本设计拟开发的上料机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，可代替人工在高温和危险的作业区进行作业，可抓取重量较大的工件。可以改善劳动条件，避免人身事故。可以减少人力，并便于有节奏的生产。
关键词：机械手；液压；控制回路
A
Hydraulic robot mimicisthe hand movementswhichin accordance with a given program, the path through the hydraulic system to achieve automatic device to capture and handling operations.
2.可以改善劳动条件，避免人身事故。
3.可以减少人力，并便于有节奏的生产。
4.用液压系统来控制机械手，比一般的机械控制具有更好的稳定性，并且控制的精确度更高。
5.运用机械手可以实现连续的生产，而大大提高在生产线的工作的时间，从而能大幅提高劳动的生产率。
1.2
机械手的迅速发展是因为它的积极作用正逐渐被人们所认可；第一，它能部分代替体力人工操作；第二，它可以按照生产工艺的要求，按照一定的程序，时间和位置来完成工作的传送和装卸；第三，它能操作必要的器具进行焊接和装配。从而改善人们的劳动条件，显著的提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因此，各先进工业国家都对此十分重视，投入大量的人力物力进行研究和应用。尤其在高温、高压、粉压、噪音以及带有放射性的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[2]。
三、本设计（论文或其他）应达到的要求：
1、收集相关资料，分析自己完成本课题还存在哪些方面的困难。
2、选定自己适合的制图软件，对选定的工具进行学习和具体实践。
3、对驱动油路进行仔细的研究，了解液压驱动原理，绘制油路图。
4、机械结构的分析，根据要求设计出合理轻便的机械手。
5、模拟调试后对整个液压机械手进行完善。
Keywords：Manipulator；Hydraulic；Control Loop
1
1.1
1.1.1
液压机械手，从本质上来说是属于工业机器人的范围的，机器人问题是最近几十年的热门研究课题。它包括了机械工程、计算机科学、电子工程和自动控制以及人工智能等多种学科，体现了机电一体化技术的最新成就，是当代科学技术发展最活跃的范围之一，也是我国科技界跟踪国际高技术发展的重要课题。
我国的工业机器人从80年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”、“八五”科技攻关，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人；其中有130多台套喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线（站）上获得规模应用，弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，如：可靠性低于国外产品；机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距；在应用规模上，我国已安装的国产工业机器人约200台，约占全球已安装台数的万分之四。以上原因主要是没有形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，“一客户，一次重新设计”，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系统化、通用化、模化设计，积极推进使机器人产业链化。
本论文内容包括以下几个方面：
a.对所设计的液压机械手机械部分进行阐述，并说明其原理；
b.分析实现其功能应有的动作；
c.对PLC选型，给出系统的硬件连接图；
d.绘制电路原理图、接线图画出设计流程图。
2
2.1臂力的确定
目前使用的机械手的臂力范围较大，我国目前机器人最小臂力为0.15N，最大为8000N。本课题设计的液压机械手的臂力为N臂 =1650（N），安全系数在1.5~3，本机械手采取安全系数2。 定位精度为± 1mm。
班级：
学号：
作者姓名：
2013年5月25日
无锡太湖学院
信机系机械工程及自动化专业
毕业设计论文任务书
一、题目及专题：
1、题目液压机械手的设计
2、专题
二、课题来源及选题依据
本课题是设计基于液压系统的机械手。
液压机械手是一种模仿人体上肢部分功能，按照预定要求输送工件或者握持工具进行操作的自动化技术设备，它可以代替手的繁重劳动，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。有着广阔的发展前途。本课题通过机械手进行液压传动原理设计，实现机械手代替人力进行工作。机械工业是国民的装备部，是为国民竞技提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。机械工业的规模和技术水品是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。
编号
无锡太湖学院
毕业设计（论文）
题目：液压机械手的设计
信机系机械工程及自动化专业
学号：
学生姓名：
指导教师：（职称：副教授）
2013年5月25日
无锡太湖学院本科毕业设计（论文）
诚信承诺书
本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）液压机械手的设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。
“机械手”（Machanical Hand）：大部分是指附属于主机、程序固定的自动抓取、操作装置（我国一般称作机械手或专用机械手）。比如自动生产线、自动机的上下给料系统，加工中心自动化装置[1]。
1.1.2
1.可以提高生产过程的自动化程度。
应用机械手有利于在自动生产线中实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换、以及机器的装配等的自动化程度，从而提高劳动生产率，降低生产成本。
The design of the proposed development of the information on the manipulator can grasp up in space objects，flexible and varied movements，can replace the artificial heat and dangerous operation conducted operations，andcan grasp the larger workpieces.Can improve working conditions, avoid personal accident. Can reduce manpower, and to facilitate the there are-paced the production of.
1.2.1源自文库
国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势：
（1）.工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），而单机价格不断下降。
（2）．机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机；国外已有模块化装配机器人产品问市。
班姓名
五、开始及完成日期：
自2012年11月12日至2013年5月25日
六、设计（论文）指导（或顾问）：
指导教师签名
签名
签名
教研室主任
〔学科组组长研究所所长〕签名
系主任签名
2012年11月12日
摘
液压机械手是模仿人的手部动作，按照给定的程序、轨迹通过液压系统实现抓取和搬运操作的自动装置。
1.3本课题达到的要求
本次设计的液压传动机械手根据规定的动作顺序，综合运用所学的基本理论、基本知识和相关的机械设计专业知识，完成对机械手的设计，并绘制必要装配图、液压系统图。机械手的机械结构采用油缸、螺杆、导向筒等机械器件组成；在液压传动机构中，机械手的手臂伸缩采用伸缩油缸，手腕回转采用回转油缸，立柱的转动采用齿条油缸，机械手的升降采用升降油缸，立柱的横采用横向移动油缸机械手在完成一个动作循环后停止运动。
The design of hydraulic drive manipulator movements under the provisions of the order，use the basic theory, basic knowledge and related mechanical design expertise comprehensively to complete the design，anddrawingthe necessary assembly, hydraulic system map, PLC control system diagram.Manipulator mechanical structure using tanks, screw,guide tubes and other mechanical device component；In the hydraulic drive bodies，manipulator arm stretching using telescopic tank，rotating column of tanks used rack，manipulator movements using tank movements，the column takes the horizontal movement of tanks；throughthecontrol of the solenoid valve to control the switch manipulator corresponding moves cycle，after press the row stop button , the manipulator completea cycle of action to stop afterthe holecampaign.
我国的智能机器人和特种机器人在“863”计划的支持下，也取得了不少成果。其中最为突出的是水下机器人，6000米水下无缆机器人的成果居世界领先水平，还开发出直接遥控机器人、双臂协调控制机器人、爬壁机器人、管道机器人等机种；在机器人视觉、力觉、触觉、声觉等基础技术的开发应用上开展了不少工作，有了一定的发展基础。但是在多传感器信息融合控制技术、遥控加局部自主系统遥控机器人、智能装配机器人、机器人化机械等的开发应用方面则刚刚起步，与国外先进水平差距较大，需要在原有成绩的基础上，有重点地系统攻关，才能形成系统配套可供实用的技术和产品，以期在“十五”后期立于世界先进行列之中[4]。
本次设计的液压传动机械手根据规定的动作顺序，综合运用所学的基本理论、基本知识和相关的机械设计专业知识，完成对机械手的设计，并绘制必要装配图、液压系统图、。机械手的机械结构采用油缸、螺杆、导向筒等机械器件组成；在液压传动机构中，机械手的手臂伸缩采用伸缩油缸，手腕回转采用回转油缸，立柱的转动采用齿条油缸，机械手的升降采用升降油缸，立柱的横移采用横向移动油缸；通过控制电磁阀的开关来控制机械手进行相应的动作循环，当按下连续停止按钮后，机械手在完成一个动作循环后停止运动。
（3）．工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。
（4）．机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。
（5）．虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制。
（6）．当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。
(7)．机器人化机械开始兴起。从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域[3]。
1.2.2
有人认为，应用机器人只是为了节省劳动力，而我国劳动力资源丰富，发展机器人不一定符合我国国情。这是一种误解。在我国，社会主义制度的优越性决定了机器人能够充分发挥其长处。它不仅能为我国的经济建设带来高度的生产力和巨大的经济效益，而且将为我国的宇宙开发、海洋开发、核能利用等新兴领域的发展做出卓越的贡献。
本设计拟开发的上料机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，可代替人工在高温和危险的作业区进行作业，可抓取重量较大的工件。可以改善劳动条件，避免人身事故。可以减少人力，并便于有节奏的生产。
关键词：机械手；液压；控制回路
A
Hydraulic robot mimicisthe hand movementswhichin accordance with a given program, the path through the hydraulic system to achieve automatic device to capture and handling operations.
2.可以改善劳动条件，避免人身事故。
3.可以减少人力，并便于有节奏的生产。
4.用液压系统来控制机械手，比一般的机械控制具有更好的稳定性，并且控制的精确度更高。
5.运用机械手可以实现连续的生产，而大大提高在生产线的工作的时间，从而能大幅提高劳动的生产率。
1.2
机械手的迅速发展是因为它的积极作用正逐渐被人们所认可；第一，它能部分代替体力人工操作；第二，它可以按照生产工艺的要求，按照一定的程序，时间和位置来完成工作的传送和装卸；第三，它能操作必要的器具进行焊接和装配。从而改善人们的劳动条件，显著的提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因此，各先进工业国家都对此十分重视，投入大量的人力物力进行研究和应用。尤其在高温、高压、粉压、噪音以及带有放射性的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[2]。
三、本设计（论文或其他）应达到的要求：
1、收集相关资料，分析自己完成本课题还存在哪些方面的困难。
2、选定自己适合的制图软件，对选定的工具进行学习和具体实践。
3、对驱动油路进行仔细的研究，了解液压驱动原理，绘制油路图。
4、机械结构的分析，根据要求设计出合理轻便的机械手。
5、模拟调试后对整个液压机械手进行完善。
Keywords：Manipulator；Hydraulic；Control Loop
1
1.1
1.1.1
液压机械手，从本质上来说是属于工业机器人的范围的，机器人问题是最近几十年的热门研究课题。它包括了机械工程、计算机科学、电子工程和自动控制以及人工智能等多种学科，体现了机电一体化技术的最新成就，是当代科学技术发展最活跃的范围之一，也是我国科技界跟踪国际高技术发展的重要课题。
我国的工业机器人从80年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”、“八五”科技攻关，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人；其中有130多台套喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线（站）上获得规模应用，弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，如：可靠性低于国外产品；机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距；在应用规模上，我国已安装的国产工业机器人约200台，约占全球已安装台数的万分之四。以上原因主要是没有形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，“一客户，一次重新设计”，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系统化、通用化、模化设计，积极推进使机器人产业链化。
本论文内容包括以下几个方面：
a.对所设计的液压机械手机械部分进行阐述，并说明其原理；
b.分析实现其功能应有的动作；
c.对PLC选型，给出系统的硬件连接图；
d.绘制电路原理图、接线图画出设计流程图。
2
2.1臂力的确定
目前使用的机械手的臂力范围较大，我国目前机器人最小臂力为0.15N，最大为8000N。本课题设计的液压机械手的臂力为N臂 =1650（N），安全系数在1.5~3，本机械手采取安全系数2。 定位精度为± 1mm。
班级：
学号：
作者姓名：
2013年5月25日
无锡太湖学院
信机系机械工程及自动化专业
毕业设计论文任务书
一、题目及专题：
1、题目液压机械手的设计
2、专题
二、课题来源及选题依据
本课题是设计基于液压系统的机械手。
液压机械手是一种模仿人体上肢部分功能，按照预定要求输送工件或者握持工具进行操作的自动化技术设备，它可以代替手的繁重劳动，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。有着广阔的发展前途。本课题通过机械手进行液压传动原理设计，实现机械手代替人力进行工作。机械工业是国民的装备部，是为国民竞技提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。机械工业的规模和技术水品是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。
编号
无锡太湖学院
毕业设计（论文）
题目：液压机械手的设计
信机系机械工程及自动化专业
学号：
学生姓名：
指导教师：（职称：副教授）
2013年5月25日
无锡太湖学院本科毕业设计（论文）
诚信承诺书
本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）液压机械手的设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。
“机械手”（Machanical Hand）：大部分是指附属于主机、程序固定的自动抓取、操作装置（我国一般称作机械手或专用机械手）。比如自动生产线、自动机的上下给料系统，加工中心自动化装置[1]。
1.1.2
1.可以提高生产过程的自动化程度。
应用机械手有利于在自动生产线中实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换、以及机器的装配等的自动化程度，从而提高劳动生产率，降低生产成本。
The design of the proposed development of the information on the manipulator can grasp up in space objects，flexible and varied movements，can replace the artificial heat and dangerous operation conducted operations，andcan grasp the larger workpieces.Can improve working conditions, avoid personal accident. Can reduce manpower, and to facilitate the there are-paced the production of.
1.2.1源自文库
国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势：
（1）.工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），而单机价格不断下降。
（2）．机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机；国外已有模块化装配机器人产品问市。