三自由度并联机械手的设计
3自由度的机械手控制器设计原理
3自由度的机械手控制器设计原理3自由度的机械手是指可以在三个方向上移动的机械手，通常是由三个关节组成的。
这样的机械手可以进行基本的平移和旋转运动，可以用于各种应用场景，如工业生产、医疗手术和科研实验等。
为了实现对3自由度机械手的精确控制，需要设计一个有效的控制器来实现对机械手的精准运动控制。
3自由度机械手的控制器设计原理主要包括以下几个方面：1.传感器系统设计：传感器系统是机械手控制器的基础，通过传感器系统可以获取机械手的位置、速度和力信息。
在设计3自由度机械手的控制器时，需要选择合适的传感器来获取机械手各个关节的位置信息，以实现对机械手的闭环控制。
常用的传感器包括编码器、惯性传感器和力传感器等。
2.运动控制算法设计：运动控制算法是机械手控制器的核心部分，通过运动控制算法可以实现对机械手的轨迹规划和动态控制。
在设计3自由度机械手的控制器时，通常采用PID控制算法或者模型预测控制算法来实现对机械手的动态控制。
PID控制算法通过调节比例、积分和微分参数来实现对机械手位置和速度的精确控制，而模型预测控制算法则通过对机械手的动态模型进行建模，并利用预测控制器来预测未来的行为，并实现对机械手的精确控制。
3.人机交互界面设计：为了方便用户对机械手进行操作和监控，需要设计一个友好的人机交互界面。
在设计3自由度机械手的控制器时，可以采用图形界面或者虚拟现实界面来实现对机械手的控制和监控。
通过人机交互界面，用户可以实时监控机械手的状态，并进行控制参数的设定和调整，以实现对机械手的精确控制。
总的来说，设计一个有效的3自由度机械手控制器需要综合考虑传感器系统设计、运动控制算法设计和人机交互界面设计等方面，通过合理的设计和实现，可以实现对机械手的精确控制，并满足不同应用场景的需求。
通过不断优化和改进，可以实现对机械手的更精准和高效的控制，为各种应用场景提供更好的解决方案。
三自由度并联机械手的设计.doc
学号：密级：武汉东湖学院本科生毕业论文(设计) 三自由度并联机械手的设计院(系)名称：机电工程学院专业名称：机械设计制造及其自动化学生姓名：指导教师:二〇一六年五月六日郑重声明我郑重声明：本人恪守学术道德，崇尚严谨学风，所呈交的学术论文是本人在老师的指导下，独立进行研究工作所取得的结果。
除文中明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何他人已经发表和撰写过得内容。
论文为本人亲自撰写，并对所写内容负责。
本人签名：日期：2016年5月7号摘要随着机器人技术的快速发展，并联机械手的应用领域越来越广，已成为当今机器人领域新的研究热点。
针对并联机械手机构比传统串联机械手更复杂的问题，本文以一种轻型高速的三自由度Delta 并联机械手为例，在完成其运动学的基础上，对并联机械手进行了建模以及装配。
首先，本文介绍了三自由度并联机械手机构的工作原理，并对其进行了运动学分析。
其中，对机构的自由度进行的计算，采用几何法求得了其运动学正解以及其运动学逆解。
其次，对机构进行了速度模型及雅克比矩阵的分析。
实现了solidworks对机构的零部件与装配图三维建模。
最后，通过个零部件的配合，实现了三自由度并联机械手的装配。
关键词：并联机械手；三自由度；3D建模ABSTRACTWith the rapid development of robot technology, parallel manipulator used more and more widely, has become the hot spot in the field of new robots today. In view of the parallel manipulator mechanism more complex than the traditional serial manipulator problem, based on a lightweight high-speed three degree of freedom parallel manipulator as an example, the Delta at the completion of its kinematics, on the basis of the parallel manipulator has carried on the modeling and assembly.First, this paper introduces the working principle of three degrees of freedom parallel manipulator mechanism, and carries on the kinematics analysis. Among them, the institution of degree of freedom for the calculation of geometric method is used to obtain the positive kinematics solution and its inverse kinematics solution. Second, the institutions for the velocity model and the Jacobi matrix analysis. Implements the solidworks for spare parts and assembly drawing 3 d modeling of the organization. Finally, by a spare parts, implements the three degree of freedom parallel manipulator assembly.Keywords: Parallel manipulator；Three degrees of freedom；3D modeling目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章引言 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 课题目的及意义 (1)1.3 课题研究内容 (1)第2章并联机械手的概述 (3)2.1 关于并联机械手 (3)2.1.1 并联机械手的定义与特点 (3)2.1.2 并联机械手的研究现状 (4)2.2 并联机械手的工业应用 (5)2.3 本章小结 (6)第3章三自由度并联机械手的运动学分析 (7)3.1 机构简介 (7)3.2 自由度分析 (7)3.3 运动学分析 (8)3.3.1 运动学逆解 (9)3.3.2 运动学正解 (9)3.3.3 速度模型及雅克比矩阵 (12)3.4 本章小结 (13)第4章并联机械手的建模与装配 (14)4.1 三维建模软件solidworks简介 (14)4.2 并联机械手的三维建模 (14)4.3 并联机械手零件实体造型 (14)4.4 并联机械手装配 (16)4.5本章小结 (17)总结.....................................................................................,. (18)参考文献 (19)致谢 (20)附录 (21)第1章引言1.1课题背景翻开整个人类的历史，就会发现这是一部不断认识世界、改造世界的发展历史，一部伴随生产工具不断提高的生产力进步史。
三自由度机械手传动方案设计
三自由度机械手传动方案设计◎马兴飞1张姗姗1马立洲2机械手也称自动手，它可以通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。
在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中。
本次设计的三自由度机械手是一种小型的针对回转任务的机械手，它的功能明确、结构简单、成本较低。
本次设计的机械手要求如下：1.三自由度：一个移动、两个转动；2.大臂水平方向的有效行程为1.6m；3.设计工况：回转壳体内进行180度自由旋转。
一、机械手结构概述机械手主要结构分为：执行机构、驱动机构、控制系统以及检测系统。
1.执行机构。
是最常见、最直观能够看到的部分，主要包括支柱、手臂、腕部、手部等四部分。
支柱是整个机械手中受力最为复杂的部分，支撑着整个机械结构。
手臂是用来支撑手部的运动，承受手部所抓取物体的弯矩和扭矩。
手腕具有一个单独的自由度，是为了确保机械手的灵活性以及较强的适应性能。
手腕的动作包括回转、摆动、上下运动等。
手部是用来抓取对象物体的结构。
手部不单单是手爪、手指的形式，也可以做成吸盘、真空盘、钳体等各种结构。
2.驱动系统。
机械手需要动力源对其进行驱动，动力源常见的有电动、气动、液压、机械等装置，是完成动作的基础保障之一。
3.控制系统。
约定机械手进行动作的根本，是机械手的大脑。
常见的控制系统有基于单片机、基于PLC、基于互联网等形式。
4.位置检测。
机械手在运动时要不断进行反馈位置，已确定是否达到所需要的要求及下一步动作，需要不断利用传感器或其他方法进行位置的检测确定。
二、机械手传动方案设计1.坐标形式选择。
目前机械手的主要坐标形式有四种：直角坐标、圆柱坐标、球坐标、关节坐标。
（1）直角坐标。
类似于直角坐标系，整个机械手的运动是在X、Y、Z 三个坐标空间运动。
直线运动能够通过一个坐标方向实现，而空间运动或者斜线运动则需要两个或者三个坐标方向同时或者配合才能够实现，所以直角坐标的机械手一般尺寸都相对大一点。
3个自由度机械手设计
目录第一章引言 (2)1.1 机械手的分类 (2)1.2 机械手的组成 (5)1.3 应用机械手的意义 (7)第二章总体技术方案及系统组成2.1 原始数据 (8)2.2 工作要求 (8)2.3 系统组成 (9)2.4 总体技术方案 (9)2.4.1 动作分析 (10)2.4.2 手部 (10)第三章机修手的液压部分3.1 液压系统的工作原理 (12)3.2 液压传动的工作特性 (12)3.3 液压系统的组成 (12)3.4 液压系统的优,缺点 (13)第四章回转装置的总体组成和结构设计4.1 回转装置的组成 (15)4.1.1 执行件 (15)4.1.2 传递件 (15)4.1.3 驱动件 (15)4.1.4 控制系统 (16)第五章机械传动方案的设计与计算5.1 小车的主要组成部分 (17)5.2 同步带传动方式优缺点 (17)5.3 驱动动力源 (18)5.4 机械方案的传动设计计算 (19)5.4.1 设计数据确定 (19)5.4.2 同步带的结构设计计算 (20)总结与展望 (25)设计小结 (26)致谢 (27)参考文献 (28)摘要在当今大规模制造业中，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，工业机器人为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。
工业机器人的技术水平和应用的程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷绘、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。
本课题将设计一台三自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。
首先。
本课题将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，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。
AbstractIn the modern large-scale manufacturing industry, enterprises to improve production efficiency, guarantee the product quality, the general importance of the production process automation, industrial robots for automatic production line important members, the company gradually recognized and used. Industrial robot technology and applications to some extent reflect the level of a country's level of industrial automation, at present, the industrial robot is mainly responsible for the welding, printing, handling and stacking repetitive labor intensity and great work, work are normally taken to teaching and playback mode.This topic is to design a industrial robot with three DOFs, used for the transportation of materials to the stamping device. First. This topic will be the design of robot base, big arm, small arms and the structure of the manipulator, and then select the appropriate drive, driving mode, build the structure of robot platform.第一章引言机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。
三自由度并联机器人的设计与研究
产业科技创新 Industrial Technology Innovation36Vol.1 No.14产业科技创新 2019，1（14）：36~37Industrial Technology Innovation 三自由度并联机器人的设计与研究*宋 伟，张长军，张良贵，杜海彬，张华瑾（河北机电职业技术学院，河北 邢台 054000）摘要：把并联机器人与串联机器人进行比较，并联机器人的构成较为紧凑，刚度也较大，比串联机器人的负载能力更强。
而三自由度并联机器人在工业等诸多领域的作用越来越大，对它的研究和应用是未来科学技术发展的必然趋势。
文章通过对三自由度并联机器人的研究背景和分类发展进行探讨，分析了三自由度并联机器人的研究概况，研究了三自由度并联机器人设计的基本要求和步骤。
关键词：三自由度；并联机器人；研究概况中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：2096-6164（2019）14-0036-0220世纪80年代，欧洲的一位研究者R.Dlavel研究出了三平动自由度的并联机构，名为Delta并联机器人，这是三自由度并联机器人的起源。
由于科学技术的快速发展，并联机器人已经应用到了很多领域，比如医药、电子等等，同时也减少了人工上很多重复性的工序，比如包装、拾取等，从而提高了生产效率，对企业效益的快速增长发挥着重要的作用。
1 三自由度并联机器人的研究背景和分类发展1.1 研究背景并联机构是一种闭环机构，其动力是通过并联的方式实现的，末端执行器是由两个或以上独立的刚性形成并联支链的互相连接，它需要两个自由度以上才能完成[1]。
我国和国外的学者进行了很长时间的研究和开发，使得并联机构不仅在运动性能上有所提升，而且在结构上也有了很大的改善。
三自由度并联机器人机构学是我国的研究者在世界内学术影响非常高的领域之一。
并联机器人与串联机器人相比，它的结构重量较低。
与六自由度并联机器人相比，具有刚性大，可承受负载大、各项同性等特点。
三自由度机械臂毕业设计
三自由度机械臂毕业设计三自由度机械臂是机器人领域中常见的一种机械结构，它通常由三根旋转自由度的关节组成，能够在三维空间内完成灵活的运动和操作。
毕业设计是大学生在毕业前完成的重要学术项目，通过设计、研究和实践，提升学生的综合能力和创新意识。
本文将结合三自由度机械臂的特点，探讨其毕业设计的内容和要点，帮助读者更好地完成相关的学术项目。
一、研究背景与意义三自由度机械臂是工业自动化和机器人领域的核心组成部分，具有重要的应用价值和研究意义。
其在装配作业、物料搬运、焊接加工等方面有着广泛的应用，可以提高生产效率、降低生产成本、改善工作环境等。
对三自由度机械臂的设计、控制、优化等方面的研究具有重要的理论和实际意义。
二、毕业设计的内容和要点1. 三自由度机械臂的结构设计毕业设计的第一要点是对三自由度机械臂的结构进行设计。
包括机械臂的关节形式、长度比例、连接方式等方面的设计，需要考虑机械结构的稳定性、承载能力、运动灵活性等因素，确保机械臂能够满足特定的工作要求。
2. 机械臂运动学分析与建模运动学分析是机械臂设计的重要环节，通过对机械臂的结构和运动特性进行分析，建立数学模型描述机械臂的运动规律。
还需要进行正解和逆解的研究，分析机械臂末端执行器的位置和姿态与关节变量之间的关系，为后续的控制设计奠定基础。
3. 机械臂运动控制系统设计毕业设计的另一个重要内容是机械臂的运动控制系统设计。
包括运动控制算法的选择、控制器硬件的选型、传感器系统的构建等方面，需要考虑控制精度、动态响应性能、抗干扰能力等指标，并将其应用到具体的机械臂应用场景中。
4. 机械臂的性能测试与分析毕业设计的最后一个要点是对设计的三自由度机械臂进行性能测试与分析。
通过实验验证机械臂的运动性能、控制精度以及系统的稳定性，进而对设计方案进行总结和改进，为未来的实际应用提供参考依据。
三、结语三自由度机械臂毕业设计旨在培养学生的实际动手能力和工程实践能力，通过对机械臂设计、控制的研究，提升学生的科研能力和工程实践水平。
三自由度机械臂毕业设计
三自由度机械臂毕业设计摘要：本设计旨在研究并设计一种三自由度机械臂，用于实现特定任务的精确定位和运动控制。
通过对机械臂结构、运动学、动力学和控制系统的深入研究和设计，实现机械臂在工业自动化、医疗辅助等领域的应用，对于提高生产效率和人力资源利用率具有积极意义。
关键词：三自由度机械臂，运动学，动力学，控制系统，工业自动化一、引言三自由度机械臂是一种具有三个独立旋转自由度的机械装置，其在工业自动化、医疗器械、科研实验等领域有着广泛的应用价值。
本文旨在设计一种三自由度机械臂，并对其进行结构设计、运动学分析、动力学建模以及控制系统设计，以期实现机械臂的高效精准控制，满足实际应用需求。
二、机械臂结构设计1. 机械臂主体结构考虑到实际应用中的稳定性和承载能力需求，机械臂主体采用铝合金材料制作，保证轻量化的同时具备足够的强度。
为了减小惯性和提高精度，采用蜗轮蜗杆传动结构来实现三个旋转自由度的运动。
2. 末端执行器设计末端执行器是机械臂的最终工作部分，需要根据具体应用设计不同的工作夹具或工具装置，以满足各种不同的任务需求。
末端执行器的设计需要考虑到重量、稳定性和灵活性的平衡。
三、运动学分析机械臂的运动学分析是机械臂设计的重要部分，通过对机械臂各关节的运动学建模，可以确定机械臂在空间中的姿态和位置。
利用旋转矩阵和变换矩阵等方法，可以建立机械臂的正运动学和逆运动学方程，为后续的轨迹规划和动力学建模提供基础。
四、动力学建模机械臂的动力学建模是为了分析机械臂在运动过程中对各关节所需的动力、力矩等物理量。
通过运动学分析得到的姿态和位置数据，结合机械臂的质量、惯性、摩擦等参数，可以建立机械臂的动力学模型，为控制系统的设计提供理论基础。
五、控制系统设计1. 运动控制对于机械臂的精确运动控制，需要设计合适的控制算法和控制器。
常见的控制方法包括PID控制、模糊控制、神经网络控制等，通过对机械臂动力学模型的分析，选择适当的控制方法和参数，设计出稳定而高效的运动控制器。
3自由度机械手设计说明书
目录一、确定机械手设计方案 (3)1.1、机械手基本形式和自由度数的选择 (3)1.2、机械手手部夹紧结构方案设计 (4)1.3、机械手的手臂（水平方向和垂直方向）结构方案设计 (4)1.4、机械手的腰座结构方案设计 (4)二、部分执行机构的理论分析和设计计算 (5)2.1、手爪执行机构的分析计算及相关尺寸的确定 (5)2.1.1、手抓的力学分析 (5)2.1.2、手爪夹紧力和驱动力的的计算 (7)2.1.3、液压缸主要参数的确定 (8)2.2、水平手臂的设计和计算 (10)2.3、机身升降机构的计算 (11)2.3.1、手臂偏重力矩的计算 (11)2.3.2、升降不自锁条件分析计算 (12)2.3.3、手臂做升降运动的液压缸驱动力的计算以及相关尺寸的确定 (13)2.4、驱动回转轴回转的电机选型有关参数计算 (15)2.4.1、有关参数的计算 (15)2.4.2、电机型号的选择 (16)2.5、液压传动系统设计 (17)2.5.1、确定液压系统基本方案 (17)2.5.2、拟定液压执行元件运动控制回路 (17)2.5.3、液压源系统的设计 (17)2.5.4、绘制液压系统图 (18)三、机械手控制系统的硬件设计 (18)3.1、机械手工艺过程与控制要求 (18)3.2、机械手的作业流程 (18)3.3、机械手操作面板布置 (19)3.4、控制器的选型 (19)3.5、控制系统原理分析 (20)3.6、I/O地址分配 (20)3.7、PLC原理接线图 (21)四、参考文献 (21)一、确定机械手设计方案1.1、机械手基本形式和自由度数的选择常见的工业机械手根据手臂的动作形态,按坐标形式大致可以分为以下4种: (1)直角坐标型机械手;(2)圆柱坐标型机械手; ( 3)球坐标(极坐标)型机械手; (4)多关节型机机械手。
其中圆柱坐标型机械手结构简单紧凑,定位精度较高,占地面积小。
因为设计要求搬运的棒料的质量达40KG，且直径达160MM，长度大约为250MM，考虑在满足系统工艺要求的前提下，尽量简化结构，以减小成本、提高可靠度。
三自由度机械臂毕业设计
三自由度机械臂毕业设计毕业设计题目：三自由度机械臂设计与控制一、设计背景三自由度机械臂是工业机器人中常见的一种结构，通常由三个关节驱动器构成，可以实现在三个方向上的运动。
该设计旨在研究三自由度机械臂的结构设计和控制算法，提高其运动精度和稳定性，以满足工业生产中对机器人精准操作的需求。
二、设计内容1.机械结构设计：根据机械臂的工作范围和负载要求，设计合适的机械结构，包括三个关节的连杆长度、角度范围等，确保机械臂能够在工作空间内自由灵活地运动，并能承受所需的负载。
2.关节驱动器选择：选择合适的关节驱动器，比如伺服电机、步进电机等，确保驱动器能够提供足够的转矩和精确的控制，以实现机械臂的精准运动。
3.控制系统设计：设计相应的控制系统，包括运动规划、轨迹跟踪、碰撞检测等算法，实现机械臂在各种工作场景下的自动化操作。
同时，考虑到三自由度机械臂的运动学模型，设计合理的控制策略，提高机械臂的运动精度和稳定性。
4.系统集成和调试：将机械结构、关节驱动器和控制系统进行集成，通过实验验证机械臂的性能和稳定性，调试控制算法，不断优化设计方案，使机械臂达到预期的工作效果。
三、设计目标1.实现三自由度机械臂在三维空间内的高精度运动，能够完成各种复杂的工作任务。
2.提高机械臂的运动速度和稳定性，减少运动过程中的振动和误差，提高工作效率。
3.实现机械臂与外部环境的智能交互，通过传感器实时监测工作环境，避免碰撞和危险情况的发生。
4.设计简洁高效的控制系统，具有良好的实时性和可靠性，便于操作和维护。
四、预期成果通过以上设计内容和目标，预期能够完成一台具有高精度运动和稳定性的三自由度机械臂原型机，并实现其在工业生产中的应用。
同时，可以得到相关的技术研究成果，为工业机器人领域的发展贡献一份力量。
五、结语三自由度机械臂的设计与控制是一个具有挑战性和重要性的课题，需要多方面的知识和技能综合运用。
希望通过本次毕业设计，能够全面学习和掌握机械臂设计与控制的相关知识，提升自己在工程领域的实践能力和创新能力，为未来的科研和工作打下坚实的基础。
三自由度机械手毕业设计
摘要机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，由其控制系统执行预定的程序实现对工件的定位夹持。
完全取代了人力，节省了劳动资源，提高了生产效率。
本设计以实现铣床自动上下料为目的，设计了个水平伸缩距为200mm，垂直伸缩距为200mm具有三个自由度的铣床上下料机械手。
机械手三个自由度分别是机身的旋转，手臂的升降，以及机身的升降。
在设计过程中，确定了铣床上下料机械手的总体方案，并对铣床上下料机械手的总体结构进行了设计，对一些部件进行了参数确定以及对主要的零部件进行了计算和校核。
以单片机为控制手段，设计了机械手的自动控制系统，实现了对铣床上下料机械手的准确控制。
关键词：机械手；三自由度；上下料；单片机AbstractManipulator , an automation equipment with function of grabbing and moving the workpiece ,is used in an automated production process.It perform scheduled program by the control system to realize the function of the positioning of the workpiece clamping. It completely replace the human, saving labor resources, and improve production efficiency.This design is to achieve milling automatic loading and unloading .Design a manipulator with three degrees of freedom and 200mm horizontal stretching distance, 120mm vertical telescopic distance. Three degrees of freedom of the manipulator is body rotation, arm movements, as well as the movements of the body. In the design process, determine the overall scheme of the milling machine loading and unloading manipulator and milling machine loading and unloading manipulator, the overall structure of the design parameters of some components as well as the main components of the calculation and verification. In the means of Single-chip microcomputer for controlling, design the automatic control system of the manipulator and achieve accurate control of the milling machine loading and unloading.Key words: Manipulator; Three Degrees of Freedom; Loading and unloading; single chip microcomputer目录摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．I第1章绪论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.1选题背景．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． (1)1.2设计目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.3国内外研究现状和趋势．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21.4设计原则．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2第2章设计方案的论证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32.1 机械手的总体设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32.1.1机械手总体结构的类型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32.1.2 设计具体采用方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42.2 机械手腰座结构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52.2.1 机械手腰座结构设计要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52.2.2 具体设计采用方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52.3 机械手手臂的结构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．62.3.1机械手手臂的设计要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．62.3.2 设计具体采用方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72.4 设计机械手手部连接方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72.5 机械手末端执行器（手部）的结构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．82.5.1 机械手末端执行器的设计要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．82.5.2 机械手夹持器的运动和驱动方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92.5.3 机械手夹持器的典型结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92.6 机械手的机械传动机构的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．102.6.1 工业机械手传动机构设计应注意的问题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．102.6.2 工业机械手传动机构常用的机构形式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．102.6.3 设计具体采用方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．122.7 机械手驱动系统的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．122.7.1 机械手各类驱动系统的特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．122.7.2 机械手液压驱动系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．132.7.3机身摆动驱动元件的选取．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．132.7.4 设计具体采用方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．142.8 机械手手臂的平衡机构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14第3章理论分析和设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．163.1 液压传动系统设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．163.1.1 确定液压传动系统基本方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．163.1.2 拟定液压执行元件运动控制回路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．173.1.3 液压源系统的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．173.1.4 确定液压系统的主要参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．173.1.5 计算和选择液压元件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．243.1.6机械手爪各结构尺寸的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26 第4章机械手控制系统的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．284.1 系统总体方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．284.2 各芯片工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．284.2.1 串口转换芯片．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．284.2.2 单片机．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．294.2.3 8279芯片．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．304.2.4 译码器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．314.2.5 放大芯片．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．324.3 电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．334.3.1 显示电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．334.3.2 键盘电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．334.4 复位电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．334.5 晶体振荡电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．344.6 传感器的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38CONTENTS Abstract (I)Chapter 1 Introduction (1)1.1 background (1)1.2 design purpose (1)1.3 domestic and foreign research present situation and trends (2)1.4 design principles (2)Chapter 2 Design of the demonstration (3)2.1manipulator overall design (3)2.1.1 manipulator overall structure type (3)2.1.2 design adopts the scheme (4)2.2 lumbar base structure design of mechanical hand (5)2.2.1 manipulator lumbar base structure design requirements (5)2.2.2specific design schemes (5)2.3mechanical arm structure design (6)2.3.1 manipulator arm design requirements (6)2.3.2 design adopts the scheme (7)2.4 design of mechanical hand connection mode (7)2.5 the manipulator end-effector structure design (8)2.5.1 manipulator end-effector design requirements (8)2.5.2 manipulator gripper motion and driving method (9)2.5.3 manipulator gripper structure (9)2.6 robot mechanical transmission design (10)2.6.1 industry for transmission mechanism of manipulator design shouldpay attention question (10)2.6.2 industrial machinery hand transmission mechanism commonlyused form of institution (10)2.6.3 design adopts the scheme (12)2.7 mechanical arm drive system design (12)2.7.1 manipulator of various characteristics of the drive system (12)2.7.2 hydraulic drive system for a manipulator (13)2.7.3 Body swing the selection of drive components (13)2.7.4 Design the specific use of the program (14)2.8 mechanical arm balance mechanism design (14)Chapter 3 Theoretical analysis and design calculation (16)3.1 hydraulic system design and calculation (16)3.1.1 the basic scheme of hydrauic transmission system (16)3.1.2 formulation of the hydraulic actuator control circuit (17)3.1.3 hydraulic source system design (17)3.1.4 determine the main parameters of the hydraulic system (17)3.1.5 calculation and selection of hydraulic components (24)3.1.6 Manipulator calculation of the structural dimensions (26)Chapter 4 The robot control system design (28)4.1 Overall scheme (28)4.2 Chip works (28)4.2.1 serial conversion chip (28)4.2.2 MCU (29)4.2.3 8279 chip (30)4.2 .4 decoder (31)4.2.5 amplifier chip (32)4.3 Circuit design (33)4.3.1 show the circuit design (33)4.3.2 The keyboard circuit design (33)4.4 Reset circuit design (33)4.5 crystal oscillation circuit design (34)4.6 sensor selection (34)Conclusion (36)Acknowledgements (37)References (38)第1章绪论1.1选题背景机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。
三自由度机械手毕业设计
图2.3.1机械手基座的旋转运动
电机输出动能，经减速箱调节速度并传递到蜗杆，蜗杆与齿轮啮合传动，齿轮转动带动整个底座进行旋转运动。
2、自由度二：机械手的水平运动，如图2.3所示
图2.3.1机械手的前后运动
电机输出动能，经减速箱调节速度并传递到丝杆，再通过链条和螺旋机构转化为工作台的前后运动。
3、自由度三：机械手的垂直运动
图2.3.2机械手的上下运动
电机输出动能，经减速箱调节速度并传递到丝杆，再通过链条和螺旋机构转化为水平前后运动，最后经连杆机构转化为机械手的上下运动
4、机械手爪的夹紧与放松运动
图2.3.3通过上面的电机控制开夹
图2.3.4机械手夹紧与放松运动
电机输出动能，经减速箱调节速度并传递到传动轴，不同轴线的各传动杆通过万向铰链进行连接并传递动力，最近将杆件的旋转运动通过螺旋机构转化为手爪的夹紧或松开运动。
三自由度机械手
一、概述
1.1机电一体化技术
1.1.1机电一体化技术的定义和内容
机电一体化技术综合应用了机械技术、计算机与信息技术、系统技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术,接口技术及系统总体技术等群体技术,从系统的观点出发,根据系统功能目标和优化组织结构目标,以智能、动力、结构、运动和感知等组成要素为基础,对各组成要素及相互之间的信息处理、接口耦合、运动传递、物质运动、能量变换机理进行研究,使得整个系统有机结合与综合集成,并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下,形成物质和能量的有规则运动,在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。
慧鱼创意组合模型的主要部件采用优质尼龙塑胶制造，尺寸精确，不易磨损，可以保证反复拆装的同时不影响模型结合的精确度；构件的工业燕尾槽专利设计使六面都可拼接，独特的设计可实现随心所欲的组合和扩充。它由各种型号和规格的零件构成，类似于积木。零件的种类很多，几乎包括了机械课程和日常生活中的所有零件，如机械零件： 连杆、凸轮、齿轮（普通齿轮、锥齿轮、斜齿轮、内啮合齿轮、外啮合齿轮等）、蜗轮、蜗 杆、螺杆、铰链、带、链条、轴（直轴和曲轴）、联轴器、弹簧、减速器、齿轮箱、车轮等；电气零件：直流电机、灯泡、电磁气阀、行程开关、传感器（光敏、热敏、磁敏、触敏）、可调直流变压器、电脑接口板、PLC 接口板、红外线发射接收装置等；气动零件：储气罐、汽缸、活塞、气弯头、手动气阀、电磁气阀、气管等。由这些零件的不同组合便可构造出各式各样的模型，这些模型主要可分为两大类：技术组和机器人组。技术组又包括传感器技术组、气动技术组、汽车技术组、太阳能技术组、万能组合包。机器人组又包括3D 机器人、计算机器人、实验机器人、工业机器人、移动机器 人和气动机器人。
三自由度机械手总体设计及水平移动部件的结构设计
三自由度机械手总体设计及水平移动部件的结构设计摘要目前，机械手的应用已涉及更广泛的领域，各式各样的机械手亦都涌现了出来，并且日趋影响着人们的生活和工作。
机械手是一种将机械技术与电子设备相结合的智能化机械工具，一方面，机械手的制造模仿人类手臂的活动，按照指定程序进行对工件的搬运和工具的操持，它可以代替人在较为恶劣的环境中工作，减少因环境污染对人体造成的危害，减弱工作人员的负担，提高工作效率和自动化生产水平。
另一方面，机械手的出现又能弥补人们自身的缺陷，在生产作业中难免会出现重量较大工件的搬运或频繁而单一的机械操作，而此时机械手的使用便是最为行之有效的，如今，机械手的应用已不仅仅满足于生产线之间的机械性地搬运等职责，它亦被广泛应用于军事、医疗和我们的生活等多个社会层面，它通过人工编程，来达到各种动作，且动作严谨而规范，又有其多自由度更增加其灵活多样性，人们可以通过编程来使它完成指定的动作要求，完成不同场合的各种工艺操作，其结构和工作性能上充分继承了人类的灵活协调和机器的精确到位。
本次进行三自由度搬运机械手的设计,其结构内容包括：以垂直方向由步进电机带动滚珠丝杠使水平横梁所做的升降运动和以步进电机带动大小齿轮的啮合所做的水平回转等运动，即所谓的机械传动，考虑到机械传动的准确性和普遍性，故选用以步进电机作为其驱动系统，同样，在其水平方向的伸缩则采用了液压系统作为驱动源，包括手爪的运动亦是如此，液压系统具有工作污染小，占地空间小等优点。
关键词：机械手;搬用工件;三自由度；2 三自由度搬运机械手总体方案设计2.1 拟定设计方案在经历过设计初期参考文献的查阅和设计资料的整理、筛选，本人拟定了以下设计方案，其方案详情如下所示：方案：液压驱动本方案采用机械手结构形式：圆柱坐标型工作原理：（1）机械手臂的水平运动（左右运动）由液压缸驱动进行伸缩，其竖直方向的升降运动也靠液压缸的驱动来进行。
（2）支撑手臂底座的运动，无论是顺时针还是逆时针的转动，可由回转缸来实现其旋转运动。
三自由度搬运机械手机构设计
三自由度搬运机械手机构设计搬运机械手机构设计-三自由度机械手臂一、引言随着科技的发展，机器人在工业生产、物流等领域发挥着越来越重要的作用。
机械手臂作为机器人的重要组成部分，具有广泛的应用前景。
本文将介绍一种三自由度搬运机械手机构的设计。
二、设计目标本设计的目标是设计一种具备三个自由度的搬运机械手臂，能够实现灵活的运动，达到高效搬运的目的。
具体要求如下：1.三自由度：机械手臂具备三个关节，分别可以实现水平旋转、垂直旋转和前后伸缩的运动。
2.高承载能力：机械手臂需要具备足够的承载能力，能够稳定搬运重物。
3.灵活性：机械手臂需要具备足够的灵活性，能够适应不同的工作环境和搬运任务。
4.可控性：机械手臂需要具备良好的控制性能，能够通过外部控制实现精确的运动。
三、设计方案基于上述设计目标，我们提出以下设计方案：1.结构设计：机械手臂由三个关节组成，分别为水平旋转关节、垂直旋转关节和前后伸缩关节。
其中，水平旋转关节和垂直旋转关节采用舵机作为驱动装置，前后伸缩关节采用滑轨设计。
这种结构设计既能满足机械手臂的运动需求，又能够实现紧凑的机械结构。
2.材料选择：机械手臂的主要材料选择应考虑强度和重量的平衡。
我们可以采用铝合金作为机械手臂的主要材料，既能够满足强度要求，又能够降低自身的重量。
3.控制系统设计：机械手臂的控制系统应具备良好的控制性能，能够通过外部控制实现精确的运动。
我们可以采用嵌入式控制系统，通过编程控制机械手臂的运动，并且可以与其他设备进行数据交互，实现智能化的控制。
4.承载能力设计：机械手臂的承载能力需要根据实际应用需求进行设计。
我们可以根据机械手臂的结构和材料选择，进行力学分析和仿真，来确定机械手臂的承载能力。
四、设计步骤1.结构设计：设计机械手臂的结构，确定关节类型和数量，并确定机械手臂的整体尺寸。
2.材料选择：根据机械手臂的要求和预算限制，选择合适的材料，并确定机械手臂的材料规格。
3.控制系统设计：根据机械手臂的运动要求，设计控制系统的硬件和软件部分，并确定控制系统的接口和通信方式。
三自由度机械臂毕业设计
三自由度机械臂毕业设计
三自由度机械臂是一种用于完成复杂任务的机械装置。
其由三个关节连接的三段杆件组成，每个关节可实现旋转或者转动，使得机械臂能够在三轴上作运动。
三自由度机械臂的毕业设计可以从以下几个方面展开：
1. 控制算法设计：设计一个合适的控制算法，通过传感器获取机械臂的位置和姿态信息，并根据任务需求控制各个关节的运动，实现机械臂的精确控制。
2. 机械结构设计：根据机械臂的工作环境和任务要求，设计机械臂的结构和关节连接方式，使得机械臂能够承受工作负荷并保持稳定运行。
3. 运动规划：设计一个合适的运动规划算法，根据任务需求生成机械臂的轨迹，使得机械臂能够以最短路径或者最小能量消耗完成任务。
4. 通信和控制界面设计：设计一个用户友好的控制界面，通过与用户的交互实现机械臂的远程控制和监控。
5. 实验验证和性能评估：根据设计要求，制作样机并进行实际测试，验证设计的合理性和性能指标，并进行性能评估和分析。
以上是一些可能的设计方向，根据自己的兴趣和实际情况选择适合自己的方向进行深入研究。
希望对你的毕业设计有所帮助。
三自由度并联机器人设计
三自由度并联机器人设计一、BASE设计：(1)新建：打开solidworks软件，进入界面以后点击新建，选择新建“零件”。
(2)草图绘制，选择前视基准面，进入草图绘制界面。
(3)绘制草图：●使用多边形工具绘制正三角形，并使用智能尺寸设置边长为340mm。
●绘制R=15的圆作为构造线，在构造线上以线上一点为圆心，绘制R=5的小圆，并使用圆周陈列形成4个小圆。
●再使用一次圆周陈列，在三角形的三个角上形成相同的四个小圆。
如图：（4）使用特征工具栏中的拉伸，拉伸后形成的实体如图：(5)在拉伸后的实体上的一个面上画一个R=10的小圆，并拉伸20mm，形成一个凸台。
二、杆件1设计：草图绘制正三角形时，设置边长为280mm,其他做法同BASE 的做法。
三、杆件2设计（1）在草图中绘制R=12的圆。
（2）拉伸成，深度350，形成圆柱体。
（3）在圆柱的一个底面上绘制R=8的圆，拉伸，深度为30mm。
（4）使用特征——圆顶，选择小圆柱凸台的底面进行添加圆顶，长度为20mm。
（5）使用抽壳工具，厚度选择 3.00mm使圆柱形成薄壁。
四、杆件2设计：(1)草图上绘制R=9mm的圆，并拉伸，深度为300mm，形成圆柱如图：(2)使用草图工具中的矩形工具，在拉伸后的圆柱的一个底面上绘制如图所示的矩形，尺寸约束如图所示。
(4)拉伸切除，深度设置为20mm。
(5)在截面上画R=5的圆。
(6)拉伸，选择方式为两侧对称，深度为30mm。
完成的杆件2的轴测图如下：四、球副座设计(1)在草图上绘制如下草图：(2)使用线性阵列中的圆周阵列，形成其他三个小圆。
(3)拉伸，深度设为10mm。
(4)在圆柱一表面绘制草图：并拉伸形成如下(5)在凸台表面绘制R=11.6的半圆。
(6)使用扫描切除工具，形成半球凹曲面。
五、转动副底座设计：(1)方法同球副座设计，形成如下：(2) 使用矩形工具在底面上绘制的草图如下：(3)使用拉伸切除命令，深度设为20mm。
三自由度机械手设计说明书
三自由度机械手【中文摘要】在工业上，自动控制系统有着广泛的应用，如工业自动化机床控制，计算机系统，机械手等。
而机械手是相对较新的电子设备，它正开始广泛应用于各个领域。
本设计为三自由度直角坐标型下棋机器手，其工作方向为三个直线方向。
在控制器的作用下，它实现的是将棋子从棋盘上A拿棋子到棋盘B位置这一简单的动作,本文是对整个设计工作较全面的介绍和总结。
【关键词】三自由度，直角坐标，机械手，爪部，丝杠，齿条。
Robotic manipulator with Three-Degree-of-Freedom Abstract: Industrially, automatic control systems are found in numerous applications, such as automation machine tool control, computer systems and robotics. Industrial robots are relatively new electromechanical devices that are beginning to change the appearance of modern industry. This scheme introducedacylindricalrobot for three degree of freedom. It is composed of three linear axes current control only allows these devices move from one assembly line to other assembly line in space, perform relatively simple tasks. This paper is more comprehensive introduction and summing-up for the for the whole design work.Key words：three degrees of freedom, cylindrical, mechanical hand.目录第一章绪论 (1)1.1概述 (1)1.2特点 (1)1.3国内外研究现状 (2)第二章总体设计 (4)2.1 机械手的组成及各部分关系概述 (4)2.2机械手的设计分析 (7)2.2.1 设计要求 (7)2.2.2总体方案拟定 (7)2.2.3 机械手主要技术性能参数 (8)第三章机械手的机械系统设计 (10)3.1 机械手的运动系统分析 (10)3.1.1 机械手的运动概述 (10)3.2机械手的执行机构设计 (11)3.2.1 末端执行机构（爪部）设计 (11)3.2.2手臂机构的设计 (14)3.2.3 腰部和基底设计 (17)3.2.4步进电机和轴承的选取 (20)第四章控制系统简述 (23)4.1 控制流程 (23)4.1.1 运动过程分析如下表4-1 (23)4.1.2 机械手的运动和执行过程如图4-1 (23)4.2 控制方式 (24)第五章机械手运行时应采取的安全措施 (25)5.1 操作以及安全要求 (25)第六章整体评价以及心得体会............................ 错误！未定义书签。
机电一体化课程设计-三自由度机械手设计要点
摘要本次设计实验用三自由度机械手为实验用专用机械手，主要由手爪、手臂、机身、机座等组成，具备上料、搬运等多种功能，本机械手机身采用机座式，实验对象围绕机座布置，其坐标形式为关节式，具有水平旋转、手臂竖直摆动等3个自由度；驱动方式为电机驱动，利用电机带动减速机，减速机减速后带动旋转轴实现各个回转运动。
电动驱动的优点是控制精度高，能精确定位，反应灵敏，可实现高速、高精度的连续轨迹控制，伺服特性好。
本次设计的机械手能对不同物体完成多种动作。
采用单片机控制系统，最终实现关节的伺服控制和制动、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的在线修改程序、设置参考点和回参考点。
关键词：机械手；电机驱动；伺服。
目录摘要 . (I)Abstract . .............................................................................. 错误！未定义书签。
第1章绪论 . (1)1.1 题目提出的意义 (1)1.2 国内外发展现状 (1)第2章方案的确定与比较分析 (3)2.1 机械手机械系统的比较与选择 (4)2.2 机械手驱动系统的比较与选择 (6)第3章驱动源的选择与设计计算 (9)3.1 主要技术参数的确定 (9)3.2 各关节电机的选择计算 (10)3.2.1 大臂旋转电机的选择 (11)3.2.2 小臂旋转电机的选择 (12)3.2.3 腰部旋转电机的选择 (13)第4章手部结构设计 (15)4.1 夹持式手部结构 (15)4.1.1 手指的形状和分类 (15)4.1.2 设计时考虑的几个问题 (15)4.2 手部夹紧气缸的设计 (16)4.2.1 弹簧的设计计算 (16)4.2.2 对于压缩弹簧稳定性的验算 (17)4.2.3 疲劳强度和应力强度的验算。
(17)4.2.4 手部驱动力计算 (18)4.2.5 气缸直径的设计计算 (19)4.2.6 缸筒壁厚的设计 (21)4.2.7 活塞杆运动行程的计算 (21)第5章各机械部件的设计选择与校核 (23)5.1 轴的设计与校核 (23)5.1.1 大臂旋转轴的设计 (23)5.1.2 大臂轴的强度校核 (24)5.2 键的选择与强度的校核 (27)5.3 轴承寿命的校核 (30)5.4 联轴器的选择与圆锥销的校核 (31)5.4.1 联轴器的选择. (31)5.4.2 联轴器圆锥销的校核 (32)第6章控制系统设计 (33)6.1 单片机最小系统 (33)6.1.1 8051单片机介绍 (34)6.2.2 复位电路 (36)6.1.3 振荡电路 (36)6.2 串行接口电路 (37)6.3 传感器 (38)6.3.1 传感器的选型 (38)6.3.2 硬件电路的设计 (39)6.4 电动机的控制 (40)6.4.1 L298N 电机驱动芯片简介 (40)6.4.2 硬件电路图 (41)结论 . (42)致谢 . (43)参考文献 . (44)CONTENTSAbstract . .............................................................................. 错误！未定义书签。
三自由度搬运机械手的设计
三自由度搬运机械手的设计首先，结构设计是机械手设计中的关键因素。
三自由度搬运机械手一般由底座、臂架和末端执行器组成。
底座一般采用固定结构，能够提供稳定的支撑，通常由重型材料构造，以确保机械手的稳定性。
臂架则是机械手的主体结构，需要考虑强度、刚度和重量等因素，一般采用轻质高强度材料，如铝合金或碳纤维等。
末端执行器需要根据具体搬运任务选择，可以是夹爪、吸盘、磁腔等，确保能够牢固地抓住物体。
其次，动力传递系统是机械手性能的重要组成部分。
三自由度机械手一般需要多个电机来驱动，需要设计合理的传动装置将电机的旋转转化为机械手臂的运动。
常用的传动装置包括齿轮传动、链条传动和同步带传动等。
选择合适的传动方式需要考虑机械手运动的速度、精度和负载要求，以及可靠性和维修性等因素。
最后，控制系统是机械手完成功能的关键。
三自由度搬运机械手通常采用闭环控制系统，用来控制机械手的运动轨迹和力度。
控制系统一般包括传感器、控制器和执行器等组成部分。
传感器用来检测机械手的位置、速度和力度等参数，常见的传感器包括位置传感器、速度传感器和力传感器等。
控制器根据传感器的反馈信息来控制机械手的运动，可以采用PID 控制、模糊控制或者神经网络控制等算法。
执行器是根据控制信号实际执行机械手的运动，可以是驱动电机或者液压缸等。
在设计过程中，需要考虑机械手的工作空间和负载能力。
工作空间是机械手能够到达的空间范围，可以通过机械结构和动力传递系统的设计来实现。
负载能力是机械手能够提供的最大搬运重量，需要根据具体应用来确定，同时还需考虑安全因素，确保机械手能够稳定地搬运物体。
总结而言，设计一台高效可靠的三自由度搬运机械手需要综合考虑结构设计、动力传递和控制系统等多方面因素，以满足具体的搬运任务要求。
设计人员需要有深厚的机械设计和控制理论基础，结合实际应用需求进行设计，以确保机械手的性能和稳定性。
三自由度并联机构的设计
XX大学毕业设计(论文)三自由度并联机构的设计所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日摘要并联机构具有刚度大、承载能力强、误差小、精度高、自重负荷比小、动力性能好、控制容易等一系列优点可以作为航天上的对接器、航海上的潜艇救援对接器；工业上可以作为大件的装配机器人、精密操作的微动器；可以在汽车总装线上自动安装车轮部件；另外，医用机器人，天文望远镜等都利用了并联技术。
本文并联机构的研究方向：（1）并联机构组成原理的研究研究并联机构自由度计算、运动副类型、支铰类型以及运动学分析、建模与仿真等问题。
（2）并联机构运动空间的研究包括运动空间分析及仿真、可达工作空间求解（如数值求解法、球坐标搜索法等）、机构干涉计算及位置分析等。
（3）并联机构结构设计的研究并联机构的结构设计包括很多内容，如机构的总体布局、安全机构设计。
由于本人水平有限，文中的错误和不足在所难免，恳请各位老师给予批评和指正。
关键词：三自由度；虚拟样机；并联机构AbstractParallel mechanism with high rigidity, strong bearing capacity, small error, high precision, small self-weight loading ratio, good dynamic performance, easy control and a series of advantages can be used as a submarine rescue docking docking device, maritime space on; the industry can be used as micro - actuator assembly machines, large precision operation; you can automatically install the wheel assembly in automobile assembly line; in addition, medical robotics, astronomical telescope, using parallel technology.The direction of the research of parallel mechanism:(1) study on the principle of parallel mechanism.The degree of freedom parallel mechanism, motion pair of calculation type, hinge type and kinematic analysis, modeling and Simulation of the.(2) for parallel mechanism workspaceIncluding the motion space analysis and simulation, the reachable workspace solution (such as numerical method, sphere coordinate searching method etc.), mechanism of interference analysis and location.(3) for parallel mechanism structure designStructure design of parallel mechanism includes many contents, such as the design of general layout, organization security mechanism.Because of my limited ability, mistakes and shortcomings in this paper can hardly be avoided, ask teachers to give the criticism and correction.Keywords three degree of freedom parallel mechanism; virtual prototype;目录第1章前言 (1)1.1 课题研究背景意义 (2)1.2 国内外研究现状 (3)第2章三自由度并联的结构及工作原理 (6)2.1 并联运动机构概述 (6)2.2 三自由度并联的结构及机械运动原理 (6)2.3 控制系统结构及工作原理 (7)2.4 并联机构工作空间的分析 (8)第3章并联机构主要部件的设计 (10)3.1 电动机选型 (10)3.1.1电机的分类 (10)3.1.2电机的选择 (10)3.2 电动推杆选择 (11)3.3机构力的计算 (14)第4章并联机构机并联机构空间分析 (20)4.1并联机构并联机构机的运动学约束 (20)4.1.1 连杆杆长约束 (20)4.1.2 运动副转角约束 (20)4.1.3 连杆杆间干涉 (21)4.2 确定并联机构空间的基本方法 (21)第5章三自由度并联机构三维建模 (22)5.1设计结果 (22)5.1并联机构solidworks三维建模 (22)第6章Adαms建模过程 (23)6.1 Adams软件介绍 (23)6.1.1 Adams软件简介 (23)6.1.2 ADAMS软件基本模块 (25)6.2 Adams 建模过程 (28)6.2.1 启动ADAMS (29)6.2.2 设置工作环境 (29)6.2.3 创建旋转副、移动副、移动驱动、固定约束 (30)6.3 仿真结果 (33)结论 (35)参考文献 (36)致谢 (37)第1章前言1.1 课题研究背景意义并联机器人与已经用的很好、很广泛的串联机器人相比往往使人感到它并不适合用作机器人，它没有那么大的活动空间，它活动上平台远远不如串联机器人手部来得灵活。
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学号：密级：武汉东湖学院本科生毕业论文(设计) 三自由度并联机械手的设计院(系)名称：机电工程学院专业名称：机械设计制造及其自动化学生姓名：指导教师:二〇一六年五月六日郑重声明我郑重声明：本人恪守学术道德，崇尚严谨学风，所呈交的学术论文是本人在老师的指导下，独立进行研究工作所取得的结果。
除文中明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何他人已经发表和撰写过得内容。
论文为本人亲自撰写，并对所写内容负责。
本人签名：日期：2016年5月7号摘要随着机器人技术的快速发展，并联机械手的应用领域越来越广，已成为当今机器人领域新的研究热点。
针对并联机械手机构比传统串联机械手更复杂的问题，本文以一种轻型高速的三自由度Delta 并联机械手为例，在完成其运动学的基础上，对并联机械手进行了建模以及装配。
首先，本文介绍了三自由度并联机械手机构的工作原理，并对其进行了运动学分析。
其中，对机构的自由度进行的计算，采用几何法求得了其运动学正解以及其运动学逆解。
其次，对机构进行了速度模型及雅克比矩阵的分析。
实现了solidworks对机构的零部件与装配图三维建模。
最后，通过个零部件的配合，实现了三自由度并联机械手的装配。
关键词：并联机械手；三自由度；3D建模ABSTRACTWith the rapid development of robot technology, parallel manipulator used more and more widely, has become the hot spot in the field of new robots today. In view of the parallel manipulator mechanism more complex than the traditional serial manipulator problem, based on a lightweight high-speed three degree of freedom parallel manipulator as an example, the Delta at the completion of its kinematics, on the basis of the parallel manipulator has carried on the modeling and assembly.First, this paper introduces the working principle of three degrees of freedom parallel manipulator mechanism, and carries on the kinematics analysis. Among them, the institution of degree of freedom for the calculation of geometric method is used to obtain the positive kinematics solution and its inverse kinematics solution. Second, the institutions for the velocity model and the Jacobi matrix analysis. Implements the solidworks for spare parts and assembly drawing 3 d modeling of the organization. Finally, by a spare parts, implements the three degree of freedom parallel manipulator assembly.Keywords: Parallel manipulator；Three degrees of freedom；3D modeling目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章引言 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 课题目的及意义 (1)1.3 课题研究内容 (1)第2章并联机械手的概述 (3)2.1 关于并联机械手 (3)2.1.1 并联机械手的定义与特点 (3)2.1.2 并联机械手的研究现状 (4)2.2 并联机械手的工业应用 (5)2.3 本章小结 (6)第3章三自由度并联机械手的运动学分析 (7)3.1 机构简介 (7)3.2 自由度分析 (7)3.3 运动学分析 (8)3.3.1 运动学逆解 (9)3.3.2 运动学正解 (9)3.3.3 速度模型及雅克比矩阵 (12)3.4 本章小结 (13)第4章并联机械手的建模与装配 (14)4.1 三维建模软件solidworks简介 (14)4.2 并联机械手的三维建模 (14)4.3 并联机械手零件实体造型 (14)4.4 并联机械手装配 (16)4.5本章小结 (17)总结.....................................................................................,. (18)参考文献 (19)致谢 (20)附录 (21)第1章引言1.1课题背景翻开整个人类的历史，就会发现这是一部不断认识世界、改造世界的发展历史，一部伴随生产工具不断提高的生产力进步史。
18世纪中叶，英国人瓦特发明了蒸汽机是工业革命的象征，也是人类从体力劳动到动态机械制造变化的一次重大飞跃。
20 世纪中叶之后，已开始出现高度自动化的机械设备，但由于市场的激烈竞争，只有创造出既能不断改变产品适应市场需要，又能具备高效的自动化生产能力的柔性自动化系统才能满足当时的生产环境。
在这种情况下，人类的长幻想机器人出现在历史性时刻。
自世界第一台工业机器人诞生以来，机器人技术已广泛应用于工业生产中的各个领域，如航空航海、汽车及汽车零部件、加工制造、食品工业、医疗器械、娱乐设施等领域。
其中，弧焊机器人，点焊分布机器人，焊接机器人，装配机器人，喷漆机器人和搬运机器人等工业机器人已产业化生产线被广泛采用，它大大降低了人类的劳动强度，也大大提高了生产效率和产品质量。
1.2课题目的及意义并联机器人是一种空间多环结构，其表现出刚度大、惯量低、精度高、负重比大、动力性能好以及结构紧凑等优点，这恰好弥补了串联机器人在这些方面的不足，扩宽了机器人的应用范围，因而得到了机器人领域各学者的广泛关注并成为机器人领域新的研究热点。
在各行各业中普遍存在的，由人工来完成的诸如抓取、分拣以及包装等大量的重复性高强度操作，通常此类操作只需三个自由度。
因此三自由度并联机构在实现空间上三个方向平动方面受到极大的关注。
具有三个平动自由度的高速并联机械手以其高速的特性较好的满足了工业生产的需求，同时避免了人工操作给产品造成的不同程度污染。
在这类高速并联机械手当中最具有代表性的当属三自由度Delta 机构，它是由R. Clavel 博士于1985 年发明的，目前被广泛地应用在食品包装、电子半导体、医疗等行业。
1.3课题研究内容高速并联机构自Delta机构发明以来，取得了长期稳定的发展，在医药、电子、食品等生产线的后包装领域取得了重要应用。
这种设计在该行业的应用包装生产线，不仅实现了快速处理和包装材料，而且实现位置放材料，在很大程度上提高生产效率，节约劳动成本。
随着中国经济的不断发展，生产的标准化、规范化趋势将逐渐显露，对于生产效率的追求也必将越来越明显。
所以，该类应用型机械的开发在未来将具备强大的市场竞争力。
本文分析了三自由度并联机械手机构的工作原理，并进行了运动学分析。
其中，通过解析法获得了机械手运动学逆解，并由几何法求得了其运动学正解。
实现solidworks建立模型并且对零件的装配。
第2章并联机械手的概述Array 2.1关于并联机械手2.1.1 并联机械手的定义及特点传统意义的工业机械手一般都是串联机构，即开环机构，串联机构在其末端执行器与基座之间只有唯一的一条运动链。
与串联机构比较，并联机械手的末端执行器是通过至少两条运动链与基座相连接的，并且每一条运动链都是唯一的移动副或转动副驱动。
比较典型的并联机械手，如图 2.1 所示。
综上所述，可以对并联机械手作以下定义：末端执行器（动平台）通过至少两条运动链联接基座（静平台），并具有两个或两个以上自由度的一种闭环机构，又称并联机构，其结构示意图如下面图 2.2 。
图2.1 经典并联机械手示意图图2.2 并联机构示意图和传统的串联机构相比，并联机构的零部件数目相对较少，而且都是一些常见通用的零部件，如虎克铰、球铰、滚珠丝杠、伺服电机、伸缩杆件等零部件。
由于这些通用的零部件可由专业的生产商模块化大规模制造，因此，其具有性能高、成本低的优点，对于并联机械手的开发设计十分有利。
除了上述所描述在结构上的突出特点以外，并联机械手在实际应用中还有其他更多的优势，主要优点如下：（1）负重比大。
并联机构的每条运动链都要承受载荷，因此，在相同的自重情况下，并联机构较串联机构具有更大的承载能力。
（2）刚度大。
并联机构的每条运动链可以分享载荷，同时大多数情况下可以设计其只承受拉成仅受拉力与压力载荷。
高的刚度使得每条运动链上的变形都极小，确保了并联机构上末端执行器的位置精度。
（3）惯量低。
大多数驱动器直接固定在基座上，如伺服电机是直接固定在机架上的，因此并联机构中需要运动的零部件质量较小。
（4）动态性能好。
并联机构中的运动零部件惯性低，质量轻的优势。
（5）运动精度高。
并联机构中的误差是由各条运动链均分的，不像串联机构的误差主要来自各个关节误差的累积。
因此，并联机构误差相对较小并保证了运动精度。
（6）成本低。
并联机构的大多数零部件都是标准件。
当然并联机构作为一种新型机构，也有其自身的不足，比如，由于结构的原因，它的运动空间相对就比较小。
综上分析，并联机构与串联机构之间形成了鲜明的对比。
串联机构的优点通常都成为了并联机构的缺点，相反地，并联机构的优点很多又恰好是串联机构的缺点。
它们之间的这种关系，有的学者将其称为串联并联间的“对偶”关系，并以这种“对偶”关系为切入点，来进一步的深入研究串联、并联机构，现将它们之间的特点比较如表2.1所示。
表2.1并联与串联机械手性能比较2.1.2 并联机械手的研究现状随着近几年并联机构的研究热潮，针对其各方面特性的研究也随之展开。
当前，国内外关于并联机械手的研究主要集中在机构设计理论、运动学求解与分析、动力学建模、运动学标定、控制策略研究等方面。
并联机械手的性能从根本上取决于其机构设计。