新乡学院
2012届毕业设计
小型三轴机械手
论文作者姓名：__ 臧俊涛__
所在院系：__机电工程学院_____
所学专业：机械制造及其自动化指导老师：_ 张国智 _
论文完成时间：_20121年 5 月 12 日___
目录
内容摘要 (2)
关键词 (2)
Abstract (2)
Key word (3)
前言 (4)
1．工业机械的发展 (4)
1.1机械手在生产中的应用 (6)
2 .三轴机械手的整体设计方案 (6)
2.1 整体结构设计 (7)
2.2 X轴设计 (8)
2.3 Y轴设计 (11)
2.4 Z轴设计 (13)
2.5 夹具机械设计 (15)
参考文献 (20)
致谢 (21)
内容摘要：工业机器手由操作机(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。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平，可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产机械手的结构形式比较简单，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。
关键词：机器手效率简单适应性
Abstract：Industrial machine by hand CaoZuoJi (mechanical body), controller, servo drive system and detection sensor, which is a kind of copy operation, automatic control, can repeat programming in 3 d space, can finish all kinds of assignments electromechanical integration of the automatic production equipment. Particularly suitable for many varieties, change of flexible production batch. It to help stabilize, improve product quality, raise efficiency in production, improve working conditions and product rapid renewal plays a very important role. Production application manipulator can be used to increase production of automation level, can reduce labor intensity, ensure the quality of products, and realize safe production of the manipulator structure form began comparing simple, general manipulator can quickly change working procedures, good
daptability, so it continues to transform the production of medium and small batch production of a wide range of references. Key word: a manipulator，Efficiency; Simple; adaptability
前言
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。在工业生产中应用的机械手被称为工业机械手。
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。
工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间。
机机械手是一种能自动控制并可从新编程以变动的多功能机器，他有多个自由度，可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。
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．工业机械的发展
1.1工业机械手的起源
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
[]4
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。
美国还十分注意提高机械手的可靠性，改进结构，降低成本。如Unimate公司建立了8年机械手试验台，进行各种性能的试验。准备把故障前平均时间（注：故障前平均时间是指一台设备可靠性的一种量度。它给出在第一次故障前的平均运行时间），由400小时提高到1500小时，精度可提高到±0.1毫米。
德国机器制造业是从1970年开始应用机械手，主要用于起重运
输、焊接和设备的上下料等作业。德国KnKa公司还生产一种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制。
瑞士RETAB公司生产一种涂漆机械手，采用示教方法编制程序。瑞典安莎公司采用机械手清理铸铝齿轮箱毛刺等。
日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进二种典型机械手后，大力研究机械手的研究。据报道，1979年从事机械手的研究工作的大专院校、研究单位多达50多个。1976年个大学和国家研究部门用在机械手的研究费用42%。1979年日本机械手的产值达443亿日元，产量为14535台。其中固定程序和可变程序约占一半，达222亿日元，是1978年的二倍。具有记忆功能的机械手产值约为67亿日元，比1978年增长50%。智能机械手约为17亿日元，为1978年的6倍。截止1979年，机械手累计产量达56900台。在数量上已占世界首位，约占70%，并以每年50%～60%的速度增长。使用机械手最多的是汽车工业，其次是电机、电器。预计到1990年将有55万机器人在工作。
第二代机械手正在加紧研制。它设有微型电子计算机控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，使机械手具有感觉机能。目前国外已经出现了触觉和视觉机械手。
第三代机械手（机械人）则能独立地完成工作过程中的任务。它与电子计算机和电视设备保持联系。并逐步发展成为柔性制造系统FMS(Flexible Manufacturing system)和柔性制造单元(Flexible Manufacturing Cell)中重要一环。
1.2工业机械手在生产中的应用
机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象。机械手可
以完成许多工作，如搬物、装配、切割、喷染等等，应用非常广泛
[]5
广泛。
在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题。各行各业的自动化水平越来越高，现代化加工车间，常配有机械手，以提高生产效率，完成工人难以完成的或者危险的工作。可在机械工业中，加工、装配等生产很大程度上不是连续的。据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有75%是小批量生产；金属加工生产批量中有四分之三在50件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的5%。从这里可以看出，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的。目前在我国机械手常用于完成的工作有：注塑工业中从模具中快速抓取制品并将制品传诵到下一个生产工序；机械手加工行业中用于取料、送料；浇铸行业中用于提取高温熔液等等。
2.三轴机械手的总体设计方案
本课题是电子行业三轴式机械手的设计，是机械手中最简单的一种。本设计主要任务是完成机械手的结构以及传动方面设计。在本章中对机械手的驱动机构等进行了初步确定。因此，在机械手的执行机构、传动机构是本次设计的主要任务。（本设计中用到的视图均为第三视角视图）
2.1整体结构设计
机械手即为三轴。确定为X轴、Y轴、Z轴。X轴为水平方向有效行程为300
Y轴为水平面上垂直于X轴的方向有单效行程为300，Z轴为竖直方向垂直于XY轴，有效行程为100。结构图如下图所示
图2.1 整体结构
2.2 X轴设计
电机选择
由于扭距不是很大，选用200v.200w的步进电机即可
由于X轴行程较长又考虑到成本决定采用同步皮带传动。为了方便编程和控制系统的分辨率较高可用1：1的传动比。
同步轮选用用传动如下
图2.2传动示意图
由于同步皮带需要张紧和为了装配方便。故一个同步轮做成可以调节即可。固定方式可做成如下结构。初步确定中心距为375
为了平稳可用两条直线滑轨支持，同步带位于两条滑轨之间。两条滑轨中心距为65。滑轨选用示间图如下
图2.3 示间图
每台机器都要整机复位，选用一个欧母龙的槽形光电感应器
和不锈钢割制的1.5厚的感应片就可满足复位要求
为了防止撞机和滑块滑出滑轨故在导轨一端做一个用聚氨酯做成的那限位装置
由于X轴要带到动整个Z轴移动，上边所做的同步轮可调节机构可能会出现同步轮移动，造成同步带没有张紧，影响操作精度。可用螺栓加螺母来定位。结构如图下
图2.4 定位结构图
现在只差同步带连接部分，这部分可带动整个X轴的移动
整体X轴的结构图如下
图2.5 整体X轴的结构图
2.3 Y轴设计
Y轴主要放较轻的产品，结构与X轴相似，不用定位螺丝定位即可电机选择
由于扭距不是很大，选用200v.200w的步进电机即可
由于X轴行程较长又考虑到成本决定采用同步皮带传动。为了方便编程和控制系统的分辨率较高可用1：1的传动比。
同步轮选用用
传动和X轴相同如下
图2.6 传动示意图
由于同步皮带需要张紧和为了装配方便。故一个同步轮做成可以调节即可。固定方式可做成如下结构。初步确定中心距为375。
为了平稳可用两条直线滑轨支持，同步带位于两条滑轨之间。两条滑轨中心距为65。滑轨选用奇骏公司的EG15(高度为15，EG为型号) 每台机器都要整机复位，选用一个欧母龙的槽形光电感应器
和不锈钢割制的1.5厚的感应片就可满足复位要求
为了防止撞机和滑块滑出滑轨故在导轨一端做一个用聚氨酯做成的那限位装置
由于X轴要带到动整个Z轴移动，上边所做的同步轮可调节机构可能会出现同步轮移动，造成同步带没有张紧，影响操作精度。可用
螺栓加螺母来定位。结构如X轴图
现在只差同步带连接部分，这部分可带动整个Y轴的移动
整体Y轴的结构图与X轴的结构图一样。
2.4 Z轴的设计
Z轴与XY轴不同,行程较短且精度要求更高，故结构也完不一样.传动用高精度的研麿滚珠丝杆可达到精度。若电机用弹性联轴器与滚珠丝杆连接，会造成Z轴整体结构较长。可采用1：1的同步带传动。同步带设计的原理与XY轴相似。滚珠丝杆装配易出现蛇形摆动。做用宽度较宽的没直线导轨或两条直线滑轨来起导向和平稳丝杆螺母的作用。传动示意图如下
图2.7 传动示意图
同样同步轮做成可调节结构，结构图如图2.8
图2.8同步轮结构图
丝杆与滑轨之间的连接是丝杠是否移动顺畅和是否达到精度要求的主要原因。因此他们之间的配合相当重要，连接块的厚度必须保持在
+0.02之内。丝杆与滑块之间的连接示意图
图2.9 连接示意简图
图2.10 连接示意图
2.5 夹具机械设计
机械手抓取材料方式有很多，可以是电磁式的吸料，或真空式的吸料，可以直接用气爪夹起，也可以有机械方式夹起。此次设计主要是机械式的夹起。
2.5.1 确定手
根据设计要求设计出的手部结构如图所示：
图2.11手部结构图
图中N F为手指对工件的夹紧力，F为夹紧缸活塞杆的推力。
2.5.2 手部受力分析
经分析，手部受力图如图2-12所示
图2-12 机械手手部受力分析图
由图可知，手部结构对称，则
12F F = 由0y F =∑ 得
'1F ＝αcos 2F
且'1F ＝1F
由0)(1=∑
F M o 得 1F h='N F b 且'N F ＝N F
由几何关系有 h ＝αcos c
由上述等式可得：
FN ＝F b c 2)cos 1(2α 即 F= 22cos N b F c α
式中 b —手指回转中心到夹紧力作用点之间的距离；
C —手指回转中心到滑槽支点之间的距离；
α—工件被夹紧时手指滑槽方向与回转中心在水平方向的夹角。
2.5.3 手部夹紧力的计算
手指加在工件上的夹紧力，是设计手部的主要依据。必须对其大小、方向和作用点进行分析、计算。一般来说，夹紧力必须克服工件重力所产生的静载荷以及工件运动状态所产生的载荷（惯性力或惯性力矩），以使工件保持可靠的夹紧状态。
手指对工件的夹紧力可按下式计算（李允文，1994）：
123N F K K K G ≥＝1.5×1.02×4×0.98=5.93N 取FN =600N
式中：K1—安全系数，取K1＝1.5；
K2—工作情况系数，主要考虑惯性力的影响。取K2＝1.02；
K3—方位系数，根据工件形状以及手指与工件位置不同进行选定，K3＝4
G —被抓工件所受重力（N ），G ＝mg ＝0.1×9.8＝0.98N 。
则：
222cos cos 306002250N b F F c α???理论2100＝＝＝40N
2647F F η
理论实际2250＝＝＝0.85N 式中 η—手指传力效率，取η＝0.85。
2.5.4 夹具的互换性
只要把夹具换成感觉有测试探针的测试装置，便可做为测试机做用若加上震动装置及轨道和整位装置，便可做为排料机
总之。XYZ 三轴移动是这是机器的基础。可有较强的互换性
参考文献
[1] MISUMI公司.2011MISUMI目录. MISUMI公司出版2011
[2] SMC公司.2011SMC第一册. SMC公司出版
[3] 东方电机. 东方电机目录. 东方电机公司出版
[4] THK.2011THK目录.THK公司出版
[5] 杜鑫.机械设计基础.
[5] 谢云敏.电气与可编程控制技术。上海交通大学出版社
[6] 刘建华.机械设计课程设计指导.化学工业出版社
致谢
在本论文的工作中，自始自终得到了新乡学院机电工程学院张国智老师的精心指导和亲切关怀。导师严谨的治学态度、严于律己宽以待人的做人风范是作者终身学习的榜样。另外导师们的课题组活跃的学术风气、学术观点与为人上的坦诚也深深的感染了作者，使作者获得了太多的启发，在此特表深深谢意！
在课题设计的整个过程中，庞姗老师一直给予了悉心的指导与帮助。在同她的合作中取得了很大的进步，同时她丰富的理论知识及实际工作经验、对待学术问题的科学态度令作者钦佩。在此表示由衷的感谢！在进行三轴机械手机械结构设计过程当中，和我一起研究探讨的舍友表示感谢。也对这三年来给予了我各方面极大支持及鼓励机电工程学院老师表示感谢。最后向其他关心我支持我的老师、朋友、同班同学一并表示感谢。
电气控制与PLC 课程设计说明书 题目机械手控制 院系机械工程学院 专业机械工程及自动化(电梯工程) 班级0722112 学号072211221 学生姓名孙奇 指导教师胡朝斌、易风 机械工程学院 2014年6月
目录 一、绪论 (3) 二、机械手的工作原理 (4) 2.1机械手的概述 (4) 2.2机械手的工作原理 (5) 三、机械手的工作流程图 (7) 四、输入和输出点分配图及原理接线图 (8) 五、元器件选型清单 (10) 六、控制程序 (14) 6.1初始化流程图设计 (14) 6.2手动操作梯形图 (15) 6.3回原点方式顺序功能图 (16) 6.4自动方式顺序功能图 (17) 6.5 PLC总程序梯形图 (18) 七、总结 (23) 参考文献 (24)
一、绪论 1.1 可编程序控制器的应用和发展概况 可编程序控制器（programmable controller），现在一般简称为PLC （programmable logic controller），它是以微处理器为基础，综合了计算机技术、半导体集成技术、自动控制技术、数字技术、通信网络技发展起来的一种通用的工业自动控制装置。以其显著的优点在冶金、化工、交通、电力等领域获得了广泛的应用，成为了现代工业控制三大支柱之一。 1.2 PLC的应用概况 PLC的应用领域非常广，并在迅速扩大，对于而今的PLC几乎可以说凡是需要控制系统存在的地方就需要PLC，尤其近几年来PLC的性价比不断提高已被广泛应用在冶金、机械、石油、化工、轻功、电力等各行业。 按PLC的控制类型，其应用大致可分为以下几个方面。 （1）用于逻辑控制 这是PLC最基本，也是最广泛的应用方面。用PLC取代继电器控制和顺序控制器控制。例如机床的电气控制、包装机械的控制、自动电梯控制等。 （2）用于模拟量控制 PLC通过模拟量I/O模块，可实现模拟量和数字量之间转换，并对模拟量控制。 （3）用于机械加工中的数字控制 现代PLC具有很强的数据处理功能，它可以与机械加工中的数字控制（NC）及计算机控制（CNC）紧密结合，实现数字控制。 （4）用于工业机器人控制 （5）用于多层分布式控制系统 高功能的PLC具有较强的通信联通能力，可实现PLC与PLC之间、PLC与远程I/O之间、PLC与上位机之间的通信。从而形成多层分布式控制系统或工厂自动化网络。 1.3 PLC概况及在机械手中的应用 （1）可靠性高、抗干扰能力强 （2）控制系统构成简单、通用性强 由于PLC是采用软件编程来实现控制功能，对同一控制对象，当控制要求改变需改变控制系统的功能时，不必改变PLC的硬件设备，只需相应改变软件程序。
第一章（ 第二章绪论 课题研究的目的及意义 随着工业自动化程度的提高，工业现场的很多易燃、易爆等高危及重体力劳动场合必将由机器人所代替。这一方面可以减轻工人的劳动强度，另一方面可以大大提高劳动生产率。例如，目前在我国的许多中小型汽车生产以及轻工业生产中，往往冲压成型这一工序还需要人工上下料，既费时费力，又影响效率。为此，我们把上下料机械手作为我们研究的课题。 工业机械手是工业物流自动化中上网重要装置之一，是当今世界新技术革命的一个重要标志。工业机械手是典型的机电一体化产品。 工业机械手的产生和推广是社会生产和发展的需要，也是现代生产和科技发展的新技术产品。工业机械手已经在工业生产、资源开发、社会服务、排险救灾以及军事技术等方面发挥着愈来愈大的应用。 工业机械手的应用和推广已经并将获得极大的效益。例如在机械制造工业、汽车工业等生产中采用电焊、弧焊、喷漆等机械手，可以大大提高劳动生产率，保证产品质量，改善劳动条件。又如在微电子、医药等生产部门，采用机械手操作，可以消除人对产品的污染、确保产品质量。 机械手可以在有毒、噪音、高温、易燃、易爆等危险有害的环境中代替人长期稳定的工作，从根本上解决了操作者的安全保障问题。因而在这方面应用和推广机器人技术是十分迫切和必要的。 近代工业机械手的原型可以从本世纪40代算起。当时适应核技术的发展需要开发了处理放射性材料的主从机械手。50年代初美国提出了“通用重复操作机器人”的方案，59年研制出第一工业机械手原型。由于历史条件和技术水平关系，在60年代机械手发展较慢。进入70年代后，焊接、喷漆机械手相继在工业中应用和推广。随着计算机技术、控制技术、人工智能的发展、机械手技术得到迅速发展，出现了更为先进的可配视觉、触觉的机器人所应用的机械手。如美国Unimation公司PUMA系列工业机器人相关的机械手，即使由直流伺服驱动、关节式结构、多cpu微机控制、采用专用语言编程的技术先进的机械手。到了80、90年代机器人及相关的机械手开始在工业上普及应用。据统计1980年全世界约有两万台机器人在工业上应用，而到今年增长更快。今年已近开发出
上下料机械手课程设计说明书
专业课程设计 任务书 一、目的与要求 《专业课程设计》是机械设计及自动化专业方向学生的重要实践性教育环节，也是该专业学生毕业设计前的最后一次课程设计。拟通过《专业课程设计》这一教学环节来着重提高学生的机构分析与综合的能力、机械结构功能设计能力、机械系统设计的能力和综合运用现代设计方法的能力，培养学生的创新与实践能力。在《专业课程设计》中，应始终注重学生能力的培养与提高。《专业课程设计》的题目为工业机械手设计，要求学生在教师的指导下，独立完成整个设计过程。学生通过《专业课程设计》，应该在下述几个方面得到锻炼： 1．综合运用已学过的“机械设计学”、“液压传动”、“机械系统设计”、“计算机辅助设计”等课程和其他已学过的有关先修课程的理论和实际知识，解决某一个具体设计问题，是所学知识得到进一步巩固、深化和发展。 2．通过比较完整地设计某一机电产品，培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，掌握机电产品设计的一般方法和步骤。 3．培养机械设计工作者必备的基本技能，及熟练
地应用有关参考资料，如设计图表、手册、图册、标 准和规范等。 4． 进一步培养学生的自学能力、创新能力和综合 素质。 二．主要内容 表1精锻机上料机械手主要技术参数 手臂运动形式 （ 圆柱坐标式 抓取重量 60kgf 自由度 4个 手 手臂运动行程和速度 水平伸缩 500mm 设定点2 升降 600mm 设定点2 左右旋转 200度 设定点3 手腕回转和速度180度 设定点2 手指夹持范围 四种规格 90-120 定位方式和定位精度 机械挡块 +-1mm 控制方式 点位程控，开关板预选 驱动方式 液压 kgf/cm2
一、总体方案设计 1.1设计任务 基本要求: 设计一个多自由度机械手（至少要有三个自由度）将最大重量为40Kg的工件，由车间的一条流水线搬到别一条线上； 二条流水线的距离为：1000mm； 工作节拍为：70s； 工件：最大直径为160mm 的棒料； 1.2总体方案确定 1.2.1自由度 自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，但是一般不包括手部（末端操作器）的开合自由度。自由度表示了机器人灵活的尺度，在三维空间中描述一个物体的位置和姿态需要六个自由度。 机械手的自由度越多，越接近人手的动作机能，其通用性就越好，但是结构也越复杂，自由度的增加也意味着机械手整体重量的增加。轻型化与灵活性和抓取能力是一对矛盾，，此外还要考虑到由此带来的整体结构刚性的降低，在灵活性和轻量化之间必须做出选择。工业机器人基于对定位精度和重复定位精度以及结构刚性的考虑，往往体积庞大，负荷能力与其自重相比往往非常小。一般通用机械手有5～6个自由度即可满足使用要求（其中臂部有3个自由度，腕部和行走装置有2～3个自由度），专用机械手有1～2个自由度即可满足使用要求。在控制器的作用下，它执行将工件从一条流水线拿到另一条流水线这一动作。在满足前提条件上尽量使结构简单，所以我们这次选择5自由度机械手。 1.2.2机械手基本形式的选择 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：
特点：操作机的手臂具有三个移动关节，其关节轴线按直角坐标配置。 优缺点：结构刚度较好，控制系统的设计最为简单，但其占空间较大，且运动轨迹单一，使用过程中效率较低。 结构图： (2)圆柱坐标型机械手： 特点：操作机的手臂至少有一个移动关节和一个回转关节，其关节轴线按圆柱坐标系配置。 优缺点：结构刚度较好，运动所需功率较小，控制难度较小，但运动轨迹简单，使用过程中效率不高。 结构图：
新乡学院 2012届毕业设计 小型三轴机械手 论文作者姓名：__ 臧俊涛__ 所在院系：__机电工程学院_____ 所学专业：机械制造及其自动化指导老师：_ 张国智 _ 论文完成时间：_20121年 5 月 12 日___
目录 内容摘要 (2) 关键词 (2) Abstract (2) Key word (3) 前言 (4) 1．工业机械的发展 (4) 1.1机械手在生产中的应用 (6) 2 .三轴机械手的整体设计方案 (6) 2.1 整体结构设计 (7) 2.2 X轴设计 (8) 2.3 Y轴设计 (11) 2.4 Z轴设计 (13) 2.5 夹具机械设计 (15) 参考文献 (20) 致谢 (21)
内容摘要：工业机器手由操作机(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。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平，可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产机械手的结构形式比较简单，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。 关键词：机器手效率简单适应性 Abstract：Industrial machine by hand CaoZuoJi (mechanical body), controller, servo drive system and detection sensor, which is a kind of copy operation, automatic control, can repeat programming in 3 d space, can finish all kinds of assignments electromechanical integration of the automatic production equipment. Particularly suitable for many varieties, change of flexible production batch. It to help stabilize, improve product quality, raise efficiency in production, improve working conditions and product rapid renewal plays a very important role. Production application manipulator can be used to increase production of automation level, can reduce labor intensity, ensure the quality of products, and realize safe production of the manipulator structure form began comparing simple, general manipulator can quickly change working procedures, good
目录 摘要......................................................................................................... I ABSTRACT（英文摘要） (Ⅱ) 目录.........................................................................................................IV 第一章引言 .. (1) 1.1课题的背景和意义 (1) 1.2课题国内外发展现状 (2) 第二章总体方案确定 (4) 2.1总体方案论证 (4) 2.1.1 机械手手臂结构方案设计 (4) 2.1.2 机械手驱动方案设计 (4) 2.1.3 机械手控制方案设计 (5) 2.1.4 机械手主要参数 (5) 2.1.5 机械手的技术参数列表 (6) 第三章机械手总体结构设计 (7) 3.1动作工况与分析 (7) 3.2机械手各部分结构设计 (8) 3.2.1 机械手底座的设计 (8) 3.2.2 立柱结构的设计 (8) 3.2.3 轴承的选择 (9) 3.2.4 上轴承座的选择 (10) 3.2.5 下轴承座的选择 (11) 3.2.6 大臂的结构设计 (12) 3.2.7 小臂的结构设计 (12) 3.2.8 气爪的结构设计 (12) 3.2.9 手部夹紧气缸设计计算 (14) 3.2.10 升降气缸设计计算 (18) - IV -
3.2.11 伸缩气缸设计计算 (22) 3.2.12 回转气缸设计计算 (25) 第四章气动部分设计 (28) 第五章PLC控制部分设计 (30) 5.1电磁铁动作顺序 (30) 5.2I/O分配 (30) 5.3PLC控制梯形图 (31) 5.4PLC控制程序指令 (32) 结论 (37) 参考文献 (38) 致谢及声明 (39) 摘要 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。 本课题设计源于生产线中的搬运站，传动方式采用气压传动，即用各种气缸来控制机械手的动作，控制部分结合可编程控制技术编写程序进行控制来实现两站之间的搬运。 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。本课题中设计的搬运机械手主要有旋转、伸缩、升降、夹紧四个自由度组成。 - V -
1. 前言 1.1前言 本书记载了本控制系统的操作维修和发生故障时的处理方法。 请仔细阅读该说明书，并充分理解其所述内容。 禁止执行或使用本说明书中没有记述的步骤或方法。 尚未充分理解本说明书的内容即对机械手进行操作，如出现机械故障或造成人员伤亡，本公司概不负责，敬请谅解。 为了任何人在任何情况下都能够阅读到本说明书，请将本说明书放置在机械手附近，并决定保管责任人负责管理。 危险程度标志 本说明书中记录的安全注意事项共分为下三类，危险程义高的时候，请尤其要小心操作。 ■关于要点提示（POINT） 有关操作要点的提示在本书中以标志来表示。
1.1安全注意事项■保养作业 ■完成作业后
1.2安全注意事项 为了安全正确地使用自动机械手，危险的地方贴有警告标志。 ■危险程度标志 本说明书中记录的安全注意事项共分为下三类，危险程义高的时候，请尤其要小心操作。 ■警告标志板的种类 ※请注意，可能存在着在本类型的机械中没有使用的警告标志。
上下动作危险的警告 引拔动作危险警告 横行动作危险警告 机械手在工作X围内是高速运转的，所以 本机在自动运转的时候，请勿进入到工作 X围内。另外，即使在自动运行以外，以 保养机械为目的或其它理由，身体或身体 的某部分进入到工作X围内的时候，必须 按照一定的步骤，关闭电源和空气压力开 关后，再进行操作。 详细请参照手册的《2.操作说明》。 高压电触电的警告
保养作业时，请务必注意切断控制箱的电 源（OFF位置）。特别是在进行控制箱内 部的保养作业时，需要取下与射出机相连 接的电缆，并关闭工厂的主控电源开关。 高压电触电警告的X围内应注意所有特 定的地方（如端子台等），都应该有这类 的标志。 小心冷却风扇警告 请勿接近旋转中的冷却风扇。 小心电动机高温的警告 电动机在工作时处于高温状态，请勿靠近 运行中的电动机。 以保养为目的需要接触电动机的时候，请 先关闭电源，等电动机冷却后再进行操 作。 注意行程调整
三自由度直角坐标机械手设计 作者姓名汪增帅 专业机械设计制造及其自动化指导教师姓名付秀琢 专业技术职务
目录 摘要 (1) 第一章概述 (2) 机械手概述 (2) 机械手历史和现状 (4) 机械手发展趋势 (6) 第二章总体设计 (8) 机械手组成及各部分关系 (8) 总体方案拟定 (9) 驱动方式的选择 (11) 第三章机械系统设计 (13) 机械手的结构设计 (13) 传动结构的设计 (15) 导轨的设计 (20) 轴承的选择 (21) 电机的选择 (22) 第四章总结 (25) 致谢 (25) 参考文献 (26)
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。而工业机械手是相对较新的电子设备，它正开始改变现代化工业面貌。本设计为三自由度直角坐标型工业机械手，其工作方向为三个直线方向。在控制器的作用下，它执行将工件从一个地方搬到另一个地方这一简单的动作,本文是对整个设计工作较全面的介绍和总结。 关键词：三自由度直角坐标工业机械手 ABSTRACT It is starting to change the modern industrial landscape. The design for the industrial robot of three degrees of freedom Cartesian coordinate its work direction for the three linear directions. The role of the controller, which performs the workpiece moved from one place to another place of this simple action, This is the entire design more comprehensive introduction and summary. Keywords：three degrees of freedom； rectangular coordinates； industrial robot
第一章绪论 1.1课题研究的目的及意义 随着工业自动化程度的提高，工业现场的很多易燃、易爆等高危及重体力劳动场合必将由机器人所代替。这一方面可以减轻工人的劳动强度，另一方面可以大大提高劳动生产率。例如，目前在我国的许多中小型汽车生产以及轻工业生产中，往往冲压成型这一工序还需要人工上下料，既费时费力，又影响效率。为此，我们把上下料机械手作为我们研究的课题。 工业机械手是工业物流自动化中上网重要装置之一，是当今世界新技术革命的一个重要标志。工业机械手是典型的机电一体化产品。 工业机械手的产生和推广是社会生产和发展的需要，也是现代生产和科技发展的新技术产品。工业机械手已经在工业生产、资源开发、社会服务、排险救灾以及军事技术等方面发挥着愈来愈大的应用。 工业机械手的应用和推广已经并将获得极大的效益。例如在机械制造工业、汽车工业等生产中采用电焊、弧焊、喷漆等机械手，可以大大提高劳动生产率，保证产品质量，改善劳动条件。又如在微电子、医药等生产部门，采用机械手操作，可以消除人对产品的污染、确保产品质量。 机械手可以在有毒、噪音、高温、易燃、易爆等危险有害的环境中代替人长期稳定的工作，从根本上解决了操作者的安全保障问题。因而在这方面应用和推广机器人技术是十分迫切和必要的。 近代工业机械手的原型可以从本世纪40代算起。当时适应核技术的发展需要开发了处理放射性材料的主从机械手。50年代初美国提出了“通用重复操作机器人”的方案，59年研制出第一工业机械手原型。由于历史条件和技术水平关系，在60年代机械手发展较慢。进入70年代后，焊接、喷漆机械手相继在工业中应用和推广。随着计算机技术、控制技术、人工智能的发展、机械手技术得到迅速发展，出现了更为先进的可配视觉、触觉的机器人所应用的机械手。如美国Unimation公司PUMA系列工业机器人相关的机械手，即使由直流伺服驱动、关节式结构、多cpu微机控制、采用专用语言编程的技术先进的机械手。到了80、90年代机器人及相关的机械手开始在工业上普及应用。据统计1980年全世界约有两万台机器人在工业上应用，而到今年增长更快。今年已近开发出具有视觉、触觉及力觉感受的高性能机器人以及各种智能装配机械手，并投入工业应用。
全套设计通过答辩优秀CAD图纸QQ 36396305 XX学院 毕业设计说明书(论文) 作者: 学号： 学院(系): 专业: 题目: 重载搬运机器人本体结构设计【六自由 度机械手】 2015 年5月
全套设计通过答辩优秀CAD图纸QQ 36396305 毕业设计说明书（论文）中文摘要 机械手是一种典型的机电一体化产品，搬运机械手是机械手研究领域的热点。研究搬运机械手需要结合机械、电子、信息论、人工智能、生物学以及计算机等诸多学科知识，同时其自身的发展也促进了这些学科的发展。 本文对一种使用在搬运机械手的结构进行设计，并完成总装配图和零件图的绘制。要求对机械手模型进行力学分析，估算各关节所需转矩和功率，完成电机和减速器的选型。其次从电机和减速器的连接和固定出发，设计关节结构，并对机构中的重要连接件进行强度校核。 关键词：结构设计，机器臂，关节型机械手，结构分析
毕业设计说明书（论文）外文摘要
目录 1 绪论 (1) 1.1 引言 (2) 1.2 搬运机械手研究概况 (3) 1.2.1 国外研究现状 (3) 1.2.2 国内研究现状 (4) 1.4 搬运机械手的总体结构 (5) 1.5 主要内容 (5) 2 总体方案设计 (6) 2.1 机械手工程概述 (6) 2.2 工业机械手总体设计方案论述 (7) 2.3 机械手机械传动原理 (8) 2.4 机械手总体方案设计 (8) 2.5 本章小结 (10) 3 机械手大臂结构设计 (1) 3.1 大臂部结构设计的基本要求 (1) 3.2 大臂部结构设计 (2) 3.3 大臂电机及减速器选型 (2) 3.4 减速器参数的计算 (3) 3.5承载能力的计算 (7) 3.5.1 柔轮齿面的接触强度的计算 (7) 3.5.2 柔轮疲劳强度的计算 (7) 3.6 轴的计算校核 (8) 3.7 大臂的平衡设计 (11) 3.7.1 弹簧的受力分析 (11) 3.7.2 弹簧的设计计算 (14) 4机械手小臂结构设计 (18) 4.1 腕部设计 (18) 4.2 小臂部结构设计 (31)
机械手操作说明书标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
机械手 操 作 说 明 书 一，简介： 本设备主体部包括以下机构: 1, 上下伺服机械臂：三菱伺服；气动抓胎器；横走气缸； 2, 输送线：400W三菱变频器及电机两台；检测用对射光电；定中气缸； 3，主要电气部件品牌及明细表：
二，操作说明： 操作前注意事项： 机械手运行范围内不要有人员站立. 确认抓手用输入气源是否打开且压力达到及以上。 操作说明： ，简要说明： 1，本系统人机操作画面，支持中英文两种语言方式。操作者可以在进入系统后的初始开机画面，选择指定的操作语言。 2，本系统有三种运行方式，分别是： 点动运行方式：指的是上下伺服在微动调试时的一种操作方式。这种方式下屏上的操作功能按键只有在受控时，相应的运动部件才会动作。受控消失，运 动部件即时停止动作。 手动运行方式：所有运动受控部件都支持此功能。此方式时，点一下屏上的功能按键。相应的运动部件会直接完成此手动动作。
自动运行方式：此方式下，机械手会自动控制各运动部件及机构协调运行。 完成相应的机械手使用要求。 ，详细操作说明： 1，操作者在确认各部分没有问题后，合上箱内各电源开关。 2，顺时针扭动“总电源”钥匙开关，打开总控制电源。 3，电源开启后，触摸屏显示初始画面如下所示。 （1）点击画面正下方的语言切换按键，可以在中文及英文间转换。不同的操作语言，将会显示不同的操作画面，如下两图所示。在默认的情况 下，系统开机自动进入英文操作介面。 （2）选择完语言后，点击画面中除语言切换按键外的任意位置，将会进入系统主画面。 初始画面（中文）初始画面（英文） 4，系统主画面：如下图所示。 （1）画面最上一行，分别用于指示当前系统的日期、当前所处的画面、当前系统的时间。
摘要 在机械制造业中，机械手已被广泛应用，从而大大的改善了工人的劳动条件，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，本设计通过对机械手各主要组成部分（手部、手腕、手臂和机身等）分析，从而确定各主要组成部分的结构，在此基础上对机械手进行设计计算，从而确定装配总图。通过此次机械手设计，掌握相关机械手设计的主要步骤，对于CAD/CAM软件应用方面有了进一步的提高。 关键词：机械手，设计，手部，手腕，手臂，机身，结构
The Design of Industry Manipulator Abstract In the mechanical manufacturing industry, the manipulator has been widely applied, thus the big improvement worker's work condition, the remarkable enhancement labor productivity, sped up realizes the industrial production mechanization and the automated step, this design through to the manipulator each main constituent (hand, skill, arm and fuselage and so on) analyzes, thus determined each main constituent the structure, carries on the design calculation in this foundation to the manipulator, thus determination assembly assembly drawing.Designs through this manipulator, the grasping correlation manipulator designs the main step, had the further enhancement regarding the CAD/CAM software application aspect. Keywords:Manipulator, design, hand, skill, arm, fuselage, structure
题目: 工业机械手设计 （液压驱动设计） 姓名: 学院: 工学院 专业: 机械设计制造及其自动化 班级: 机自12班 学号: 3041207 指导教师: 丁兰英职称: 讲师 200 5 年6月8 日 南京农业大学教务处制 目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key words (1)
引言 (2) 1.机械手设计要求分析 (3) 1.1 设计目的和要求 (3) 1.2机械手简介与分析 (3) 2. 液压系统设计 (3) 2.1确定工作循环周期 (4) 2.2工况分析 (4) 2.3拟订液压系统工作原理图 (4) 2.4选择标准的液压元件 (5) 2.5 液压缸尺寸的确定及安全强度的校核 (5) 3. 集成块设计 (7) 3.1设计分析 (7) 3.2设计计算 (8) 3.3设计步骤 (10) 3.4液压集成块加工工艺 (12) 4. 液压集成块 CAD技术 (13) 总结 (15) 致谢 (15) 参考文献 (16) 工业机械手液压系统设计 机械设计制造及其自动化专业李刚 指导老师丁兰英 摘要：本文主要介绍了上下料用机械手的设计过程，它包括了对于整个系统的工作要求和情况的分析，通过系统的工作过程确定整个液压系统的结构设计。分析整个循环过程，确定系统工作原理图，根据系统参数要求选择标准的液压元件，完成液压系统的装配图。液压集成块作为现在液压系统的主要部件，当前液压集成块应用开发受到了国内外液压界的广泛重视，液压集成块的CAD的研究与开发已为液压工程设计提供了有力的支持，在对机械手液压系统集成块设计过程中，能够与实际的加工工艺相结合。并且对现在的液压集成块的CAD技术有很好的认识。 关键词：工业机械手，驱动，集成块，原理 Design of The Industry Manipulator
机械手结构设计Newly compiled on November 23, 2020
轻型平动搬运机械手的设计及运动仿真 摘要 随着工业自动化发展的需要，机械手在工业应用中越来越重要。文章主要叙述了机械手的设计计算过程。 首先，本文介绍机械手的作用，机械手的组成和分类，说明了自由度和机械手整体座标的形式。同时，本文给出了这台机械手的主要性能规格参量。 文章中介绍了搬运机械手的设计理论与方法。全面详尽的讨论了搬运机械手的手部、腕部、手臂以及机身等主要部件的结构设计。 最后使用软件对机械手的手部实现运动仿真。 关键词：机械手；运动仿真；液压传动；液压缸； 目录 中文摘要 (1) 英文摘要 (2) 主要符号表 (5) 1 绪论 (1) 前言 (1) 工业机械手的简史 (1) 工业机械手在生产中的应用 (3) 建造旋转零件（转轴、盘类、环类）自动线 (3) 在实现单机自动化方面 (3) 铸、锻、焊热处理等热加工方面 (3) 机械手的组成 (4)
执行机构 (4) 驱动机构 (4) 控制系统分类 (5) 工业机械手的发展趋势 (5) 本文主要研究内容 (6) 本章小结 (6) 2机械手的总体设计方案 (7) 机械手基本形式的选择 (7) 机械手的主要部件及运动 (7) 驱动机构的选择 (8) 机械手的技术参数列表 (8) 本章小结 (8) 3 机械手手部的设计计算 (9) 手部设计基本要求 (9) 典型的手部结构 (9) 机械手手抓的设计计算 (9) 选择手抓的类型及夹紧装置 (9) 手抓的力学分析 (10) 夹紧力及驱动力的计算 (11)
手抓夹持范围计算 (12) 机械手手抓夹持精度的分析计算 (13) 弹簧的设计计算 (14) 本章小结 (16) 4 腕部的设计计算 (17) 腕部设计的基本要求 (17) 腕部的结构以及选择 (17) 典型的腕部结构 (17) 腕部结构和驱动机构的选择 (18) 腕部的设计计算 (18) 腕部设计考虑的参数 (18) 腕部的驱动力矩计算 (18) 腕部驱动力的计算 (19) 液压缸盖螺钉的计算 (20) 动片和输出轴间的连接螺钉 (21) 本章小结 (22) 5 臂部的设计及有关计算 (23) 臂部设计的基本要求 (23) 手臂的典型机构以及结构的选择 (24)
三轴机械手系统使用说明书 系统由台达PLC(40EH)加步科7寸触摸屏组成，系统有2轴，3轴，4轴控制系统。该系统运动指令只有直线功能，可实现机械手的各种点位控制。以下是3轴系统的详细操作说明。 权限分3级，0级可以进入点动，自动页面，进行操作。不需密码 1级可以对应用程式进行编程，设定。密码123456 2级对设备的系统参数进行调试。密码701011
程式停止状态下，各运动轴自动完成搜索零点动作。在系统设置中激活后才有效。各轴的限位应安装完成。 在一些前提下，搜索零点方式并不是必须的，可使用人工确认零点的方式工作，系统具有断电位置记忆功能，在再次手动确认零点前，保持原零点位置有效。长按3s，当前位置置为新的零点。 程式停止状态下，各轴快速返回零点位置。零点可由搜索或手动确认。 设定点动时的移动速度。 设定快速返回零点时的移动速度。 设定搜索零点的移动速度。 x轴当前所处的位置。
y轴当前所处的位置。 Z轴当前所处的位置。 输出端口y10点动试动作按钮，其它相同。 指示相应输入x端口的状态。 点动运动轴时快速选择慢速移动。 x轴双向点动操作按钮 y轴双向点动操作按钮 z轴双向点动操作按钮 进入手脉点动页面按钮，在系统设置中激活后才有效。 进入编写程式页面按钮 进入自动操作页面按钮
手脉操作选择手脉每一格对应的脉冲数 被锁定，不能操作，只有手脉操作有效。 其它同前说明。
系统设定登录等级密码701011 进入对刀示教界面。示教方式有按钮操作示教，手脉示教两种。 进入示教点教导界面。示教方式有按钮操作示教，手脉示教两种。 选择编写、查询的程式序号，主程0---4个，子程10—19个。 对程序行进行翻页操作。 指示当前的状态，人工可以在查询，编程两种状态切换。查询中不能修改程式，只有进入编程状态，才可修改程式。 可编写的程序步。按提示编写。 指令说明见后。
目录 摘要 (1) 第一章机械手设计任务书 (2) 1.1毕业设计目的 (2) 1.2本课题的内容和要求 (2) 第二章抓取机构设计 (4) 2.1手部设计计算 (4) 2.2腕部设计计算 (7) 2.3臂伸缩机构设计 (9) 第三章液压系统原理设计及草图 (11) 3.1手部抓取缸 (11) 3.2腕部摆动液压回路 (13) 3.3小臂伸缩缸液压回路 (14) 3.4总体系统图 (15) 第四章机身机座的结构设计 (16) 4.1电机的选择 (17) 4.2减速器的选择 (18) 4.3螺柱的设计与校核 (18) 第五章机械手的定位与平稳性 (20) 5.1常用的定位方式 (20) 5.2影响平稳性和定位精度的因素 (20) 5.3机械手运动的缓冲装置 (21) 第六章机械手的控制 (22) 第七章机械手的组成与分类 (23) 7.1机械手组成 (23) 7.2机械手分类 (25) 第八章机械手Solidworks三维造型 (26) 8.1上手爪造型 (27) 8.2螺栓的绘制 (31) 毕业设计感想 (36) 参考资料 (37)
送料机械手设计及Solidworks运动仿真 摘要 本课题是为普通车床配套而设计的上料机械手。工业机械手是工业生产的必然产物，它是一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。因而具有强大的生命力受到人们的广泛重视和欢迎。实践证明，工业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。工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁、单调的操作，采用机械手是有效的。此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作，更显示其优越性，有着广阔的发展前途。 本课题通过应用AutoCAD 技术对机械手进行结构设计和液压传动原理设计，运用Solidworks技术对上料机械手进行三维实体造型，并进行了运动仿真，使其能将基本的运动更具体的展现在人们面前。它能实行自动上料运动；在安装工件时，将工件送入卡盘中的夹紧运动等。上料机械手的运动速度是按着满足生产率的要求来设定。 关键字机械手，AutoCAD，Solidworks。 全套图纸，仿真，加153893706
中国石油大学（华东）现代远程教育 毕业设计（论文） 题目：机械手的设计 学习中心：山东莱阳学习中心 年级专业： 姓名：孙照源学号： 指导教师：职称： 导师单位：莱阳市职业中等专业学校 中国石油大学（华东）远程与继续教育学院论文完成时间： 2011年 08月 30 日
目录 摘要 (3) 第一章前言 1.1机械手概述 (4) 1.2机械手的组成和分类 (4) 1.2.1机械手的组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 1.2.2机械手的分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 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．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8 2.2机械手的手部结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8 2.3机械手的手腕结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9 2.4机械手的手臂结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.5机械手的驱动方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.6机械手的控制方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.7机械手的主要参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.8机械手的技术参数列表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 第三章手部结构设计 3.1夹持式手部结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.1.1手指的形状和分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.1.2设计时考虑的几个问题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.1.3手部夹紧气缸的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 第四章手腕结构设计 4.1手腕的自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 15 4.2手腕的驱动力矩的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 15 4.2.1手腕转动时所需的驱动力矩．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 15 4.2.2回转气缸的驱动力矩计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 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．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 5.1.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 5.1.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 5 .1 .3导向装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 5 .1 .4平衡装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 5.2手臂升降部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 5.2.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 5.2.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 5.3手臂回转部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21 5.3.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21 5.3.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21
摘要 工业机器手由操作机(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。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平，可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产机械手的结构形式比较简单，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。 本课题将设计一个三轴龙门机械手，需完成X、Y、Z三维空间内的移动要求，以及对工件的安全抓紧和释放，将仓库出库的工件搬运到生产线的输送带上。 关键词：机器人；效率；龙门；三轴
Abstract Industrial machine by hand CaoZuoJi (mechanical body)，controller，servo drive system and detection sensor，which is a kind of copy operation，automatic control，can repeat programming in 3 d space，can finish all kinds of assignments electromechanical integration of the automatic production equipment. Particularly suitable for many varieties，change of flexible production batch. It to help stabilize，improve product quality，raise efficiency in production，improve working conditions and product rapid renewal plays a very important role. Production application manipulator can be used to increase production of automation level，can reduce labor intensity，ensure the quality of products，and realize safe production of the manipulator structure form began comparing simple，general manipulator can quickly change working procedures，good daptability，so it continues to transform the production of medium and small batch production of a wide range of references. Key Words: a manipulator，Efficiency; Simple; adaptability