下载文档原格式
目录一、机械手的概述 (1)1.1 机械手的组成和分类 (1)1.2 应用机械手的意义 (1)二、总体方案设计 (3)2.1 设计任务 (3)2.2 总体方案确定 (3)2.2.1机械手基本形式的选择 (3)2.2.2机械手的主要部件及运动 (3)2.2.3驱动机构的选择 (4)三、机械系统设计 (5)3.1机械手手部的设计计算 (5)3.1.1手部设计基本要求 (5)3.1.3机械手手抓的设计计算 (5)3.1.4.机械手手抓夹持精度的分析计算 (8)3.1.5弹簧的设计计算 (9)3.2腕部的设计计算 (11)3.2.1 腕部设计的基本要求 (11)3.2.3 腕部结构和驱动机构的选择 (12)3.2.4 腕部的设计计算 (12)3.3臂部的设计及有关计算 (15)3.3.1 臂部设计的基本要求 (15)3.3.2 手臂的典型机构以及结构的选择 (16)3.3.3 液压缸工作压力和结构的确定 (18)3.4机身的设计计算 (19)3.4.1 机身的整体设计 (19)3.4.2 机身回转机构的设计计算 (20)3.4.3 机身升降机构的计算 (22)3.4.4 轴承的选择分析 (25)四、控制系统硬件电路设计 (26)4.1可编程序控器的简介 (26)4.2 PLC的结构，种类和分类 (26)4.3 FX2n系列三菱PLC特点 (30)4.4 接近开关传感器 (28)4.5 I/O接口简介 (29)4.6 行程开关的介绍 (30)4.6.1 行程开关的概念 (30)4.6.2 行程开关的作用及原理 (30)4.7电路的总体设计 (30)4.7.1回路的设计 (30)4.7.2 系统输入/输出分布表 (31)4.7.3机械手的程序设计 (33)4.7.4 步进电机的运行控制 (33)五、参考文献 (34)一、机械手的概述机械手也被称为自动手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。
海南大学机械原理课程设计题目：工业机械手设计学院：机电工程学院专业班级：学号：姓名：指导老师：日期：2012年6月18号一题目要求：<一>设计任务设计能操作图1所示的机械手动作的机构。
图 1 工业机械手<二>原始数据及设计要求利用我们上课所学的各种机构或机构组合，使两手爪部分能张开灵活并能用于抓取物品。
<三>结题要求1、设计能能满足上述一、二两项要求的机构方案，交绘制机构运动简图一张(1号图纸)；2、进行传动计算，交设计说明书一份。
二设计方案：<一>预选方案机械手的手部由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手，在本课题中我们采用夹持式手部结构。
夹持式手部由手指(或手爪)和传力机构所构成。
手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。
回转型手指结构简单，制造容易，故应用较广泛。
平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。
手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位(是外廓或是内孔)和物件的重量及尺寸。
而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。
传力机构型式较多时常用的有:滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母弹簧式和重力式等。
根据以上资料可以设计出以下三种不同传力机构的工业机械手，其机构简图如下图a,b,c所示:运动原理：推杆1做往复平移时，通过转动副及杠杆作用原理带动手指的上下平移从而使手指夹紧和松开。
运动原理：通过推杆上下移动带动齿轮传动从而使手指夹紧或松开。
运动原理：通过推杆上下移动使两手指通过支点的转动实现手指的夹紧或松开。
分析a,b,c三种设计方案，分别是连杆杠杆式机械手，齿轮齿条杠杆式机械手，滑槽杠杆式机械手，比较上述方案，滑槽杠杆式在工作过程中绞销与槽壁相对滑动，磨损较大，难以保证运动精度，因此对槽壁的强度、刚度和尺寸要求都较大，此方案也不够理想；对于方案b，由于结构复杂，安装要求较高，且齿轮齿条的造价较高，故从经济上讲不够理想；方案a结构简单，易于更换零部件，承载能力较大，且只有绞接处有磨损，其他地方几乎没有磨损，在满足设计要求的情况下优先选择这种机械手方案。
工业机械手课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握工业机械手的基本结构、工作原理及分类。
2. 使学生了解工业机械手在工业生产中的应用及其重要性。
3. 帮助学生理解工业机械手编程的基本方法。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识对工业机械手进行简单设计和编程的能力。
2. 提高学生动手实践、团队协作和问题解决的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对工业机械手及其应用的兴趣，激发创新精神。
2. 引导学生认识到工业机械手在提高生产效率、减轻劳动强度等方面的重要作用，增强社会责任感。
3. 培养学生严谨、务实的科学态度，树立正确的价值观。
本课程针对初中年级学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将课程目标分解为具体的学习成果。
通过本课程的学习，学生能够：1. 知识方面：阐述工业机械手的基本结构、工作原理及分类，解释其在工业生产中的应用和重要性。
2. 技能方面：独立完成简单的工业机械手设计和编程任务，运用所学知识解决实际问题。
3. 情感态度价值观方面：表现出对工业机械手的兴趣，积极参与团队协作，认同工业机械手在现代社会中的价值。
二、教学内容本课程依据课程目标，选择以下教学内容，制定教学大纲：1. 工业机械手基础知识：- 介绍工业机械手的基本结构及其功能。
- 阐述工业机械手的工作原理。
- 分类介绍各类工业机械手及其应用场景。
2. 工业机械手编程方法：- 讲解工业机械手编程的基本概念和原理。
- 介绍常用的编程语言及编程步骤。
- 分析实际案例，让学生了解编程过程。
3. 工业机械手设计与实践：- 讲解工业机械手设计的基本原则和方法。
- 指导学生进行简单的工业机械手设计。
- 组织学生进行实际操作，完成设计和编程任务。
教学内容安排和进度如下：1. 第1-2课时：工业机械手基础知识。
2. 第3-4课时：工业机械手编程方法。
3. 第5-6课时：工业机械手设计与实践。
教材章节及内容：1. 第一章：工业机械手概述。
- 1.1 工业机械手的基本结构。
工业机器人课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解工业机器人的基本概念、分类及其在各行各业中的应用。
2. 学生掌握工业机器人的基本组成部分、工作原理和关键技术。
3. 学生了解工业机器人编程与控制的基本方法。
技能目标：1. 学生能够运用所学的知识，分析工业机器人在实际生产中的应用场景，并给出合理的解决方案。
2. 学生能够操作模拟软件，进行工业机器人的基本编程与仿真。
3. 学生通过小组合作，培养团队协作能力和问题解决能力。
情感态度价值观目标：1. 学生对工业机器人技术产生浓厚的兴趣，培养科技创新精神。
2. 学生认识到工业机器人在我国经济发展中的重要性，增强国家自豪感。
3. 学生在学习过程中，树立正确的价值观，认识到技术进步对人类社会发展的影响。
课程性质：本课程为选修课，旨在让学生了解工业机器人技术，培养实践操作能力和创新意识。
学生特点：学生为初中生，具有一定的物理和数学基础，对新技术充满好奇。
教学要求：结合实际案例，采用任务驱动法，引导学生动手实践，提高学生的综合运用能力。
在教学过程中，注重培养学生的团队合作精神和创新能力。
通过课程学习，使学生能够达到课程目标所设定的具体学习成果。
二、教学内容1. 工业机器人概述- 机器人的定义、分类与应用领域- 工业机器人发展历程及未来发展趋势2. 工业机器人的基本组成与工作原理- 机器人的机械结构、驱动系统、感知系统- 工业机器人工作原理及关键技术3. 工业机器人编程与控制- 编程语言与编程方法- 控制系统原理及常用控制算法4. 工业机器人在生产中的应用案例分析- 汽车制造、电子组装、食品加工等领域的应用案例- 工业机器人应用场景的分析与解决方案设计5. 工业机器人操作与仿真- 模拟软件的使用方法- 基本编程与仿真操作实践6. 小组项目实践- 设计一个简单的工业机器人应用场景- 完成编程、控制与仿真操作教学内容安排与进度：第1-2周：工业机器人概述第3-4周：工业机器人的基本组成与工作原理第5-6周：工业机器人编程与控制第7-8周：工业机器人在生产中的应用案例分析第9-10周：工业机器人操作与仿真第11-12周：小组项目实践教材章节关联：第1章 工业机器人概述第2章 工业机器人的基本组成与工作原理第3章 工业机器人编程与控制第4章 工业机器人应用案例分析第5章 工业机器人操作与仿真第6章 小组项目实践教学内容确保科学性和系统性，结合课程目标，以实际应用为导向，培养学生的实践操作能力和创新意识。
机械手 课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解机械手的基本结构原理，掌握其组成部分及功能。
2. 学生能够描述机械手在工业生产中的应用及其优势。
3. 学生能够掌握机械手运动学的基本知识，包括坐标变换和路径规划。
技能目标：1. 学生能够运用所学的机械手知识，设计简单的抓取和放置任务。
2. 学生通过小组合作，能够完成机械手的组装和编程，实现基本操作。
3. 学生能够运用问题解决策略，对机械手操作过程中遇到的问题进行分析和调试。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对工程技术的兴趣，激发他们探索机械手臂奥秘的热情。
2. 培养学生的团队协作意识，增强他们在小组工作中的责任感和合作精神。
3. 通过对机械手的学习，引导学生理解科技进步对工业生产和社会发展的积极影响，培养其创新意识和社会责任感。
课程性质分析：本课程为工程技术类课程，旨在通过理论与实践相结合的方式，让学生掌握机械手臂的基础知识和应用技能。
学生特点分析：考虑到学生所在年级的特点，他们对新鲜事物充满好奇，具备一定的动手能力和逻辑思维能力，但可能缺乏实际操作经验。
教学要求：1. 紧密联系教材，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
2. 采用任务驱动法和小组合作学习，激发学生的学习兴趣和团队合作精神。
3. 注重过程评价，关注学生在学习过程中的表现和成长。
二、教学内容1. 机械手基本结构原理：- 机械手的组成部分及其功能- 机械手在工业生产中的应用案例2. 机械手运动学基础：- 坐标系与坐标变换- 路径规划与运动控制3. 机械手编程与操作：- 编程语言基础- 机械手编程实例与操作步骤4. 机械手组装与调试：- 机械手组装方法与技巧- 机械手调试策略与问题解决5. 抓取与放置任务设计：- 任务分析- 机械手动作设计6. 小组合作与展示：- 小组分工与协作- 成果展示与评价教学大纲安排：第一课时：机械手基本结构原理第二课时：机械手运动学基础第三课时：机械手编程与操作第四课时：机械手组装与调试第五课时：抓取与放置任务设计第六课时：小组合作与展示教学内容关联教材章节：- 机械手基本结构原理：教材第3章- 机械手运动学基础：教材第4章- 机械手编程与操作：教材第5章- 机械手组装与调试：教材第6章- 抓取与放置任务设计：教材第7章教学进度安排：每课时45分钟，共计6课时。
多功能机械手课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解多功能机械手的基本原理和结构组成，掌握其工作方式和应用领域。
2. 学生能够描述多功能机械手的关键技术，如传感器应用、程序控制等，并了解其在实际工程中的重要性。
3. 学生能够解释多功能机械手设计中涉及的基础物理和数学概念，如力学、电学等。
技能目标：1. 学生能够运用所学的知识，设计并制作一个简单的多功能机械手模型，展示其基本功能。
2. 学生通过小组合作，提高问题解决能力和团队协作能力，能够进行有效的沟通与展示。
3. 学生能够使用适当的工具和设备，进行机械手的组装和调试。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对工程技术和创新设计感兴趣，增强对科学探究的热情。
2. 学生在学习过程中，形成良好的工程意识，认识到科技对生活的影响，增强社会责任感。
3. 学生通过实践活动，体会团队合作的重要性，发展积极向上的学习态度和坚持不懈的精神。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标具体、可衡量，旨在通过理论与实践相结合的方式，使学生不仅掌握多功能机械手的相关知识，还能够在实际操作中提升技能，同时培养积极的情感态度和价值观。
通过分解课程目标为具体的学习成果，将有助于教学设计和评估的有效开展。
二、教学内容本章节教学内容围绕多功能机械手的设计与制作展开，包括以下部分：1. 基本原理与结构- 机械手的结构组成及其功能- 常用驱动方式及其特点- 传感器的工作原理与应用2. 技术与编程- 程序控制基础- 机械手运动控制算法- 传感器数据采集与处理3. 设计与制作- 机械手设计流程与方法- 模型制作材料与工具的选择- 组装与调试技巧4. 实践操作- 设计并制作一个多功能机械手模型- 编程实现机械手的运动控制- 模型性能测试与优化教学内容依据课程目标制定，注重科学性和系统性。
教学大纲明确如下安排：第一周：基本原理与结构学习，了解机械手的相关知识。
第二周：技术与编程学习，掌握机械手的控制方法。
工业机械手课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解工业机械手的基本概念、分类及工作原理；2. 学生能够掌握工业机械手的主要结构、功能和参数；3. 学生能够了解工业机械手在制造业中的应用及其优势。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识分析工业机械手的工作过程；2. 学生能够通过实际操作，熟练掌握工业机械手的编程与控制方法；3. 学生能够运用工业机械手解决简单的生产实际问题。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到工业机械手在提高生产效率、降低劳动强度等方面的重要性，培养对智能制造技术的兴趣；2. 学生在学习过程中，培养合作、探究的学习态度，提高自主学习能力；3. 学生能够关注我国智能制造产业的发展，树立科技创新意识，增强国家荣誉感。
课程性质：本课程为技术学科课程，旨在培养学生对工业机械手的认识、操作与编程能力，提高学生的实践操作技能和创新能力。
学生特点：学生处于初中年级，具备一定的物理知识和动手能力，对新技术、新设备充满好奇心。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调实际操作能力的培养，激发学生的学习兴趣，提高学生的综合素质。
通过本课程的学习，使学生能够掌握工业机械手的基本知识，具备实际操作能力，培养创新精神和团队合作意识。
二、教学内容1. 工业机械手概述- 了解工业机械手的定义、分类及发展历程；- 掌握工业机械手的基本结构及其功能。
2. 工业机械手工作原理与参数- 学习工业机械手的工作原理；- 掌握工业机械手的主要参数及其对性能的影响。
3. 工业机械手的应用与优势- 分析工业机械手在制造业中的应用场景；- 了解工业机械手相较于传统人工操作的优势。
4. 工业机械手编程与控制- 学习工业机械手的编程方法；- 掌握工业机械手的控制原理及操作流程。
5. 实践操作与案例分析- 进行工业机械手的实际操作练习；- 分析实际案例，了解工业机械手在生产中的应用。
6. 工业机械手发展趋势与创新- 了解当前工业机械手的发展趋势；- 探讨工业机械手的创新技术及发展方向。
工业用机械手课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解工业用机械手的基本结构、工作原理及其在工业生产中的应用。
2. 学生能掌握机械手的关键技术参数，如精度、速度、负载等，并了解它们对工业生产效率的影响。
3. 学生能了解工业用机械手的分类、选型原则及其在不同工业领域的应用案例。
技能目标：1. 学生能运用机械原理和自动控制知识，分析并简单设计一个工业用机械手的控制系统。
2. 学生能通过团队合作，完成一个简易机械手模型的搭建和调试，提高动手实践能力。
3. 学生能运用计算机辅助设计软件（如CAD）绘制机械手的三维模型，并进行简单的运动仿真。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对机械工程和自动化技术的兴趣，提高学习热情。
2. 学生通过团队合作，培养沟通协调能力和团队精神。
3. 学生了解工业用机械手在现代制造业中的重要性，认识到技术创新对国家产业发展的重要意义。
课程性质：本课程为实践性较强的综合设计课程，旨在帮助学生将理论知识与实际应用相结合，提高学生的动手能力、创新意识和团队协作能力。
学生特点：本课程针对高中年级学生，他们对机械、电子和自动控制等领域有一定的理论基础，但实践经验不足，对工业生产中的实际问题了解较少。
教学要求：教师应结合学生特点和课程性质，采用启发式教学，引导学生主动参与课程实践，注重培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
同时，教师需关注学生的情感态度价值观培养，激发学生的创新潜能和团队精神。
通过课程目标的分解和实施，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果，为后续的教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 工业用机械手的基本概念与结构- 机械手的定义、功能及应用领域- 机械手的组成部分：执行机构、驱动系统、控制系统等2. 工业用机械手的工作原理与关键技术- 机械手的工作原理及其运动学分析- 关键技术参数：精度、速度、负载、自重等- 影响机械手性能的因素及优化方法3. 工业用机械手的分类与选型- 常见机械手类型及其特点- 机械手选型原则及应用案例4. 机械手控制系统设计与实践- 控制系统原理与设计方法- 传感器、执行器在机械手控制中的应用- 控制程序编写与调试5. 机械手模型搭建与调试- 机械手模型的搭建方法与技巧- 调试过程及问题解决方法6. 计算机辅助设计（CAD）在机械手设计中的应用- CAD软件的基本操作与使用方法- 机械手三维模型的绘制与运动仿真教学安排与进度：第1-2课时：工业用机械手的基本概念与结构第3-4课时：工业用机械手的工作原理与关键技术第5-6课时：工业用机械手的分类与选型第7-8课时：机械手控制系统设计与实践第9-10课时：机械手模型搭建与调试第11-12课时：计算机辅助设计（CAD）在机械手设计中的应用教学内容与教材关联性：本教学内容与教材中关于工业用机械手的章节紧密相关，涵盖了机械手的基本概念、结构、原理、分类、选型、控制系统设计以及实践操作等方面，确保了教学内容的科学性和系统性。
机械手课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解机械手的基本结构、功能及工作原理；2. 学生能够掌握机械手的运动学、动力学基础知识；3. 学生能够了解机械手在不同领域的应用及发展趋势。
技能目标：1. 学生能够运用所学的机械手知识进行简单的系统设计；2. 学生能够运用相关软件对机械手进行仿真和调试；3. 学生能够独立操作机械手完成简单的任务。
情感态度价值观目标：1. 学生对机械手技术产生浓厚的兴趣，培养探索精神和创新意识；2. 学生能够认识到机械手在工业生产中的重要性，增强实践操作能力；3. 学生能够关注机械手技术的发展，树立正确的科技价值观。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论知识与实际操作，旨在提高学生的动手能力和创新能力。
学生特点：学生处于高中阶段，具有一定的物理、数学基础，好奇心强，善于接受新事物。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，引导学生进行自主学习、合作探究，培养学生的实际操作能力和团队协作能力。
同时，关注学生的个体差异，因材施教，确保每个学生都能达到课程目标。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 机械手基本结构及功能- 介绍机械手的组成部分，如基座、关节、手臂、手腕、末端执行器等；- 解释各部分功能及其相互关系。
2. 机械手的运动学与动力学- 讲解机械手的运动学原理，包括正运动学、逆运动学；- 分析机械手的动力学特性，如力、扭矩、速度等。
3. 机械手控制系统及编程- 介绍常见的机械手控制系统及其原理；- 指导学生进行简单的机械手编程操作。
4. 机械手应用及发展趋势- 分析机械手在不同领域的应用，如工业生产、医疗、服务业等；- 探讨机械手技术的发展趋势，如智能化、网络化等。
5. 机械手设计与仿真- 教授机械手设计的基本方法，包括需求分析、结构设计、参数计算等；- 引导学生运用相关软件（如CAD、SolidWorks等）进行机械手设计和仿真。
《机器人应用技术》课程作品设计说明书作品名称：多功能机械手专业：机电一体化技术班级：机电124班2014 年10 月1 日目录一课题概述 (2)1、选题背景 (2)2、发展现状和趋势 (3)3、研究调研 (4)二机械手组成及工作过程 (6)1、整体结构分析 (6)2、所需器材 (6)3、底座部分 (8)4、躯干部分 (9)5、上臂部分 (10)6、手爪部分 (11)7、机械手系统的总调试 (12)三软件部分 (13)1、机械手软件编制流程图 (13)2、机械手运行控制程序图 (14)四设计体会 (15)一课题概述1、选题背景随着我国经济的高速发展，各种电子产品和各种创新机械结构的出现，工业机器人的作用在装配制造业产业中的地位更加重要了。
另一方面随着人们生活水平的提高传统制造产业劳动力生产成本进一步提高，这也使企业意识到用高速准确的机械自动化生产代替传统人工操作的重要性。
其中机械手是其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。
在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。
目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。
把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。
但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。
因此，进行机械手的研究设计具有重要意义。
在这样一个大的背景下结合自己的专业机电一体化，我们选择多功能机械手来作为我们的设计题目。
结合专业特点使用德国慧鱼机器人教学模型作为我们实现这一课题的元件。
利用慧鱼模型的各种机械结构组装出机械手的机械部分，用pc编程实现对机械手的自动控制，利用限位开关来保护电机和控制机械手位置的准停。
这个课题可以充分的体现机电一体化的由程序自动控制机械结构的运动，对自己以前的所学的课程也是一种巩固。
另一方面这个机械手可以实现一定的搬运功能具有很强的实用性能。
2、发展现状和趋势目前国内机械手主要用于机床加工、铸锻、热处理等方面，数量、品种、性能方面都不能满足工业生产发展的需要。
所以，在国内主要是逐步扩大应用范围，重点发展铸造、热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件，在应用专用机械手的同时，相应的发展通用机械手，有条件的还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合机械手等。
同时要提高速度，减少冲击，正确定位，以便更好的发挥机械手的作用。
此外还应大力研究伺服型、记忆再现型，以及具有触觉、视觉等性能的机械手，并考虑与计算机连用，逐步成为整个机械制造系统中的一个基本单元。
图1-1 国内机械手国外机械手在机械制造行业中应用较多，发展也很快。
目前主要用于机床、横锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业，它可按照事先指定的作业程序来完成规定的操作。
国外机械手的发展趋势是大力研制具有某种智能的机械手。
使它具有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，作相应的变更。
如位置发生稍许偏差时，即能更正并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。
目前已经取得一定成绩。
目前世界高端工业机械手均有高精化，高速化，多轴化，轻量化的发展趋势。
定位精度可以满足微米及亚微米级要求，运行速度可以达到3M/S，量新产品达到6轴，负载2KG的产品系统总重已突破100KG。
更重要的是将机械手、柔性制造系统和柔性制造单元相结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。
同时，随着机械手的小型化和微型化，其应用领域将会突破传统的机械领域，而向着电子信息、生物技术、生命科学及航空航天等高端行业发展。
图1-2 国外机械手3、研究调研工业机械手的结构形式主要有四种：直角坐标结构，圆柱坐标结构，球坐标结构和关节型结构。
各结构形式及其相应的特点，分别介绍如下：（ 1）直角坐标机械手结构特点直角坐标机械手的空间运动是用三个相互垂直的直线运动来实现的。
由于直线运动易于实现全闭环的位置控制，因此，其运动位置精度高，但此种类型机械手的运动空间相对较小，如要达到较大运动空间，则要求机械手的尺寸足够大。
直角坐标机械手的工作空间为一空间长方体，主要用于装配作业及搬运作业。
直角坐标机械手有悬臂式，龙门式，天车式三种结构。
（ 2）圆柱坐标机械手结构特点圆柱坐标机械手的空间运动是用一个回转运动及两个直线运动来实现的。
其工作空间是一个圆柱状的空间。
这种机械手构造比较简单，精度相对较高，常用于搬运作业。
（ 3）球坐标机械手结构特点球坐标机械手的空间运动是由两个回转运动和一个直线运动来实现的。
其工作空间是一个类球形的空间。
这种机械手结构简单、成本较低，主要应用于搬运作业。
（ 4）关节型机械手结构特点关节型机械手的空间运动是由三个回转运动实现的。
相对机械手本体尺寸，其工作空间比较大，动作灵活，结构紧凑，占地面积小。
此种机械手在工业中应用十分广泛，如焊接、喷漆、搬运、装配等作业。
关节型机械手又分为水平关节型和垂直关节型两种。
由于本课题设计的内容为搬运机械手，因此选择球坐标机械手，这种机械手结构简单、成本较低，主要应用于搬运作业。
二机械手组成及工作过程1、整体结构分析如图2-1所示，此机械手有底座转动的自由度、躯干前后移动的自由度、机械手上下运动的自由度机，总共三个自由度。
另外机械手爪有夹紧和松开物体的功能。
由三个电机控制三个方向的运动，一个控制机械手整体结构的回转；一个控制躯干前后平移运动；一个通过丝杠螺母的牵引来控制机械手的仰俯运动。
当然还有一个电机用来控制机械手本身的夹紧和松开。
为了实现准停和对电机的保护我们使用了七个的限位开关用来控制运动的位置。
由于手爪本身结构的限制手爪抓紧用延时来控制。
这种机器人的工作包迹形成球面的大部分，称为关节式球面机器人。
然后通过pc编程调试观察机械手的运动是否达到应有的技术水平，并作出相应的改变以及对编程数据的修改等。
图2-1机械手整体实物图2、所需器材此机械手用到了四个电机，由于底座部分负载较大，采用了大功率直流【9v 2.4瓦】电机，其他部分负载相对较小，采用了普通直流电机【9V双向】图2-2慧鱼机器人中普通电机和大功率电机此外，此机械手还用到了7个行程开关，用来限制各运动部件的位置以及保护电机与机械部件，通过编程为各运动部件之间添加了逻辑关系。
底座部分用到两个行程开关，躯干部分用到两个行程开关，上臂部分用到两个行程开关，手爪部分用到一个行程开关，七个行程开关均采用常闭触电（即在程序中1-0的对应表示）图2-3行程开关外观以及内部结构另外还需要以下主要器材：图2-4控制板图2-5六面体及六面体的拼接图2-6万向节、减速器图2-7涡轮和蜗杆图2-8螺旋传动图2-9金属杆、连接杆、传动轴3、底座部分机械手的底座部分如图2-10所示，通过此蜗轮蜗杆装置，机械手可以实现180度的大范围旋转。
传动部分由电机、变速箱、蜗轮蜗杆组成。
传动链为：电机→变速箱→蜗轮蜗杆→整体旋转（负载）。
图2-10 机械手回转机构实物图图2-11回转机构简图4、躯干部分机械手的躯干部分如图2-12所示，实现机械手的前后运动。
通过丝杠与螺母的牵引关系，躯干部分能平滑的在工作台上前后移动。
传动部分由电机、变速箱、丝杠螺母副、滑动机构组成。
该部分的传动链为：电机→变速箱→丝杆传动→负载。
图2-12前后平移机构实物图图2-13前后平移机构简图5、上臂部分机械手的上臂部分如图2-14所示，通过与底座的“肩关节”实现上下的摆动。
传动部分由电机、减速箱、丝杠螺母副、连杆机构组成。
其传动链为：电机→变速箱→丝杆传动→连杆。
图2-14仰俯机构实物图图2-15仰俯机构简图6、手爪部分如图2-16所示，机械手通过“肘关节”与上臂连接，使“爪子”实现在保持与地面平行的同时也可以上下移动，而通过联轴器和丝杆的作用，实现机械手的夹紧和放松。
传动部分由电机、减速箱、丝杠螺母副、连杆机构组成。
其传动链为：电机→变速箱→联轴器（2个）→丝杆传动（滑动副）→机械手夹紧（放松）。
图2-16机械手实物图图2-17机械手简图7、机械手系统的总调试在进行系统的总调试之前，先要进行机构运动的检查，保证机构转动灵活、没有卡死现象，各个开关能正常闭合和松动，每个电机进行通电检查；然后将控制模块、运动机构、接口模块3个部分连接好进行整个系统的总体调试。
这样做可以提高总调试的成功率，避免当系统不能运转时难以找到故障所在位置。
三软件部分1、机械手软件编制流程图利用此机械手实现从某个指定地点抓取货物，然后机械手到达另一指定地点后放下货物，然后再回到抓取货物指定地点抓取货物，如此往复循环，直到按下停止指令机械手才停止工作。
具体流程如图3-1所示：机械臂回转机构放下倒转指定位置手爪张平移机构开到指定位置手爪闭合机械臂抓紧物体抬起图3-1机械手程序流程图2、机械手运行控制程序图M1为底座旋转电机，I1，I2为底座部分的行程开关；M2为躯干部分电机，I3，I4为躯干部分行程开关;M3为上臂部分电机，I5，I6为上臂部分行程开关；M4为手爪部分电机，I7为手爪部分行程开关。
具体程序图如图3-2所示：图3-2机械手运行控制程序图四设计体会在这个机电作品设计的试验中，我们首先根据图纸和零件，按照操作步骤，组装出各个部件。
在实验操作过程中，最重要的是细心，准确选齐零件，按照每个过程组装好。
在操作的过程中，经常出现零件安装错误，导致试验中用时过长。
然后总结出，要不断的检查，完全确认好这个步骤做好后才做下一步。
做模型的过程中，不仅仅是动手，而且要考虑它的运动结构，传动形式，尺寸结构。
最后还要充分理解整个运动模式。
总的来说，这次的工业机器人作品设计给了我们很好地锻炼。
在整个的设计过程中，基本上是对以前所学的专业知识的综合运用，通过这一次的作品设计，对所学的知识有了更好的理解，把所学的东西真正运用到实际中去，是对自己学习的一种肯定。
这次的作品设计可以很好的提高自己的动手能力，重新认识和了解机器人的各种结构，也提高了自己的查阅书籍的能力。
最后感谢老师在这个作品设计中的耐心指导。
