代替人手的高速并联机械手

基于电驱动技术的机械手设计与控制近年来，随着电子技术和自动化技术的快速发展，机械手在工业生产、医疗护理等领域得到了广泛应用。

机械手作为一种能够模拟和代替人手操作的机电一体化设备，其设计与控制成为了研究的热点之一。

本文将从机械手的设计原理、电驱动技术的应用以及控制算法等方面展开论述，旨在为机械手的设计与控制提供一定的指导。

一、机械手设计原理机械手的设计原理主要由机械结构、电气控制系统以及传感器组成。

机械结构是机械手的基础，其设计要考虑到负载能力、工作半径、稳定性等因素。

电气控制系统则负责控制机械手的运动，采用电驱动技术能够提高机械手的灵活性和可靠性。

传感器的应用则可以实现机械手的感知功能，能够对外界环境进行实时监测和反馈。

在机械手的设计过程中，要根据实际需求选择合适的传动机构，如直线导轨、滚柱轴承等。

同时，机械手的运动模式也需要进行合理设计，常见的有直线运动、旋转运动以及复合运动等。

此外，还需要考虑机械手的工作空间、功率需求以及动力需求等因素，以实现机械手的高效运行和准确定位。

二、电驱动技术的应用电驱动技术是机械手设计中的关键技术之一。

通过电驱动技术，能够实现机械手的高速、高精度运动。

目前，常用的电驱动技术包括直流电机、交流伺服电机以及步进电机等。

这些驱动技术在机械手设计中起到了至关重要的作用。

以直流电机为例，其特点是结构简单、控制方便，并具有较高的转矩。

直流电机通过调节电压和电流来控制机械手的运动。

交流伺服电机则通过伺服控制器来实现机械手的精确定位和速度控制。

步进电机则以步进角为基本单位，通过控制电流和信号脉冲来实现机械手的精确运动。

在电驱动技术的应用中，还需要考虑到驱动器的选用和驱动方式的设计。

驱动器的选用需要根据机械手的负载和速度要求来确定，以保证机械手的正常工作。

而驱动方式的设计则需要根据机械手的运动模式和工作要求来确定，包括速度控制、位置控制以及力控制等。

三、控制算法的应用控制算法是机械手设计与控制中的核心内容之一。

两轴并联机械手算法
【原创版】
目录
1.引言
2.两轴并联机械手的定义和特点
3.两轴并联机械手的运动学模型
4.两轴并联机械手的算法设计
5.结论
正文
【引言】
随着科技的发展，机器人技术在各行各业中得到了广泛的应用。

其中，两轴并联机械手以其独特的结构和优越的性能，在许多领域中都有着重要的作用。

本文将介绍两轴并联机械手的算法设计，以期为相关领域的研究和应用提供参考。

【两轴并联机械手的定义和特点】
两轴并联机械手是一种具有两个旋转自由度的机器人手臂，其结构简单，运动灵活，可实现空间的直线运动和曲线运动。

相较于其他类型的机器人手臂，两轴并联机械手具有运动精度高、运动速度快、承载能力大等特点。

【两轴并联机械手的运动学模型】
两轴并联机械手的运动学模型主要包括手臂的姿态和位置。

为了描述这两个方面，需要建立相应的坐标系和旋转矩阵。

在此基础上，通过求解运动学方程，可以得到两轴并联机械手的运动轨迹。

【两轴并联机械手的算法设计】
两轴并联机械手的算法设计主要包括运动规划和轨迹跟踪两部分。

运动规划是指根据给定的任务，确定机械手的运动轨迹和运动参数。

轨迹跟踪是指根据运动规划的结果，控制机械手按照预定轨迹进行运动。

【结论】
两轴并联机械手算法设计是机器人领域的重要研究内容。

合理的算法设计可以提高机械手的运动精度和运动速度，从而提高工作效率和质量。

机械手分类和用途
机械手是一种由电控制系统驱动的机器人手臂，广泛应用于各种工业自动化生产线中。

根据其结构和功能，机械手可以分为以下几类： 1. 串联式机械手：由多个组件按照固定顺序串联而成，用于进行简单的重复性操作，例如装配和搬运。

2. 并联式机械手：由多个运动自由度的机械臂组成，可同时执行多个任务，例如喷漆和焊接。

3. SCARA机械手：具有两个旋转自由度和一个线性自由度，常用于精密装配和半导体制造等领域。

4. Delta机械手：由三个移动自由度的机械臂组成，可进行快速而精确的物料搬运和包装。

机械手的应用范围非常广泛，其中一些主要用途包括：
1. 自动化制造：机械手可替代人工进行重复性操作，提高生产效率和品质。

2. 医疗领域：机械手可用于手术和病人护理等方面，提高手术精度和减少手术风险。

3. 物流和分拣：机械手可用于快递分拣和仓库自动化等领域，提高物流效率和减少人工劳动力。

4. 空间探索：机械手常常被用于太空探索任务中，例如在国际空间站上进行维护和升级。

总之，机械手作为工业自动化领域的重要组成部分，在未来的发展中将发挥更加重要的作用。

机械手有什么优点工业机械手的特点首先介绍一下机械手是什么：机械手（machinehand），指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。

主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。

它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

那么机械手有什么优点呢，我为您来详细介绍一下：1、机械手可以减省工人、提高效率、降低成本、提高产品品质、安全性好、提升工厂形象。

2、多关节机械手的优点是：动作灵活、运动惯性小、通用性强、能抓取靠近机座的工件，并能绕过机体和工作机械之间的障碍物进行工作。

随着生产的需要，对多关节手臂的灵活性，定位精度及作业空间等提出越来越高的要求。

多关节手臂也突破了传统的概念，其关节数量可以从三个到十几个甚至更多，其外形也不局限于像人的手臂，而根据不同的场合有所变化，多关节手臂的优良性能是单关节机械手所不能比拟的。

3、斜臂式机械手主要适用于30-250吨卧式射出成型机的成品或水口取出，上下手臂有单截式和双截式两种，整机上下、引拔、旋出、旋入均为全气压驱动，经济实惠型机械手。

可提升产能（10%-30%）、降低产品不良率、节约人工、保障操作人员的安全性。

随着网络技巧的发展，机械手的联网操作问题也是以后发展的方向。

工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。

工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。

它的特点是可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。

机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景……对于工业机械手的设计，我推荐item公司。

itemIndustrietechnikGmbh成立于1976年，是生产工厂设备和工装的德国制造商，并因其基于机械工程原理的MB工业铝型材装配系统而享有盛誉。

多连杆机械手的设计原理多连杆机械手是一种通过多个连杆和关节构成的机械系统，用于模拟人手的运动，实现物体操控等任务。

它常见于工业生产线上，具有高速度、高精度和大负载能力等特点。

多连杆机械手的设计涉及机械结构、运动学和动力学等多个方面，下面将详细介绍其设计原理。

首先，多连杆机械手的机械结构设计是整个系统的基础。

机械结构主要由刚性杆件和关节连接组成。

杆件和关节的选择要求具有足够的强度和刚度，以确保机械手在工作时的稳定性和可靠性。

常见的材料有钢、铝合金等。

同时，机械手的运动范围和自由度也需要在设计时考虑，根据具体的应用需求来确定。

其次，多连杆机械手的运动学设计是实现所需运动的关键。

运动学是研究机械机构运动规律和几何关系的学科。

在多连杆机械手的设计中，通常采用正运动学和逆运动学两种方法。

正运动学是通过给定机械手各个关节的转角，求解末端执行器的位置和姿态。

其中，位置即是末端执行器的坐标，姿态即是末端执行器的旋转角度。

正运动学的求解可以借助旋转矩阵、转动矩阵等工具进行计算。

逆运动学是通过给定末端执行器的位置和姿态，求解各个关节的转角。

逆运动学求解相对比较复杂，通常需要借助解析方法、迭代优化算法等来进行计算。

求解过程中需要考虑机械手的可达性和避障等问题。

在进行运动学设计时，还需要考虑机械手的工作空间和约束条件。

工作空间即是机械手末端执行器在三维空间中能够到达的范围。

约束条件则包括机械手的关节角度限制、碰撞检测等。

最后，多连杆机械手的动力学设计是为了保证机械手的运动稳定和工作负载能力。

动力学是研究物体运动原因和规律的学科。

在多连杆机械手的设计中，需要考虑静力平衡和动力平衡两个方面。

静力平衡是指机械手在各个关节处所受的外力和力矩之间的平衡关系。

在设计过程中，需要分析机械手的受力情况，采取合适的结构和布置方式来平衡各个关节处的力矩。

例如，引入平衡簧、轻负载设计等方法。

动力平衡是指机械手的动态运动过程中，关节所产生的力矩与负载之间的平衡。

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。

机械手应用场景机械手是一种能够模拟人手运动的机械装置，广泛应用于工业生产、医疗护理、军事科研等领域。

随着科技的进步，机械手的功能越来越强大，应用场景也越来越多样化。

本文将介绍机械手的一些应用场景。

1. 工业生产机械手在工业生产中起到了重要的作用。

它可以替代人手完成一些重复性、危险性较高的工作，提高生产效率和质量。

例如，在汽车制造中，机械手可以完成车身焊接、零部件装配等工作；在电子制造中，机械手可以完成芯片封装、电路板组装等工作。

机械手的应用不仅提高了生产效率，还减少了人力成本和劳动强度。

2. 医疗护理机械手在医疗护理领域也有广泛应用。

它可以用于手术辅助、康复训练等方面。

例如，在微创手术中，机械手可以通过微小的切口进入人体，精确操作，减少手术创伤和恢复时间；在康复训练中，机械手可以辅助瘫痪患者进行肌肉训练，促进康复。

机械手的应用使医疗技术更加精细化和可控化，提高了手术的安全性和疗效。

3. 军事科研机械手在军事科研中也有重要的应用。

它可以用于无人机操作、爆炸物处理等任务。

例如，在无人机操作中，机械手可以控制无人机进行精确的操作，完成侦察、打击等任务；在爆炸物处理中，机械手可以用于探测和处理危险物品，保护人员的安全。

机械手的应用使军事行动更加高效和安全。

4. 科学研究机械手在科学研究中也有广泛应用。

它可以用于实验操作、样品处理等方面。

例如，在生物科学研究中，机械手可以用于样品的分装、搅拌等操作，提高实验的准确性和效率；在化学研究中，机械手可以用于试剂的加注、混合等操作，减少了对人员的危害。

机械手的应用使科学研究更加自动化和精确化。

5. 日常生活除了工业生产和科学研究，机械手在日常生活中也有一些应用。

例如，在家庭中，机械手可以用于物品的搬运、清洁等任务；在餐饮行业，机械手可以用于食材的加工和烹饪等工作。

机械手的应用使日常生活更加便捷和舒适。

机械手的应用场景非常广泛，涉及工业生产、医疗护理、军事科研、科学研究和日常生活等多个领域。

机械手替代人工文案
1、机械手代替了人工，工业机器人可以24小时不间断工作，可以高强度、高效率地组织生产，不受人员因素影响，提高设备利用率。

2、机械手已悄悄的来临，代替人工是迟早的事。

3、机械手代替了人工，工业机器人可以消除人工操作的安全隐患，避免不必要的安全生产事故，采用机械手进行生产，更大程度上保证了工人的工作安全。

不会出现因疏忽大意或疲劳导致的工伤事故。

在需要倒班的生存车间，夜间更容易出现生理疲劳，导致安全事故，使用机械手可以保证安全生产。

此外，一些危险的工作由精度更高、稳定性更高、安全性更强的工业机器人操作，可以保证人员的安全。

4、机器人可以在24小时内运行，机械手代替了人工。

例如，如果将产品取出放在传送带或接收平台上，只需一个人同时观看或观看两台或多台机器，有效节省了人力成本。

此外，采用工业机械手操作模式，自动装配线可以节省工厂用地，使整个工厂规划更小、更紧凑、更精致，节省操作人员，降低人工成本，改善生产环境，优化管理。

目录气动机械手及继电器控制系统设计 (2)第一章绪论 (2)1.1 气动机械手概述 (2)1.2 机械手的组成和分类 (3)1.2.1机械手的组成 (3)1.2.2机械手的分类 (3)1.3课题的提出及主要任务 (5)第2章继电器硬件系统设计 (5)2.1系统分析 (5)2.2方案确定 (6)2.3元器件介绍 (6)第三章软件系统设计 (11)3.1控制方案的确定 (11)3.2工作过程 (12)第四章调试过程 (14)第五章设计总结 (18)第六章附图 (20)6.1三维零件图： (20)6.2三维装配图： (20)第七章参考文献 (21)气动机械手及继电器控制系统设计第一章绪论1.1 气动机械手概述气动机械手由操作机(机械本体)、控制器、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.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”。

生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率:可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中,它代替人进行正常的工作，意义更为重大。

因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用。

机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强,仅为某台机床的上下料装置,是附属于该机床的专用机械手。

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。

机械手的结构设计及控制机械手是一种能像人手一样完成各种工作任务的装置。

它具有高精度、高速度和可编程性等特点，广泛应用于工业自动化领域。

机械手的结构设计和控制是实现其功能的关键。

一、机械手的结构设计1. 关节型机械手关节型机械手是由一系列的关节连接而成，每个关节都有自己的自由度。

它的结构类似于人的手臂，能够模拟人的运动，灵活度较高。

关节型机械手的结构设计注重关节的精确度和稳定性，同时需要考虑到机械手的负载能力和工作范围。

2. 直线型机械手直线型机械手由一组平行移动的臂组成，可以在一个平面内进行线性运动。

它的结构设计简单，适合进行一些简单的工作任务。

直线型机械手的关键是确保臂的平移精确度和平稳度，以及确保工作范围的有效覆盖。

3. 平行四边形机械手平行四边形机械手是一种特殊的机械手结构，它由四个平行运动的臂组成。

平行四边形机械手的结构设计需要确保四个臂的平移精确度和平稳度，以及实现机械手的高速度和高精度。

二、机械手的控制机械手的控制是指通过编程控制机械手完成各种工作任务。

机械手的控制系统一般包括硬件控制模块和软件控制模块。

1. 硬件控制模块硬件控制模块包括电机驱动器、传感器、编码器等设备。

电机驱动器用于控制机械手的运动，传感器用于获取机械手与物体的位置和姿态信息，编码器用于测量电机的位置和速度。

2. 软件控制模块软件控制模块是机械手控制系统的核心部分，负责编写控制程序并实时更新机械手的运动状态。

软件控制模块可以使用编程语言如C++、Python等来实现。

控制程序需要根据任务需求编写，包括运动规划、轨迹控制、碰撞检测等功能。

机械手控制的关键是实现精确的运动控制和优化的路径规划。

在控制程序中，需要考虑到机械手的动力学模型、碰撞检测算法以及运动规划算法等。

同时还需要考虑到外部环境的变化以及机械手与物体之间的互动。

三、机械手的应用机械手广泛应用于工业自动化领域，可以完成包括搬运、装配、焊接、喷涂、夹持等多种工作任务。