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机械臂课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解机械臂的基本结构、工作原理及其在工业自动化中的应用；2. 掌握机械臂的运动学、动力学基础知识，能够分析简单机械臂的运动特性；3. 了解机械臂编程与控制的基本方法，能够进行简单的路径规划。
技能目标：1. 能够运用所学知识，设计简单的机械臂结构，并进行运动仿真；2. 学会使用相关软件对机械臂进行编程，实现预定的动作；3. 培养学生的团队协作能力，通过小组合作完成机械臂的设计、制作与调试。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械臂技术及其应用的兴趣，激发创新意识；2. 增强学生对工程实践的认识，培养工程思维；3. 引导学生关注智能制造领域的发展，提高国家使命感和社会责任感。
课程性质：本课程为高二年级信息技术与通用技术课程的拓展内容，旨在培养学生的创新意识、动手能力及跨学科综合运用能力。
学生特点：高二年级学生具备一定的物理、数学基础，对新技术充满好奇，具备一定的自主学习能力和团队协作精神。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调动手实践，鼓励创新思维，提高学生的综合素质。
通过本课程的学习，使学生在掌握相关知识的基础上，能够将理论应用于实践，培养解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 机械臂基础知识：- 机械臂的结构与分类（教材第3章）- 机械臂的工作原理及性能指标（教材第3章）2. 机械臂运动学与动力学：- 机械臂的运动学分析（教材第4章）- 机械臂的动力学分析（教材第5章）3. 机械臂编程与控制：- 机械臂编程基础（教材第6章）- 机械臂路径规划（教材第7章）- 控制系统原理及在机械臂中的应用（教材第8章）4. 机械臂设计与制作：- 机械臂结构设计（教材第9章）- 机械臂运动仿真（教材第10章）- 机械臂制作与调试（教材第11章）5. 综合实践项目：- 小组合作设计并制作一个简易机械臂（结合全书内容）- 完成机械臂的运动学、动力学分析- 实现机械臂的编程与控制，完成特定任务教学内容安排与进度：第一周：机械臂基础知识学习第二周：机械臂运动学与动力学分析第三周：机械臂编程与控制方法学习第四周：机械臂结构设计与制作第五周：机械臂调试与优化第六周：综合实践项目展示与评价教学内容确保科学性和系统性，结合教材章节内容，注重理论与实践相结合，使学生在学习过程中逐步掌握机械臂的相关知识和技能。
摘要机械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。
机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，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。
是一门涉及计算机科学、机械学、电子学、自动控制、人工智能等多个方面的学科，它代表了机电一体化的最高成就。
现今，机械手已经运用到各个领域，特别是在装配作业方面。
在装配机械手中，平面关节型装配机械手（即SCARA型）是应用最广泛的一种装配机械手。
本课题提出设计一种服务机械手，用于电子元器件等的装配，在分析国内外SCARA产品基础上，经过不同方案的比较，在确定了最优方案后通过认真的计算，仔细的校核，使设计结构简单、运行可靠、经济合理，能满足教学实验等需要，对于更好地熟悉和掌握相关课程具有重要的意义。
本文设计的是一种小型服务装配机械手，主要对这种机械手进行结构方面的设计。
本文设计的SCARA机器人具有以下特点：通用性好、体积小、重量轻、外形美观、成本低，对其本体的可行方案进行了充分的研究后，设计成具有多个自由度的结构，由机身、大臂、小臂及手腕组成，谐波减速器、齿轮、丝杠螺母等组成了机械手简单可靠的传动方案。
该电机的多个关节均采用步进电机驱动，具有控制简单、成本低的特点。
关键词：工业机械手自由度机器人AbstractRobot is a kind of science related to many other ones such as computer science, mechanism, electronics, automation control and artificial intelligence. Now, robots are used in many fields, especially in the aspect of assembly task. It represents the up-most level of mechatronics. Among assembly, plane articulated assemblyrobot (SCARA manipulator) is used most widely.This topic puts forward designing a kind of assemble robot, used for an assemble electronics component, after analy domestic and international SCARA, the surface of sphere SCARA etc. Through compare with different project. After making sure superior project, though the careful calculation and check.Make design with simple structure,credibility circulate, reasonable cost, can satisfy the teaching experiment etc..The presented SCARA manipulator in this paper is a pint-sized assembly robot, where the structure of SCARA manipulator is designed. The presented SCARA manipulator in this paper has following characters: good universality, small volume, light weight, beautiful appearance and low cost, so the structure of robot is fully considered which has four freedoms and is consisted of comprises base, big arm, small arm and wrist. The simple reliable transmission scheme of SCARA manipulator is composed of harmonic deceleration and gear wheel and feed screw. The four joints are all driven by stepping motors, which has the characters of simple control and low cost.Keyword: Industrial robots Freedom Robot目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)第2章总体方案设计 (3)2.1 工业服务机器手的传动系统设计 (3)2.1.1机械手驱动系统的比较与选择 (3)2.1.2 传动机构的对比与分析 (5)2.2 机械手总体设计方案的比较确定 (6)第3章步进电机的选择及其校核计算 (11)3.1 主要技术参数确定 (11)3.2 各自由度步进电机的选择 (11)3.2.1第一自由度步进电机的选择 (12)3.2.2第二自由度步进电机的选择 (13)3.2.3第三自由度步进电机的选择 (13)3.2.4第四自由度步进电机的选择 (14)3.2.5第五自由度步进电机的选择 (14)3.3 第一自由度轴传动系统的计算与校核 (14)3.3.1第一自由度轴的等效转动惯量的计算 (14)3.3.2 步进电机1的校核 (15)3.4 第二自由度轴传动系统计算与校核 (15)3.4.1第二自由度等效转动惯量的计算 (15)3.4.2 步进电机2的校核 (16)3.5 第三自由度轴传动系统的计算与校核 (16)3.5.1第三自由度等效转动惯量的计算 (16)3.5.2 步进电机3的校核 (17)第4章系统整体的设计与校核 (18)4.1 同步齿形带传动设计 (18)4.1.1求出设计功率d P (18)4.1.2选择带的节距 (18)4.1.3确定带轮直径和带节线长 (18)4.1.4选择带长Lp (19)4.1.5近似计算中心距 (19)4.1.6进行标准带宽的选择 (20)4.2 各输出轴的设计 (21)4.2.1机身输出轴设计 (21)4.2.2 大臂输出轴设计 (21)4.2.3 大臂与小臂连接轴设计 (21)4.2.4 带轮轴设计 (21)4.2.5升降轴设计 (22)4.3 滚珠丝杠副校核 (23)4.3.1最大工作载荷计算 (23)4.3.2最大动负载C的计算与校核 (23)4.3.3传动效率计算 (23)4.3.4刚度计算 (24)4.3.5丝杠稳定性验算 (24)4.4机械手机身的设计 (25)4.5其他部分结构设计 (25)第5章控制系统设计 (27)5.1 机器人控制的特点 (27)5.2 机器人控制的分类 (28)5.2.1点位控制(PTP)机器人： (28)5.2.2连续轨迹控制(CP)机器人： (28)结论 (29)参考文献 (30)致谢................................................ 错误!未定义书签。
目录目录 (1)摘要 (1)ABSTRACT (2)第1章绪论 (3)1.1机械义肢的研究背景 (3)1.2机械义肢的研究现状 (3)1.3本文的主要内容 (4)第2章仿生上肢结构分析 (5)2.1仿生上肢的研究方向 (5)2.2人类上肢关节分析 (5)第3章上肢义肢的的结构设计 (7)3.1相关技术参数 (7)3.2设计原则与要求 (7)3.3传动方式和驱动源的选择及总体方案设计 (9)第4章伺服元件的选取和结构设计计算 (11)4.1伺服元件的选取 (11)4.1.1电机的选用 (11)4.2设计与计算 (13)第5章上肢义肢结构设计与分析 (18)5.1小臂及手掌部分设计 (18)5.2大臂结构设计 (19)第6章总结 (19)参考文献 (21)摘要机械义肢（上肢）的结构设计，根据上肢义肢对非规则物品拿取任务的要求，首先在分析人体机械原理的基础上，经分析比较各种结构设计，其次采用丝杠机构和连杆机构相结合并选取电机为驱动元件，设计了一种具有六个自由度的机械上肢义肢结构，这种结构紧凑、简单，重量较轻，成本较低，能够基本实现对真人手臂动作的模仿。
最后，设计上肢义肢结构的零部件，完成驱动原件和标准件的选择和校核，绘制上肢义肢结构二维整体装配图及主要零部件图。
关键词：机械义肢；结构设计；手臂；校核ABSTRACTMachinery predefined limb (upper limb) of structure design， according to upper limb predefined limb on non-rules items took take task of requirements，first in analysis human machinery principle of based Shang，by analysis comparison various structure design，last used screw institutions and linkage phase combined and select motor for drive components，design has a has six a freedom of machinery upper limb predefined limb structure，this structure compact，and simple，control features strong，weight more light，cost lower，to basic achieved on real arm action of imitation. Upper limb prostheses design structural components，complete drive selection of original and standard parts and checking,draw the arm limb structures of two-dimensional General Assembly and main parts diagram.Keywords：structure；design of mechanical ；prosthetic ；arm ；check新乡学院本科毕业设计（设计）第1章绪论1.1 机械义肢的研究背景根据2006年第二次全国残疾人抽样调查和国家统计局发布的公告，我国目前约有2412万的肢残患者，其中29%为上肢残疾患者与1987年第一次全国残疾人抽样调查的肢残患者755万人相比，同比增长60%，现在，每年都有数以万计的健康人因自然灾害、疾病、战争、交通事故等原因沦为了肢残患者。
大学机械手臂制作课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解机械手臂的基本结构、原理和工作机制。
2. 学生能掌握机械手臂设计的相关理论知识，包括力学、电子学、编程等。
3. 学生能了解并描述不同类型机械手臂的应用领域及发展前景。
技能目标：1. 学生能运用CAD软件完成机械手臂的初步设计。
2. 学生能通过动手实践，完成机械手臂的组装和调试。
3. 学生能运用所学编程知识，实现机械手臂的基本控制功能。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对工程设计和机械制作的兴趣，提高创新意识和实践能力。
2. 学生在团队协作中培养沟通、合作能力，增强集体荣誉感。
3. 学生通过课程学习，认识到机械手臂在现代社会中的重要作用，增强社会责任感。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论知识与动手实践，旨在培养学生的创新能力和实际操作能力。
学生特点：大学生具备一定的理论基础，好奇心强，有较强的自学能力和动手能力。
教学要求：课程要求学生在掌握基本理论知识的基础上，注重实践操作，培养解决实际问题的能力。
教师需引导学生主动参与，鼓励创新思维，关注学生个体差异。
通过课程目标分解，实现学生在知识、技能和情感态度价值观方面的全面发展。
二、教学内容1. 理论知识：- 机械手臂的基本结构：介绍机械手臂的组成部分，包括基座、关节、连杆、执行器等。
- 机械手臂的工作原理：讲解机械手臂的运动规律、动力学原理及控制理论。
- 机械手臂的应用领域：分析不同行业对机械手臂的需求及发展趋势。
- 相关教材章节：第一章 机械手臂概述；第二章 机械手臂结构与原理。
2. 实践操作：- CAD软件应用：教授学生使用CAD软件进行机械手臂的设计和绘图。
- 机械手臂组装与调试：指导学生进行机械手臂的组装、电路连接和调试。
- 编程控制：教授学生使用编程软件，实现对机械手臂的运动控制和功能实现。
- 相关教材章节：第三章 机械手臂设计；第四章 机械手臂编程与控制。
3. 教学进度安排：- 理论知识部分：共计8课时，每周2课时，持续4周。
