工业机器人抓取手臂的结构设计本科毕业论文

基于STM32的机械臂驱动系统设计摘要由于机械臂在各行各业中得到了愈来愈广泛的应用，机械臂控制的多样化、复杂化的需要也随之日趋增多。

作为当今科技领域研究的一个热点，提高机械臂的控制精度、稳定性、操作灵活性对于提高其应用水平有着十分重要的意义。

本课题主要对四自由度机械臂控制系统进行了研究与设计。

作为运动控制系统的一种，该控制系统主要面向底层，力争开发出一套稳定性高，可靠性强并且定位准确的工业机械臂系统。

首先根据机械臂系统的控制要求，整体上设计出单CPU 的系统控制方案，即通过控制主控制器输出的PWM 波的占空比实现对舵机转动的控制，进而实现各个关节的位置控制。

在硬件方面，主要论述了如何以ARM 微处理器STM32F103ZET6、MG995舵机、MG945舵机、超声波传感器和电源模块为主要器件，通过搭建硬件平台和设计软件控制程序构建关节运动控制系统。

然后按照结构化设计的思想，依次对以上各部分的原理和设计方法进行了分析和探讨，给出了实际的原理图和电路图。

在软件设计方面，按照模块化的设计思想将控制程序分为初始化模块和运行模块，并分别对各个模块的程序进行设计。

实验表明，该机械臂控制系统不仅具有很好的控制精度，还具有很好的稳定性、准确性，而且在很大程度上改善了定位精度。

关键词：四自由度机械臂，STM32，Cortex-M3，脉冲宽度调制the Design of Manipulator Drive System Based on STM32AbstractIn recent years, robot arm is widely used in industry control, special robot, medical device and home service robots. Research of robot arm control system is a focus in robot area. It is meaningful to increase the performance in accuracy, stability and feasibility.This paper is the research and design about a control system based on a four degrees freedom’s design. And, we strive to develop a high stability, reliability and accurate control system.Firstly, according to the control requirements of the robotic system, the overall design of the system control program is based on a single CPU. Turn the steering control to achieve the control of the duty cycle of the PWM wave output by the main controller, so as to realize the position control of each joint. In terms of hardware, the paper mainly discusses how to use the ARM microprocessor STM32F103ZET6, MG995 Servo, MG945 servos, ultrasonic sensors and power supply module as the main components, build a joint motion control system by building hardware platforms and software control program. Then follow the structured design ideas, principles and design methods sequentially over each part is analyzed and discussed, and then give the actual schematic or circuit diagram. In software design, the control program is divided into the run modules and the initialization module and design program of each module separately.Control system experiments show that the system can significantly improve the precision of control, and improve system stability, accuracy, so that the positioning accuracy of the robot arm has been greatly improved and enhanced.Key Words: Four Degrees Freedom Robot, STM32, Cortex-M3, Pulse Width Modulation目录1绪论 (1)1.1机械臂概述 (1)1.1.1机械臂研究的意义 (1)1.1.2国内外机械臂的研究现状及发展趋势 (1)1.1.3机械臂的分类 (2)1.2机械臂控制的研究内容 (4)1.2.1机械臂的驱动方式 (4)1.2.2机械臂的机械结构 (4)1.2.3机械臂的控制器 (5)1.2.4机械臂的控制算法 (5)1.3嵌入式系统简介 (5)1.4本文的主要工作 (6)2机械臂控制系统的总体方案设计 (7)2.1机械臂的机械结构设计 (7)2.1.1臂部结构设计原则 (7)2.1.2机械臂自由度的确定 (7)2.2工作对象简介 (7)2.3机械臂关节控制的总体方案 (8)2.3.1机械臂控制器类型的确定 (8)2.3.2机械臂控制系统结构 (9)2.3.3关节控制系统的控制策略 (9)2.4本章小结 (9)3机械臂控制系统硬件设计 (11)3.1机械臂控制系统概述 (11)3.2微处理器选型 (11)3.3主控制模块设计 (13)3.3.1电源电路 (13)3.3.2复位电路 (14)3.3.3时钟电路 (15)3.3.4 JTAG调试电路 (15)3.4驱动模块设计 (16)3.5电源模块设计 (17)3.6传感器模块设计 (19)3.7本章小结 (19)4机械臂控制系统软件设计 (20)4.1初始化模块设计 (20)4.1.1系统时钟控制 (20)4.1.2 SysTick定时器 (22)4.1.3 TIM定时器 (23)4.1.4通用输入输出接口GPIO (24)4.1.5超声波传感器模块 (24)4.2运行模块设计 (25)4.3本章小结 (26)5 系统的整机调试 (27)5.1硬件调试 (27)5.2软件调试 (28)5.3故障原因及解决方法 (31)5.4本章小结 (32)结论 (33)致谢 (34)参考文献 (35)附录 (37)附录A (37)附录B (46)附录C (47)1绪论1.1机械臂概述1.1.1机械臂研究的意义早在几千年前，人类就开始了机器人的制造，以解决人类繁重的劳动。

学院毕业设计(论文)工业机器人机械手设计所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日诚信承诺我谨在此承诺：本人所写的毕业论文《工业机器人机械手设计》均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。

承诺人（签名）：年月日摘要本文对机械手进行了总体方案设计，确定了机械手的座标型式和自由度，确定了机械手的技术参数。

同时，分别设计了机械手的夹持式手部结构以及吸附式手部结构;设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩;设计了机械手的手臂结构，设计了手臂伸缩、升降用液压缓冲器和手臂回转用液压缓冲器。

关键词：工业机械手，机械手，气动毕业设计（论文）AbstractIn this paper, the mechanical hand the overall scheme design, the manipulator to determine the coordinates of the types and degrees of freedom, determine the technical parameters of the manipulator. At the same time, respectively, the design of the manipulator clamping type hand structure and adsorption type structure of hand; designed the structure of robot wrist, the wrist to calculate the rotation of the driving torque required and a rotary cylinder driving torque; the design of the manipulator arm structure, design of the telescopic arm, a lifting hydraulic buffer and the arm rotary hydraulic buffer.Key Words:industrial robot, manipulator, pump, air pressure drive目录摘要 (III)Abstract..................................................................................................................................... I V 目录 (V)第1章引言 (7)1.1 工业机械手概述 (7)1.2 工业机器人机械手的课题设计要求 (8)1.3 机械手的系统工作原理及组成 (13)第2章机械手的整体设计方案 (8)2.2 机械手的手部结构方案设计 (10)2.3 机械手的手腕结构方案设计 (11)2.4 机械手的手臂结构方案设计 (11)2.5 机械手的驱动方案设计 (11)2.6 机械手的控制方案设计 (11)2.7 机械手的主要技术参数 (11)第3章手部结构设计 (15)3.1 夹持式手部结构 (15)3.1.1手指的形状和分类 (15)3.1.2设计时考虑的几个问题 (15)3.1.3手部夹紧气缸的设计 (16)第4章手腕结构设计 (20)4.1 手腕的自由度 (20)4.2 手腕的驱动力矩的计算 (20)4.2.1手腕转动时所需的驱动力矩 (20)4.2.2回转气缸的驱动力矩计算 (23)4.2.3 手腕回转缸的尺寸及其校核 (24)第5章手臂伸缩，升降，回转气缸的尺寸设计与校核 (27)5.1 手臂伸缩气缸的尺寸设计与校核 (27)5.1.1 手臂伸缩气缸的尺寸设计 (27)5.1.2 尺寸校核 (27)5.1.3 导向装置 (28)5.1.4 平衡装置 (28)5.2 手臂升降气缸的尺寸设计与校核 (28)5.2.1 尺寸设计 (28)5.2.2 尺寸校核 (28)5.3 手臂回转气缸的尺寸设计与校核 (29)5.3.1 尺寸设计 (29)5.3.2 尺寸校核 (29)总结 (31)参考文献 (32)致谢 (33)第1章引言1.1 工业机械人概述随着科技的发展人类的生活也向自动化靠拢，作为自动化中不可缺少的机器人渐渐地融入我们的生活，成为我们生活中不可缺少的一部分。

机械手毕业论文机械手毕业论文摘要：机械手是一种能够模拟人类手臂动作的机器人装置，广泛应用于工业生产线和医疗领域。

本文通过对机械手的结构、控制系统和应用领域进行研究，旨在探讨机械手在未来的发展潜力和应用前景。

引言：机械手作为一种重要的自动化装置，已经在工业生产中发挥着重要的作用。

随着科技的不断进步，机械手的应用领域也在不断扩大。

本文将从机械手的结构、控制系统和应用领域三个方面进行探讨。

一、机械手的结构机械手的结构主要由机械臂、末端执行器和传感器组成。

机械臂是机械手的主体部分，通常由多个关节组成，可以模拟人类手臂的运动。

末端执行器是机械手的手指部分，可以进行抓取、放置和操作物体等动作。

传感器用于感知环境和物体，为机械手提供实时的反馈信息。

二、机械手的控制系统机械手的控制系统是保证机械手正常运行的核心部分。

控制系统通常由硬件和软件两部分组成。

硬件部分包括电机、传感器和控制器等，用于实现机械手的运动和感知。

软件部分则包括控制算法和编程语言等，用于控制机械手的动作和决策。

三、机械手的应用领域机械手在工业生产线上的应用非常广泛。

它可以完成重复、繁琐和危险的工作，提高生产效率和质量。

同时，机械手还被应用于医疗领域。

它可以进行精确的手术操作，减少手术风险和创伤。

此外，机械手还被用于残疾人辅助器具的研发和生产，为残疾人提供更好的生活品质。

四、机械手的未来发展潜力随着科技的不断进步，机械手的未来发展潜力巨大。

首先，机械手可以与人类进行更加复杂和精细的合作。

通过人机协作，机械手可以更好地适应不同的工作环境和任务需求。

其次，机械手可以与人工智能技术相结合，实现更高级的自主决策和学习能力。

最后，机械手还可以应用于更多领域，如军事、航天和探险等，为人类创造更多的可能性。

结论：机械手作为一种重要的自动化装置，已经在工业生产和医疗领域发挥着重要的作用。

通过对机械手的结构、控制系统和应用领域进行研究，我们可以看到机械手在未来的发展潜力和应用前景。

北方民族大学学士学位论文论文题目:多功能抓取机械手臂的设计院(部)名称:化学与化学工程学院学生姓名:李易丽专业:过程装备与控制工程学号: 20091216 指导教师姓名:高阳论文提交时间:2013-5-11 论文答辩时间:2013-5-12 学位授予时间:北方民族大学教务处制摘要多功能机械手臂主要用于钥匙、手机、钱包、塑料瓶等物品落入马桶等狭小空间的夹取。

它集抓取物体、照明和图像采集的多重功能，能轻便，经济，高效实现掉落物体的抓取工作，特别适于直管道的掏取工作。

为了实现以上功能，本设计进行相应传动机构设计（螺纹传动），抓取机构设计计算（四杆机构），蓄电照明系统的设计，图像采集系统的设计等任务，完成三维建模及机构运动仿真，绘出多功能机械手臂的装配图，零部件图。

关键词：机械手臂；螺纹传动；四杆机构；蓄电照明；图像采集ABSTRACTMulti-function mechanical hand is mainly used to the clip the keys, cell phone, wallet, plastic bottle and other items falled into narrow space, such as the toilet. It can grab objects, light and get image acquisition and so on. It is economic, efficient to pick up the falling objects, especially for which fall into straight pipe.In order to achieve the above functions, need to design the corresponding transmission mechanism (screw drive), grasping mechanism (four bar linkage) , storage electric lighting system and image acquisition system ,complete the tasks such as the complete 3 d modeling and motion simulation, and draw multi-function mechanical arm assembly drawing, parts drawing.Keywords: Mechanical arm ；Transmission of the whorl；Four-bar mechanism；Storage electric lighting；Image acquisition目录第1章绪论 (2)1.1选题的目的和意义 (2)1.1.1 目的 (2)1.1.2 意义 (2)1.2本课题的任务要求和设计内容 (2)1.2.1任务要求 (2)1.2.2设计内容 (3)1.3 设计方案 (3)1.3.1设计参数 (3)1.3.2设计方案说明 (3)1.3.3结构简图及简单运动分析 (4)第2章机械设计 (6)2.1 夹持器的设计 (6)2.1.1计算自由度 (6)2.1.2机构设计 (6)2.1.3基本位置确定 (6)2.1.4机构的运动分析 (7)2.1.5受力分析 (8)2.1.6结构尺寸的确定 (11)2.1.7强度校核 (15)2.1.8连接用的销钉的选型和强度校核 (16)2.2 直管段的设计 (17)2.2.1选材 (17)2.2.2尺寸的确定 (17)2.3传动机构的设计 (19)2.3.1方案比较 (19)2.3.2传动机构设计 (19)2.3.3 机构的尺寸设计 (20)第4章电路的选型设计 (24)4.1照明系统的选型设计 (24)4.2图像采集系统的选型设计 (24)第5章辅助件的选型设计 (25)5.1爪子橡胶套 (25)5.2 手机固定夹 (25)5.3 牵引绳选择 (26)总结 (28)致谢 (29)参考文献 (30)第1章绪论1.1选题的目的和意义1.1.1 目的在生活中，我们常常会遇到这样的问题：手机、钥匙等掉落于厕所等狭小空间；窗台边掉落的衣服等，这时我们就希望有那么一个工具可以实现小空间、小物体的抓取功能。

机械手完整毕业设计论文毕业论文（设计）（范文）课题名称 ______________________ 学生姓名______________ 学号_______________ 系部 _________________ 专业年级 _________________________指导教师 ___________________________20XX年XX 月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，工业机器人作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程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，H前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的丄作，工作方式一般釆取示教再现的方式。

本文将设计一台四自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。

首先，本文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；在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设讣以及控制软件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的口标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。

关键词：机器人，示教编程，伺服，制动ABSTRACTIn the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on 什w automation degree of the production process in order to enhance theproduction efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises・ The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way.In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used tocarry material for a punch. First I will design the structure of the base, the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot, then choose proper drive method and transmission method, building the mechanical structure of the robot. On this foundation, I will design the control system of the robot, including choosing DAQ card, servo control, feedback method and designing electric circuit of the terminal card and control software・Great attention will be paid on the reliability of the control software and the robot safety during running・ The aims to realize finally include: servocontrol and brake of the joint, monitoring 什】e movement of each joint in realtime, playback programming and modifying the program online, setting reference point and returning to reference point・KEY WORDS: robot, playback, servocontrol, brake目录第1章绪论 (3)1.1机器人概述 (4)1.2机器人的历史、现状 (4)1.3机器人的发展趋势 (4)第2章机器人实验平台介绍及机械手的设计 (3)2.1自由度及关节 (4)2.2基座及连杆 (4)2.2. 1 基座 (7)2.2.2大臂 (7)2.2.3小臂 (7)2.3机械手的设计 (4)2.4驱动方式 (4)2.5传动方式 (4)2.6制动器 (4)第3章控制系统硬件 (4)3.1控制系统模式的选择 (4)3.2控制系统的搭建 (4)3.2. 1工控机 (4)3.2.2数据采集卡 (4)3.2.3伺服放大器 (4)3.2. 4 端子板 (4)3.2. 5电位器及其标定 (4)3.2. 6 电源 (4)第4章控制系统软件 (4)4.1预期的功能 (4)4.2实现方法 (4)4. 2. 1实时显示各个关节角及运动范围控制 (4)4. 2. 2直流电机的伺服控制 (4)4. 2.3电机的自锁 (4)4. 2. 4示教编程及在线修改程序 (4)4. 2. 5设置参考点及回参考点 (4)第5章总结 (4)5.1所完成的工作 (4)5.2设计经验 (4)5.3误差分析 (4)5.4可以继续探索的方向 (4)致谢 (4)参考文献 (4)1.1机器人概述在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。

1。

绪论1.1工业机械手设计的意义1、熟悉机械手的应用场合及有关机械手设计的步骤；2、机械手可以提高生产过程中的自动化程度，减轻人力，便于有节奏的生产;3、结合机械手设计这方面的知识,在设计过程中学会怎样发现问题、研究问题、解决问题。

1。

2国外的机械情况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。

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Uni-mate(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Uni-mate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制一种Uni—mate 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Uni-mate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。

1 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。

近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。

机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，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，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强[1]。

当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。

而目前我国的工业机器人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是非常有意义的。

1.2 设计目的本设计通过对机械设计制造及其自动化专业大学本科四年的所学知识进行整合，完成一个特定功能、特殊要求的数控机床上下料机械手的设计，能够比较好地体现机械设计制造及其自动化专业毕业生的理论研究水平，实践动手能力以及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，能够实现理论和实践的有机结合。

本机械手主要与数控车床（数控铣床，加工中心等）组合最终形成生产线，实现加工过程（上料、加工、下料）的自动化、无人化。

目前，我国的制造业正在迅速发展，越来越多的资金流向制造业，越来越多的厂商加入到制造业。

本设计能够应用到加工工厂车间，满足数控机床以及加工中心的加工过程安装、卸载加工工件的要求，从而减轻工人劳动强度，节约加工辅助时间，提高生产效率和生产力。

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。

多臂采摘机器人的初步设计——采摘手的设计1.绪论1.1研究内容及意义果蔬采摘是农业生产链中最耗时耗力的一个环节,其成本高、季节性强、需要大量劳动力高强度的工作。

但是由于工业生产的迅速发展分流了大量农业劳动力以及人口老龄化加剧等原因,使得能够从事农业生产的劳动力越来越少,单靠人工劳作已经不能满足现有的需要。

随着计算机图像处理技术和各种智能控制理论的发展,使采用机器人采摘果蔬成为可能。

果蔬采摘机器人是一类针对水果和蔬菜, 可以通过编程来完成采摘等相关作业任务的具有感知能力的自动化机械收获系统, 是集机械、电子、信息、智能技术、计算机科学、农业和生物等学科于一体的交叉边缘性科学, 需要涉及机械结构、视觉图像处理、机器人运动学动力学、传感器技术、控制技术以及计算信息处理等多方面学科领域知识。

采摘机器人将在解决劳动力不足、降低工人劳动强度、提高工人劳动舒适性、减轻农业化肥和农药对人体的危害、提高采摘果蔬的质量、降低采摘成本、提高劳动生产率、保证果蔬的适时采收、提高产品的国际竞争力等方面具有很大潜力。

国际上, 一些以日本和美国为代表的发达国家,已经从20世纪80年代开始研究采摘机器人,并取得了一些成果。

而我国在该领域中的研究还处于起步阶段,因此我们必须加快对采摘机器人的研究脚步以早日赶超国际水平,使其为我国农业的生产和发展做出重大贡献。

全套图纸，加1538937061.2研究现状果蔬采摘机器人的研究开始于20 世纪60 年代的美国( 1968 年)，采用的收获方式主要是机械震摇式和气动震摇式。

其缺点是果实易损、效率不高，特别是无法进行选择性的收获，在采摘柔软、新鲜的果蔬方面还存在很大的局限性。

但在此后，随着电子技术和计算机技术的发展，特别是工业机器人技术、计算机图像处理技术和人工智能技术的日益成熟，采摘机器人的研究和开发技术得到了快速的发展。

1.2.1国外研究现状在日本、美国等发达国家，农业人口较少。

随着农业生产向规模化、多样化、精确化的方向迈进，劳动力不足的现象越来越明显。

机械手设计摘要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。

本文设计了一个机械手行走小车，以完成行走，抓取，翻转等功能，对应分别要有行走机构，抓取机构，提升机构，翻转机构等来实现。

该小车是由步进电机驱动，由各特征点运动的合成形成小车的各种运动。

整个小车的机械设计是以所学机构方面的理论知识为理论基础的，参考小车的组成机构，同事兼顾使用场合的环境，以“模块化”的设计思想完成了几个运动模块的设计。

关键词：机械手智能运动模块引言0.1机械手简介 (1)0.2机械手的组成 (3)0.3 应用机械手的意义 (5)第一章总体技术方案及系统组成1.1原始数据 (7)1.2 工作要求 (7)1.3系统组成 (8)1.4总体技术方案 (8)第二章机械手的液压部分2.1液压系统的工作原理 (10)2.2液压传动的工作特征 (10)2.3液压系统的组成 (10)2.4液压系统的优、缺点 (11)第三章回转装置的总体组成及结构设计3.1 回转装置的组成 (13)第四章机械传动方案的设计与计算4.1 小车的主要组成部分 (15)4.2 同步带传动方式优缺点 (15)4.3 驱动动力源 (15)4.4 机械传动方案的设计计算 (16)第五章零件加工编程5．1数控车床加工程序编制基础 (22)5．2程序编制 (23)设计小结 (30)谢辞 (31)参考文献 (32)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。

它的结构是：机体上安装一个回转长臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形的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。