气动机械手毕业设计论文

气动机械手毕业设计气动机械手毕业设计随着科技的不断进步，机器人技术在工业领域的应用越来越广泛。

其中，气动机械手作为一种重要的机器人类型，具有灵活、高效、精准的特点，被广泛应用于生产线上的装配、搬运、喷涂等工作。

本文将探讨气动机械手的设计与优化，以及其在工业生产中的应用前景。

一、气动机械手的设计与优化1.1 气动机械手的结构与原理气动机械手主要由气动执行器、传动机构、控制系统和机械结构等组成。

其中，气动执行器是实现机械手运动的关键部件，常用的气动执行器包括气缸和气动马达。

传动机构通过传递气动能量，将气动执行器的运动传递给机械结构，实现机械手的动作。

1.2 气动机械手的设计要点在气动机械手的设计过程中，需要考虑以下几个要点：首先，根据实际应用需求确定机械手的工作范围、负载能力和精度要求。

不同的应用场景对机械手的要求不同，因此需要根据具体情况来确定设计参数。

其次，选择合适的气动执行器和传动机构。

气缸和气动马达具有不同的特点，需要根据机械手的工作特点来选择适合的气动执行器。

传动机构的设计也需要考虑传递效率、运动平稳性等因素。

最后，进行机械结构的设计与优化。

机械结构的设计要考虑刚度、稳定性、重量等因素，通过优化设计，提高机械手的工作效率和精度。

二、气动机械手在工业生产中的应用前景2.1 气动机械手的优势相比于其他类型的机械手，气动机械手具有以下几个优势：首先，气动机械手具有较高的工作速度和响应速度。

由于气动执行器的特点，气动机械手能够快速完成各种动作，提高生产效率。

其次，气动机械手具有较高的负载能力。

气动执行器能够提供较大的推力和扭矩，适合于承载较重的物体。

最后，气动机械手具有较低的成本。

相比于电动机械手，气动机械手的成本较低，适合于中小型企业的应用。

2.2 气动机械手的应用案例气动机械手在工业生产中有着广泛的应用。

以汽车制造业为例，气动机械手可以用于汽车零部件的装配、焊接和喷涂等工作。

在电子行业，气动机械手可以用于电子产品的组装和测试。

气动机械手关节结构设计及运动学仿真分析毕业论文第1章绪论1.1研究气动机械手的意义近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；微电子技术的引入，促进了电气比例伺服技术的发展。

现代控制理论的发展，使气动技术从开关控制进入闭环比例伺服控制，控制精度不断提高；由于气动脉宽调制技术具有结构简单、抗污染能力强和成本低廉等特点，国内外都在大力开发研究[1]。

从各国的行业统计资料来看，近30多年来，气动行业发展很快。

20世纪70年代，液压与气动元件的产值比约为9:1，而30多年后的今天，在工业技术发达的欧美、日本国家，该比例已达到6:4，甚至接近5:5。

我国的气动行业起步较晚，但发展较快。

从20世纪80年代中期开始,气动元件产值的年递增率达20％以上，高于中国机械工业产值平均年递增率。

随着微电子技术、PLC技术、计算机技术、传感技术和现代控制技术的发展与应用，气动技术已成为实现现代传动与控制的关键技术之一。

传统的机器人关节多由电机或液(气)压缸等来驱动。

以这种方式来驱动关节，位置精度可以达到很高，但其刚度往往很大，实现关节的柔顺运动较困难。

而柔顺性差的机器人在和人接触的场合使用时，容易造成人身和环境的伤害。

因此，在许多服务机器人或康复机器人研究中，确保机器人的关节具有一定的柔顺性提高到了一个很重要的地位。

人类关节具有目前机器人所不具备的优良特性，既可以实现较准确的位置控制又具有很好的柔顺性。

这种特性主要是由关节所采用的对抗性肌肉驱动方式所决定的。

目前模仿生物关节的驱动方式在仿生机器人中得到越来越多的应用。

在这种应用中为得到类似生物关节的良好特性，一般都采用具有类似生物肌肉特性的人工肌肉。

气动肌肉是人工肌肉中出现较早、应用较广泛的一种驱动器，具有重量轻、结构简单及控制容易等优点，在类人机器人、爬行机器人及康复辅助器械中得到了应用。

摘要本文设计了一种气压传动的机械手。

着重对机械手的力学特征和运动轨迹等进行了设计和计算，对主要零部件进行了强度校核。

(未完，待修改)第一章工业机器人简介1机械手发展史机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。

它是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。

在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。

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。

1962年，美国联合控制公司在上述方案的基础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）。

运动系统仿照坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩、用液压驱动；控制系统用磁鼓作为存储装置。

不少球坐标通用机械手就是在这个基础上发展起来的。

同年，美国机械制造公司也实验成功一种叫Vewrsatran机械手。

该机械手的中央立柱可以回转、升降采用液压驱动控制系统也是示教再现型。

这两种出现在六十年代初的机械手，是后来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-Vicarm 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，定位误差小于±1毫米。

联邦德国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。

目前，机械手大部分还属于第一代，主要依靠人工进行控制；改进的方向主要是降低成本和提高精度。

第二代机械手正在加紧研制。

它设有微型电子计算控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。

图书分类号：密级：毕业设计(论文)电控气动机械手设计THE DESIGN OF AN ELECTRICAL CONTROL PNEUMATIC MANIPULAT学生姓名学院名称机电工程学院专业名称机械设计制造及其自动化指导教师2011年5月27日本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。

除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

论文作者签名：日期：年月日摘要科学发展观为我国工程技术的发展开辟了广阔道路，而机械手作为一种高科技自动化生产设备，已经广泛应用于国民经济的各个领域，这就对我们的教育培训部门提出了新的要求。

因此，为了适应社会发展的形势，在现有技术基础上设计一台教学型机械手有着深远的科教意义。

本课题设计的教学型搬运机械手，主要包括机械手的总体方案设计、机械手的机械结构设计以及驱动、控制系统设计等，实现了机械手手部的四自由度运动：手臂的升降、伸缩和手腕、手臂的回转。

设计中分析了教学型机械手的功能要求和现实意义，通过气压缸来实现手臂的升降和伸缩，采用回转气压缸来实现手腕和手臂的回转。

设计的机械手结构简单、便于操作，在单片机的控制下完成预期的动作，能给学生以直观的印象，达到教学演示的目的。

关键词机械手；教学型；四自由度；单片机AbstractScientific concept of development of engineering technology has opened up a broad road, while the robot as a high-tech automated production equipment, has been widely used in various fields of national economy, which the education and training sector of our proposed new requirements. Therefore, in order to adapt to the situation of social development, based on existing technology to design a teaching type robot science has far-reaching significance.The subject of design for teaching handling robots, mainly consists of robot's overall design, robot mechanical structure design, as well as drive, control system design, implementation of the manipulator hands of four degrees of freedom: the arm movements, stretching and wrist, arm, rotary. The design of the teaching function of mechanical hand requirements and practical significance, achieved by pneumatic cylinders push the arm movements and stretching,rotary pneumatic cylinders used to achieve arm and wrist rotation.Manipulator design simple, easy to operate, under the control of the MCU to complete the desired action, giving the students a visual impression, to achieve the purpose of teaching demonstration.Keywords Manipulator Teaching type Four Degrees of Freedom SCM目录1 绪论 (1)1.1 机械手概述 (1)1.2 机械手的组成和分类 (1)1.2.1 机械手的组成 (1)1.2.2 机械手的分类 (4)1.3 国内外发展状况 (5)1.4课题研究的主要内容 (6)1.5教学用机械手的功能要求及现实意义 (6)1.5.1 教学用机械手的功能要求 (6)1.5.2 教学用机械手的现实意义 (7)2 机械手的设计方案 (8)2.1 机械手的座标型式与自由度 (8)2.1.1 机械手的坐标型式 (8)2.1.2 机械手的自由度 (9)2.2 机械手的手部结构方案设计 (9)2.3 机械手的主要参数 (11)2.4 机械手的技术参数列表 (11)3 机械手机械系统设计 (13)3.1 手部结构设计 (13)3.1.1 设计时考虑的几个问题 (13)3.1.2手爪夹持装置的机构选型 (13)3.1.3 手部夹紧气缸的设计 (15)3.2手腕结构设计 (19)3.2.1 手腕的自由度 (19)3.2.2 手腕的驱动力矩的计算 (19)3.3手臂结构设计 (23)3.3.1手臂伸缩与手腕回转部分 (23)3.3.2手臂升降和回转部分 (25)3.3.3手臂升降气缸的设计 (26)3.3.4手臂回转缸体的设计 (29)4机械手气压系统的设计 (31)4.1气压传动系统工作原理图 (31)4.2气动元件介绍 (31)5 机械手控制系统设计 (35)5.1 控制系统的结构分类 (35)5.2 控制方式 (35)5.3机械手的控制 (36)6 结论 (38)7致谢 (39)参考文献 (40)1 绪论1.1 机械手概述机器人由操作机(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。