多自由度机械手课程设计

五自由度机械手毕业设计简介毕业设计项目是基于五自由度机械手的设计与调试。

机械手作为一种重要的自动化设备，被广泛应用于各种工业场景中。

本项目旨在设计和实现一个五自由度机械手，以达到特定的工作任务，并对其进行调试和性能优化。

设计目标本项目的设计目标如下：1.组装一台五自由度机械手，包括底座、前臂、手臂和手爪等组成部分。

2.实现机械手的运动控制和精确定位，以可靠地完成给定的任务。

3.进行机械手的调试和性能优化，以提高其准确性和灵活性。

设计流程步骤一：机械手构建首先，需要根据机械手的设计要求，选择合适的机械结构和零件。

设计一个稳定的底座来支持机械手的运动。

然后，设计前臂和手臂以实现机械手的五自由度运动。

最后，设计一个手爪用于抓取目标物体。

步骤二：运动控制系统设计一个运动控制系统，用于实现机械手的精确定位和运动控制。

可以使用传感器来获取机械手当前的位置和姿态信息，并使用控制算法来计算和控制机械手的运动。

可以选择合适的传感器和控制器来实现这个功能。

步骤三：系统调试完成机械手的组装和运动控制系统的搭建之后，需要进行系统的调试和测试。

在调试过程中，可以逐步验证机械手的各个自由度的运动是否准确，并优化运动控制系统的参数以提高机械手的运动准确性和稳定性。

步骤四：任务实现完成机械手的调试之后，可以设计和实现一系列的任务来验证机械手的性能和应用能力。

可以设计一些基础任务，如抓取、放置和搬运物体等。

还可以设计更复杂的任务，如拧螺丝、组装零件等，以验证机械手在复杂环境中的运动控制和应用能力。

预期成果通过完成本毕业设计项目，预期实现以下成果：1.完整的五自由度机械手，包括底座、前臂、手臂和手爪等组成部分。

2.可靠的运动控制系统，能够实现机械手的精确定位和运动控制。

3.调试和优化完毕的机械手，具有较高的运动准确性和稳定性。

4.完成的任务实现，验证机械手的性能和应用能力。

时间计划本项目的时间计划如下：•第一周：项目立项和需求分析•第二周：机械结构设计和零件采购•第三周：机械手组装和基本运动控制实现•第四周：运动控制系统调试和优化•第五周：任务实现和性能测试•第六周：项目总结和报告编写结论通过本毕业设计项目，将能够全面了解五自由度机械手的设计和调试过程，掌握机械手的运动控制原理和实现方法，并对机械手的性能和应用能力进行验证和提升。

目录第一章引言 (2)1.1 机械手的分类 (2)1.2 机械手的组成 (5)1.3 应用机械手的意义 (7)第二章总体技术方案及系统组成2.1 原始数据 (8)2.2 工作要求 (8)2.3 系统组成 (9)2.4 总体技术方案 (9)2.4.1 动作分析 (10)2.4.2 手部 (10)第三章机修手的液压部分3.1 液压系统的工作原理 (12)3.2 液压传动的工作特性 (12)3.3 液压系统的组成 (12)3.4 液压系统的优,缺点 (13)第四章回转装置的总体组成和结构设计4.1 回转装置的组成 (15)4.1.1 执行件 (15)4.1.2 传递件 (15)4.1.3 驱动件 (15)4.1.4 控制系统 (16)第五章机械传动方案的设计与计算5.1 小车的主要组成部分 (17)5.2 同步带传动方式优缺点 (17)5.3 驱动动力源 (18)5.4 机械方案的传动设计计算 (19)5.4.1 设计数据确定 (19)5.4.2 同步带的结构设计计算 (20)总结与展望 (25)设计小结 (26)致谢 (27)参考文献 (28)摘要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的程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷绘、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。

本课题将设计一台三自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。

首先。

本课题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。

AbstractIn the modern large-scale manufacturing industry, enterprises to improve production efficiency, guarantee the product quality, the general importance of the production process automation, industrial robots for automatic production line important members, the company gradually recognized and used. Industrial robot technology and applications to some extent reflect the level of a country's level of industrial automation, at present, the industrial robot is mainly responsible for the welding, printing, handling and stacking repetitive labor intensity and great work, work are normally taken to teaching and playback mode.This topic is to design a industrial robot with three DOFs, used for the transportation of materials to the stamping device. First. This topic will be the design of robot base, big arm, small arms and the structure of the manipulator, and then select the appropriate drive, driving mode, build the structure of robot platform.第一章引言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。

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。

摘要本次设计实验用三自由度机械手为实验用专用机械手，主要由手爪、手臂、机身、机座等组成，具备上料、搬运等多种功能，本机械手机身采用机座式，实验对象围绕机座布置，其坐标形式为关节式，具有水平旋转、手臂竖直摆动等3个自由度；驱动方式为电机驱动，利用电机带动减速机，减速机减速后带动旋转轴实现各个回转运动。

电动驱动的优点是控制精度高，能精确定位，反应灵敏，可实现高速、高精度的连续轨迹控制，伺服特性好。

本次设计的机械手能对不同物体完成多种动作。

采用单片机控制系统，最终实现关节的伺服控制和制动、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的在线修改程序、设置参考点和回参考点。

关键词：机械手；电机驱动；伺服。

目录摘要 (I)Abstract.................................................................................. 错误!未定义书签。

第1章绪论 (1)1.1 题目提出的意义 (1)1.2 国内外发展现状 (1)第2章方案的确定与比较分析 (3)2.1 机械手机械系统的比较与选择 (4)2.2 机械手驱动系统的比较与选择 (6)第3章驱动源的选择与设计计算 (9)3.1 主要技术参数的确定 (9)3.2 各关节电机的选择计算 (10)3.2.1 大臂旋转电机的选择 (11)3.2.2 小臂旋转电机的选择 (12)3.2.3 腰部旋转电机的选择 (13)第4章手部结构设计 (15)4.1 夹持式手部结构 (15)4.1.1 手指的形状和分类 (15)4.1.2 设计时考虑的几个问题 (15)4.2 手部夹紧气缸的设计 (16)4.2.1 弹簧的设计计算 (16)4.2.2 对于压缩弹簧稳定性的验算 (17)4.2.3 疲劳强度和应力强度的验算。

(17)4.2.4 手部驱动力计算 (18)4.2.5 气缸直径的设计计算 (19)4.2.6 缸筒壁厚的设计 (21)4.2.7 活塞杆运动行程的计算 (21)第5章各机械部件的设计选择与校核 (23)5.1 轴的设计与校核 (23)5.1.1 大臂旋转轴的设计 (23)5.1.2 大臂轴的强度校核 (24)5.2 键的选择与强度的校核 (27)5.3 轴承寿命的校核 (30)5.4 联轴器的选择与圆锥销的校核 (31)5.4.1 联轴器的选择. (31)5.4.2 联轴器圆锥销的校核 (32)第6章控制系统设计 (33)6.1 单片机最小系统 (33)6.1.1 8051单片机介绍 (34)6.2.2 复位电路 (36)6.1.3 振荡电路 (36)6.2 串行接口电路 (37)6.3 传感器 (38)6.3.1 传感器的选型 (38)6.3.2 硬件电路的设计 (39)6.4 电动机的控制 (40)6.4.1 L298N电机驱动芯片简介 (40)6.4.2 硬件电路图 (41)结论 (42)致谢 (43)参考文献 (44)CONTENTS Abstract.................................................................................. 错误!未定义书签。

安徽建筑工业学院毕业设计 (论文)专业机械设计制造及其自动化班级 05城建机械2班学生姓名学号 05290070231 课题多自由度机械手机械设计指导教师摘要文中设计了一种六自由度机械手。

该机械手主要由底座，腰部，主板，大手臂，小手臂，手腕，夹爪组成，采用步进电机驱动，单片机控制。

手臂的尺寸与人手臂的大小相当。

手臂的运动主要包括：腰部转动，大手臂摆动，小手臂摆动，手腕摆动，手腕转动，夹爪夹取。

，，并放到预定位置。

，或者在有放射性的环境中完成特定工作。

文中对机械手进行了正运动学分析, 采用齐次坐标变换法得到了机械手末端位置和姿态随关节夹角之间的变换关系,并完成了总体机械结计、步进电机选型、蜗轮蜗杆及带传动比的确定以及部分重要零件的设计。

关键词：机械手六自由度步进电机同步带。

AbstractA kind of manipulator of six degrees of freedom has been designed in this paper. This manipulator is made up of the foundation, the waist, the big arm, the small arm, the wrist, and the claw; the manipulator is driven by stepper motor, and controlled by single chip. The size of the manipulator is equal in the size to the arms of people. Locomotion of the manipulator includes: waist turning, big arm swung, small arm swung, wrist swung, wrist rotating, claw fetching. The radius of action is , and the accuracy is 5 mm. It can pick the light-weight object, and put it to the recalculated position. The manipulator has overload protection function, and space position self-lock function. This arm can be used in teaching, or in radioactive environments. In this paper, robot kinematic analysis is carried out using homogeneous coordinate transformation method was the end manipulator joint position and attitude with the changing relationship between the angle and stepper motor designing, physical construction designing had been completed.Keywords: manipulator, six degrees of freedom, stepper motor, locking band.目录目录 (4)1 绪论 (6)国内机械手研状 (6)机械手的构成 (7)机械手的发展趋势 (9)本设计课题的背景和意义 (9)2 机械手的总体方案设计 (10)机械手基本形式的选择 (10)机械手的主要部件及运动 (11)驱动机构的选择 (12)传动机构的选择 (12)3机械手的数学建模 (12)机器人数学基础 (12)机器人的运动学方程 (13)4 机械手的整体设计计算 (15)手部设计基本要求 (15)典型的手部结构 (16)机械手手指的设计计算 (16)选择手抓的类型和加紧机构 (16) (16)驱动电机的选择 (17)手指张合电机的选择 (17)手腕电机的选择 (19)大手臂摆动电机的选择 (19)小手臂摆动电机的选择 (20)手腕摆动电机的选择 (20)底座转动电机的选择 (21)涡轮蜗杆、带轮的选择及传动比的确定 (21)底座电机处涡轮蜗杆的传动的确定 (21)大手臂电机处涡轮蜗杆及带传动的确定 (22)小手臂电机处涡轮蜗杆及带传动的确定 (23)手腕摆动电机处涡轮蜗杆及带传动的确定 (24)小手臂摆动处轴的校核 (25)5 总结与展望 (29)谢辞 (30)[参考文献] (31)附录一科技文献翻译 (32)附录二毕业设计任务书与开题报告 (46)多自由度机械手机械设计1 绪论机械手 (manipulator)是一种能按给定的程序或要求，自动地完成物体(材料、工件、零件或工具等)传送或操作作业的机械装置，它能部分地代替人来进行繁重、危险、重复等手工作业。

具有五个自由度的机械手设计摘要随着工业自动化发展的需要，机械手在工业应用中越来越重要。

文章主要叙述了机械手的设计计算过程。

首先，本文介绍机械手的作用，机械手的组成和分类，说明了自由度和机械手整体座标的形式。

同时，本文给出了这台机械手的主要性能规格参量。

机械手采用液压传动，使传动系统简单可靠；选用可编程控制器对机械手的动作进行控制，使控制程序简单，系统维护方便。

设计过程中，对机械手和液压缸部分做了详细的设计计算。

同时，对机械手的通用性主要是采用可更换式手部结构来实现，通过更换手部，可使机械手抓取外圆零件和内圆零件，从而实现了系统的多功能化。

机械手总体结构能够实现手臂的水平伸缩、垂直升降、旋转和抓取等功能，这些动作都是可编程控制器控制，用液压缸驱动机械手来完成的。

文章中介绍了搬运机械手的设计理论与方法。

全面详尽的讨论了搬运机械手的手部、腕部、手臂以及机身等主要部件的结构设计。

最后使用软件对机械手PLC控制仿真。

关键词：机械手；液压传动；液压缸；PLC仿真；AbstractThe applying of the manipulators are more and more important in the industry, with the development of industrial automation. The paper mainly narrated the design and calculation of light and transfer manipulator.The first，The paper introduces the function,composing and classification of the manipulator,tells out the free-degree and the form of coordinate.At the same time,the paper gives out the primary specification parameter of this manipulator. Manipulator use system can be simple and reliable. The manipulator and in this paper. The movements of mechanical be convenient. And the universal ability of manipulator is based on the interchangeability of the grasp cylindrical parts and inner parts through the replacement of and captures the semifinished materials. All those movements are controlled by programmable controller and realized by industry manipulator's design theory and method. The comprehensive exhaustive discussion ,which the major structural design computation. Finally uses the software to carry out the PLC control simulation for manipulator's ；Hydraulic cylinder；Programmable logic Controller simulation;目录1 绪论 (1)1.1前言 (1)1.2 工业机械手的简史 (1)1.3工业机械手在生产中的应用 (3)1.4 机械手的组成 (4)1.5工业机械手的发展趋势 (5)2 机械手的总体设计方案 (7)2.1 机械手基本形式的选择 (7)2.2机械手的主要部件及运动 (7)2.3驱动机构的选择 (8)2.4 机械手的技术参数列表 (8)3 机械手手部的设计计算 (9)3.1 手部设计基本要求 (9)3.2 典型的手部结构 (9)3.3机械手手抓的设计计算 (9)3.4 机械手手抓夹持精度的分析计算 (13)3.5弹簧的设计计算 (14)4 腕部的设计计算 (17)4.1 腕部设计的基本要求 (17)4.2 腕部的结构以及选择 (17)4.3 腕部的设计计算 (18)5 臂部的设计及有关计算 (23)5.1 臂部设计的基本要求 (23)5.2 手臂的典型机构以及结构的选择 (24)5.3 手臂直线运动的驱动力计算 (24)5.4 液压缸工作压力和结构的确定 (27)6 机身的设计计算 (29)6.1 机身的整体设计 (29)6.2 机身回转机构的设计计算 (30)6.3 机身升降机构的计算 (34)6.4 轴承的选择分析 (37)7 液压驱动系统设计 (38)7.1液压驱动的特点 (38)7.2液压系统设计 (39)8 PLC控制系统设计 (40)8.1 PLC的特点 (40)8.2 PLC的选择及IO分配 (40)8.3 PLC程序设计及仿真 (42)结论 (50)致谢 (51)参考文献 (52)附录 (53)1.绪论1.1前言用于再现人手的的功能的技术装置称为机械手。

五自由度机械手的抓取设计随着工业自动化的快速发展，机器人技术也在不断进步，其中五自由度机械手作为机器人的重要组成部分，具有广泛的应用前景。

本文将围绕五自由度机械手的抓取设计展开讨论，旨在深入探讨其工作原理、设计方法及应用案例。

五自由度机械手、抓取设计、自由度、机械手机构、运动学、应用案例五自由度机械手是一种具有五个独立运动自由度的机器人手臂。

这五个自由度包括三个线性移动自由度和两个旋转自由度。

这种机械手能够在三维空间中完成各种复杂的动作，如抓取、搬运、装配等。

抓取设计是五自由度机械手的关键技术之一，通过对机械手爪部进行精确的定位和姿态调整，实现物体的稳定抓取和操作。

五自由度机械手主要由基座、臂部、手部和驱动器等部分组成。

其中，手部是进行抓取操作的关键部件，它通常包括一个或多个手指，以及相应的关节和驱动器。

手指的形状和大小应根据抓取物体的形状和大小进行设计，以确保良好的适应性。

机械臂的每个自由度都由一个电机驱动，通过控制器实现对机械手的位置、姿态和动作的精确控制。

五自由度机械手的五个自由度分别为三条臂的直线移动和两条臂的旋转运动。

通过这五个自由度的协调动作，机械手可以实现空间中的任意位置和姿态。

在抓取设计中，需要根据实际应用需求，对机械手的运动进行规划，以实现物体的稳定抓取和操作。

抓取设计还需要考虑手指与物体的接触方式。

这通常包括面接触、点接触和侧面接触等。

面接触适用于抓取表面较大的物体，可以提供较好的稳定性；点接触适用于抓取表面较小的物体；侧面接触则适用于抓取有一定长度的物体，可以通过多个手指的协同动作实现稳定抓取。

五自由度机械手的抓取设计具有许多优点。

它具有较高的灵活性和适应性，可以抓取各种形状和大小的物体。

五个自由度的设计使得机械手可以到达空间中的任意位置和姿态，实现了更大的操作空间。

通过精确的控制系统和运动规划，机械手可以实现精确的定位和稳定的操作。

然而，五自由度机械手的抓取设计也存在一些缺点。

基于单片机的多自由度机械手臂设计近年来，机器人技术蓬勃发展，越来越多的高新机器人先后亮相。

在各种机器人中，带机械手臂类机器人应用最为广泛。

带机械手臂的机器人能模仿人的肢体动作，代替人的工作，特别是在重物装卸，精细加工中有着非常重要的优势。

机械手臂关节的自由度、灵活性和准确性是机械手臂机器人的工作前提。

文章基于单片机，设计一个小型机器人的一只手臂能在空间四个自由度转动。

加入机械手的机械结构，通过对四个电机的正反转实验论证方案的可靠性和可行性。

标签：单片机；四自由度；机械手臂；电机引言机器手臂作为一种工业技术装备，它能代替人搬运物件或货物分拣操作。

近年来工业机器人在工厂自动化改革中发挥着巨大的作用，代替人处理一些高危险、高危害、高工作负荷的工作，大大加快了生产效率，缩减了生产周期。

然而在这些自动化生产中，机械臂机器人占了最大的比重。

如汽车生产中的无缝焊接，钢厂里的钢材打包分拣，都用到了机器人机械臂。

机器手臂具有三个部分组成：机械臂、控制部分和工作部分。

机械臂的大小，规格决定了机械臂的应用，转角轴等，控制部分工业上一般是工控机，通过编程设计控制机械臂进行相应的操作。

工作部分由具体工作事项决定，如电焊机器人的电焊手，搬运机器人的挂钩。

1 系统功能介绍本设计采用电动式多自由度机器机器手臂模型，应用单片机控制，步进电动机的方式来驱动。

该手臂具有四个关节，每个关节可以前后转动，手臂转动采用4台微型步进电机驱动，可以完成前后左右360度摆臂等简单动作，系统控制图如图1控制部分采用80C51单片机，完成对电机的控制，即完成对手臂转动的控制。

2 软硬件设计机械手臂在动力传动方式上有连杆式、齿轮式和绳索式等。

采用齿轮结构是主流的机械手发展趋势，因为齿轮式机械手臂传动精度高、结构紧、承载高等优点。

随着工业的发展，对机械手臂要求越来越高，机械手臂向多自由度发展。

本设计为了简单起见，选用第三种传动方式——绳索式。

2.1 机械结构4自由度机械臂采用四个步进电机控制，如图2，步进电机1控制底座，实现自由旋转，步进电机2、3、4可自由旋转，完成伸展、收缩等动作。

1 绪论1.1 前言随着科技的不断发展，尤其是进入了信息化时代的二十一世纪，传统的机械基础行业无法应对当今瞬息万变的各种问题和困难，因此紧跟不断创新、不断进步的时代潮流已成为当今世界的主题。

于机械这个要追求高效率，低成本，安全，自动化的行业更是需要创新精神。

机械手作为机械行业主要的一成员也应如此。

机械手的应用越来越广泛，已经向医疗、生活、娱乐扩展，还可以用在一些对人体不利的场合[1]。

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，不知疲倦，不怕危险，抓举重物的力量远远大于人手的特点，因此，机械手已经收到许多部门的重视，并越来越广泛地得到应用。

所以，对机械手的要求越来越高，需求量也越来越大。

机械手的设计和控制是近年来国内外非常活跃的研究课题。

它的设计可以分为假肢用机械手和工业用机械手的设计。

前者的作用是替代肢体伤残者的残损部分，除了要考虑机能问题外，还要考虑其仿生性，即其形状和人类肢体形状的相似性。

而后者的作用在于替代工业生产中作业人员，着重于机能的设计[2]。

而在全世界在役的工业机械手中，大约有一半是用于各种形式的焊接加工领域。

焊接机械手具有焊接稳定，改善工人劳动条件，提高劳动生产率等特点，广泛应用于汽车、通用机械、工程机械、兵器工业和金属结构等行业。

截止2005年，全世界在役工业机械手约为91.4万台，目前我国应用的焊接机械手90%以上是从世界各知名机械手厂家生产的，主要应用在汽车制造业。

预计未来几年，国内企业对于焊机机械手的需求量将以30%以上的速度增长[3]。

1.2国内外机械手的研究现状目前，我国正在有组织、有计划地开展机械手、尤其是工业机械手的研究。

现在，我国从事机械手研发的单位有200多加，专业从事机械手产业开发的企业有50家以上。

“九五”期间，国家“863”高技术计划已将多家企业立为机械手产业化基地。

此外，一些科研院所和大学也均在进行机械手技术及应用项目方面的研发工作。

本科生毕业设计题目：五自由度机械手结构设计院（系）：机械工程学院班级：机电08-3*名：***学号：5指导教师：***教师职称：讲师摘要本课题设计的多功能机械手为通用机械手，主要由手爪、手腕、手臂、腰部、机座等组成。

本机械手机身采用机座式，自动线围绕机座布置。

具有腰部旋转、大臂仰俯、中臂仰俯、小臂仰俯和腕部旋转5个自由度。

本次设计的机械手能对不同物体完成多种动作。

工业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，提高劳动生产率和自动化水平。

工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁，单调的操作。

如果没有机械手,那么工人的劳动强度是很高的，有时候还要用行车员工件，生产速度大大延缓，这种情况采用机械手是很有效的。

此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、反射性和其他有毒、有污染环境条件上进行操作。

更显其优越性，有着广阔的发展前途。

关键词：机械手；关节型；五自由度AbstractThe design of multifunctional mechanical hand for universal mechanical hand, mainly by the gripper, wrist, arm, fuselage, and base composition, with feeding, reversal and transposition of a variety of functions, and according to the automatic line with the unified production cycle time and production program completed more action. The mobile phone body adopts the base type, automatic line around the base layout. With the rotation of the waist, arm pitching, pitching arm, wrist rotation and flexion-extension and 5 degrees of freedom. Industrial robots can replace the hands of heavy labor, significantly reduce labor intensity, and improve labor productivity and automation level. Industrial production often appears in the heavy work frequently, handling and long-term operation, if not drab robots that labor intensity is high, sometimes even with employees, driving speed greatly retard, this kind of circumstance using manipulator is very effective. In addition, it can be in high temperature, low temperature, water, the universe, reflective and other toxic, environmental pollution condition on the operation. More show its superiority, has broad prospects.Keywords: mechanical hand；Five degrees of freedom ；Joint type目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)CONTENTS (V)第1章绪论................................................. - 1 - 1.1 概述.................................................. - 3 - 1.2 国内外发展及研究现状.................................. - 5 -1.2.1 国内外机械手技术的发展............................ - 5 -1.2.2 国内外机械手的应用状况............................ - 7 - 1.3 本文主要内容.......................................... - 8 - 第2章关节型机械手总体设计................................. - 9 - 2.1 基本技术参数.......................................... - 9 -2.1.1 额定负载 .......................................... - 9 -2.1.2 工作范围 ......................................... - 10 - 2.2 机械结构类型的选择................................... - 10 -2.2.1 操作机的驱动系统设计............................. - 12 -2.2.2 确定关节型机械手手臂的配置形式................... - 13 - 2.3 关节型机械手本体结构设计............................. - 14 -2.3.1 机械手本体结构的传动设计......................... - 14 -2.3.2 所设计机械手本体结构的特点....................... - 15 - 2.4 本章主要内容......................................... - 16 - 第3章关节型机械手腰部结构设计............................ - 17 - 3.1 电动机的选择......................................... - 17 - 3.2 传动系统设计......................................... - 19 - 3.3 主要零部件设计计算................................... - 20 -3.3.1 计算各轴转速、转矩和输出功率..................... - 20 -3.3.2 确定轴的具体尺寸................................. - 20 -3.3.3 Ⅱ轴齿轮传动轴校核............................... - 21 - 3.4 齿轮的设计............................................ - 25 -3.4.1 选择材料 ......................................... - 25 -3.4.2 压力角的选择..................................... - 25 -3.4.3 齿数和模数的选择................................. - 25 -3.4.4 齿宽系数 ......................................... - 26 -3.4.5 大齿轮的校核..................................... - 26 - 3.5 轴承的设计与选用...................................... - 29 -3.5.1 轴承选择的原则................................... - 29 -3.5.2 轴承的选用与配合................................. - 30 -3.5.3 轴承的校核 ....................................... - 31 - 3.6 本章主要内容......................................... - 33 - 第4章机械手大臂、中臂与小臂的设计 ....................... - 34 -4.1 大臂的设计........................................... - 34 - 4.2 中臂的设计........................................... - 35 - 4.3 小臂的设计........................................... - 37 - 4.4 腕部的设计........................................... - 38 - 4.5 减速机和谐波减速器的选择............................. - 40 - 4.6 本章主要内容......................................... - 40 - 第5章同步带的选择........................................ - 41 -5.1 同步带的选择及计算................................... - 41 -5.1.1 确定计算功率..................................... - 41 -5.1.2 选择同步带带型................................... - 41 -5.1.3 带轮材料的选择................................... - 43 - 5.2 本章主要内容......................................... - 43 - 第6章夹持式手部结构...................................... - 44 - 结论...................................................... - 46 - 致谢...................................................... - 47 - 参考文献.................................................... - 48 - 附录...................................................... - 50 -CONTENTSTake to (I)Abstract ……………………………………………………………………… ..III The first chapter Introduction ……………………………………………- 1 -1.1 overview………………………………………………………………….- 3 -1.2 domestic and foreign research and development……………………..- 5 -1.2.1 Manipulator technology development at home and abroad………..- 5 -1.2.2 Manipulator application status at home and abroad ………………- 7 -1.3 The main content of this article………………………………………..- 7 -Chapter second joint manipulator Overall design ………………………..- 7 -2.1 basic technical parameters……………………………………………….- 7 -2.1.1 Rated load……………………………………………………………….- 7 - 2.1.2 Scope of work………………………………………………………… .- 7 -2.2 mechanical structure type selection…………………………………....- 7 -2.2.1 Operating machine driving system design…………………………..- 7 -2.2.2 Determining joint manipulator arm configuration………………..- 7 -2.3 joint type robot structure design…………………………………….. - 7 -2.3.1 Mechanical hand main body structure of the transmission design.- 7 -2.3.2 Mechanical hand main body structure characteristics ……………- 7 - 2.4 the main content of this chapter……………………………………- 7 -The third chapter joint-manipulator waist structure design ………..- 7 -3.1 motor selection…………………………………………………………- 7 - 3.2 transmission system design……………………………………………- 7 - 3.3 design of the main parts………………………………………………..- 7 - 3.3.1 Calculation of the shaft speed, torque and power input ………….- 7 - 3.3.2 Determination of shaft concrete size…………………………………- 7 -3.3.3 II shaft driving gear shaft……………………………………………- 7 -3.4 gear design ………………………………………………………………- 7 - 3.4.1 Material selection……………………………………………………...- 7 - 3.4.2 Pressure angle selection………………………………………………- 7 - 3.4.3 Tooth number and modulus selection………………………………- 7 - 3.4.4 Tooth width coefficient... …………………………………………….- 7 -3.4.5 big gear check …………………………………………………………- 7 -3.5 bearing design and selection…………………………………………..- 7 -3.5.1 Bearing selection principle……………………………………………- 7 -3.5.2 Bearing selection and cooperation …………………………………- 7 -3.5.3 Bearing check…………………………………………………………- 7 -3.6 The main content of this chapter………………………………………- 7 - The fourth chapter mechanical arm in arm, hand and arm design….- 7 -4.1 arm design ………………………………………………………………- 7 -4.2 arm design ………………………………………………………………- 7 -4.3 small arm design…………………………………………………………- 7 -4.4 wrist design ………………………………………………………...……- 7 -4.5 speed reducer harmonic reducer selection………………………….…- 7 - The fifth chapter of the synchronous belt selection ………………..…- 7 -5.1 synchronous belt selection and calculation……………………………- 7 - 5.1.1 Determine the calculation of power Select………………………….- 7 - 5.1.2 Synchronous belt type…………………………………………………- 7 -5.1.3 Pulley material selection …………………………………………..…- 7 - 5.2 The main content of this chapter ………………………………………- 7 -The sixth chapter clamping type structure of hand …………………..- 7 -Conclusion ………………………………………………………………...…- 7 -Thank.……………………………………………………………………….- 7 -Reference …………………………………………………………………….- 7 -Appendix …………………………………………………………………….- 7 -第1章绪论随着我国工业生产的飞跃发展，自动化程度的迅速提高，实现工件的装卸、转向、输送等越来越需要高科技来完成。