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平⾯关节型机械⼿设计_毕业设计精品平⾯关节型机械⼿设计⽬录第1章绪论 (1)第2章机械⼿总体⽅案设计 (2)2.1总体⽅案分析 (2)2.2总体结构分析 (3)第3章机械⼿总体结构设计 (6)3.1 机械⼿⼿部设计 (6)3.2 移动关节的设计 (9)3.3 ⼩臂的设计 (11)3.4 ⼤臂的设计 (16)3.5 机⾝的设计 (18)结束语 (21)参考⽂献 (22)平⾯关节型机械⼿设计第⼀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、输送或操持焊枪、喷枪、扳⼿等⼯具进⾏加⼯、装配等作业的⾃动化，已愈来愈引起⼈们的重视。
机械⼿是模仿着⼈⼿的部分动作，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应⽤。
机械⼿的结构形式开始⽐较简单，专业性较强，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，使⽤范围⽐较⼴的“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地改变⼯作程序，适应性较强，所以它不断变换⽣产品种的中⼩批量⽣产中获得⼴泛的应⽤。
本次课程设计的平⾯关节型机械⼿是应⽤于上下料、搬运环类零件，从内孔夹持⼯件，代替⼈⼿的繁重劳动，减轻⼯⼈的劳动强度，改善劳动条件，提⾼劳动⽣产率。
本次课程设计是通过设计平⾯关节型机械⼿，培养综合运⽤所学知识，分析问题和解决问题的能⼒。
第⼆章平⾯关节型机械⼿总体⽅案设计平⾯关节型机器⼿⼜称SCARA型装配机器⼿，是Selective Compliance Assembly Robot Arm的缩写，意思是具有选择柔顺性的装配机器⼈⼿臂。
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。
摘要本设计为冲床上料机械手设计。
基本参数为：升降行程135mm，手臂回转角度为105°。
此机械手能以34次 /分的频率，传送重0.5公斤重的硒钢片。
该机械手采用气压传动方式驱动，气缸最大压力为0.7MPa，为提高气缸活塞密封的可靠性，活塞采用2个O型环密封。
机械手的的抓取部分为吸附式，采用2个型号为ZP16UN的真空吸盘，吸盘提升力由真空泵提供。
机械手工作时，气缸推动活塞杆作升降运动。
活塞杆的中部装有一个深沟球轴承，当活塞杆上下运动时，轴承沿导向筒上的螺旋槽移动。
活塞轴与手臂相连，当活塞轴作上升运动时，带动装有真空吸盘的吸附式手臂作边上升边回转的复合运动，将被冲压件送到冲床上；当活塞轴作下降运动时，带动装有真空吸盘的吸附式手臂作边下降边回转的复合运动，使机械手回到初始状态，完成一个上料循环。
关键词：冲床机械手气压传动Abstract［单击此处键入英文摘要，内容应当与中文摘要相同］KeyWords：冲床机械手气压传动目录摘要 (I)Abstract (II)1 工业机械手的发展概况 (1)1.1 工业机械手定义 (1)1.2 工业机械手发展概况 (1)2 工业机械手整体介绍 (4)2.1 工业机械手的分类 (4)2.2 机械手的特点 (5)2.3 工业机械手在工业生产中的应用 (5)3 工业机械手设计方案 (7)3.1 工业机械手的组成 (7)3.2 规格参数 (8)3.3 坐标选择与分析 (8)3.4 驱动系统选择与分析 (9)3.4.1驱动系统的分类 (9)3.4.2 驱动系统的选择原则 (9)3.4.3 驱动系统的选择 (10)3.5 设计路线与方案 (11)3.5.1 设计步骤 (11)3.3.2 研究方法和措施 (11)4 真空吸盘和真空泵的选用 (13)4.1 真空吸盘 (13)4.1.1 吸盘的材料 (13)4.1.2 真空吸盘的作用 (13)4.1.3 吸盘的型号表示方法 (13)4.1.4 理论吸吊力 (13)4.1.5 吸盘的外形尺寸 (15)4.1.6 真空吸盘的选用 (18)4.2 真空泵 (19)4.2.1 真空泵的定义 (19)4.2.2 真空泵的分类 (19)4.2.3 真空泵的用途 (20)4.2.4 真空泵选取的注意事项 (20)4.2.5 真空泵的选取 (21)5 强度校核 (23)5.1 机械悬臂的校核 (23)5.2 活塞轴的校核 (29)5.3 轴承校核 (31)5.4 轴承用螺钉校核 (35)6 密封与润滑 (36)6.1 气缸的上下端盖的密封 (36)6.2 活塞的密封 (37)6.3 活塞轴的密封 (38)6.4 润滑 (39)6.4.1 气缸活塞润滑 (39)6.4.2 轴承润滑 (40)结论 (42)参考文献 (43)致谢 (45)1 工业机械手的发展概况1.1 工业机械手定义机械手是一种能模拟人的手臂的部分动作，按预定的程序轨迹极其它要求，实现抓取，搬运工件或操做工具的自动化装置。
机械手方面毕业设计论文摘要机器人是一种人类很早就梦想制造的，具有仿生性而且处处听命于人的自动化机器.它可以帮助人们完成很多危险，繁重，重复的体力劳动而进入各种服务领域。
历经数十年的发展变化，机器人技术不断进步和创新，在诸多领域都有着机器广泛的研究和应用。
仿真技术是机器人研究领域中的一个重要部分。
随着机器人研究的不断深入和机器人领域的不断拓展，机器人仿真系统作为机器人设计和研究的经济、可靠、灵活方便的工具，发挥着越来越重要的作用,它对于验证机器人的工作原理、工作空间等具有非常重要的意义[1]。
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，对工业机械手各部分机械结构和功能的论述和分析，设计了一种圆柱坐标形式的数控机床上下料机械手。
重点针对机械手的腰座、手臂、手爪等各部分机械结构以及机械手控制系统进行了详细的设计。
具体进行了机械手的总体设计，腰座结构的设计，机械手手臂结构的设计，机械手腕部的结构设计，末端执行器（手爪）的结构设计，机械手的机械传动机构的设计，机械手驱动系统的设计。
同时对液压系统和控制系统进行了理论分析和计算。
基于对机械手的控制系统进行了深入细致的设计，通过对机械手作业的工艺过程和控制要求的分析，设计了控制系统的硬件电路，同时编制了机械手的控制程序。
设计达到了设计的预期目标。
关键词：机械手；液压伺服定位；机械手控制摘要Title：Hydraulic design of manipulatorAbstractRobot is the thing that people want to make a long time ago. It is a automated machine with bionic and take orders from people everywhere. It can help people to complete the many dangerous, heavy, repetitive manual labor and access to various services. After decades of development and change, there is continuous improvement and innovation in robotics, in many areas with extensive research and application.Robot simulation technology is an important part of the field With the further research and the more using of industry robot, the function of Robot Simulation System has become more and more important as the economical and reliable tool of robot design and study, The Simulation System has a significant, meaning for the verification of the working theory and the working space of robots。
毕业设计说明书平面关节型机械手设计学生姓名学号系别专业班级指导教师填写日期平面关节型机械手设计摘要在现代工业中，生产过程的机械化，自动化已经成为突出主题。
在机械工业中，加工、装配等环节中运用的机械手已经越来越普遍。
它可降低工人的劳动强度，提高生产效率和质量。
平面关节型机械手采用两个回转关节和一个移动关节；两个回转关节控制前后左右运动，而移动关节则实现上下运动，其工作空间如工作空间图，它的纵截面为矩形的回转体，纵截面高为移动关节的行程长，两回转关节转角的大小决定回转体截面的大小、形状。
工业机械手是一种模仿人手部分动作，按照预先设定的程序，轨迹或其他要求，实现抓取、搬运工件或操作工具的自动化装置。
它在二十世纪五十年代就已用于生产，是在自动上下料机构的基础上发展起来的一种机械装置，开始主要用来实现自动上下料和搬运工件，完成单机自动化和生产线自动化，随着应用范围的不段扩大，现在用来夹持工具和完成一定的作业。
实践证明它可以代替人手的繁重劳动，减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率。
关键字：机械手；轴承；气缸目录摘要 (I)前言 (1)第一章概论 (2)第一节机械手简史 (2)第二节机械手发展概况 (2)第三节机械手的发展趋势 (3)第四节机械手的组成、分类及型式 (4)上部分机械手的组成 (4)下部分机械手的分类及型式 (4)第五节机械手的应用及应用误区 (8)上部分机械手的应用 (8)下部分机械手应用误区 (9)第二章机械手工作原理及设计思想 (11)第三章机械手设计 (12)第一节手指设计 (13)第二节设计时要注意的问题 (13)第三节零件的设计 (13)第四节移动关节的设计 (16)第五节驱动方式的比较 (16)第六节气缸的设计 (17)第四章机械手臂部的设计及有关计算计 (18)第一节小臂的设计 (18)第二节设计时注意的问题 (18)第三节小臂结构的设计 (18)第四节轴的设计 (19)第五节轴承的选择 (19)第六节轴承摩擦力矩的设计 (20)第七节驱动选择 (21)第二部分大臂的设计计算 (22)第一节结构的设计 (22)第二节轴的设计计算 (22)第三节轴承的选择 (23)第四节轴承摩擦力矩的计算 (24)第五节伺服系统的选择 (24)第五章机身的设计 (25)小结 (26)参考文献 (27)致谢 (28)前言用于再现人手的的功能的技术装置称为。
机械手设计毕业论文精编W O R D版IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】摘要本设计为冲床上料机械手设计。
基本参数为：升降行程135mm，手臂回转角度为105°。
此机械手能以34次 /分的频率，传送重0.5公斤重的硒钢片。
该机械手采用气压传动方式驱动，气缸最大压力为0.7MPa，为提高气缸活塞密封的可靠性，活塞采用2个O型环密封。
机械手的的抓取部分为吸附式，采用2个型号为ZP16UN的真空吸盘，吸盘提升力由真空泵提供。
机械手工作时，气缸推动活塞杆作升降运动。
活塞杆的中部装有一个深沟球轴承，当活塞杆上下运动时，轴承沿导向筒上的螺旋槽移动。
活塞轴与手臂相连，当活塞轴作上升运动时，带动装有真空吸盘的吸附式手臂作边上升边回转的复合运动，将被冲压件送到冲床上；当活塞轴作下降运动时，带动装有真空吸盘的吸附式手臂作边下降边回转的复合运动，使机械手回到初始状态，完成一个上料循环。
关键词：冲床机械手气压传动Abstract［单击此处键入英文摘要，内容应当与中文摘要相同］KeyWords：冲床机械手气压传动目录摘要 (I)Abstract (II)1 工业机械手的发展概况 (1)1.1 工业机械手定义 (1)1.2 工业机械手发展概况 (1)2 工业机械手整体介绍 (4)2.1 工业机械手的分类 (4)2.2 机械手的特点 (5)2.3 工业机械手在工业生产中的应用 (5)3 工业机械手设计方案 (7)3.1 工业机械手的组成 (7)3.2 规格参数 (8)3.3 坐标选择与分析 (8)3.4 驱动系统选择与分析 (9)3.4.1驱动系统的分类 (9)3.4.2 驱动系统的选择原则 (9)3.4.3 驱动系统的选择 (10)3.5 设计路线与方案 (11)3.5.1 设计步骤 (11)3.3.2 研究方法和措施 (11)4 真空吸盘和真空泵的选用 (13)4.1 真空吸盘 (13)4.1.1 吸盘的材料 (13)4.1.2 真空吸盘的作用 (13)4.1.3 吸盘的型号表示方法 (13)4.1.4 理论吸吊力 (13)4.1.5 吸盘的外形尺寸 (15)4.1.6 真空吸盘的选用 (18)4.2 真空泵 (19)4.2.1 真空泵的定义 (19)4.2.2 真空泵的分类 (19)4.2.3 真空泵的用途 (20)4.2.4 真空泵选取的注意事项 (20)4.2.5 真空泵的选取 (21)5 强度校核 (23)5.1 机械悬臂的校核 (23)5.2 活塞轴的校核 (29)5.3 轴承校核 (31)5.4 轴承用螺钉校核 (35)6 密封与润滑 (36)6.1 气缸的上下端盖的密封 (36)6.2 活塞的密封 (37)6.3 活塞轴的密封 (38)6.4 润滑 (39)6.4.1 气缸活塞润滑 (39)6.4.2 轴承润滑 (40)结论 (41)参考文献 (42)致谢 (44)1 工业机械手的发展概况1.1 工业机械手定义机械手是一种能模拟人的手臂的部分动作，按预定的程序轨迹极其它要求，实现抓取，搬运工件或操做工具的自动化装置。
江苏城市职业学院毕业设计（论文）（ 2011 届）设计（论文）题目平面关节型机械手设计办学点（系）张家港办学点（工程系）专业机械设计与制造班级11机械（普）学号110404350532学生姓名邵强指导教师杜微娜职称助教摘要 (3)一、概论 (4)1、机械手的工作原理及设计思想 (4)2、机械手应用及应用中容易出现的误区 (5)3、机械手的发展及发展前景 (6)二、机械手的总体设计 (7)三、手指设计 (9)1、设计时应注意的问题 (10)2、零件的计算 (10)3、手指夹紧力的计算 (11)四、移动关节的设计计算 (12)1、驱动方式的比较 (12)2、汽缸的设计 (13)五、小臂的设计 (14)1、结构的设计 (14)2、轴的设计计算 (15)3、轴承摩擦力矩的计算 (15)4、驱动的选择 (16)六、大臂的设计 (16)1、结构的设计 (17)2、轴的设计计算 (17)3、轴承摩擦力矩的计算 (18)4、伺服系统的选择 (18)七、机身的设计 (17)1、设计时应注意的问题 (17)2、设计的效果说明 (18)结论 (20)致谢 (21)参考文献 (22)平面关节型机械手设计[摘要] 平面关节型机械手采用两个回转关节和一个移动关节；两个回转关节控制前后左右运动，而移动关节则实现上下运动，其工作空间如工作空间图，它的纵截面为矩形的回转体，纵截面高为移动关节的行程长，两回转关节转角的大小决定回转体截面的大小、形状。
关键词: 机械手轴承汽缸[Abstract] Selective Compliance Assembly Robot Arm have two slew joints andone move joints , two slew joints control the moving of the front and back l eft and right . the move joints control the moving of up and down . the wor k room as work room drawing . the vertical section is a rectangle slew . the high of the vertical section is move joints’journey ,the move angle of the two slew joints decide the big and small and figure of the vertical section .Key words: manipulator axletree cylinder一、机械手概论工业机械手是一种模仿人手部分动作，按照预先设定的程序，轨迹或其他要求，实现抓取、搬运工件或操作工具的自动化装置。
SCARA机器人装配及结构设计摘要Scara 机器人是一种由三个自由度组成的平面关节型机器人，它的主要作用是可以完成精密仪器和物体的搬运和移动。
由于体积小，传动原理简单，被广泛运用于电子电气业，家用电器业，精密机械业等领域。
整个系统由机器手，机器臂，关节，步进电机驱动系统等组成。
通过各自由度步进电机的驱动，完成机器手，机器臂的位置变化。
具体设计内容为：同步齿形带传动设计，丝杠螺母设计，各输出轴和壳体的设计,步进电机的选择等。
在校核满足其结构强度的基础上，我们对scara 机器人的结构进行优化设计。
本论文着重研究scara 机器人的结构设计和运动学分析。
在论文开始首先介绍了机器人的发展及其分类情况。
在论文第二，三章具体叙述了scara 机器人的结构设计和运动学分析的详细过程。
在论文末尾还对scara 机器人进一步改进措施和应用展望进行了阐述。
关键词：scara 机器人，步进电机，结构设计，机器臂Structure Design of SCARA Assembly ManipulatorAbstractA SCARA robot is a robot of plane and joint composed of three degrees of freedo m. Its mostly function is used to complete transition and motion of exact apparatus es and objects. Because of its small volume and simple drive principle, it is widely used in the field of electronic and electric industry, home-used electric-ware indust ry and exact mechanism. The whole system is composed of manipulator hand, ma nipulator arm, joints and stepper motor driving system. By stepper motor’s driving o f each degree of freedom, it completes location change of manipulator hand and m anipulator arm. The idiographic designing content is designing of in-phase tooth-sha pe strap, designing of silk-bar nut, designing of shell and axis and the choice of st epper motors. On the base of checking its structure intensity, while it satisfied, we optimize designing of the structure of SCARA robots.This paper put its emphases on research of its structure designing and kinematics analysis. At the beginning of this paper, it introduces the development and sort of r obots. In the second and third chapter, it introduces detailed detail among the proc essing of the structure designing of a SCARA robot and its kinematics analysis. At the last, this paper gives some measures about improving of SCARA robots, and gives a expectation about its future.Key Words: SCARA robots, stepper motor, structure design, manipulator arm目录Abstract ii第一章绪论 11.1 机器人的特点 11.2 机器人的构成及分类 11.2.1 机器人的构成 11.2.2 机器人的分类 31.3 机器人的应用与发展 41.3.1 机器人的应用 41.4SCARA机器人的研究意义 61.4.1SCARA机器人的研究意义 61.4.2SCARA机器人的特点71.5本文的研究内容8第二章SCARA机器人结构设计92.1 SCARA机器人传动方案的比较及确定9 2.2 各自由度步进电机的选择112.2.1 第一自由度步进电机的选择122.2.2 第二自由度步进电机的选择: 122.2.3 第三自由度步进电机的选择132.3 同步齿形带传动设计142.4 丝杠螺母设计182.4.1 丝杠耐磨性计算182.4.2 丝杠稳定性计算192.4.3 丝杠刚度计算192.4.4 丝杠和螺母螺纹牙强度计算202.4.5 螺纹副自锁条件校核212.5各输出轴的设计212.5.1 机身输出轴设计212.5.2 大臂输出轴设计222.5.3 带轮轴设计: 222.5.4 升降轴设计222.6壳体设计23第三章SCARA机器人运动学分析253.1 引言253.2SCARA机器人正运动学分析253.2.1SCARA机器人连杆坐标系的建立25 3.2.2SCARA机器人正运动学问题273.3 SCARA机器人逆运动学分析293.4 本章小结31第四章总结与展望32参考文献33致谢341.1 机器人的特点机器人最显著的特点有以下几个:1.可编程。
江苏城市职业学院毕业设计（论文）（2011 届）设计（论文）题目平面关节型机械手设计办学点（系）张家港办学点（工程系）专业机械设计与制造班级11机械（普）学号110404350532学生姓名邵强指导教师杜微娜职称助教摘要 (3)一、概论 (4)1、机械手的工作原理及设计思想 (4)2、机械手应用及应用中容易出现的误区 (5)3、机械手的发展及发展前景 (6)二、机械手的总体设计 (7)三、手指设计 (9)1、设计时应注意的问题 (10)2、零件的计算 (10)3、手指夹紧力的计算 (11)四、移动关节的设计计算 (12)1、驱动方式的比较 (12)2、汽缸的设计 (13)五、小臂的设计 (14)1、结构的设计 (14)2、轴的设计计算 (15)3、轴承摩擦力矩的计算 (15)4、驱动的选择 (16)六、大臂的设计 (16)1、结构的设计 (17)2、轴的设计计算 (17)3、轴承摩擦力矩的计算 (18)4、伺服系统的选择 (18)七、机身的设计 (17)1、设计时应注意的问题 (17)2、设计的效果说明 (18)结论 (20)致谢 (21)参考文献 (22)平面关节型机械手设计[摘要] 平面关节型机械手采用两个回转关节和一个移动关节；两个回转关节控制前后左右运动，而移动关节则实现上下运动，其工作空间如工作空间图，它的纵截面为矩形的回转体，纵截面高为移动关节的行程长，两回转关节转角的大小决定回转体截面的大小、形状。
关键词: 机械手轴承汽缸[Abstract] Selective Compliance Assembly Robot Arm have two slew joints andone move joints , two slew joints control the moving of the front and back left and right . the move joints control t he moving of up and down . the work room as work room drawing . the vertical section is a rectangle slew . the hi gh of the vertical section is move joints’ journey ,the move angle of the two slew joints decide the big and small and figure of the vertical section .Key words: manipulator axletree cylinder一、机械手概论工业机械手是一种模仿人手部分动作，按照预先设定的程序，轨迹或其他要求，实现抓取、搬运工件或操作工具的自动化装置。
它在二十世纪五十年代就已用于生产，是在自动上下料机构的基础上发展起来的一种机械装置，开始主要用来实现自动上下料和搬运工件，完成单机自动化和生产线自动化，随着应用范围的不段扩大，现在用来夹持工具和完成一定的作业。
实践证明它可以代替人手的繁重劳动，减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率。
平面关节型机器人又称SCARA型装配机器人，是Selective Compliance Assembly Robot Arm的缩写，意思是具有选择柔顺性的装配机器人手臂。
在水平方向有柔顺性，在垂直方向有较大的刚性。
它结构简单，动作灵活，多用于装配作业中，特别适合小规格零件的插接装配，如在电子工业零件的插接、装配中应用广泛。
1、机械手工作原理及设设计思想本文设计的平面关节型机械手，其主要包括三个旋转关节（分别控制机械大臂和小臂旋转以及手抓张合）和一个移动关节（控制手腕伸缩），各关节均采用直流电机作为驱动装置，在机械大臂和小臂的旋转关节上还装配有增量式光电编码器，提供半闭环控制所需的反馈信号。
直流电机的运动控制采用自行开发的基于LM629和PIC16F877构成的多关节控制卡，并编制了能满足运动控制要求的软件，实现对机械手的速度、位置以及关节联动控制。
对机械手驱动装置的一般要求如下：（1）、.动装置的重量尽可能要轻，单位重量的输出功率 (即功率/重量比)要高，效率也要高；（2）、反应速度要快，即要求力/重量比和力矩/惯量比要大；（3）、动作平滑，不产生冲击；（4）、控制尽可能灵活，位移偏差和速度偏差要小；（5）、安全可靠；（6）、操作和维护方便；（7）、对环境无污染，噪声要小；（8）、经济上合理，尤其是要尽量减少面积。
组成：机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。
（1）执行机构（手部）手部安装在手臂的前端。
手臂的内孔装有传动轴，可把动作传给手腕，以传动、伸屈手腕、开闭手指。
机械手手部的构造系模仿人的手指，分为无关节、固定关节和自由关节三种，手指的数量又可分为二指、三指、四指等，其中以一指用得最多。
可根据夹持对象的形状和大小配备多种形状和尺寸的夹头，以适应操作的需要。
所谓没有手指的手部，一般指真空吸盘或磁吸盘。
（2）执行机构（手臂）手臂有无关节手臂和有关节手臂之分。
目前采用的手臂几乎都是无关节手臂。
多关节臂还处在研究阶段。
手臂的作用是引导手指准确地抓住工件，并运送到所需要的位置上。
为了使机械手能够正确地工作，手臂的三个自由度都需要确地定位。
2、机械手应用及应用中出现的误区（1）、机械手的应用机械手主要应用于建造旋转体零件,吸轴类、实现单机自动，化方面、铸 ,锻 ,焊,热处理等热加工方面。
第一、建造旋转体零件吸轴类、盘类、环类零件自动线,一般都采用机械手在机床之间传送工件。
国内已建成的这类自动线很多，如沈阳水泵厂的深井泵、轴承体加工自动线环类、大连电机厂的号和号电机自动线轴类、上海拖拉机齿轮厂的齿坯加工自动线盘类等。
第二、在实现单机自动化方面，各类半自动机床包括普通机床改造的，有自行夹紧、进刀、切削、退刀和松开机能，但仍需人工上下料袋上机械手，可实现全自动生产，一人看管多台机床。
目前机械手在冲床上应用有两个方面：一是吨以上冲床用机械手的较多，如上海人民电机厂吨龙门冲床转子片上料机械手，尚未在生产中正式应用，沈阳低压开关厂吨冲床磁力起动器壳体下料机械手，另配有上料机构和天津拖拉机厂吨冲床的下料机械手等。
二是用于多工位冲床，用作冲压件工位间步进，如上海第二汽车配件厂的灯壳冲压生产线机械手，生产线中有两台多工位冲床和天津二轻局技术研究所制作的屯和吨多工位冲床机械手等。
第三、铸、锻、焊、热处理等热加工方面。
机械手在热加工其他方面的应用有：上海跃进电机厂电机轴中频热套机械手，上海汽车配件厂散热器浸锡机械手，长春第一汽车厂吨垂直分模平锻机上下料机械手，大连工矿车辆厂铸件清砂喷丸机械手尚在调试中等等。
总的来说还比较少，有待进一步的发展。
（2）、机械手应用过程中容易出现以下十个误区：1)低估有效载荷和惯量要求2)赋予机械手的任务过重3)低估了电缆管理问题4)在选购机械手系统前，对所有应用因素考虑欠周5)误解精度与重复精度之间的关系6)只根据控制系统来选购机械手系统7)不能接受机械手技术8)忽视机械手附件选项或周边设备的必要性9)低估或高估机械手控制系统的能力10)没有考虑使用机械手技术3、机械手的发展及发展前景（一）、机械手的发展概况在二十世纪四十年代，随着原子能工业的发展己出现了模拟关节式的第一代机械手。
五十——六十年代即制成了传送和装卸工件的通用机械手和数控示数再现型机械手。
这种机械手也称第二代机械手，如尤尼曼特(Unimate)机械手，即属这种类型。
一九六八一一九七O年，又相继把通用机械手用于汽车车身的点焊和冲压生产自动线上，即使第二代机械手这一新技术进入了应用阶段。
七十年代机械手可以说是处于技术发展阶段。
专用机械手经过几十年的发展，如今己进入以通用机械手为标志的时代。
由于通用机械手的应用和发展，进而促进了智能机器人的研制。
智能机器人涉及的知识内容，不仅包括一般的机械、液压、气动等基础知识，而且还应用一些电子技术、电视技术、通用技术、计算技术、无线电控制、仿生学和假肢工艺等，因此它是一项综合性较强的新技术。
目前国内外发展这一新技术都很重视。
几十年来，这项技术的研究和发展一直比较活跃，设计在不断地修改，品种在不断地增加，应用领域在不断地扩大。
机械上业中，应用机械手的主要目的：一是解决生产过程自动化，二是改善劳动条件，降低劳动强度，提高劳动生产率和降低成本。
因此要求机械手成本低，品种多样化，零件、部件系列化、通用化、标准化、性能稳定可靠。
对机械手的一般要求：(1)、降低机械手的成本：为了扩大机械手的使用范围，必须降低机械手的成本。
(2)、品种多样化：为了适应不同工作需要，应使机械手的品种多样化，用机械手代替更多的人的手工劳动，进而实现生产过程的自动化，特别是那此工作比较单一、重复性很大而工作条件又较差和劳动量较大的1_种(如热加工)，更应该注意设计和使用各种类型的机械手。
(3)、零件部件系列化、通用化、标准化：为了加速扩大机械手的应用领域，应尽量缩短其设计和制造的周期。
这样，就要求机械手的某种零件(如手指的指型等)、部件〔如手部、臂部等)系列化、通用化、标准化。
然后，即可根据具体工作的需要，将这些零件、部件(或相应地增加一些其它零件部件)进行组合，组成所需要的机械手。
当然，这样的机械手还应保证组合方便，一旦工作变更时，就能迅速而顺利地重新组合。
(4)、产品性能应准确可靠：机械手的重要技术指标之一，就是其性能稳定可靠为此，要求设计合理、元件稳定、制造精确。
（二）机械手的发展前景(1)、研制有更多自由度的机械手。
(2)、研制带有行走机构的机械手。
这种机械手可以从一个工作地点移动到另一个工作地点。
(3)、研制能自动编程和自动改变程序的机械手。
研制具有一定“感触”和“智力”的智能机器人。
这种机器人，具有各种传感装置，并配有计算机。
这样的智能机器人，可以山人用特殊的语台(计算机语言甚至厂}语)对其下达命令、布置任务。
受令后的智能机器人，即可根据现场环境的各种条件或信息，独立地“分析”和“判断”并自编或自变程序地进行工作;能够自找(选择)物件的方位，自调握力的大小，自找传送路线以避开障碍物。
因此，它将成为“无人化”系统的重要组成环节之一。
二、机械手的总体设计本机械手共有6 个关节动作和1 个抓手动作(见图1) ,使用6 台步进电机分别控制6 个关节的动作。
机械手整机可分为机身、大臂、小臂(含手腕) 、手部4 个部分(见图1) 。
机身与大臂、大臂与小臂、小臂与手腕有3 个旋转关节,以保证达到工作空间的任意位置,手腕中又有3个旋转关节:腕转、腕曲、腕摆,以实现末端操作器的任意空间姿态。
