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本科毕业设计 (论文)运料机械手的设计Material Handling Manipulator Design学院：机械工程学院专业班级：机械电子工程 DZ机电091 学生姓名：叶国巍学号： 2011140428 指导教师：汪冰（讲师）2013年6月目录1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 设计目的 (1)2 手部结构 (1)2.1 设计时应考虑的几个问题 (1)2.2 驱动力的计算 (2)2.3 夹紧缸的设计计算 (4)3 臂部设计 (6)3.1 伸缩手臂运动驱动力计算 (6)3.2 液压缸缸筒内径D的确定 (9)3.3 液压缸外径的设计及校核 (10)3.4 活塞杆设计参数及校核 (10)4 机身升降机构设计 (11)4.1 手臂偏重力矩的计算 (11)4.2 升降不自锁条件分析计算 (12)4.3 手臂做升降运动的液压缸驱动力的计算 (12)4.4 液压缸缸筒内径D的确定 (13)4.5 液压缸外径的设计及校核 (14)4.6 活塞杆设计参数及校核 (14)5 机身回转机构设计 (15)5.1 回转缸驱动力矩的计算 (15)5.2 回转缸尺寸的初步确定 (16)5.3 液压缸盖螺钉的计算 (16)5.4 动片和输出轴间的连接螺钉 (17)6 液压及控制系统设计 (18)6.1 液压系统设计 (18)6.2 PLC控制系统设计 (21)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)1 绪论1.1 课题背景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。
近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，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。
机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。
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的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。
第一章概述1. 1机械手的发展历史人类在改造自然的历史进程中，随着对材料、能源和信息这三者的认识和用，不断创造各种工具（机器），满足并推动生产力的发展。
工业社会向信息社会发展，生产的自动化，应变性要求越来越高，原有机器系统就显得庞杂而不灵活，这时人们就仿造自身的集体和功能，把控制机、动力机、传动机、工作机综合集中成一体，创造了“集成化”的机器系统——机器人。
从而引起了生产系统的巨大变革，成为“人——机器人——劳动对象”，或者“人——机器人——动力机——工作机——劳动对象”。
机器人技术从诞生到现在，虽然只有短短三十几年的历史，但是它却显示了旺盛的生命力。
近年来，世界上对于发展机器人的呼声更是有增无减，发达国家竞相争先，发展中国家急起直追。
许多先进技术国家已先后把发展机器人技术列入国家计划，进行大力研究。
我国的机器人学的研究也已经起步，并把“机器人开发研究”和柔性制造技术系统和设备开发研究等与机器人技术有关的研究课题列入国家“七五”、“八五”科技发展计划以及“八六三”高科技发展计划。
工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已经成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。
这种新技术发展很快，逐渐形成一门新兴的学科——机械手工程。
1. 2机械手的发展意义机械手的迅速发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一、它能部分地代替人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配。
从而大大地改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。
因而，受到各先进工业国家的重视，投入大量的人力物力加以研究和应用。
近年来随着工业自动化的发展机械手逐渐成为一门新兴的学科，并得到了较快的发展。
机械手广泛地应用于锻压、冲压、锻造、焊接、装配、机加、喷漆、热处理等各个行业。
特别是在笨重、高温、有毒、危险、放射性、多粉尘等恶劣的劳动环境中，机械手由于其显著的优点而受到特别重视。
搬运机械手毕业设计摘要本文针对工业生产中搬运过程中的自动化需求，设计了一款搬运机械手。
该机械手能够自动完成物料搬运、定位和堆放的任务，提高了生产效率和工作安全性。
设计包括机械结构、控制系统和安全保护装置。
关键词：搬运机械手、自动化、物料搬运、机械结构、控制系统、安全保护装置1.引言随着工业化进程的加快，生产线上的物料搬运工作量越来越大，传统的手工搬运方式已经无法满足需求。
自动化的搬运机械手能够代替人工完成搬运任务，提高了生产效率和工作安全性。
因此，设计一款能够实现自动化搬运的机械手对于工业生产具有重要意义。
2.设计原则(1)功能全面：能够完成不同规格、不同材料的物料搬运任务；(2)精确定位：能够精确地将物料放置到指定位置，避免人工调整；(3)堆码能力：能够实现物料的堆码操作，提高存储密度；(4)安全性保护：具备必要的安全保护装置，避免意外情况发生。
3.机械结构设计机械结构是搬运机械手的关键部分，决定了机械手的动作能力和稳定性。
设计中采用了多关节机械手的结构，能够实现六个自由度的运动，适应复杂的搬运场景。
机械手采用轻质材料制造，以提高载重能力。
4.控制系统设计控制系统是搬运机械手的智能核心，决定了机械手的动作控制能力。
控制系统由硬件和软件两个部分组成。
硬件包括传感器，执行机构和控制器，软件包括运动控制算法和路径规划算法。
通过传感器对物料位置、重量和形状进行检测，控制器可以根据检测结果对机械手进行自适应控制，完成搬运任务。
5.安全保护装置设计工业生产中机械手搬运过程中存在一定的安全风险。
设计中引入了安全保护装置，包括红外线传感器和急停按钮。
红外线传感器能够检测到人员或障碍物的接近，触发警报或停机，防止意外发生。
急停按钮可以在紧急情况下立即关闭机械手，确保生产安全。
6.实验结果和分析通过实验，验证了搬运机械手的功能和性能。
机械手能够准确地捡起、移动和堆放物料，实现了自动化搬运。
同时，安全保护装置能够有效地保护工作人员的安全，预防意外事故的发生。
三一文库（）〔开题报告----机械手设计 3300字〕毕业设计开题报告（含文献综述、外文翻译）姓名学号班级专业学院指导教师（职称）题目物料搬运机械手的设计物料搬运机械手开题报告1. 选题的背景和意义1.1 选题的背景在现代国民经济中，制造业是国民经济各部门科学技术进步的基础，而随着制造业中自动化技术的日渐成熟与普及，无人车间的建设逐渐成为现代化大生产的潮流［1］，直接推动着现代制造水平的发展提高。
虽然无人车间的自动化水平很高，但在生产过程中无一例外的都需要一个上料和下料的物料搬运过程，目前还基本没有专门用于物料搬运的自动化设备，即便是一些自动化水平较高的无人车间也采用长距离传送带的形式为无人车间输送或搬运物料，而在输送带的一端则还是需要人力进行物料搬运，这严重制约了无人车间自动化水平的提高［2］。
在这个时代背景下，专门用于物料搬运的物料搬运机械手的研究则成为了推进自动化技术发展的一个重要主题。
特别是在当前劳工紧缺，劳动力成本日益提高的社会背景下，物料搬运机械手的使用可以替代人的繁重劳动，实现工业自动化的同时大大减少了企业的生产成本，提高企业效益。
同时，由于它可在高温、高压、多粉尘、易燃易爆、放射性等恶劣或危险环境下，替代人类作业保护工人的人身安全，因而被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能工业等部门。
1.2 选题意义物料搬运机械手的设计全面综合的运用了机械设计专业学生在大学本科阶段所学的各门专业课知识，将这些专业课程的理论和实践知识进行了一次重要实践。
该毕业设计能培养学生的机械机构设计能力、创新能力，建模能力，加深学生理论联系实际的设计思想，提高分析和解决工程实际问题的能力，还可以巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识，为以后从事机械设计制造行业打下坚实基础。
该毕业设计还充分考查了学生，如PRO，CAD等软件的计算机辅助设计能力，是对学生的动手能力的一次全面训练。
本毕业设计既需要理论指导，还必须联系生产实际，其现实意义有以下两大 2方面：机械结构设计综合运用了机械原理、机械设计、工程力学和画法几何四门主要学科知识，需要学生对这四门学科的专业知识熟练掌握，而这四门学科的专业知识是今后从事机械设计制造行业的基础。
毕业论文（设计）外文翻译题目机械臂动力学与控制的研究系部名称：机械工程系专业班级：机自学生姓名：学号：指导教师：教师职称：20**年03月20日2009年IEEE国际机器人和自动化会议神户国际会议中心日本神户12-17,2009机械臂动力学与控制的研究拉斯彼得Ellekilde摘要操作器和移动平台的组合提供了一种可用于广泛应用程序高效灵活的操作系统,特别是在服务性机器人领域。
在机械臂众多挑战中其中之一是确保机器人在潜在的动态环境中安全工作控制系统的设计。
在本文中,我们将介绍移动机械臂用动力学系统方法被控制的使用方法。
该方法是一种二级方法, 是使用竞争动力学对于统筹协调优化移动平台以及较低层次的融合避障和目标捕获行为的方法。
I介绍在过去的几十年里大多数机器人的研究主要关注在移动平台或操作系统，并且在这两个领域取得了许多可喜的成绩。
今天的新挑战之一是将这两个领域组合在一起形成具有高效移动和有能力操作环境的系统。
特别是服务性机器人将会在这一方面系统需求的增加。
大多数西方国家的人口统计数量显示需要照顾的老人在不断增加,尽管将有很少的工作实际的支持他们。
这就需要增强服务业的自动化程度，因此机器人能够在室内动态环境中安全的工作是最基本的。
图、1 一台由赛格威RMP200和轻重量型库卡机器人组成的平台这项工作平台用于如图1所示,是由一个Segway与一家机器人制造商制造的RMP200轻机器人。
其有一个相对较小的轨迹和高机动性能的平台使它适应在室内环境移动。
库卡工业机器人具有较长的长臂和高有效载荷比自身的重量,从而使其适合移动操作。
当控制移动机械臂系统时,有一个选择是是否考虑一个或两个系统的实体。
在参考文献[1]和[2]中是根据雅可比理论将机械手末端和移动平台结合在一起形成一个单一的控制系统。
另一方面,这项研究发表在[3]和[4],认为它们在设计时是独立的实体,但不包括两者之间的限制条件,如延伸能力和稳定性。
这种控制系统的提出是基于动态系统方法[5],[6]。
搬运机械手设计毕业设计本科毕业设计（论文）说明书搬运机械手设计学院机电工程学院专业班级机械工程及自动化五班学生姓名XXXX学生学号XXXXXXXXXX指导教师 XXXX提交日期 2013 年 5 月日毕业设计（论文）任务书兹发给09级机械（5）班学生xxxx 毕业设计（论文）任务书，内容如下：1.毕业设计（论文）题目：圆柱坐标型电、液驱动型搬运机械手设计2.应完成的项目：（1）调研、搜集整理课题的相关资料，完成外文资料的翻译，确定搬运机械手的传动方案；（2）完成传动机构设计及相关参数的选择；（3）完成机械装置相关零件的设计及选型；（4）完成机械装置的3D装配图设计。
3.参考资料以及说明：（1）机械设计方面的资料及机械设计手册。
（2）机器人及机械手设计资料。
（3）机械原理方面的资料。
4.本毕业设计（论文）任务书于2011 年12 月22 日发出，应于2012 年5 月15 日前完成，然后提交毕业考试委员会进行答辩。
专业教研组（系）负责人审核2012 年12 月24 日指导教师（导师组负责人）签发2012 年12 月24 日毕业设计（论文）评语：毕业设计（论文）总评成绩：毕业设计（论文）答辩小组负责人签字：年月日摘要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。
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。
现在的大型制造企业提高生产效率，保证产品质量，普遍重视生产过程的自动化，机器人自动化生产线的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。
机器人技术和应用水平在一定程度上反映了一个国家的工业自动化水平，目前，是主要负责机器人焊接，喷漆，搬运和堆垛和其他重复性和极其劳动力密集型的工作，工作时普遍采取展示教学和播放方法。
本文将设计一个四自由度机械手，主要功能是搬运。
毕业设计---搬运机械手的设计（含外文翻译）1 绪论1.1前言机械手。
机械手是模仿着人手的部分动作，用于再现人手的的功能的技术装置称为[]1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。
在工业生产中应用工业机械手。
的机械手被称为[]2工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分，这种新技术发展很快，逐渐成为一门新兴的学科——机械手工程。
机械手涉及到力学、机械学、电器液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。
工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。
工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。
他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。
机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间。
机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。
因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。
尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用的更为广泛。
在我国近几年也有较快的发展，重视。
并且取得一定的效果，受到机械工业的[]3机械手是一种能自动控制并可从新编程以变动的多功能机器，他有多个自由度，可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。
机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强。
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，适用范围比较广的“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的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。
码垛机械手设计ABOUT MODERN INDUSTRIAL MANIPULATOR Robot is a type of mechantronics equipment which synthesizes the last research achievement of engine and precision engine, micro-electronics and computer, automation control and drive, sensor and message dispose and artificial intelligence and so on. With the development of economic and the demand for automation control, robot technology is developed quickly and all types of the robots products are come into being. The practicality use of robot not only solves the problems which are difficult to operate for human being, but also advances the industrial automation program. Modern industrial robots are true marvels of engineering. A robot the size of a person can easily carry a load over one hundred pounds and move it very quickly with a repeatability of 0.006inches. Furthermore these robots can do that 24hours a day for years on end with no failures whatsoever. Though they are reprogrammable, in many applications they are programmed once and then repeat that exact same task for years.At present, the research and development of robot involves several kinds of technology and the robot system configuration is so complex that the cost at large is high which to a certain extent limit the robot abroad use. To development economic practicality and high reliability robot system will be value to robot social application and economy development. With he rapid progress with the control economy and expanding of the modern cities, the let of sewage is increasing quickly; with the development of modern technology and the enhancement of consciousness about environment reserve, more and more people realized the importance and urgent of sewage disposal. Active bacteria method is an effective technique for sewage disposal. The abundance requirement for lacunaris plastic makes it is a consequent for plastic producing with automation and high productivity. Therefore, it is very necessary to design a manipulator that can automatically fulfill the plastic holding. With the analysis of the problems in the design of the plasticholding manipulator and synthesizing the robot research and development conditionin recent years, a economic scheme is concluded on the basis of the analysis of mechanical configuration, transform system, drive device and control system and guided by the idea of the characteristic and complex of mechanical configuration, electronic, software and hardware. In this article, the mechanical configuration combines the character of direction coordinate which can improve the stability and operation flexibility of the system. The main function of the transmission mechanism is to transmit power to implement department and complete the necessary movement. In this transmission structure, the screw transmission mechanism transmits the rotary motion into linear motion. Worm gear can give vary transmission ratio. Both of the transmission mechanisms have a characteristic of compact structure. The design of drive system often is limited by the environment condition and the factor of cost and technical lever. The step motor can receive digital signal directly and has the ability to response outer environment immediately and has no accumulation error, which often is used in driving system. In this driving system, open-loop control system is composed of stepping motor, which can satisfy the demand not only for control precision but also for the target of economic and practicality. On this basis, the analysis of stepping motor in power calculating and style selecting is also given. The analysis of kinematics and dynamics for object holding manipulator is given in completing the design of mechanical structure and drive system.Current industrial approaches to robot arm control treat each joint of the robot arm as a simple joint servomechanism. The servomechanism approach models the varying dynamics of a manipulator inadequately because it neglects the motion and configuration of the whole arm mechanism. These changes in the parameters of the controlled system sometimes are significant enough to render conventional feedback control strategies ineffective. The result is reduced servo response speed and damping, limiting the precision and speed of the end-effecter and making it appropriate only for limited-precision tasks. Manipulators controlled in this manner move at slow speeds with unnecessary vibrations. Any significant performance gain in this and other areas of robot arm control require the consideration of more efficient dynamic models, sophisticated control approaches, and the use of dedicated computer architectures and parallel processing techniques.In the industrial production and other fields, people often endangered by such factors as high temperature, corrode, poisonous gas and so forth at work, which have increased labor intensity and even jeopardized the life sometimes. The corresponding problems are solved since the robot arm comes out. The arms can catch, put and carry objects, and its movements are flexible and diversified. It applies to medium and small-scale automated production in which production varieties can be switched. And it is widely used on soft automatic line. The robot arms are generally made by withstand high temperatures, resist corrosion of materials to adapt to the harsh environment. So they reduced the labor intensity of the workers significantly and raised work efficiency. The robot arm is an important component of industrial robot, and it can be called industrial robots on many occasions. Industrial robot is set machinery, electronics, control, computers, sensors, artificial intelligence and other advanced technologies in the integration of multidisciplinary important modern manufacturing equipment. Widely using industrial robots, not only can improve product quality and production, but also is of great significance for physical security protection, improvement of the environment for labor, reducing labor intensity, improvement of labor productivity, raw material consumption savings and lowering production costs.There are such mechanical components as ball footbridge, slides, air control mechanical hand and so on in the design. A programmable controller, a programming device, stepping motors, stepping motors drives, direct current motors, sensors, switch power supply, an electromagnetism valve and control desk are used in electrical connection.关于现代工业机械手文章出处：1994-2009 China Academic Joumal Electronic Publishing House机器人是典型的机电一体化装置，它综合运用了机械与精密机械、微电子与计算机、自动控制与驱动、传感器与信息处理以及人工智能等多学科的最新研究成果，随着经济技术的发展和各行各业对自动化程度要求的提高，机器人技术得到了迅速发展，出现了各种各样的机器人产品。
（此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！）毕业论文（设计）题目搬运机械手PLC控制系统 _______________________________ 专业年级08级机电一体化4班 _________________________________ 指导教师熊才高职称高级工程师2011年5月20日随着工业自动化的普及和发展，控制器的需求量逐年增大，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，以降低其他搬运方式的限制和不足，满足现代经济发展的要求。
本机械手的机械结构主要包括由两个电磁阀控制的液压钢来实现机械手的上升下降运动及夹紧工件的动作，两个转速不同的电动机分别通过两线圈控制电动机的正反转，从而实现小车的快进、慢进、快退、慢退的运动运动；其动作转换靠设置在各个不同部位的行程开关(SQ1---SQ9)产生的通断信号传输到PLC控制器，通过PLC内部程序输出不同的信号，从而驱动外部线圈来控制电动机或电磁阀产生不同的动作，可实现机械手的精确定位；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；来满足生产中的各种操作要求。
关键词：搬运机械手可编程控制器(PLC 液压电磁阀AbstractWith the popularity of in dustrial automati on and developme nt, the dema nd foryear- on-year in crease of con troller, of robot gradually popularity, mainly in the automotive, electro nic, mecha ni cal process ing, food, medici ne and other areas of the product ion line or cargo tran sport, we can be more good to save en ergy and improve the tran sport efficie ncy of equipme nt or products, to reduce restrict ions on other modes of tran sportati on and in adequate to meet the requireme nts of moder n econo mic developme nt.The man ipulator mecha ni cal structure in cludes two sole noid valves con trolled by sports and workpiece clampi ng actio n, the two differe nt motor speed through the two motor coils positive con trol in order to achieve car of the fast-forward, slow forward, fast rew ind, slow moveme nt back moveme nt; conv ersi on by sett ing its action in various differe nt parts of the trip switch (SQ1 --- SQ9) gen erated on-off sig nal tran smissi on to the PLC con troller, through the PLC in ternal differe nt output sig nal, which drives the exter nal coil to con trol the motor or sole noid valves , the robot can achieve precise positi oning; their course of actio n in clude: decli ne in clampi ng in creased, slow forward, fast forward, slow progress, the exte nsion of , the drop in, relax, rise, slow back, rew ind, slow back; its operati on, in clud ing: Back in situ, manu al, sin gle-step, sin gle cycle, con ti nu ous; to meet the product ion requireme nts of the various operati ons and maintenan ce.Keywords:)和柔性制造单元FMC(Flexible Manufacturing Cell) 中重要一环。
