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仲恺农业工程学院《机械系统》课程设计说明书设计题目：工业机械手设计—臂部伸缩指导老师：张日红关秋菊院系：机电工程学院班级：机械072班姓名：蔡钟文学号：200710824224前言 (3)一、设计要求及主要参数： (3)二、机械手臂伸缩机构设计 (4)1、结构初设计 (4)2、结构改进 (5)3、手臂伸缩驱动力计算 (5)4、手臂伸缩液压缸参数计算 (6)三、液压传动与控制系统设计 (9)四、机械手的控制 (11)1、电气控制系统： (11)2、机械手可编程顺序控制 (11)五.总结 (17)六．参考文献 (17)前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品。
不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供的性能，质量和成本，都对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的影响。
机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。
因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。
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。
工业机械手是工业机器人的一个重要分支。
它能模仿人手的某些动作功能，按照编程来完成各种预期的作业任务。
在某些方面它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，显著地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，采用机械手是最有效的。
不仅如此，机械手还能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行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，具有强大的生命力。
随着机械手在工业的各个领域地广泛应用，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展将起着重要的作用。
一、设计要求及主要参数：1、运动简图：2、抓重：50N,100N,150N,200N,250N,300N3、自由度：4个4、臂部运动参数：5、腕部参数：6、定位方式：电位器（或接近开关等）设定，点位控制；7、手指夹持范围：棒料直径ø50~ø70mm ，长度450～1200mm8、驱动方式：液压（中、低压系统）9、定位精度：+/-3mm10、控制方式：PLC控制此次设计我们以5人为一小组的形式对机械手执行机械进行设计，本人负责的是手臂伸缩机械的设计，下文将就这部分进行说明。
目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 论文选题背景及意义 (1)1.2 国内外研究现状及发展趋势 (1)1.3 论文的主要工作 (3)第二章夹持器的结构设计 (4)2.1 夹持器的研究现状 (4)2.2 夹持器设计方案 (6)第三章手腕的设计 (13)3.1 手腕的概述 (13)3.2 腕部的典型结构 (13)3.3 手腕确定 (14)第四章液压缸的设计 (15)4.1 液压缸的设计概述 (15)4.2 液压驱动力 (16)4.3 活塞行程 (16)4.4 液压缸的流量 (18)第五章液压控制系统设计 (19)5.1 油泵的选择 (19)5.2 液压元件的选择 (20)5.3 辅助元件选择 (21)5.4 系统液压图 (21)5.5 电磁铁动作顺序表 (22)5.6 液压控制原理图的步骤说明 (22)总结 (24)致谢 (25)参考文献 (25)摘要现今，国内很多工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完成，生产效率较低、劳动强度很大。
为了提高生产加工的工作效率，降低成本，并使生产线建设成为柔性制造系统，适应现代自动化大生产需要，本文通过利用机器人技术，将装卸机械手代替人工，从而来提高劳动生产率。
本机械手主要与数控加工设备组合形成生产线，实现加工过程（上料、下料、加工）的自动化与无人化。
本设计充分考虑机械手工作的环境和工艺流程的具体要求。
在满足工艺要求的基础上，尽可能的使结构简练，尽可能采用标准化、模块化的通用元配件，以降低成本，同时提高可靠性。
液压控制系统是由机械、电气、液压和微机控制等元件综合构成的工业自动化系统，是机械传动技术的一种重要形式，是机械与控制的重要结合点，经常出现在生产线和各种自动化设备中。
关键词：机械手；夹持器；液压系统全套图纸加153893706AbstractToday, many domestic factory production lines, CNC machine loading and unloading the work piece are still manipulated manually and intensive labor, production efficiency is low. In order to improve the efficiency of the production process, reduce costs, turn production line into a flexible manufacturing system and meet the needs of modern automated large-scale production, this paper will replace the manual handling with robot, and thus improve labor productivity through the use of robot technology.The manipulator is mainly to implement automation which related to CNC machining equipment, hand combined to form production lines. It is designed to take full account of the robot work environment and process specific requirements. To meet process requirements, simplify the structure and use the standardized, modular components common element as far as possible.Hydraulic control system is the integrated industrial automation system which composed of mechanical, electrical, hydraulic and computer control devices. It is an important part in mechanical transmission and is often used in a variety of automated production lines and equipments.Keywords: manipulator; gripper;the hydraulic system第一章绪论1.1论文选题背景及意义用于再现人手功能的技术装置称为机械手。
一、总体方案设计1.1设计任务基本要求:设计一个多自由度机械手（至少要有三个自由度）将最大重量为40Kg的工件，由车间的一条流水线搬到别一条线上；二条流水线的距离为：1000mm；工作节拍为：70s；工件：最大直径为160mm 的棒料；1.2总体方案确定1.2.1自由度自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，但是一般不包括手部（末端操作器）的开合自由度。
自由度表示了机器人灵活的尺度，在三维空间中描述一个物体的位置和姿态需要六个自由度。
机械手的自由度越多，越接近人手的动作机能，其通用性就越好，但是结构也越复杂，自由度的增加也意味着机械手整体重量的增加。
轻型化与灵活性和抓取能力是一对矛盾，，此外还要考虑到由此带来的整体结构刚性的降低，在灵活性和轻量化之间必须做出选择。
工业机器人基于对定位精度和重复定位精度以及结构刚性的考虑，往往体积庞大，负荷能力与其自重相比往往非常小。
一般通用机械手有5～6个自由度即可满足使用要求（其中臂部有3个自由度，腕部和行走装置有2～3个自由度），专用机械手有1～2个自由度即可满足使用要求。
在控制器的作用下，它执行将工件从一条流水线拿到另一条流水线这一动作。
在满足前提条件上尽量使结构简单，所以我们这次选择5自由度机械手。
1.2.2机械手基本形式的选择常见的工业机械手根据手臂的动作形态,按坐标形式大致可以分为以下4种: (1)直角坐标型机械手：特点：操作机的手臂具有三个移动关节，其关节轴线按直角坐标配置。
优缺点：结构刚度较好，控制系统的设计最为简单，但其占空间较大，且运动轨迹单一，使用过程中效率较低。
结构图：(2)圆柱坐标型机械手：特点：操作机的手臂至少有一个移动关节和一个回转关节，其关节轴线按圆柱坐标系配置。
优缺点：结构刚度较好，运动所需功率较小，控制难度较小，但运动轨迹简单，使用过程中效率不高。
结构图：( 3)球坐标(极坐标)型机械手：特点：操作机的手臂具有两个回转关节和一个移动关节，其轴线按极坐标系配置。
本科生毕业（设计）论文机械手夹持器设计学士学位论文原创性申明本人郑重申明：所呈交的设计（设计）是本人在指导老师的指导下独立进行研究，所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本设计（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。
本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。
学位论文作者签名（手写）：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权江西蓝天学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
学位论文作者签名（手写）：指导老师签名（手写）：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要机械手夹持器，它具有夹持物件和剪切缆索的双重功能，适用于有这两种功能需要的机械手，特别适用于水下机械手，可以顺利进行水下作业。
本实用新型是在一种普通的机械手夹持器臂上安装一对能剪切的刀片，当手掌闭合运动时，刀片作剪切运动，达到在夹持的同时完成剪切动作。
本文采用手指式夹持器，执行动作为抓紧—放松所要抓紧的工件直径为60-80mm 放松时的两抓的最大距离为150mm，1s抓紧，夹持速度10-20mm/s；工件的最大重量为5kg，材质为45#钢。
主要研究内容是分析机械手夹持器的原理；确定夹持器与伸缩臂总体方案；完成驱动结构的设计方案；对总体结构设计、主要部件的受力分析和强度校核；对驱动结构设计方案，原理图，整体结构装配图的设计。
关键词：机械手；夹持器；装配图；ABSTRACTThe mechanical arm gripping device, it has a clamping objects and shear cable dual function, applicable to the two functions required mechanical hand, is particularly suitable for underwater manipulator, can smoothly operate under water. The utility model is in a common mechanical hand gripper arm mounted on a pair of cutting blades, when the palm is closed when in motion, the blade shearing movement, achieve in the clamping while completing a shearing action.This paper uses the finger gripper, performing as Clutch - relax to hold the workpiece diameter of60-80mm relaxation time two grasping the maximum distance for150mm,1s clutch, clamping speed 10-20mm / S; the workpiece maximum weight is 5kg, materials for the 45# steel. The main research content is the analysis of manipulator gripper principle; determine the gripper and the telescopic arm to complete the drive scheme; structure design; the overall structure design, the main components of the stress analysis and strength check; to drive structure design, schematic diagram, the overall structure of the design of assembly drawing.Keywords: manipulator; gripper; assembly drawing;目录摘要 (2)ABSTRACT (4)第一章引言 (7)1.1 背景及意义 (7)1.1.1论文选题背景 (7)1.1.2 毕业设计的目的 (7)1.2 毕业设计的内容和要求 (8)第2章夹持器的总体设计 (9)2.1夹持器设计的设计参数 (9)2.2 夹持器夹紧装置设计 (9)2.2.1夹持器夹紧力计算 (9)2.2.2夹持器驱动力力计算 (10)2.2.3夹持器液压缸驱动力计算 (11)2.2.4 夹持器液压缸的选用 (12)2.3夹持器手爪的夹持误差及分析 (13)第3章夹持器腕部的设计 (16)3.1 夹持器腕部设计的基本要求 (16)3.2 自由度的回转缸驱动的典型腕部结构 (16)3.3 腕部结构计算 (17)3.3.1腕部回转力矩的计算 (17)3.3.2回转液压缸所驱动力矩计算 (18)3.3.3回转缸内径D计算 (19)3.3.4液压缸盖螺钉的计算 (20)3.3.5静片和输出轴间的连接螺钉 (21)3.3.6腕部轴承选择 (22)3.3.7材料及连接件，密封件选择 (22)4章夹持器伸缩臂的设计 (24)4.1夹持器伸缩臂设计基本要求 (24)4.2方案设计 (25)4.3夹持器伸缩臂机构结构设计 (26)4.3.1伸缩臂液压缸参数计算 (26)4.3.2导向杆机构设计 (33)第5章夹持器夹持器驱动系统的设计 (36)5.1夹持器驱动系统设计要求 (36)5.2夹持器驱动系统设计方案 (36)5.3夹持器驱动系统设计 (37)5.3.1分功能设计分析 (37)5.3.2液压泵的确定与所需功率计算 (37)5.3.3液压元件的选择 (38)第6章 PLC控制系统 (40)6.1 PLC的构成及工作原理 (40)6.2 PLC选择 (40)6.3程序设计 (41)6.4语句表 (44)总结 (50)参考文献 (51)致谢 (52)第1章引言1.1 背景及意义1.1.1论文选题背景在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下：一、以提高生产过程中的自动化程度应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装夹、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。
摘要本次的设计来源于机械手夹持器设备更新换代基础之上，通过设计出机械手夹持器，从而来满足当今机械手组成部件之一的机械手夹持器各方面性能不足的缺陷。
本毕业设计课题来自于企业的生产实际，通过设计出新型机械手夹持器，从而来掌握机械手夹持器的整个设计生产流程，培养工程意识。
我国生产的机械手夹持器从仿制开始起步，近期产品的质量较早期有所提高。
但受国产配套件质量及设计水平等的影响，我国目前生产的机械手夹持器的总体水平与进口产品及港口用户的要求仍有较大差距，机械手夹持器的生产也是如此，为满足市场需求，开发出一种新型的机械手夹持器势在必行！本文运用大学所学的知识，提出了机械手夹持器的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，构建了机械手夹持器总的指导思想，从而得出了该机械手夹持器的优点是高效，经济，并且安全系数高，对提高机械手的工作效率，减少人工投入，增强夹持质量等等起到了很大的作用的结论。
关键词：机械手夹持器机；高效；人工投入；结论AbstractThis paper mainly introduces the current situation and development prospe ct of automotive beauty decoration industry, car beauty industry is experiencing a hitherto unknown development opportunity, there are good prospects for deve lopment. But due to the current situation of enterprise development disorder, n ot standardized, quality of personnel is low, which seriously restrict the develo pment of the industry.that car decoration and beauty will be the century of China's most promi sing gold industry, known as the automotive industry "second gold", isa sunshi ne industry.China attaches great importance to the status of the degreeis not en ough, and the baby chair to drive innovation design, to achieve a "chair", to i mprove the above situation.Therefore, this paper carries on research on scheme selection.Through the professional knowledge of the designer to master the relevanti nformation on the Internet, as well as the current situation at home and abroad, the design scheme, after a detailed investigation, this graduation design is to design a set of practical multifunctional baby chair.This design is begins with t he argument, introduces in detail the scheme analysis, design process and calcu lating process.Key words：Machine manufacture;Crankshaft;Processing craft;Fixture;目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1课题的来源与研究的目的和意义 (1)1.2机械手的组成 (2)1.2.1机械手的组成 (3)1.3国内外发展状况 (5)2 机械手的设计方案 (6)2.1座标型式与自由度的设计 (8)2.2手部结构方案的设计 (10)2.3手腕结构方案的设计 (14)2.4手臂结构方案的设计 (16)3 机械手夹持器结构的设计 (18)3.1夹持式手部结构 (19)3.1.1手指的形状和分类 (20)3.1.2设计时考虑的几个问题 (20)3.1.3手部夹紧气缸的设计 (21)3.2 气缸驱动力矩的计算 (22)3.3 气缸驱动力矩的计算校核 (23)4 机械手夹持器中关键零部件的强度计算与校核 (23)4.1 齿轮的强度计算与校核 (24)4.2 轴的强度计算与校核 (25)结论 (26)致谢 (27)参考文献 (28)1 绪论1.1 课题的来源与研究的目的和意义当今社会，过度的专业知识分割，使视野狭隘，可以多多参加技术交流，和参加科研项目，缩小范围，提升新技术的进步和整个块的技术，提高外部条件变化的适应能力。
抓持式机器人手部设计与分析专业：09级机电一体化班级：六班姓名：***学号：***********目录摘要 (3)绪论 (4)一、机器人手部分类及特点 (5)二、机器人结构分析 (5)三、驱动方式 (6)四、手部夹紧力计算 (8)五、抓持式手部运动 (9)摘要机器人手部是安装与机器人手臂末端，直接作用于工作对象的装置，其手部的结构重量尺寸对于机器人整体的运动学和动力学性能有直接显著的影响，因此手部设计是机器人设计中的一个重要环节。
本文进行了一种手部在V型指上增加平面指的设计,能扩大夹持范围,避免因频繁更换手部而影响工作效率;在传动机构上运用连杆平行机构,提高了整个手部的刚性,使爪钳开合不同时夹紧力保持不变,同时手爪运动始终保持平行,保证定心误差为零;通过建立手指库实现机器人的一机多能,减少了设计和制造误差,进而降低成本.【关键词】机器人手部；连杆；手部特点；驱动方式；Robot hand is installed on the end with robot arm, Direct role in the work of the device object,The hand of structural weight dimensions for robot kinematics and dynamics of the whole performance is directly measurable effects,Therefore the hand design is a robot in the design of an important link.This article had a hand in the V-type refers to the increase in the plane on a design that can enlarge clamping range, To avoid frequent replacement of hand and the impact on productivity;In the application link on the drive mechanism, parallel increases the rigidity of the whole hand, claw claws-closing at clamping force remain unchanged, while gripper movement always maintain parallel, centering error is zero;Through the establishment of finger library implementation of multiple robots can, reduced design and manufacturing errors, thereby reducing costs.【Keyword】Robot hand;Connecting rod; Features of the hand;Driving mode绪论工业机器人常用于焊接、喷漆、上下料和搬运，延伸和扩大了人的手足和大脑功能，它可代替人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作。
一、总体方案设计1.1设计任务基本要求:设计一个多自由度机械手（至少要有三个自由度）将最大重量为40Kg的工件，由车间的一条流水线搬到别一条线上；二条流水线的距离为：1000mm；工作节拍为：70s；工件：最大直径为160mm 的棒料；1.2总体方案确定1.2.1自由度自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，但是一般不包括手部（末端操作器）的开合自由度。
自由度表示了机器人灵活的尺度，在三维空间中描述一个物体的位置和姿态需要六个自由度。
机械手的自由度越多，越接近人手的动作机能，其通用性就越好，但是结构也越复杂，自由度的增加也意味着机械手整体重量的增加。
轻型化与灵活性和抓取能力是一对矛盾，，此外还要考虑到由此带来的整体结构刚性的降低，在灵活性和轻量化之间必须做出选择。
工业机器人基于对定位精度和重复定位精度以及结构刚性的考虑，往往体积庞大，负荷能力与其自重相比往往非常小。
一般通用机械手有5～6个自由度即可满足使用要求（其中臂部有3个自由度，腕部和行走装置有2～3个自由度），专用机械手有1～2个自由度即可满足使用要求。
在控制器的作用下，它执行将工件从一条流水线拿到另一条流水线这一动作。
在满足前提条件上尽量使结构简单，所以我们这次选择5自由度机械手。
1.2.2机械手基本形式的选择常见的工业机械手根据手臂的动作形态,按坐标形式大致可以分为以下4种: (1)直角坐标型机械手：特点：操作机的手臂具有三个移动关节，其关节轴线按直角坐标配置。
优缺点：结构刚度较好，控制系统的设计最为简单，但其占空间较大，且运动轨迹单一，使用过程中效率较低。
结构图：(2)圆柱坐标型机械手：特点：操作机的手臂至少有一个移动关节和一个回转关节，其关节轴线按圆柱坐标系配置。
优缺点：结构刚度较好，运动所需功率较小，控制难度较小，但运动轨迹简单，使用过程中效率不高。
结构图：( 3)球坐标(极坐标)型机械手：特点：操作机的手臂具有两个回转关节和一个移动关节，其轴线按极坐标系配置。
第一章绪论背景及意义论文选题背景在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下：（1）以提高生产过程中的自动化程度应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装夹、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。
（2）二、以改善劳动条件，避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。
在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，以机械手代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。
（3）可以减轻人力，并便于有节奏的生产应用机械手代替人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。
因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都没有机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产。
我国的机器人研究始于二十世纪70 年代。
经过近30 年努力，从80年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”、“八五”科技攻关，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人；其中有130多台套喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线（站）上获得规模应用，弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上。
但总的来看，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，如：可靠性低于国外产品；机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距；在应用规模上，我国已安装的国产工业机器人约200台，约占全球已安装台数的万分之四。
以上原因主要是没有形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，“一客户，一次重新设计”，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可靠性不稳定。
1 绪论1.1课题研究的目的和意义机器人是人类很早就梦想制造的、具有仿生性且处处听命于人的自动化机器，它可以帮助人类完成很多危险、繁重、重复的体力劳动。
机器人技术是现代科学技术高度集成和交融的产物，它涉及机械、控制、电子、传感器、计算机、人工智能、知识库系统以及认识科学等众多学科领域，是当代最具有代表性的机电一体化技术之一。
人类文明的发展、科技的进步已和机器人的研究、应用产生了密不可分的关系。
为了适应社会的需求，各院校都比较重视机器人技术和控制技术等课程在机械设计及其自动化专业的开设，使培养的学生懂得机器人设计方面的技术。
经过40多年的发展，现代机器人技术在工业、农业、国防、航空航天、商业、旅游、医药卫生、办公自动化及生活服务等众多领域获得了越来越普遍的应用。
机器人技术不断进步与创新，所到之处使整个制造业乃至整个社会都发生了和正在发生着翻天覆地的变化。
机器人是最具代表性的现代多种高新技术的综合体，它可以从某个角度折射出一个国家的科学水平和综合国力。
由于社会的需求，造就了一批从事设计、开发和使用机器人的高级人才。
而设计和开发的基础，是对机器人机械系统、感知系统和控制系统等的理解和掌握，才能较好的使用其中的资源来进行设计。
故此本文介绍了机器人设计的基本理论，讨论了机器人本体基本结构的相关内容，描述了机器人控制器和传感器等的基本原理，然后再介绍机器人轨迹规划和静力分析方面的知识，使学生既懂得怎样设计一个机器人，同时能熟练地运用此设计理论。
机器人技术是现代科学技术高度集成和交融的产物，计算机技术的不断肩部和发展使机器人技术的发展一次次达到一个新的水平。
机器人涉及机械、控制、电子、传感器、计算机、知识库系统以及认识科学等诸多学科领域，成为高科技中极为重要的组成部分。
人类文明的发展、科技的进步已和机器人的研究、应用产生了不可分的关系。
机器人技术是当代最具代表性的机电一体化技术之一。
机器人已广泛地应用于工业、国防、科技、生活等各个领域。
机器人在现代工业中应用得特别广泛，而其与外界环境直接接触的部分是机械手，它可以代替人手，与外界环境中有毒以及有害的物质直接接触以减少对人的危害，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大等特点。
人类社会的发展已离不开机器人技术，而机器人技术的进步又对推动科技发展起着不可代替的作用。
因此，设计机械手有特别重要的意义。
1.2国内外研究状况目前，对全球机器人技术发展最有影响的国家应该是美国和日本。
美国在机器人技术的综合研究水平上仍处于领先地位，而日本生产的机器人在数量、种类方面则居世界首位。
机器人技术的发展推动了机器人学的建立，许多国家成立了机器人协会，美国、日本、英国、瑞典等国家设立了机器人学学位。
20世纪70年代以来，许多大学开设了机器人课程，开展了机器人学的研究工作，如美国的MIT、RPI、Stanford、Carnegie-Mellon、Conell、Purdue、Univ of California等大学都是研究机器人学富有成果的著名学府。
随着机器人学的发展，相关的国际学术交流活动也日渐增多，目前最有影响的国际会议是IEEE每年举行的机器人学及自动化国际会议，此外还有国际工业机器人会议(ISIR)和国际工业机器人技术会议(CIRT)等。
出版的相关期刊有“Robot Today”、“Robotics Research”、“Robotics and Automation”等多种。
我国的机器人技术起步较晚，约于20世纪70年代末、80年代初开始。
20世纪90年代中期，6000m以下深水作业机器人试验成功，以后的近10年中，在步行机器人、精密装配机器人、多自由度关节机器人的研制等国际前沿领域逐步缩小了与世界先进水平的差距。
1.3机械手的特点机械手最显著的特点有以下几个:（1）可编程生产自动化的进一步发展是柔性自动化。
机械手可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用，是柔性制造系统中的一个重要组成部分。
（2）拟人化能模仿人手和手臂的某些动作功能，用来按固定程序抓取、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（3）通用性除了专门设计的专用机械手外，一般机械手在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。
比如，更换机械手部末端操作器(手爪、工具等)便可执行不同的作业任务。
1.4机械手的组成作为一个系统，一般来说，机械手由三部分、六个子系统组成。
这三部分是机械部分、传感部分、控制部分；六个子系统是驱动系统、机械系统、感知系统、人机交互系统、机械手-环境交互系统、控制系统等。
（1）驱动系统驱动系统主要指驱动机械系统的驱动装置。
根据驱动源的不同，驱动系统可分为电动、液压、气动以及把它们结合起来应用的综合系统。
（2）机械系统机械系统又称操作机或执行机构系统，它由一系列连杆、关节或其他形式的运动副所组成。
机械系统通常包括臂关节、腕关节和手爪等，构成一个多自由度的机械系统。
（3）感知系统感知系统由内部传感器模块和外部传感器模块组成，获取内部和外部环境状态中有用的信息。
（4）控制系统控制系统的任务是根据机械手的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号支配机械手的执行机构完成规定的引动和功能。
（5）机械手-环境交互系统工业机械手-环境交互系统是实现机械手与外部环境中的设备相互联系和协调的系统。
（6）人机交互系统人机交互系统是使操作人员参与机械手控制并与机械手进行联系的装置，一般来说，人机交互系统可分为两大类：指令给定装置和信息显示装置。
2 总体方案设计设计机械手的第一步是进行总体方案设计，即在充分调查研究的基础上，进行可行性分析论证，确定夹持机械手的使用范围、夹持方法、初选各部件的结构和总体布局等。
这是整台机器技术设计的依据。
因此，在拟定总体方案时，必须全面地考虑，使确定的方案既先进有经济效益高。
2.1机械手动作规划本设计要求机械手能实现对5kg以内物品的夹持，同时实现翻转，抬起运动。
为了满足设计要求，首先要考虑所要设计的机械手的自由度。
在三维空间描述一个物体的位置和位姿需要6个自由度。
机械手的自由度是根据用途而设计的，可能小于也可能大于6个自由度。
本次设计的机械手具有两个自由度，即机械手的翻转、抬起运动，不包括手爪（末端执行器）的开合自由度。
如图2.1所示：图2.1 机械手动作规划示意图2.2传动方案的确定传动方案反映运动和动力传递路线和各部件的组成和联接关系。
合理的传动方案首先要满足机器的功能要求，例如传动功率的大小，转速和运动形式。
此外还要适应工作条件（工作环境、场地、工作制度等），满足工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、传动效率高、使用维护便利、工艺性和经济性合理等要求。
同时满足这些要求是比较困难的，因此要通过分析比较多种方案，来选择能保证重点要求的较好的传动方案。
2.2.1 手部方案的确定手部最重要的部分是机械夹持器，首先它应具有夹持和松紧的功能。
夹持器夹持工件是，应有一定的力约束和形状约束，以保证被夹持工件在移动、停留和装入过程中，不改变姿态。
当需要松开工件时，应完全松开，另外它还应保证工件夹持姿态在现几何偏差在给定的公差带内。
机械夹持器可分为圆弧开合型、圆弧平行开合型和直线平行开合型。
本次设计选用圆弧开合型，这种类型在传动机构带动下，手指指端的运动轨迹为圆弧，两手指绕支点做圆弧运动，同时在对工件进行加紧和定心。
这类夹持器对工件被夹持部位的尺寸有严格要求，否则可能会造成工件状态失常。
其结构如图2.2所示。
图2.2 手爪示意图2.2.2 手臂回转方案的确定手臂回转机构有回转轴、轴承和驱动机构组成。
驱动机构有直接驱动和间接驱动等形式。
如图2.3所示，驱动机构和回转轴同轴，这种形式直接驱动回转轴，回转轴通过轴承的支撑和导向作用，带动手臂回转，这种结构有较高的定位精度。
图2.3 手臂回转运动示意图回转机构中轴承起着相当重要的作用，用于转到关节的轴承有多种形式，球轴承是机械手结构中最常用的轴承。
球轴承能承受径向和轴向载荷，摩擦较小，对轴承和轴承座的刚度不敏感。
至于手臂回转轴承的选择将在以下章节用介绍。
2.2.3手臂俯仰方案的确定机械手手臂俯仰运动通常采用摆臂油（气）缸驱动、铰链连杆机构传动实现手臂的俯仰，本次设计采用油缸驱动。
如图2.4所示，手臂俯仰运动用的活塞缸位于手臂下方，其活塞杆和手臂用铰链连接，缸体采用尾部耳环或中部销轴等方式与立柱连接。
图2.4 手臂俯仰运动示意图3 机械手结构设计对小型夹持机械手及手臂结构设计的主要内容为：手部设计、手臂回转设计和手臂俯仰设计。
3.1手部设计机械手的手部也叫做末端执行器，它是装在机械手手腕上直接抓握工件或执行作业的部件。
手部主要具有以下特点：（1）手部和腕部相连处可拆卸。
（2）手部是机器人末端执行器。
（3）手部的通用性比较差。
（4）手部是一个独立的部件。
此处省略NNNNNNNNNNNN字。
如需要完整说明书和设计图纸等.请联系在线扣扣：九七一九二零八零零另提供全套机械毕业设计下载！全部设计都已通过答辩结论本文结合目前国内外机械手的研究现状和发展方向，具体阐述了一种小型夹持式机械手的设计和开发过程。
理论和实践证明，本课题所研制的小型夹持式机械手系统可以实现预期的功能要求。
本人在课题研究过程中获取了大量的实验数据和一定的研究经验，为夹持式机械手的产品化提供必要的理论依据和技术数据。
论文的主要工作如下：1、进行了小型夹持式机械手总体方案设计。
2、进行了小型夹持式机械手机构的机械本体设计。
3、进行了机械手的控制系统的设计。
设计了机械手姿态控制的驱动系统，拟定了液压控制系统原理图。
4、进行了机械手的轨迹规划。
主要对机械手回转运动轨迹进行了规划。
建立机械手运动的轨迹方程。
5、运用Solidworks三维软件建立了机械手结构模型，并进行了虚拟装配，结果证明所设计的机械手结构合理，可以实现预期的动作要求。
本次设计的小型夹持式机械手及手臂结构合理，布局比较完善，各项性能指标也达到了设计要求。
但是还有不足和尚需完善之处：1、为了提高机械手的定位精度和响应速度，还需要增加传感器控制系统。
2、随着机器人技术的发展，适当引入反馈控制技术，以便适时的监控外界环境的变化，以求达到更好的适应能力。
3、为了使机械手的动作更加灵活，应适当增加机械手的自由度，使机械手能进行空间复杂曲线的作业。
小型夹持式机械手的研制已经取得了阶段性成果，还需要进一步的发展和完善，使之逐步产业化。
致谢本论文是在杨汉嵩讲师的亲切关怀和精心指导下完成的，恩师严谨的治学态度、渊博的学识、诲人不倦的精神给学生留下了深刻的印象，使学生终身受益。
