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开题报告电气工程与自动化四自由度机械臂的运动规划和搬运系统一、主要任务与目标：任务：设计四自由度的机械臂具有三个旋转关节和一个平移关节，末端安装有一个电磁手爪能够抓取物体的搬运系统。
目的：1、了解四自由度机械臂的机械和电气特性；2、学习机械臂运动学基础知识，能进行基本的运动学分析；3、学习和掌握一定的运动路径规划方法（如：梯形运动，S型曲线运动）实现从指定起始地点到目标地点的运动规划；4、在四自由度机械臂实验平台上实现多个物体从起始位置到不同目标位置的搬运和摆放。
拟解决的主要问题：1、针对全自动机械手中“臂”机构进行研究，争对四自由度机械臂的机械和电气特性，建立与之相应的机械臂运动型模型；2、在建立的机械臂运动路径模型基础上，进行基本的运动学分析以及总结出运动路径的规划。
3、使用运动路径的算法计算出机械臂的运动路径，实现从指定起始地点到目标地点的运动规划。
4、在四自由度机械臂实验平台上编程实现多个物体从起始位置到不同目标位置的搬运和摆放。
二、理论依据、技术问题、研究价值理论依据：19世纪末以来，为了适应不同生产需要、完成不同动作的各种机器相继出现并广泛使用，于是，机构学应运而生。
机构学的任务是分析机构的运动规律，根据需要实现的运动设计新的机构和进行机构的综合。
现代仪器和自动化技术的发展又促进机构学的进一步发展，提出了各种平面和空间机构运动分析和综合的问题。
运用控制理论的基本原理来解决机械工程中的实际技术问题。
技术问题：1、根据机械臂模型的建立进行机构的设计。
具体的包括运动副型式的合理选择和配置。
传递运动的最佳路线，驱动的最佳速比等。
机构设计不合理，可能会出现臂杆的相互干涉或驱动装置无法运行，机构不能运动等问题2、根据简单点到点运动算法计算出机械臂可达空间的范围。
根据设计要求和满足各种工作的需要，机器人前端应能到达工作需要的范围内的各个位置，并且基本上没有死区。
3、根据简单点到点运动算法和指尖曲线运动算法对“臂”机构基本设计进行计算。
【开题报告】四⾃由度机械臂的运动规划和搬运系统开题报告电⽓⼯程与⾃动化四⾃由度机械臂的运动规划和搬运系统⼀、主要任务与⽬标：任务：设计四⾃由度的机械臂具有三个旋转关节和⼀个平移关节，末端安装有⼀个电磁⼿⽖能够抓取物体的搬运系统。
⽬的：1、了解四⾃由度机械臂的机械和电⽓特性；2、学习机械臂运动学基础知识，能进⾏基本的运动学分析；3、学习和掌握⼀定的运动路径规划⽅法（如：梯形运动，S型曲线运动）实现从指定起始地点到⽬标地点的运动规划；4、在四⾃由度机械臂实验平台上实现多个物体从起始位置到不同⽬标位置的搬运和摆放。
拟解决的主要问题：1、针对全⾃动机械⼿中“臂”机构进⾏研究，争对四⾃由度机械臂的机械和电⽓特性，建⽴与之相应的机械臂运动型模型；2、在建⽴的机械臂运动路径模型基础上，进⾏基本的运动学分析以及总结出运动路径的规划。
3、使⽤运动路径的算法计算出机械臂的运动路径，实现从指定起始地点到⽬标地点的运动规划。
4、在四⾃由度机械臂实验平台上编程实现多个物体从起始位置到不同⽬标位置的搬运和摆放。
⼆、理论依据、技术问题、研究价值理论依据：19世纪末以来，为了适应不同⽣产需要、完成不同动作的各种机器相继出现并⼴泛使⽤，于是，机构学应运⽽⽣。
机构学的任务是分析机构的运动规律，根据需要实现的运动设计新的机构和进⾏机构的综合。
现代仪器和⾃动化技术的发展⼜促进机构学的进⼀步发展，提出了各种平⾯和空间机构运动分析和综合的问题。
运⽤控制理论的基本原理来解决机械⼯程中的实际技术问题。
技术问题：1、根据机械臂模型的建⽴进⾏机构的设计。
具体的包括运动副型式的合理选择和配置。
传递运动的最佳路线，驱动的最佳速⽐等。
机构设计不合理，可能会出现臂杆的相互⼲涉或驱动装置⽆法运⾏，机构不能运动等问题2、根据简单点到点运动算法计算出机械臂可达空间的范围。
根据设计要求和满⾜各种⼯作的需要，机器⼈前端应能到达⼯作需要的范围内的各个位置，并且基本上没有死区。
气动机械手开题报告气动机械手开题报告一、引言气动机械手是一种基于气动技术的机械装置，通过气动元件的控制和驱动，实现对物体的抓取、搬运和放置等操作。
相比于传统的电动机械手，气动机械手具有结构简单、成本低廉、响应速度快等优势，因此在工业生产中得到广泛应用。
本报告旨在对气动机械手进行研究和开发，以提升其性能和应用范围。
二、研究目的1. 分析气动机械手的工作原理和结构特点，探索其优势和局限性；2. 设计和制造一款具有高精度、高可靠性的气动机械手原型；3. 优化气动机械手的控制系统，提升其运动速度和精度；4. 探索气动机械手在不同领域的应用，如制造业、物流等。
三、研究内容1. 气动机械手的工作原理和结构特点气动机械手通过气动元件（如气缸、气动马达等）的控制，实现对机械手臂的运动。
其结构通常由机械臂、气动元件、控制系统等组成。
相比于电动机械手，气动机械手具有结构简单、负载能力大等优势，但在精度和速度方面存在一定的局限性。
2. 气动机械手原型的设计与制造在设计和制造气动机械手原型时，需考虑机械臂的结构、气动元件的选型和布局等因素。
通过使用CAD软件进行三维建模、结构分析和优化，可以提高机械手的稳定性和运动精度。
在制造过程中，需选择合适的材料和加工工艺，以确保机械手的强度和耐用性。
3. 气动机械手控制系统的优化气动机械手的控制系统是实现其精准运动的关键。
通过对控制系统进行优化，可以提高机械手的响应速度和运动精度。
常见的优化方法包括采用先进的传感器技术、改进控制算法和增加控制通道等。
此外，还可以考虑引入人工智能和机器学习等技术，提升机械手的自主性和适应性。
4. 气动机械手在不同领域的应用气动机械手具有广泛的应用前景，在制造业、物流等领域发挥着重要作用。
通过对气动机械手在不同领域的应用进行研究，可以进一步探索其潜力和优势。
例如，在制造业中，气动机械手可以用于装配、焊接和喷涂等工序；在物流领域，气动机械手可以用于货物的搬运和堆垛等任务。
机械手开题报告机械手开题报告一、研究背景机械手作为一种重要的工业自动化设备，广泛应用于制造业、物流仓储、医疗卫生等领域。
它通过模拟人手的动作实现物体的抓取、搬运和放置，具有高效、精准、可靠的特点。
随着科技的不断发展，机械手在各个领域的应用也越来越广泛，因此对机械手的研究和改进具有重要意义。
二、研究目的本研究旨在通过对机械手的结构、控制和应用进行深入研究，探索机械手在工业自动化中的优化和创新应用，提高机械手的工作效率和灵活性，为工业生产提供更好的解决方案。
三、研究内容1. 机械手的结构和工作原理机械手的结构包括机械臂、末端执行器和控制系统等部分。
本研究将对机械手的结构进行深入分析，探讨各个部分的设计原理和工作方式，为后续的研究提供基础。
2. 机械手的控制方法机械手的控制方法有很多种，包括传统的PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
本研究将对这些控制方法进行比较和评估，找出适合机械手控制的最优方法，并进行改进和优化。
3. 机械手在工业自动化中的应用机械手在工业自动化中的应用非常广泛，包括物料搬运、焊接、装配等。
本研究将选择其中的一个应用场景，对机械手在该场景中的工作流程进行研究，分析其优缺点，并提出改进方案。
四、研究方法本研究将采用实验研究和数值模拟相结合的方法进行研究。
首先，通过实验搭建机械手的实物模型，进行结构和控制方法的验证和优化。
其次，通过数值模拟对机械手在不同工作场景下的性能进行评估和比较，为实际应用提供指导。
五、研究意义1. 提高工业生产效率机械手的应用可以代替人工完成繁重、重复和危险的工作，提高生产效率，减少人力成本，提高产品质量。
2. 促进工业自动化发展机械手作为工业自动化的核心设备之一，其优化和创新将推动整个工业自动化的发展，提高生产线的智能化水平。
3. 推动科技进步机械手的研究和改进需要涉及机械工程、控制工程、计算机科学等多个学科的知识，通过对机械手的研究，可以促进不同学科之间的交叉融合，推动科技进步。
*********学院毕业设计（论文）开题报告课题名称气动上下料机械手的设计课题来源教师拟定课题类型技术开发指导教师学生姓名专业机械设计制造及其自动化学号一．课题理解（一）国内外机械手现状和发展趋势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的各种优点，尤其体现了人的智能和适应性。
机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国名经济各领域有着广阔的发展前景。
1985年美国联合控制公司研制出第一台机械手后，联邦德国机械制造业是从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。
日本是工业机械手发展最快，应用最多的国家。
自1969年从美国引进两种机械手后大力从事机械手的研究。
在我国，我国机械手技术起步较晚，进入20世纪90年代后，我国机械手的研究步入正轨，在彩电，冰箱等家用电器产品的装配生产线上，在半导体芯片，印刷电路等各种电子产品的装配流水线上得到广泛应用。
（二）选题背景，研究设计意义及目的机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。
近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它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，提高劳动生产率。
机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。
目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。
把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。
本科毕业设计（论文）开题报告基于PLC的机械手移动物体控制系统的设计导教师（系、部）、选题的目的、意义和研究现状可编程序控制器是在计算机技术，通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发起来的，现在已经广泛的应用于工业控制的各个领域。
它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制，定时，计数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。
随着科学技术的日新月异，现代化的技术被广泛的运用于工况实践，机械动作的精度, 产品的质量等各方面工艺指标在仅仅靠人去操作的条件下很难再满足要求。
再加上动作强度，动作的幅度等靠人根本无法实现的工艺流程使得人们对运用机械去解决实际问题产生了浓厚的兴趣。
因此产生了简单的机械关节，简易自由度的零部件生产设备和器械。
科学的发展是无至尽的，针对单一的动作系统，人们又提出是否能在构造成型的硬件系统不变的情况下，通过软件编程来实现硬件系统动作的多样化。
因此PLC控制的机械设备在这种几乎是必然的情况下产生了。
PLC在机械手移动物体控制系统中的应用是基于硬件运用软件编程，在整个流水线的生产过程中，让机械手根据现场的工艺来移动物体，它可以运用在大型的工厂和条件比较恶劣的现场。
它不仅仅是节约了生产成本，避免造成事故，它的另外一个重大优点就是可以根据现场的环境变化，工艺的改变来改变源程序，使得可以用改变程序的方法来改变硬件系统的动作规则，因此无论是从人力，物力和财力上都大大的得到了节余，极其具有研究价值。
二、研究方案及预期结果在本设计中，主要是从硬件和软件两个方面着手设计，其中硬件部分包括机械手，PLC 两个方面。
机械手部分包括机械手的发展，种类和机械手的选用。
PLC部分包括PLC的简介和发展概况，及PLC的工作原理。
然后将现场的机械手，PLC和控制用的个人计算机连接组成一个完整的控制系统，再通过软件进行编程，使机械手完全根据控制要求动作。
在本设计中，机械手移动工件通过限位开关和电机来控制。
四自由度链式机械臂系统设计与实现的开题报告一、选题背景和意义随着工业自动化技术的不断发展，机器人技术已经成为现代工业中不可或缺的一部分。
机器人广泛应用于工厂生产线、医疗保健、教育和科学研究等领域。
机器人的关键是机器人手臂，机器人手臂是承担机器人动作任务的核心部件，是机器人实现自主操作的关键。
因此，机器人手臂系统的设计和实现对机器人技术的发展和应用具有重要意义。
本选题以四自由度链式机械臂为研究对象，旨在设计和实现一种高效、精确、稳定的机器人手臂系统，以满足不同领域的应用需求。
通过研究机械臂运动学、动力学和控制理论，开发一种具有良好性能和稳定性的机器人手臂系统，为机器人的广泛应用和推广做出贡献。
二、研究目的1.研究机械臂运动学和动力学理论，掌握机械臂的基本构成和运动原理。
2.设计和实现四自由度链式机械臂系统，包括机械臂简化模型、运动平台设计和链式机械臂控制系统。
3.对机械臂运动学、动力学和控制进行建模和仿真分析，验证机械臂系统设计的可行性和稳定性。
4.通过实验结果分析，评估机械臂系统的性能和稳定性，为机器人技术的应用和推广提供有价值的参考。
三、研究内容1.机械臂运动学和动力学的原理和理论，包括机械臂的基本构成、坐标系的建立、关节运动、运动学分析和动力学分析等内容。
2.机械臂系统设计和实现，设计四自由度链式机械臂的简化模型、运动平台和链式机械臂控制系统。
3.机械臂运动学、动力学和控制的建模和仿真分析，对机械臂进行运动学和动力学建模，进行仿真分析，并对控制系统进行设计和实现。
4.机械臂系统的性能分析和评估，通过实验结果分析，评估机械臂的性能、稳定性和应用效果。
四、研究方法和流程1.文献调研，收集机械臂系统的相关理论和实践应用资料。
2.机械臂系统的设计和实现，包括机械臂简化模型的构建、运动平台设计和链式机械臂控制系统的实现。
3.机械臂的运动学、动力学和控制建模和仿真，利用MATLAB、Simulink等软件进行建模和仿真。
摘要在企业产品的生产过程中，生产线趋向自动化得到广泛的应用，这是在科学研究的不断发展的情况下，人们迫切地希望能有一种安全、灵活、精确的机构，能代替人力进行工件的移动和定位。
机械手的出现让人们解决了这一问题。
特别是一些技术，如气动、液压的不断成熟，是在随着机械结构的优化之后，以及在控制元件的研发和控制方式方面，进行不断改进和创新，机械手的有关各种功能得到了明显的提升与改善。
由于现在社会上出现了机械手，让工人们在劳动时的强度和难度降低了，同时也让企业的工作效率和产品的质量提高了，并且大大的将生产成本降低了。
首先，本文对机械手在国内、海外的研发进展情况进行了研究，并且对于目前几种不同的机械手有了一个认识。
其次根据课题需要，确定了机械手采用圆柱型坐标。
驱动机构采用气压传动机构，通过直线气缸实现手部的开合，机械手的上下、前后运动，而机械手的左右转动是通过回转气缸实现的。
对气缸进行了设计计算与校核。
然后在进行气动回路的设计时，要对在回路中选用的气动元件进行选型。
最后，根据硬件和软件两个方面，将选用的单片机应用在机械手控制电路中，并绘制了运动程序流程图。
关键词：机械手，气压传动，气缸，单片机，电路ABSTRACTWith the development of the science and technology and the application of the automation product line in the production, there is an urgent need of a safe, flexible and accurate mechanism to replace the labor of moving and positioning of work pieces. The application of the manipulator can solve this problem. Along with the optimization of the mechanical structure, the maturity of technology of the pneumatics and the hydraulics, the development of the control element and the continuous improvement and innovation of the control methods, the overall performance of the manipulator has been improved obviously. The manipulator in the difficulty to reduce labor intensity, to increase the efficiency and quality, and to reduce production costs has made outstanding contributions.This paper describes the oversea and domestic development of the manipulator and current classification of the manipulators.Subsequently, I adopt the manipulator with the cylindrical coordinates are based on the project needs. Furthermore, the pressure transmission was selected to be the driving mechanism. In details, the hand clamping is achieved through the linear air cylinder, and the movement of the up and down, forward and backward of the manipulator, is achieved by swing of the air cylinder rotation about the manipulator. At the same time, the design of the cylinder was calculated and checked. Then the pneumatic circuit design and the type selection of the pneumatic components are implemented. Finally, the application of the micro-controller in the manipulator control system is designed from the hardware and the software. I design the control circuit, and draw the flow chart of the program.Key words: manipulator, pneumatic transmission, cylinder, single chip microcomputer, circuit目录1绪论 (1)1.1课题的背景及意义 (1)1.2国内外机械手研究概况 (2)1.3本课题的设计要求 (4)2机械手的机械部分设计 (5)2.1 机械手整体设计 (5)2.2 手爪的设计 (5)2.3 小臂升降的结构设计 (11)2.4 大臂伸缩的结构设计 (13)2.5 大臂升降的结构设计 (18)2.6 手臂回转的结构设计 (23)2.7 推料小臂的设计 (25)2.8 电机的计算与选型 (27)3机械手的气动部分设计 (29)4机械手的控制系统设计 (31)4.1 单片机的选型 (31)4.2 机械手的运动控制模块设计 (32)4.3 软件流程图以及编程 (34)4.4 控制硬件电路设计 (38)5结论 (39)6参考文献 (40)7致谢 (41)1绪论在机械系统中，机器人技术使其实现了机电一体化的自动化技术，是通过了运用电子信息技术，在学校对理工科的本专科教育中，机器人技术有着至关重要的地位，对于用来提升学生的工程能力，拓展思维空间有着举足轻重的意义。
气动机械手开题报告【篇一：机械手毕业设计开题报告】理工学院毕业设计(论文)开题报告题目：铣床自动上下料点位控制机械手的设计学生姓名：韩抟彬学号： 10l0551370专业：机械设计制造及其自动化指导教师：陈继荣2014年3月31日毕业设计开题报告摘要；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，目前，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工作，工作方式一般采取示教再现的方式。
plc是以现代微处理器技术为核心的控制器，作为一种通用的工业控制器，其可靠性高、抗干扰能力强；plc由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性，此外，plc带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息；plc采用光电隔离和滤波技术有效抑制外部干扰源对plc的影响，此外plc还可在强、通用性好；开发周期短，功耗小。
本课题对现代工业的的发展具有很重要的意义。
1．课题研究的目的和意义1.1本课题的意义机械手又名工业机器人，是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代科技的一个重要组成部分。
在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。
目前，机械手已发展成为柔性制造系统fms和柔性制造单元fmc中一个重要组成部分。
把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。
机械手的积极作用正日益为人们所认识，其一，它能部分地代替人的劳动并能达到生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送。
因此，它能大大地改善工人的劳动条件，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。
机械手开题报告机械手开题报告一、研究背景机械手作为一种重要的工业自动化设备，在现代制造业中扮演着重要角色。
它以其高效、精准和可靠的特点，广泛应用于各个领域，如汽车制造、电子设备组装、医疗器械生产等。
随着科技的不断进步，机械手的功能和性能也在不断提高，为生产过程带来更大的便利和效益。
二、研究目的本研究的目的是针对现有机械手在某些特定应用场景下的局限性，通过改进和优化机械手的设计和控制系统，提高其适应性和灵活性，以满足不同行业的需求。
同时，本研究还将探索机械手在未来智能制造中的潜力，为工业自动化的发展做出贡献。
三、研究内容1. 机械手的结构设计机械手的结构设计是影响其性能和功能的重要因素。
本研究将对机械手的结构进行优化和改进，以提高其负载能力、运动精度和稳定性。
同时，还将考虑机械手的紧凑性和灵活性，以适应不同的工作环境和任务需求。
2. 机械手的控制系统机械手的控制系统是实现其自动化操作的核心。
本研究将对机械手的控制系统进行研究和开发，以提高其运动控制精度和速度响应。
同时，还将探索机械手的感知和决策能力，使其能够适应复杂的工作环境和任务需求。
3. 机械手的应用研究机械手的应用范围广泛，但在某些特定领域仍存在一些挑战和问题。
本研究将针对某些特定领域的需求，进行机械手的应用研究。
例如，在医疗器械生产领域，机械手需要具备高度的精确性和灵活性，以完成微创手术器械的组装和测试工作。
四、研究方法本研究将采用综合实验和理论分析的方法，对机械手的结构设计和控制系统进行研究。
通过实验验证和仿真模拟，评估改进和优化的效果。
同时，还将与相关企业和研究机构合作，共同开展机械手的应用研究，以验证研究成果的可行性和实用性。
五、研究意义本研究的成果将为机械手的设计和应用提供参考和指导，促进机械手在工业自动化领域的发展。
通过改进和优化机械手的结构和控制系统，可以提高生产效率和产品质量，降低生产成本和人工投入。
同时，机械手的应用研究将推动相关领域的创新和发展，为社会经济的进步做出贡献。
四自由度上下料机械手结构设计及机构精度研究开题报告学院：机械工程学院专业：机械制造及其自动化(卓越)班级：2目录第一章绪论 (1)1.1 机械手概述 (1)1.2 机械手的组成与分类 (1)1.2.1 机械手的组成 (1)1.2.2 机械手的分类 (1)1.3 国内外发展状况 (1)1.4 项目现状 (2)第二章研究内容 (3)2.1机构设计及性能分析 (3)2.2结构设计及结构设计计算 (3)2.3仿真分析及方案改进 (3)2.4精度分析及误差补偿 (3)第三章研究方案 (3)3.1 机构设计及性能分析 (3)3.1.1 机械手工作条件调研 (3)3.1.2 机械手原理分析 (3)3.1.3机构性能分析 (3)3.2 结构设计及结构设计计算 (3)3.2.1 机械手结构测绘及三维建模 (4)3.2.2 气动系统分析 (4)3.2.3 理论计算 (4)3.3 仿真分析及方案改进 (4)3.3.1 仿真分析 (4)3.3.2针对分析结果进行分析并对模型加以改进 (4)3.4 精度分析及误差补偿 (4)3.4.1 机械手爪定位精度的分析 (4)3.4.2 机械手爪定位精度的误差补偿研究 (4)3.5 基于参数优化系统的高精度机械手 (5)第四章主要创新点 (5)4.1 结构优化，减小设备空间体积 (5)4.2 手部结构由吸附式改为自锁机械爪 (5)4.3 进行机械手运动精度及误差补偿的分析 (5)第五章可行性分析 (5)第六章预期成果 (6)6.1完成机械手的原理分析与理论计算 (6)6.2建立三维模型，并仿真分析 (6)6.3优化系统参数，完善现有方案 (6)6.4完成定位精度误差研究及误差补偿的分析 (6)6.5提供一套高精度机械手设计方案 (6)6.6系统化机械手专业知识 (6)6.7团队协作能力的提升 (6)6.8 完成技术总结报告 (6)第七章时间安排 (6)第一章绪论1.1 机械手概述机械手是能够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。
摘要针对数控车床设计的一种套类零件自动上下料机构，实现了坯料的抓取、自动定位、夹紧以及工件的回放。
该机构主要由自动安装夹具，坯料、工件拾取机械手，动力及控制系统组成。
零件的自动定位、夹紧由弹簧涨胎心轴实现，涨胎心轴是以工件的内孔表面定位，由气缸驱动弹性筒夹向外扩涨，实现工件的定位和夹紧的。
坯料、工件的拾取、回放是由单臂形式的机械手通过伸缩、旋转以及俯仰等运动实现的，这些运动均由气缸驱动获得。
本设计中，为实现工件的自动上下料，单臂机械手的运动与涨胎心轴的张合需进行紧密配合。
考虑到所夹持工件的实际尺寸、质量等因素，本机构采用气动夹具、电气控制实现了坯料和工件的拾取、安装、回放过程的自动完成。
本文对气动机械手进行总体方案设计，确定了机械手的坐标形式和自由度。
同时，设计了机械手的夹持式手部结构。
关键词：自动上下料；气动机械手；气动夹具；套类零件IAbstractThi s paper is aim ed at desi gn i ng a sl eeve part s aut om ati c bai ti ng a genci es for a C NC l athe.It s func t ion is process i ng the crawls, aut om ati c pos it ioning and cl amping of t he workpi ece.The aut om at i c bait i ng agenci es m ainl y con si st of t he autom at i c fixt ure, the m ani pul at o r for pi ck ing up t he workpi ece and bi ll et s and t he dri ve and cont rol s ys t em.Am ong t hem,the aut om at i c pos it i oni ng and cl am p ing of t he s ets part s i s achi eve d b y t he axi s fet al heart rat e ris ing t o t he workpi ece cent eri ng hol e.W hen cl am pi ng t he workpi ece,fl ex ibl e tube fol der can cent er and cl am p t he c yli ndri cal hol e through t he expansi on and i n fl a ti on;bl ank gras p ing of t he workpi ece and the i nt ervals are achi eve d b y t he m anipul at or arm b y st ret chi ng and rot at ing.In t h e i ssue,i t i s neces s ar y for t he movem ent s of t he m anipul at or arm and the autom at i cal fixt ure Zhang t o requi re t he coordi nat i on.Taki ng int o account that t he actual workpi ece siz e,t he quali t y and t he vari ous feat ures of t he dri ven approach t o the s yst em,we deci de to adopt t he aerod ynam i c cont rol,us i ng com pressed ai r t o achi eve t he movem ent s of t he cl am pi ng fixt ure and m ani pul at or.Keyw ord s:Aut om at i c b ait i ng;P neum ati c m ani pul at or;P neum ati c fixt ure;sl eeve part sII目录摘要............................................................ 错误！未定义书签。
本科生毕业论文（设计）开题报告题目名称基于ADAMS的四自由度机械手运动学仿真学生姓名所学专业机械设计制造及其自动化学号指导教师姓名所学专业机械设计制造及其自动化职称副教授完成期限一、选题的目的和意义机械手是近年来发展起来的综合学科。
它集中了机械工程、电子工程、计算机工程、自动控制工程以及人工智能等多种学科的最新科研成果，代表了机电一体化的最高成就，是目前科技发展最活跃的领域之一。
工业机械手的性能，要求不断提高工作精度和作业速度，增加机构的自由度，提高通用性和灵活性，同时还要求降低成本，控制简单，安全可靠。
因此，工业机械手的研究处于机械手研究的前沿。
二、国内外研究现状机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象。
机械手可以完成许多工作，如搬物、装配、切割、喷染等等，应用非常广泛。
在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题。
各行各业的自动化水平越来越高，现代化加工车间，常配有机械手，以提高生产效率，完成工人难以完成的或者危险的工作。
可在机械工业中，加工、装配等生产很大程度上不是连续的。
据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有75%是小批量生产；金属加工生产批量中有四分之三在50件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的5%。
从这里可以看出，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的。
目前在我国机械手常用于完成的工作有：注塑工业中从模具中快速抓取制品并将制品传诵到下一个生产工序；机械手加工行业中用于取料、送料；浇铸行业中用于提取高温熔液等等。
三、主要研究内容1．为了适应工业化程度的飞速发展，对机械手进行优化机械优化设计。
2. 为了方便地表达三维设计思想，并可对设计结果进行动态干涉检查以及提高利用律用。
学习利用Pro/E进行零组件设计、仿真和工程图生成的内容。
3. 用ADAMS进行运动仿真设计。
四、毕业论文（设计）的研究方法或技术路线1. 查阅有关书籍，借助于网上数字图书馆收集资料，对课题进行研究分析，形成系统的外部资料，把握国内及国外此方面的研究动向和研究理论。
四个自由度气动机械手结构设计四个自由度气动机械手是一种具有四个独立运动自由度的机械手，常用于工业生产线上的自动化操作。
它采用了气动驱动技术，能够在高速下快速、准确地完成各种复杂任务。
在这篇文章中，将介绍四个自由度气动机械手的结构设计。
四个自由度气动机械手一般由基座、转台、前臂、前臂臂杆以及末端执行器等主要部件组成。
其中，基座是机械手的支撑部分，承载机械手的整体结构；转台是机械手的第一旋转关节，使机械手能够在水平面上进行转动；前臂是机械手的第二旋转关节，使机械手能够在竖直方向上进行旋转；前臂臂杆是机械手的伸缩部分，通过伸缩前臂臂杆，可以使机械手的工作范围更加灵活；末端执行器是机械手的最后一个关节，通过末端执行器可以实现机械手的精确定位和抓取动作。
在四个自由度气动机械手的设计中，需要考虑以下几个方面：结构刚度、重量、精度和可靠性。
首先，结构刚度是机械手设计的重要指标之一、为了保证机械手在高速运动中不产生振动和形变，需要采用合适的结构材料和设计参数，提高机械手的整体刚度。
其次，重量是机械手设计的另一个重要指标。
较轻的机械手可以提高其加速度和速度，使其能够更快地完成任务。
因此，在设计中需要尽量减小机械手的自重，采用轻量化的材料。
第三，精度是机械手设计的关键要素之一、在一些需要高精度定位和抓取的任务中，机械手需要具备较高的精度。
在设计中，需要合理选择驱动器、传感器和控制系统，以确保机械手的精确定位和抓取动作。
最后，可靠性是机械手设计的关键要素之一、机械手在工作过程中需要承受较大的负载和惯性力，因此需要采用可靠的结构和驱动系统，以保证机械手在长时间工作中不发生故障。
总结而言，四个自由度气动机械手的结构设计涉及结构刚度、重量、精度和可靠性等多个方面。
在设计过程中，需要综合考虑这些因素，选择合适的驱动器、传感器和控制系统，以实现机械手的高速、准确和可靠的运动。
这样的机械手在工业生产线上能够提高生产效率，实现自动化操作。
机械手开题报告一、项目背景随着我国经济的快速发展，制造业对自动化、智能化的需求日益增长。
机械手作为自动化生产线上的关键设备，其性能与可靠性直接影响到生产效率和产品质量。
近年来，我国在机械手领域取得了显著成果，但仍存在一定差距。
本课题旨在研究一种新型机械手，以提高我国机械手的技术水平和市场竞争力。
二、研究意义1. 提高生产效率：新型机械手能够实现高精度、高速、高效率的抓取与放置操作，从而提高生产效率，降低人力成本。
2. 优化产品质量：机械手在操作过程中，能够保证产品质量的一致性，降低次品率。
3. 促进产业升级：新型机械手的研究与开发，有助于推动我国制造业向智能化、自动化方向发展，提高产业竞争力。
4. 培养人才：本项目的研究与实施，将为我国培养一批具备机械手研发、应用能力的专业人才。
三、研究内容1. 机械手结构设计：采用模块化设计，实现机械手的快速组装与维护。
引用高级句子：在结构设计过程中，力求实现机械手的轻量化、高可靠性和易维护性。
2. 控制系统设计：研究高性能控制系统，实现机械手的精确运动与协同作业。
引用高级句子：控制系统设计遵循高精度、高稳定性、高可靠性的原则，确保机械手在各种工况下均能稳定运行。
3. 传感器应用：研究新型传感器在机械手中的应用，提高机械手的感知能力。
引用高级句子：传感器技术在机械手中的应用，将使机械手具备更为敏锐的感知和适应能力。
4. 仿真与实验验证：通过仿真软件对机械手进行仿真分析，验证其性能指标。
引用高级句子：仿真与实验验证环节，将确保机械手在实际应用中的可靠性和稳定性。
四、研究方法1. 文献研究法：查阅国内外相关文献，了解机械手领域的研究现状和发展趋势。
2. 逆向分析法：对现有机械手进行逆向分析，总结其优点和不足，为新型机械手的设计提供借鉴。
3. 设计分析法：采用模块化设计方法，对机械手进行结构设计、控制系统设计和传感器应用等方面进行分析。
4. 仿真与实验法：利用仿真软件对机械手进行仿真分析，并通过实验验证其性能指标。
毕业设计（论文）开题报告1 选题背景及其意义1.1 课题来源本课题来自教师科研课题、教学需求和社会需要，是设计一种性能先进、满足教师教学、学生实践和模拟工业化生产的，基于单片机控制的四自由度气动机械手。
它简化了结构，增加了可控性，可实现机械手在XY平面的旋转，大小臂的升降、伸缩，手爪的抓紧和放松等功能，并配合物料台的自动送料，实现水平面定点取物和放物的功能，具有结构简单、操作方便、可靠性高等特点，为机电一体化教学提供了很好的范例，为工业化生产提供实用的机械手系统。
1.2 课题目的机器人技术是一种利用电子技术、信息技术使机械系统实现柔性化和智能化的自动化技术，在工科高校的本科教育和研究生培养中，占有举足轻重的地位，对于提高学生的工程能力，拓展生存空间有着非常重要的意义。
机械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。
它可代替人在生产中位置，提高自动化水平和劳动生产率，可以减轻劳动强度、保证产品质量、能在有害环境（高温高压，低温低压，有毒气体、放射性等）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。
在工业生产线中，机械手臂具有很广泛的用途。
它是工作抓取和装配系统中的一个重要组成部分。
它的基本作用是从指定位置抓取工件运送到另一个指定的位置进行装配。
机械手臂代替了人工的繁杂劳动，并且操作精度高，提高了产品的质量和生产效率。
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。
目前我过的工业机器人技术及其应用水平与国外相比，还是有着一定的差距，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。
四自由度气动机械手的设计，是通过对机械电子工程、机电一体化专业的本科四年所学的知识的一个整合，能够比较好的体现机电一体化专业毕业生的理论研究水平，实践动手能力以及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，能够实现理论和实践的有机结合。
1.3 课题意义四自由度气功机械手由机械手（机械本体）、控制器（单片机）、伺服驱动系统构成，是一种自动控制、可重复编程、完成各种上下料作业的机电一体化自动化生产设备。
气动机械手作为机械手的一种，具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境等优点而被广泛应用，特别适合于多工序、变工件的柔性生产。
它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。
四自由度气动机械手是综合了单片机、控制论、机构学、电子电气学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛。
目前，在国内很多工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由工人完成，劳动强度大、生产效率低。
为了提高生产加工的工作效率，降低成本，并使生产线发展成为柔性制造系统，适应现代自动化大生产，针对具体生产工艺，利用机器人技术，设计一台自动上下料机械手，它可自动地为机床抓取工件，取代操作人员频繁取料，从而减轻工人劳动强度，节约加工辅助时间，提高工作效率和生产力。
由此可见，气动机械手对于现代工业技术和普通应用方面有着重要的意义，可以迅速提高生产力水平和生产效率，减少人力资源和时间的消耗，大大增加了工业生产的效益，同时也便于工人无法涉及的地方，条件受限制的领域，比如空间狭小、温度过低或过高、障碍物较多的地方，完成预想的目的。
2 文献综述（国内外研究现状与发展趋势）我国工业机械手的研究与开发起步较晚，比欧美要晚30年左右，起步于上世纪70 年代，1972 年我国第一台机械手在上海开发成功，随之全国各省都开始研制和应用机械手。
从第七个五年计划（1986～1990 年）开始，我国政府大大加大了对工业机器人的重视程度，并且为此项目投入大量的资金，在众多学者及研究人员的参与下，研究开发并且制造了一系列的工业机器人，其中有由北京机械自动化研究所设计制造的喷涂机器人，广州机床研究所和北京机床研究所合作设计制造的点焊机器人，大连机床研究所设计制造的氩弧焊机器人，沈阳工业大学设计制造的装卸载机器人等等。
值得注意的是，这些机器人的控制器，都是由中国科学院沈阳自动化研究所和北京科技大学机器人研究所开发的。
与此同时，一系列的机器人关键部件也被开发出来，如机器人专用轴承，减震齿轮，直流伺服电机，编码器等等。
1958 年美国联合控制公司研制出第一台机械手。
控制系统有别于40 年代的主从型而是示教型的；1962 年，美国联合控制公司在上述方案的基础上，研制出一种更新兴的机械手，运动系统仿造坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩，用液压驱动；控制系统用磁鼓做储存装置。
这个机械手对机械手的发展有着深远的意义，日后的不少球面坐标式机械手就是在这个基础上发展起来的；同一年该公司和普曼公司合并成重组为万能制动公司，专门生产工业机械手。
1962 年美国机械铸造公司也实验成功一种叫Versatran 机械手(如图），原意是灵活搬运，可做点位和轨迹控制。
虽然上述的2 种机械手出现在六十年代初，但都是国外机械手发展的重要基础。
在机械手得到一定程度的发展后，从60 年代后期起，喷漆、弧焊工业机器人相继在生产中开始应用。
1978 年美国Unimate 公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制出一种Unimation-Vic.arm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。
联邦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。
图1 Versatran机器人机械手领域发展近几年有如下几个趋势：1）重复高精度随着微电子技术和现代控制技术的发展，以及气动伺服技术走出实验室和气动伺服定位系统的成套化，气动机械手的重复精度将越来越高，它的应用领域也将更广阔，如核工业和军事工业等。
2）模块化模块化拼装的气动机械手比组合导向驱动装置更具灵活的安装体系，使同一机械手可能由于应用不同的模块而具有不同的功能，扩大了机械手的应用范围，是气动机械手的一个重要的发展方向。
3）无给油化随着材料技术的进步，新型材料（如烧结金属石墨材料）的出现，构造特殊、用自润滑材料制造的无润滑元件，不仅节省润滑油、不污染环境，而且系统简单、摩擦性能稳定、成本低、寿命长。
4）电气一体化由“可编程序控制器-传感器-气动元件”组成的典型的控制系统仍然是自动化技术的重要方面；发展与电子技术相结合的自适应控制气动元件，使气动技术从“开关控制”进入到高精度的“反馈控制”；省配线的复合集成系统，不仅减少配线、配管和元件，而且拆装简单，大大提高了系统的可靠性。
3 研究内容能够实现4个自由度的运动，其各自的自由度的驱动全部由气缸的运动来实现。
整体可在XY平面90°旋转、大臂升降、小臂升降、小臂伸缩、手爪抓紧和放松等功能，同时物料台可在XY平面360°连续旋转，物料槽自动送料等功能。
各关节的配合运动，可实现水平面定点取物、定点放物的功能，两点直线距离为500mm；被抓物体为直径20mm圆柱状，重1Kg金属零件。
3.1 电动机电动机（Motors）是把电能转换成机械能的一种设备。
它是利用通电线圈（也就是定子绕组）产生旋转磁场并作用于转子鼠笼式式闭合铝框形成磁电动力旋转扭矩。
电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电动机转动。
电动机按按工作电源可分为直流电动机和交流电动机，按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机，其中控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。
步进电动机（stepping motor）是一种将电脉冲转化为角位移的机电执行元件。
在自动控制装置中作为执行元件。
每输入一个脉冲信号，步进电动机前进一步，故又称脉冲电动机。
步进电动机多用于数字式计算机的外部设备，以及打印机、绘图机和磁盘等装置。
步进电机主要分为：反应式步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机。
步进电机具有转矩大、惯性小、响应频率高等优点，因此具有瞬间起动与急速停止的优越特性。
与其他驱动元件相比，有明显优点：通常不需要反馈就能对位移或速度进行精确控制；输出的转角或位移精度高，误差不会积累；控制系统结构简单，与数字设备兼容，价格便宜。
因此，虽然直流电机伺服系统、交流电机伺服系统在计算机控制系统中被普遍地使用，但步进电机仍广泛用于简易数控机床、送料机构、仪器、仪表等领域。
伺服电动机（servomotor ）也称执行电动机，在控制系统中用作执行元件，将电信号转为轴上的转角或转速，以带动控制对象。
主要优点有：调速范围广，可以迅速启停、过载能力强、可靠性好。
3.2 执行机构包括手部，手腕，手臂和立柱。
（1）手部即与物件接触的部件。
由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手部。
夹持式手部由手指(或手爪)和传力机构所构成。
手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。
回转型手指结构简单，制造容易，故应用较广泛。
平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。
吸附式手部主要由吸盘等构成，它是靠吸附力(如吸盘内形成负压或产生电磁力J 吸附物件，相应的吸附式手部有负压吸盘和电磁盘两类。
(2) 手腕是用来连接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓取时物件的方位(即姿势)。
(3) 手臂臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。
手臂的作用是带动手爪去抓取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置。
工业机械手的手臂通常由驱动手臂运动的部件(如油缸、气缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋机构和凸轮机构等)与驱动源(如液压、气压或电机等)相配合，以实现手臂的各种运动。
(4) 立柱立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回转运动和升降(或俯仰)运动均与立柱有密切的联系。
机械手的立柱通常为固定不动的，但因工作需要，有时也可作横向移动，即称为可移式立柱。
3.3驱动系统驱动系统是驱动工业机械手执行机构运动的动力装置，通常由动力源、控制调节装置和辅助装置组成。
常用的驱动系统有液压传动、气压传动、电力传动和机械传动等四种形式。
3.4控制设备工业领域常用的控制系统主要有：单片机、PLC、工控机。
单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
