小型上下料机械手的设计-毕业设计

2.通用机械手
对于通用型的机械手臂，它的程序可以进行变量,而且动作也极其灵敏，机械手臂 也活动灵活,还是采用的单独的控制系统。对于这样的机械手臂,它的优点十分的明显, 不但精度十分的高,适用一般所用的类型，而且它的工作范围也极其的广，像这样的机 械手臂，它比较适用于那些生产加工时总来回变换不同工件的生产企业，而且加工的 量也是很小的那种。
(1)可以在恶劣的环境下进行工作，而对人不利的一些因素在它身上都可以忽略， 这也就使得该机械手臂有更好的发挥场所，不局限于一些人为的因素。
(2)该机械手经久耐用，坚固耐用，对于那些比较单一的工作，可以免去人力而换 成机械手臂去代替操作，达到节约人力物力的作用。
2.记忆再现型工业机械手
对于这种具有具有存储记忆功能的机械手臂，他是通过人由转动实验装置,通过 一些由记忆记录设备进行记录,例如磁带，如此一来,这个机械手臂就会按照这个模式 一遍遍的去重复这个动作,去重复的生产。
这也是使用极其普遍的一个,它所用到的驱动机子一般都是电液伺服类型,这 种和前面的相比较,它具有更多的自由度，如此一来,对于一些需要多轴操作的工件它 都能够单独的完成其操作。
第2章工业机械手的设计方案7
第2.1节 工业机械手的组成7
第2.2节规格参数7
第2.3节 设计路线与方案8
第3章机械手各部分的计算与分析9
第3.1节 手部计算与分析9
第3.2节 腕部计算与分析16
第3.3节臂部计算与分析21
第3.4节 机身计算与分析31
第4章液压系统32
第4.1节液压缸32
第4.2节 计算和选择液压元件34
在现如今科技发展迅猛的句式下，机械和电子的使用相当频繁，而且也越来越高 端，并且涉及到生活的许多方面,对于机械手臂，在制造行业也运用的很多。机械手臂 的最初提出基于汽车半轴，包括了它的设计原理和思路,并且汽车的半轴的特点,有很 深的利用价值。

机床上下料机械手的毕业设计毕业设计的主要目的是设计一个具有高效、安全、可靠的机床上下料机械手，能够满足工业生产中对于上下料操作的需求，提高生产效率和产品质量。

首先，设计要考虑机械手的结构和动力系统。

机械手的结构应该具有一定的刚性和稳定性，以保证在高速运动和负载条件下的运动精度和稳定性。

动力系统可以选择液压、气动或电动驱动方式，根据实际需求选择合适的驱动方式。

同时，也要考虑机械手的可重复定位精度和工作速度等指标的要求。

其次，设计要考虑机械手的控制系统。

控制系统一般由控制器、传感器和执行器等组成，可以选择PLC控制器或者控制卡进行控制。

传感器主要用于机械手的位置、力量和速度等参数的检测，以保证机械手的安全运行。

执行器则是实现机械手的运动控制和操作功能的关键部件。

另外，设计要考虑机械手的安全保护措施。

在机械手的设计中应该考虑到安全措施，如限位开关、急停开关和保护罩等，以确保操作人员的安全。

此外，设计要考虑机械手的编程和操作控制。

机械手的编程可以使用编程语言或者图形化编程工具进行，根据工厂的实际需求对机械手进行编程，实现自动化的上下料操作。

操作控制方面可以选择人机界面进行操作，使操作更加简便易行。

最后，需要对设计的机械手进行仿真和实验验证。

通过模拟仿真和实验验证，可以检验设计的机械手是否满足预期的要求，并进行相应的调整和改进。

综上所述，机床上下料机械手的毕业设计需要考虑到结构和动力系统、控制系统、安全保护措施、编程和操作控制等方面的考虑，同时还需要进行仿真和实验验证。

通过设计和实验验证，可以得到一个高效、安全、可靠的机床上下料机械手，提高生产效率和产品质量。

三：控制系统：有点动控制和连续控制两种方式。大多数用插销板进行点位程序控制，也有采用可编程序控制器控制、微型计算机数字控制，采用凸轮、磁盘磁带、穿孔卡等记录程序。主要控制的是坐标位置，并注意其加速度特性。
1.3机械手的分类
1.根据用途不同分类
机械手按用途主要分为三类：第一类为通用机械手，它是一种不依赖于主机的独立装置，可以根据需要编写控制程序，完成所需的功能，这类机器人有球坐标式、圆柱坐标式和直角坐标式等多种形式，主要由基座、腰关节、大臂、小臂以及手爪等组成，在三维空间里具有很好的灵活性和通用性，因此具有广泛的应用，对于该类机器人的研究和应用已经颇为成熟，由于其良好的通用性，只要在手爪部位安装合适的装置即可完成相应的功能。
关键词：数控车床；机械手；气动元件；伺服电机
ABSTRACT
This designmainly aims at the manipulator of the CNC lathe processing rotor of loading process, and analysis the motion process of workpiece by the production line to the workbench. Mainly adopts pneumatic components, gas, manipulator grasping and flip functions such as oscillating cylinder, servo motor and ball screw is used to implement manipulator transverse shift, in order to realize the movement of the scheme. Through the design of manipulator used in CNC lathe design steps and methods of systematic knowledge, according to its design manipulator that economy is applicable, and the cylinder of the structure and working principle of the comprehensive control.

自动上下料机械手毕业设计一、需求分析随着工业自动化水平的提高，自动上下料机械手在工业生产线上的作用越来越重要。

自动上下料机械手能够替代人工完成重复的上下料工作，提高生产效率和产品质量。

因此，设计一个具有自动上下料功能的机械手成为了当前毕业设计的热门课题之一二、系统结构设计在设计自动上下料机械手之前，需要先明确机械手的结构和工作原理。

1.结构设计2.工作原理机械手的工作原理主要分为三个步骤：识别物体位置、抓取物体、放置物体。

a.物体识别机械手需要通过视觉系统或传感器来识别需要上下料的物体位置。

视觉系统可以通过图像处理技术识别物体的形状、颜色和位置信息，传感器可以通过接触或非接触方式感知物体的位置。

b.抓取物体机械手通过夹爪对物体进行抓取。

夹爪可以采用机械夹持、气动夹持或电磁夹持等方式来完成抓取动作。

在抓取物体时需要注意夹爪的力度和抓取位置，以确保物体不会被损坏或滑落。

c.放置物体机械手将抓取的物体放置到目标位置。

在放置物体时同样需要注意放置位置和力度，以确保物体能够准确放置到目标位置。

三、技术选型在设计自动上下料机械手的过程中，需要选取合适的技术和材料。

1.机械结构机械结构可以采用金属、塑料或复合材料制作，具体选材要根据机械手的负荷和精度要求来决定。

2.夹爪夹爪可以根据具体应用选择合适的类型，例如并行夹爪、夹具夹爪或磁力夹爪等。

3.控制系统机械手的运动控制系统可以采用单片机、PLC或伺服电机控制等方式。

选择控制系统时需要考虑运动速度、精度和整体效率等因素。

四、系统实现在设计完机械手的结构和选型之后，需要进行系统的实现。

1.机械结构制作根据设计要求制作机械手的机械结构，包括机械臂、夹爪和固定装置等。

2.控制系统搭建根据选定的控制系统，搭建机械手的运动控制系统。

可以通过编程、电路连接和传感器安装等方式完成。

3.调试和测试完成机械手的组装后，进行调试和测试。

通过调试和测试可以发现和解决机械手运动、抓取和放置等环节出现的问题，并对系统进行优化和改进。

关键词 机械手 参数设计 软件模拟 PLC 方案控制
全套图纸，加 153893706
毕业设计外文摘要
Title
The design of the up-down material stamping manipulator
Abstract
Up-down material characteristics in the process of stamping manipulator is based on the actual production, specially in order to improve the production efficiency, human liberation and so on and developed an automated machinery and equipment. Based on the search after reading information about manipulator, simply introduces the function, composition and classification. Overall design of manipulator in accordance with the requirements of project, to determine the coordinates of the manipulator, degrees of freedom of movement and technical parameters of the manipulator. According to the manipulator hand, wrist, arm, and the fuselage structure design and calculation of the obtained data, and through 3D software solidworks to map the product model, and finally to improve the structure of the manipulator. At the same time, draw the manipulator working principle of the pneumatic system diagram, select the appropriate components. Using PLC to control the manipulator, selected the suitable PLC model; According to the working process of the manipulator made the control scheme of programmable controller, draw the operation flow chart of the manipulator.

上下料机械手毕业设计摘要：本文介绍了一种上下料机械手的设计方案。

该机械手主要由机械结构、运动控制系统和自动化控制系统三个部分组成。

机械结构采用钢材和铝合金制作，并通过特殊的设计实现了稳定可靠的运动。

运动控制系统采用伺服电机和编码器实现机械手的精准定位和运动控制。

自动化控制系统采用PLC和HMI实现工作流程的自动化控制和监控。

该设计方案具有结构简单、操作简便、稳定可靠等特点，适用于工业自动化领域的上下料操作。

1.引言上下料机械手是一种用于工业自动化上下料操作的装置，具有结构简单、操作便利、效率高等优点，广泛应用于各个领域。

然而，目前市场上的上下料机械手仍存在一些问题，比如结构不稳定、运动不精准等。

为了解决这些问题，本文提出了一种新的上下料机械手设计方案。

2.设计方案2.1机械结构该机械手的机械结构主要由钢材和铝合金制成，具有足够的强度和刚度。

并且，机械结构采用了特殊的设计，使得机械手在运动时具有稳定可靠的特性。

同时，机械手还配备了一些传感器，用于检测工件和夹具的位置和状态。

2.2运动控制系统该机械手的运动控制系统主要由伺服电机和编码器组成，用于实现机械手的精准定位和运动控制。

伺服电机通过控制电流来控制机械手的运动，编码器用于检测机械手的位置和速度。

2.3自动化控制系统该机械手的自动化控制系统主要由PLC和HMI组成，用于实现工作流程的自动化控制和监控。

PLC负责控制机械手的各个动作，如夹取、放置等，HMI用于操作和监控整个系统。

3.实验与结果为了验证该机械手的设计方案，我们进行了一系列实验。

实验结果表明，该机械手能够稳定可靠地完成上下料操作，并且具有较高的定位精度和运动控制精度。

同时，该机械手的自动化控制系统能够有效地提高工作效率。

4.结论本文设计了一种上下料机械手的新方案，该方案具有结构简单、操作简便、稳定可靠等特点，适用于工业自动化领域的上下料操作。

然而，该设计方案还有一些局限性，比如只适用于特定工件和夹具。

本科毕业论文（设计）论文（设计）题目：小型外圆零件上下料机械手设计学院：机械工程学院专业：机械设计及其自动化班级：机自学号：＿学生姓名：指导教师：＿＿2013年 6 月 1 日贵州大学本科毕业论文（设计）诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。

毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。

特此声明。

论文（设计）作者签名：日期：目录摘要 (5)1.2设计目的 (6)1.3国内外钻研情况与趋向................................................. .. (6)1.4设计原则 (7)2.1.2 设计采用具体方案 (9)992.7 机械手腰座结构设计 (16)2.7.1机械手腰座结构设计要求 (16)2.7.2设计具体采用方案 (16)3.1.3液压系统的设计 (18)3.1.4确定液压缸参数 (18)3.1.5计算和选择液压元件 (32)3.2.1有关参数计算 (33)3.2.2电机型号选择 (34)4.1.5 PLC外部接线设计 (40)1致谢 (46)摘要当今制造行业中，企业需要提高生产效率，保障产品的质量，很重视加工过程中的自动化程度，上下料机械手作为生产线上的重要成员，慢慢的被企业所接受，机械手在一定程度上反应了一个国家的自动化的生产水平，日前，机械手担任着焊接，喷涂，搬运等强度大的工作。

在此对机械设计制造及其自动化专业大学四年本科所学的知识进行结合，对机械手的机械结构和控制进行简述和分析，设计的是一种以圆柱坐标形式的数控车床的上下料机械手，对机械手的手臂，手爪，腰部结构及上下料机械手的控制系统进行了设计。

与此同时，对液压系统进行计算，对控制系统进行分析，此控制系统是基于PLC 的控制系统，并且对PLC的控制系统进行了详细的研究，对此上下料机械手的控制要求进行分析，设计了控制系统的硬件的电路，以及机械手工作的流程图，达到了设计的预期目标。

一、设计（论文）题目：数控机床上下料机械手设计二、专题题目：高速切削的数控加工工艺三、设计的目的和意义：通过对机械设计制造及其自动化专业机制方向大学本科四年的所学知识进行整合，完成一个特定功能、特殊要求的检测、控制仪器的制作，能够充分、完整地体现电子信息工程专业类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，能够实现理论到实践的有机结合。

本设计能够广泛应用于家庭、车站、码头、医疗机构等需要对人体温度进行实时检测的场所，满足用户对体温实时测试的要求，并能够对体温进行实时显示和对体温异常现象进行报警。

目前，本设计的国内外研究及应用主要体现在2003年全国抗击“非典”期间，清华大学深圳研究所研制的“红外数字体温计”以及同时期出现的国内其他生产厂家制作的“数字遥感体温计”。

四、设计（论文）主要内容：（1）机械手的整体结构设计及其总装图、液压系统图和PLC接线图以及具体零件图的绘制（一张零号图，三张一号图，二张二号图，合计三张零号图）（2）具体设计过程及其合理性的文字说明。

五、设计目标：完成对机械手的总体结构设计，主要是设计合理的液压传动系统，以及PLC控制程序，能合理地控制机械手上下料。

六、进度计划：2006年3月13日至3月31日进行为期3周的生产实习；4月1日至4月20日完成对设计题目的资料收集与查询；4月21日至5月31日完成对设计图纸的绘制；6月1日至6月20日完成毕业设计说明书的编写；6月21日至6月24日最后的审稿及说明书和图纸的打印。

七、参考文献资料：1 付永领,王岩,裴忠才.基于CAN总线液压喷漆机器人控制系统设计与实现.机床与液压. 2003, (6): 90~922丁又青,朱新才.一种新型型钢翻面机液压系统设计. 机床与液. 2003, (5): 128~1293刘剑雄, 韩建华.物流自动化搬运机械手机电系统研究.机床与液压.2003, (1): 126~1284 徐轶, 杨征瑞,朱敏华,温齐全. PLC在电液比例与伺服控制系统中的应用.机床与液压.2003, (5): 143~1445胡学林.可编程控制器(基础篇).北京: 电子工业出版社, 2003.6胡学林.可编程控制器(实训篇).北京: 电子工业出版社, 2004.7孙兵,赵斌,施永康.基于PLC的机械手混合驱动控制.液压与气动.2005, (3): 37~398孙兵,赵斌,施永康.物料搬运机械手的研制.机电一体化. 2005, (2): 43~459王田苗,丑武胜.机电控制基础理论及应用. 北京: 清华大学出版社, 2003.10李建勇.机电一体化技术.北京: 科学出版社, 2004.11王孙安, 杜海峰, 任华.机械电子工程. 北京: 科学出版社,2003.12 张启玲, 何玉安. PLC在气动控制称量包装装置中的应用.液压与气动.2005, (1): 31~3313赵文.数字控制技术在龙门刨床电控系统中的应用.电气传动.2005. 35 卷(3): 55~5714沈兴全, 吴秀玲.液压传动与控制.北京: 国防工业出版社, 2005.15王宪军, 赵存友.液压传动.哈尔滨: 哈尔滨工程大学出版社, 2002.16徐灏等.机械设计手册.第5卷.北京: 机械工业出版社, 2000.17陈铁鸣, 王连明, 王黎钦.机械设计(修订版).哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 2003.18 邓星钟.机电传动控制(第三版).武汉: 华中科技大学出版社, 2001.19 西门子自动化与驱动集团(SIEMENS AG). S7-200系统手册. 2002.20 蔡行健. 深入浅出西门子S7-200 PLC. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2003.22 张利平.现代液压技术应用220例.化学工业出版社,2004.23 高西林. 锻床上料机械手. 轻工机械. 2001,(2):24 李春波, 王大明, 李哲, 王祖温. PLC控制的气动上下料机械手. 液压气动与密封, 1999. 12. (6): 21~2425 尹自荣, 熊晓红, 骆际焕, 王建坤. 数控上下料机械手的研究及应用. 锻压机械. 1994, (6): 3~526 张波, 李卫民, 尚锐. 多功能上下料用机械手液压系统.2002，(8): 31~3227 侯沂, 刘涛. 装卸机械手设计研究. 机械. 2004, 第31卷(6): 53~5428 叶爱芹, 袁金强. PLC在机械手控制系统中的应用. 安徽技术师范学院学报. 2001, 15卷(4): 64～6529 王会香, 孙全颖. 自动涂胶机械手的PLC控制. 哈尔滨理工大学学报. 2002，7卷(5): 16~1830 潘沛霖, 杨宏, 高波, 吴伟光. 四自由度折叠式机械手的结构设计与分析.哈尔滨工业大学学报. 1994, 26卷(4): 90~9531 刘新一. 多工位自动冲床机械手控制器设计. 广州大学学报（综合版）. 2000, 第14卷(3): 19~2032吉爱国, 冯汝鹏, 郭伟, 张锦江. 计算机在机械手控制中的应用. 机械与电子. 1996, (6): 8~9指导教师：院（系）主管领导：年月日。

1.3 工业机械手机械手的发展趋势
1、扩大机械手在热加工行业上的应用 因热加工作业的物件重、形状复杂、环境温度高等，给机械手的设计、制造带 来不少困难，这就需要解决技术上的难点，使机械手更好地为热加工作业服务。 2、提高工业机械手的性能 机械手的工作性能的优劣，决定着它能否正常地应用于生产中。机械手工作性 能中的重复定位精度和工作速度两个指标，是决定机械手能否保质保量地完成操作 任务的关键因素。因此要解决好机械手的工作平稳性和快速性的要求，除了从解决 缓冲定位措施入手外，还应发展满足机械手性能要求价廉的电液伺服阀，将伺服控
1.2 工业机械手的分类 1、按用途分可分为专用机械手和通用机械手
（1）专业机械手 是指附属于主机，动作程序固定，一般没有独立控制系统，只制作专门用途的 自动抓取或操作装置。 （2）通用机械手（国外泛称工业机械人） 是指程序可变的、独立的、自动化的抓取或操作装置。通用工作机械手工作范 围大、 定位精度高、 通用性强， 适用于不断变换生产品种的中小批量自动化的生产。 2、按驱动方式可分为液压、气压、机械、电力传动机械手 （1）液压传动机械手 是以油液的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是：抓重可达几百 公斤以上、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏。但对密封装置要求严格，不然油的泄 露对机械手的工作性能有很大的影响，且不宜在高温、低温下工作。 （2）气压传动机械手
抓重 是 机械手 所能抓取或搬运 物件的 最大重 量， 它 是 机械手规格中的主 要参 数。抓重以 10 公斤左右的机械手为数最多。一般将抓重 1 公斤以下的定为微型； 1~5 公斤的定为小型；5~30 公斤的定位中型；30 公斤以上的定为大型。机械手抓重 的大小对其他参数如行程范围、运动速度、坐标型式和缓冲装置的设计均有影响， 因此，设计时必须予以重视。

龙门式上下料机械手设计毕业论文目录中文摘要…………………………………………………………………………第一章绪论…………………………………………………………………1.1机械手的概述…………………………………………………………………1.2机械手的组成……………………………………………………………1.3机械手的分类……………………………………………………………1.4械手的意义与作用………………………………………………………………第二章总体设计……………………………………………………2.1设计方案…………………………………………………………2.2机械手工作场所时的要求………………………………………………………2.2.1夹持工件………………………………………………………2.3总体方案设计…………………………………………2.4 立柱设计…………………………………………第三章上下料机械手设计…………………………………………3.1机械手机构设计……………………………………………………………………3.1.1 工件设计分析…………………………………………3.1.2机械手夹紧力计算…………………………………………3.2气缸设计…………………………………………第四章悬臂（Z轴）传动系统设计……………………………………………4.1传动比的选定…………………………………………4.2工作台，机械手的质量…………………………………………4.2.1工作台的型号及重量…………………………………………M…………………………………………4.2.2机械手重量24.3滚珠丝杆的选定…………………………………………4.3.1选取的滚珠丝杠转动系统…………………………………………4.3.2选取的滚珠丝杠型号和计算…………………………………………4.3.3滚珠丝杠的校核…………………………………………4.4直线导轨副型号的选择及额定寿命的计算………………………………………4.4.1直线导轨副型号结构…………………………………………4.4.2直线导轨副型号特点…………………………………………4.4.3额定寿命及寿命时间的计算…………………………………………4.5电机的选型及计算…………………………………………4.5.1步进电动机的型号的选择…………………………………………4.5.2步进电动机的校核…………………………………………第五章横梁（X轴）传动系统设计……………………………………………5.1传动比的选定…………………………………………5.2滚珠丝杆的选定…………………………………………5.2.1选取的滚珠丝杠转动系统…………………………………………5.2.2选取的滚珠丝杠型号和计算…………………………………………5.3.3滚珠丝杠的校核…………………………………………5.4直线导轨副的型号的选择及额定寿命的计算……………………………………5.4.1直线导轨副型号结构…………………………………………5.4.2直线导轨副型号特点…………………………………………5.4.3额定寿命及寿命时间的计算…………………………………………5.5电机的选型及计算…………………………………………5.5.1步进电动机的型号的选择…………………………………………5.5.2步进电动机的校核…………………………………………第六章控制方案设计………………………………………………6.1控制系统的功能要求…………………………………………6.2控制电机及控制原理框图…………………………………………6.2.1系统运行原理…………………………………………6.2.2 控制电路…………………………………………参考文献…………………………………………………………………………致谢………………………………………………………………………………广东水利电力职业技术学院摘要工业机械手的设计涉及：机械设计原理、液压、气压、电气传动及单片机、PLC、可编程控制器等控制系统与基本理论知识。

2．工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。
3．机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行决策控制；多传感器融合配置技术成为智能化机器人的关键技术。
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Unimate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制一种Unimate-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，定位误差可小于±1毫米。
第二代机械手正在加紧研制。它设有微型电子计算机控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，使机械手具有感觉机能。目前国外已经出现了触觉和视觉机械手。
第三代机械手（机械人）则能独立地完成工作过程中的任务。它与电子计算机和电视设备保持联系。并逐步发展成为柔性制造系统FMS(Flexible Manufacturing system)和柔性制造单元(Flexible Manufacturing Cell)中重要一环。
瑞士RETAB公司生产一种涂漆机械手，采用示教方法编制等。
日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进二种典型机械手后，大力研究机械手的研究。据报道，1979年从事机械手的研究工作的大专院校、研究单位多达50多个。1976年个大学和国家研究部门用在机械手的研究费用42%。1979年日本机械手的产值达443亿日元，产量为14535台。其中固定程序和可变程序约占一半，达222亿日元，是1978年的二倍。具有记忆功能的机械手产值约为67亿日元，比1978年增长50%。智能机械手约为17亿日元，为1978年的6倍。截止1979年，机械手累计产量达56900台。在数量上已占世界首位，约占70%，并以每年50%～60%的速度增长。使用机械手最多的是汽车工业，其次是电机、电器。预计到1990年将有55万机器人在工作。

1 前言工业机器人由操作机（机械本体〉、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成,是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业地机电一体化自动化生产设备.特别适合于多品种、变批量地柔性生产.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地快速更新换代起着十分重要地作用•机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成地高新技术，是当代研究十分活跃,应用日益广泛地领域.机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平地重要标志.机器人并不是在简单意义上代替人工地劳动，而是综合了人地特长和机器特长地一种拟人地电子机械装置，既有人对环境状态地快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境地能力，从某种意义上说它也是机器地进化过程产物，它是工业以及非产业界地重要生产和服务性设各，也是先进制造技术领域不可缺少地自动化设备•机械手是模仿着人手地部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作地自动机械装置.在工业生产中应用地机械手被称为“工业机械手”.生产中应用机械手可以提高生产地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、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地环境中，它代替人进行正常地工作，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地引用.机械手地结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床地上下料装置，是附属于该机床地专用机械手.随着工业技术地发展，制成了能够独立地按程序控制实现重复操作，适用范围比较广地“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，所以它在不断变换生产品种地中小批量生产中获得广泛地引用.2机械手地组成和分类2.1 机械手地组成机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成.各系统相互之间地关系如方框图2-1所示.b5E2RGbCAP图2-1 机械手组成2.1.1 执行机构包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有地还增设行走机构.1.手部：即与物件接触地部件.由于与物件接触地形式不同，可分为夹持式和吸附式手在本课题中我们采用夹持式手部结构.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地构件，常用地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地位置，因此适宜夹持直径变化范围大地工件.手指结构取决于被抓取物件地表面形状、被抓部位（是外廓或是内孔＞和物件地重量及尺寸.常用地指形有平面地、V形面地和曲面地：手指有外夹式和内撑式。

自动上下料机械手毕业设计摘要随着工业自动化的不断发展，机械手已经成为了工业自动化生产线上的重要组成部分。

自动上下料机械手是一种能够将物品从一处地方取出并搬运到另外一个地方的机械手。

本文旨在设计一种自动上下料机械手，实现对生产线上原材料和成品的自动化加工。

本设计采用了Arduino单片机和Stepper电机作为控制系统，并通过触摸屏实现对机械手动作的控制。

同时，在机械手末端安装了吸盘，用以实现对物品的吸取和搬运。

最终设计的自动上下料机械手测得平均工作时间为3秒，能够完成对物品的快速、高效、精准的搬运。

关键词：自动上下料；机械手；Arduino；Stepper电机；触摸屏AbstractWith the continuous development of industrial automation, the robot has become an important part of the industrial automation production line. Automatic loading and unloading robot is a kind of robot that can take out and transfer items from one place to another. This paper aims to design an automatic loading and unloading robot, which realizes the automation processing of raw materials and finished products on the production line.This design uses Arduino single chip microcomputer and Stepper motor as the control system, and realizes the control of the robot action through the touch screen. At the same time, a suction cup is installed at the end of the robot to realize the suction and transfer of the items. The designed automatic loading and unloading robot has an average working time of 3 seconds, which can quickly, efficiently and accurately handle the items.Keywords: Automatic loading and unloading; Robot; Arduino; Stepper motor; Touch screen正文1. 引言机械手作为工业自动化生产线上的重要组成部分，其应用已经越来越广泛。

摘要通过大学本科四年对机械设计制造及其自动化专业的所学知识进行整理，对工业机器人各部分机械结构设计和功能的论述和分析，设计了一种的用于机床上下料的机械手。

本设计的主要内容是5R关节型机械手的结构设计，上下料机械手的主要任务是在各个加工工序的数控机床和自动生产线上运送工件，能实现生产工序上下料自动化。

针对各个关节处采用独立的电机驱动。

各个操作臂由五个转动副串联而成，操作臂包括基座、腰部、手臂、腕部、手爪。

并对各关节的伺服电机的选择和传动进行了设计计算，对进行主要零件校核计算。

关键词: 关节型; 机械手; 多自由度AbstractThrough four years of undergraduate mechanical engineering and automation professional to organize the knowledge of the various parts of industrial robots and mechanical design features discussion and analysis, design a robot one machine for loading and unloading. The main contents of this design is the design 5R articulated robot, the main task of loading and unloading robot CNC machine tools in various manufacturing processes and automatic production line delivery of the workpiece, to achieve the production process automation and unloading. For each of the joints with a separate motor. Each operating arm by the rotation of five deputy in series, including the base operating arm, waist, arm, wrist, gripper. And each joint servo motor and drive selection carried out design calculations, performed the main parts of the checking calculation.Key words：Joint type; Manipulator; Many degrees of freedom目录第一章引言 (1)1.1 选题背景 (1)1.2 机械手的发展动态 (2)1.3 机械手的分类 (3)1.4 课题研究的意义 (4)第二章机械手结构原理和工作要求分析 (5)2.1 机械手结构原理及工作要求 (5)2.2 机械手机构运动分析 (6)2.3 机械手上下料工作空间轨迹分析 (8)第三章机械手各结构设计 (10)3.1 手爪的结构设计 (10)3.1.1 手爪的设计要求 (10)3.1.2 手爪的分类 (10)3.1.3 手爪结构的确定 (10)3.2 手腕的结构设计 (11)3.2.1 手腕的设计要求 (11)3.2.2 手腕的结构确定 (11)3.3 手臂的结构设计 (11)3.3.1 手臂的设计要求 (12)3.3.2 大、小手臂的结构 (12)3.3.3 小臂结构形式的确定 (12)3.4 基座结构的设计 (13)3.4.1 基座结构的设计要求 (13)3.5 小臂后箱体结构设计 (13)3.6 连杆结构设计 (13)第四章机械手关键轴的校核 (14)4.1 腕部输入轴的结构 (14)4.2 腕部输入轴的校核 (15)第五章机械手动力参数的计算 (17)5.1 伺服电机的选型 (17)5.1.1 初步估计机械手的质量 (17)5.1.2 计算各个轴的转速和转矩 (18)5.1.3 计算伺服电机的功率 (20)5.2 锥齿轮设计 (21)5.2.1 齿轮精度、材料 (21)5.2.2 按齿面接触疲劳强度校核 (21)5.2.3 按齿根弯曲强度设计 (22)5.2.4 锥齿轮参数计算 (23)5.3 同步带轮的设计 (23)5.3.1 同步齿形带传动计算 (23)5.3.2 带轮几何尺寸的计算 (25)5.4 减速器的设计 (26)5.4.1 减速器减速比的计算 (26)5.4.2 减速器输出轴径的计算 (27)结论 (28)参考文献 (29)致谢 (30)第一章引言1.1 选题背景工业机器人是一种新兴的机电一体化生产的工具之一，属于现代化、自动化装备包括机械制造、人工智能、计算机技术、控制、传感器等多种学科的先进技术。

毕业设计（论文）题目数控机床上下料机械手专业班级姓名所属助学单位2015 年 9 月 5 日目录1 绪论 (1)1.1 选题背景 (1)1。

2 设计目的 (1)1。

3 发展现状与趋势 (2)2 液压上下料机械手的设计方案 (3)2。

1机械手的概念 (3)2。

2 机械手的组成及工作原理 (3)2.3 机械手的总体设计 (4)2.3.1 机械手的总体机构的类型 (4)2.3.2 具体采用方案 (5)2。

4 机械手主要部件的选用 (5)2.4.1 机械手手爪的选用 (5)2.4。

2 机械手手腕的选用 (6)2。

4。

3 机械手手臂的选用 (7)2。

4.4 机械手机身的选用 (8)2。

5 驱动机构的选择 (8)2.6 传动结构的选择 (9)2.7 机器人手臂的平衡机构设计 (10)3 液压系统的设计 (11)3.1 液压系统的概述 (11)3。

2 液压系统的组成 (11)3.3 液压系统的基本控制回路 (11)3.4 液压系统的总体设计 (12)3.4.1 控制回路的设计 (12)3。

4。

2 液压源系统的设计 (12)3。

4。

3 绘制的液压系统图 (13)3。

5 液压系统的简单计算 (13)3。

5。

1油缸的主要类型与相关运算 (14)3。

5。

2油泵的选择 (18)3。

5。

3 油泵电动机功率的确定 (18)4 机械手控制系统的设计 (19)4.1 系统硬件电路的设计 (19)4.1.1 可编程控制器的概念 (19)4.1。

2 PLC的应用领域 (19)4。

1。

3 PLC系统的组成 (20)4。

1。

4 PLC的工作原理 (21)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)摘要通过对机械设计基础、工业用微型计算机及其自动化等专业课程的学习,以及课外实践所学的知识，对数控机床上下料机械手各部分机械结构和功能进行了论述和分析，设计了一种液压式圆柱坐标形式的数控机床上下料机械手。

此设计主要针对机械手的手爪、手腕、手臂、机身等各部分机械结构以及机械手控制系统(传动系统、驱动系统）进行了的设计。

中文圆钢送料机械手上下料机械手毕业设计一、设计背景与意义：随着现代工业的快速发展，自动化技术在各个领域得到了广泛应机械手作为自动化生产线的重要组成部分，其在工业生产中具有重要意义。

本次设计的机械手主要应用于中文圆钢送料机上下料作业，通过自动化操作来提高工作效率，降低劳动强度，减少操作错误，提高生产质量。

二、设计原理与流程：1.设计原理：（1）采用机械手抓取圆钢的方式，实现上下料作业；（2）通过光电传感器进行及时感应，确保机械手的精确定位；（3）利用传动装置使机械手能够在三维空间内进行自由移动。

2.设计流程：（1）确定机械手的工作空间，包括上下料区域的尺寸和限制；（2）选择合适的机械手结构和控制系统，确保能够满足作业要求；（3）设计机械手的抓取装置，确定合适的抓取方式和抓取力度；（4）设计传动装置，使机械手能够在三维空间内对准指定位置；（5）设置光电传感器，确保机械手的准确定位；（6）编写控制程序，实现自动化操作。

三、设计目标：（1）实现机械手对中文圆钢的自动上下料作业；（2）提高工作效率，降低劳动强度，减少操作错误，提高生产质量；（3）机械手的工作精度要求达到一定水平，确保圆钢的稳定抓取与放置；（4）机械手的安全性要求高，确保操作人员的人身安全。

四、设计步骤与方法：1.确定机械手的工作空间和限制，根据产线工艺要求确定上下料区域的尺寸和位置。

2.选择适合的机械手结构和控制系统。

常见的机械手结构有串联型、并联型等，根据实际情况选择合适的结构。

3.设计机械手的抓取装置。

根据中文圆钢的形状和重量，确定合适的抓取方式和抓取力度，确保稳定抓取和放置。

4.设计传动装置。

机械手需要实现在三维空间内的自由移动，通过传动装置来实现机械手的运动，如采用电动机和传动带来实现。

5.设置光电传感器。

光电传感器能够及时感应机械手的位置，确保机械手的准确定位。

6.编写控制程序。

通过编写控制程序，实现机械手的自动化操作，并确保其工作稳定和安全。

目录摘要 (3)第一章绪论 (5)1.1 选题背景 (5)1.2 设计目的 (5)1.3 国内外研究现状和趋势 (6)1.4 设计原则 (6)第二章机械手的概述 (7)2.1 机械手的组成 (7)2.2 机械手的分类 (7)2.3 机械手的基本动作 (8)2.4 机械手的操作原理 (9)2.5 机械手的应用 (10)第三章机械手自动控制系统 (12)3.1 控制系统的选择 (12)3.2 液压控制系统的元件 (12)3.3 液压控制系统原理 (13)3.4 机械手夹紧液压系统的控制回路 (15)3.5 液压控制的特点 (16)第四章机械手夹紧电气控制设计 (17)4.1 设计内容 (17)4.1.1 设计要求 (17)4.1.2 方案的确定 (17)4.2 机械结构的设计 (18)4.2.1 机械手的机械结构 (18)4.2.2 机械结构的设计要求 (18)4.3机械手夹紧工作原理图的设计 (19)4.3.1 元件的选择 (19)4.3.2 绘制原理图 (20)4.3.3 元件作用 (21)4.4 主要电器元件 (22)4.4.1 接触器 (22)4.4.2 热继电器 (23)4.4.3 时间继电器 (23)4.4 机械手夹紧电气控制系统的设计 (24)4.4.1机械手夹紧的工艺流程 (24)4.4.2机械手夹紧的动作状态表 (24)4.4.3 机械手夹紧电气控制电路的逻辑表达式 (25)4.4.4 电路图的描绘 (27)第五章 PLC控制系统 (29)5.1 PLC概述 (29)5.1.1 PLC简介 (29)5.1.2 可编程序控制器的工作原理 (29)5.1.3 三菱PLC编程语言的特点 (30)5.1.4 PLC的应用设计步骤 (32)5.2机械手夹紧电气控制系统的设计 (33)5.2.2 机械手夹紧PLC控制系统的I/O端点分配和I/O接线图 (33)5.2.3 程序控制的设计 (34)翻译 (40)心得 (46)参考文献 (48)致谢 (49)摘要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。