机械手分类和用途

机器人的分类经过几十年的发展，机器人的技术水平不断提高，应用范围越来越广，从早期的焊接、装配等工业应用，逐步向军事、空间、水下、农业、建筑、服务和娱乐等领域不断扩展，结构形式也多种多样。

因此，机器人的分类也出现了多种方法、多种标准，本章主要介绍以下三种分类法。

1．按照机器人的技术发展水平分按照机器人的技术发展水平可以将机器人分为三代。

第一代机器人是“示教再现”型。

这类机器人能够按照人类预先示教的轨迹、行为、顺序和速度重复作业。

示教可以由操作员“手把手”地进行，比如，操作人员抓住机器人上的喷枪，沿喷漆路线示范一遍，机器人记住了这一连串运动，工作时，自动重复这些运动，从而完成给定位置的喷漆工作。

这种方式即是所谓的“直接示教”。

但是，比较普遍的方式是通过控制面板示教。

操作人员利用控制面板上的开关或键盘来控制机器人一步一步地运动，机器人自动记录下每一步，然后重复。

目前在工业现场应用的机器人大多属于第一代。

第二代机器人具有环境感知装置，能在一定程度上适应环境的变化。

以焊接机器人为例，机器人焊接的过程一般是通过示教方式给出机器人的运动曲线，机器人携带焊枪走这个曲线，进行焊接。

这就要求工件的一致性很好，也就是说工件被焊接的位置必须十分准确。

否则，机器人走的曲线和工件上的实际焊缝位置会有偏差。

为了解决这个问题，第二代机器人采用了焊缝跟踪技术，通过传感器感知焊缝的位置，再通过反馈控制，机器人就能够自动跟踪焊缝，从而对示教的位置进行修正，即使实际焊缝相对于原始设定的位置有变化，机器人仍然可以很好地完成焊接工作。

类似的技术正越来越多地应用在机器人上。

第三代机器人称为“智能机器人”，具有发现问题，并且能自主地解决问题的能力。

作为发展目标，这类机器人具有多种传感器，不仅可以感知自身的状态，比如所处的位置、自身的故障情况等等；而且能够感知外部环境的状态，比如自动发现路况、测出协作机器的相对位置、相互作用的力等等。

更为重要的是，能够根据获得的信息，进行逻辑推理、判断决策，在变化的内部状态与变化的外部环境中，自主决定自身的行为。

绪论现代科技的进步促进了机械手的发展，而机械手迅猛发展反过来推动科技不断进步，从上世纪60年代开始经过近五十年的发展，机械手开始应用于各行各业。

制造生产采用机械手，不仅大大提高生产率、缩短生产周期，而且保证产品质量、改善工作环境。

它的研究涉及机械设计、高等机构学、多体系统动力学、传感与信息融合技术、经典控制理论、计算机技术、人工智能、仿生学等多学科，这些相关学科的发展促进机械手向高精度、高可靠、实时性良好方向发展。

机械手动力学分析主要研究机构动力学，研究一直驱动外力的情况下，利用所建立的动力学方程求解速度、加速度、位移，主要用于计算机仿真分析。

早期研究主要为多刚体系统，各部件均视作刚体，忽略部件弹性变形因素，但是随着航空航天、机械工程等领域轻型化、高速化不断发展，考虑运动部件柔性备受关注。

柔性机械手作为典型多柔体系统广泛用于研究。

其动力学分析研究内容是考虑运动过程中关节和连杆的柔性效应带来的动力学效应，主要研究目的有两点：一建立更准确反映实际物理系统动力学模型；二设计相应控制策略抑制柔性机械手运动过程因受到驱动力、惯性力、重力作用下产生的变形和振动，保证机械手末端位姿精度和准确运动轨迹。

针对柔性机械手动力学建模问题，有Lagrange方程方法、Kane方法、旋转代数法、Newton-Euler方法等，对几个动力学建模方法分析对比，指出各种方法优缺点，揭示不同建模存在问题。

在考虑系统柔性的前提下，讨论其发展趋势，包含柔性体在内的多体系统。

1 国内外应用及发展1.1 国内外机械手领域发展趋势机械手是自动控制、可重复编程、在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备，适合于多品种、变批量的柔性生产。

按固定程序进行抓取、装配、搬运，具有高负载自重比、低能耗、低成本，大的操作空间、高速操作能力，追求多种指标（速度、能量、动力学特性）的最佳。

表1-1柔性机械手应用军事设备、医疗仪器、安装设备、家庭体力、航空航海、国防核工业、汽车制造业、家电半导体行业、机械手应用化肥和化工、食品和药品的包装、精密仪器和军事、冲压铸、锻、焊接、热处理、机械制造、电镀、喷漆、装配、轻工业、交通运输业柔性机械手国外发展状况：一、性能提高(高速度/精度、高可靠性、便于操作/维修)，价格不断下降二、模块/可重构化。

机械手应知应会知识概述1. 介绍机械手是一种自动化设备，它具备类似于人类手臂的动作能力，并可以进行精准的操作和控制。

机械手的应用领域非常广泛，包括制造业、物流、医疗等。

了解机械手的基本知识和技能对于使用和维护机械手非常重要。

本文将概述机械手的应知应会知识，并介绍常见的机械手技术和注意事项。

2. 机械手的基本组成（这里可以自己根据你的知识补充）2.1 机械臂机械臂是机械手的核心部件，由多个关节连接而成，可以在三维空间内进行各种灵活的运动。

机械臂通常由连接杆、电机和传感器等组成。

2.2 控制系统控制系统是机械手的大脑，负责接收人类操作者的指令并将其转化为机械手的动作。

控制系统通常采用计算机和专门的控制软件。

2.3 夹具夹具是机械手用来抓取、固定或搬运物体的工具，通常由夹爪、吸盘或磁性材料等组成。

3. 机械手的运动方式机械手可以通过不同的方式进行运动。

常见的机械手运动方式包括点对点运动、连续路径运动和直线插补运动。

3.1 点对点运动点对点运动是指机械手从一个位置移动到另一个位置的运动方式。

机械手在运动过程中通常会停顿一段时间以完成操作。

3.2 连续路径运动连续路径运动是指机械手在沿着预定路径运动时保持运动的连续性。

机械手可以在一段时间内按照预定路径进行运动。

3.3 直线插补运动直线插补运动是指机械手在两个预定位置之间沿直线运动的方式。

机械手可以通过沿直线插补运动来实现复杂的运动轨迹。

4. 机械手的应知应会知识4.1 机械手安全操作知识使用机械手时，安全操作是至关重要的。

操作者需要了解以下几点：•熟悉机械手的工作原理和操作流程；•遵守操作规程和安全操作指南；•掌握急停按钮的位置和使用方法；•注意机械手周围的安全距离，避免人员靠近；•关注机械手的工作状态，如果发生异常应及时停止工作并报告维修。

4.2 机械手日常维护知识保持机械手的良好工作状态需要进行定期检查和维护。

以下是一些常见的维护知识：•定期清洁机械手的关键部件，如关节、夹具等；•检查机械手的电源和电气连接，确保正常运行；•确保机械臂连接杆和夹具等结构件没有松动或损坏；•检查润滑系统，确保各个关节的润滑良好；•定期校准机械手的编码器和传感器。

单臂机械手主要用途是单臂机械手是一种可以通过电力、液压或气压等力源实现自动化操作的机械装置。

它主要用于执行复杂、繁重或危险的任务，以提高工作效率、保障工作安全和提升生产质量。

下面将详细介绍单臂机械手的主要用途。

首先，单臂机械手在工业领域中广泛应用。

在汽车制造行业中，机械手可以用于自动焊接、贴合、装配和搬运等工作，可以提高生产效率和工作精度，并降低人力成本。

在电子行业中，机械手可以用于半导体芯片的封装、元件的排列和印刷电路板的组装等工作，大大提高了生产效率和产品质量。

在食品加工行业中，机械手可以代替人工进行食品的分拣、包装和装箱等工作，提高了生产效率和食品卫生标准。

在其他工业领域如冶金、化工、纺织等，机械手也能发挥重要作用。

其次，单臂机械手也广泛应用于医疗领域。

在手术室中，机械手可以协助医生进行微创手术，进行精细而准确的操作，提高手术的成功率和患者的康复速度。

在药品加工中，机械手可以用于药品的分装、包装和贴标等工作，确保药品的质量和数量。

在医疗器械生产中，机械手可以用于器械的组装、检测和包装等工作，提高生产效率和产品质量。

再次，单臂机械手在航空航天领域中也具有重要应用。

在航空制造中，机械手可以用于飞机零部件的装配和涂装等工作，提高了制造效率和产品质量。

在飞机维修中，机械手可以用于飞机部件的拆卸、维修和更换等工作，减少了人为因素对维修质量的影响。

在宇航领域中，机械手可以用于航天器的装配、卫星的部署和空间站的维修等工作，提高了任务的完成度和安全性。

此外，单臂机械手还被广泛应用于农业、民用和科研领域。

在农业中，机械手可以用于果蔬的种植、浇水和采摘等工作，提高农作物的产量和质量。

在民用领域中，机械手可以用于公共设施的维护和清洁工作，提高城市的环境质量和安全性。

在科研领域中，机械手可以用于实验室实验的操作和样品的处理，提高了实验的准确性和效率。

总之，单臂机械手具有广泛的应用领域。

它通过自动化操作，能够完成复杂、繁重或危险的任务，提高工作效率、保障工作安全和提升生产质量。

六轴机械臂分类标准引言机械臂是一种能够模拟人类手臂运动的机器设备，广泛应用于工业、医疗、农业等领域。

其中，六轴机械臂以其灵活性和多功能性而备受关注和应用。

本文将介绍六轴机械臂的分类标准，以帮助读者更好地理解和使用这一先进的机器设备。

一级分类六轴机械臂根据其外形和结构特点，可以分为以下几类：1. 直臂型机械臂直臂型机械臂的结构形式类似于人类的手臂，由基座、肩部、肘部、腕部和手部组成。

这种机械臂具有比较好的运动灵活性和精度，适用于需要精确定位和操作的场景。

2. 倒臂型机械臂倒臂型机械臂的结构形式与直臂型机械臂类似，不同之处在于其肩部位于机械臂上方，而不是下方。

倒臂型机械臂适用于需要向下操作的场景，如装配线上的零件装配。

3. 悬臂型机械臂悬臂型机械臂的结构形式与直臂型机械臂类似，不同之处在于其肩部和肘部位于同一侧，而手部位于另一侧。

悬臂型机械臂适用于需要向一侧操作的场景，如剪切或夹持操作。

二级分类在一级分类的基础上，六轴机械臂还可以按照其工作原理和控制方式进行二级分类：1. 伺服电机控制型机械臂伺服电机控制型机械臂是目前应用最广泛的六轴机械臂之一。

它通过伺服电机控制各关节的运动，以实现精确的位置控制和运动轨迹规划。

2. 步进电机控制型机械臂步进电机控制型机械臂通过步进电机控制各关节的运动。

它相比于伺服电机控制型机械臂更简单、易于控制，但定位精度较低，适用于一些对精度要求不高的场景。

3. 气动控制型机械臂气动控制型机械臂利用气动元件控制各关节的运动。

它具有响应快、结构简单、价格低廉的特点，适用于一些对精度要求不高、速度要求较高的场景。

4. 混合控制型机械臂混合控制型机械臂是指结合多种控制方式的机械臂。

例如，可以将伺服电机和气动元件相结合，以充分发挥二者各自的优势。

三级分类六轴机械臂的分类标准不仅止于形态和控制方式，还可以根据其应用领域和功能进行更细化的分类：1. 工业机械臂工业机械臂是最为常见的一类六轴机械臂，广泛应用于汽车制造、电子设备组装、物料搬运等工业领域。

玻璃上下片机械手用途玻璃上下片机械手主要用于玻璃生产线上的自动化操作。

在玻璃加工工艺中，玻璃上下片是一项基本的工序，需要将大片的玻璃从一个位置移动到另一个位置。

传统上，这个工序通常由人工完成，但是人力操作存在风险和效率低下的问题。

而玻璃上下片机械手的引入解决了这些问题，提高了生产线的效率和安全性。

首先，玻璃上下片机械手可以提高生产线的效率。

传统的人工上下片操作需要多人配合，并且需要较长的时间，而机械手可以通过自动化程序进行操作，不仅可以将玻璃片迅速准确地移动到指定位置，还可以进行快速的连续操作。

这样就可以大大减少生产时间，提高生产效率，降低人工成本。

其次，玻璃上下片机械手可提高生产线的安全性。

玻璃是一种易碎而沉重的材料，人工搬运玻璃片存在极大的风险，容易造成人身伤害和玻璃破损。

而机械手的使用不仅可以避免这些风险，还可以保持良好的质量和完整性。

机械手通过精确的控制，避免了碰撞和摩擦，保持了玻璃片的完好，降低了人身伤害的风险。

此外，玻璃上下片机械手还可以提高产品质量的稳定性和一致性。

由于机械手可以通过编程来进行操作，可以确保每次上下片的动作都是准确和一致的。

人工操作容易受到人为因素的影响，操作不同步或操作不准确的情况较为常见，从而导致玻璃片在加工过程中的误差。

而机械手具有高度重复性和稳定性，可以保持每个操作都达到预期的效果，提高了产品的质量和一致性。

此外，玻璃上下片机械手还降低了生产线的人力成本和管理难度。

传统的人工操作需要雇佣大量的工人，并对他们进行培训和管理，而机械手只需要进行简单的设置和维护，大大减少了人力资源的需求和管理压力。

此外，机械手还可以连续工作，无需休息和调整，提高了生产线的连续性和稳定性。

最后，玻璃上下片机械手还具有灵活性和适应性。

机械手可以根据不同的产品要求进行调整和配置，具有灵活的功能和可编程性。

无论玻璃的尺寸、形状和厚度如何，机械手都可以通过合适的夹持工具和操作程序进行处理。

机械手应用场景随着科技的不断进步和机械技术的不断发展，机械手作为一种智能化的机械装置，在各个领域得到了广泛的应用。

机械手的出现不仅提高了生产效率，降低了劳动强度，还为人们带来了更多的便利和创新。

下面将介绍机械手的几个主要应用场景。

1. 工业制造领域机械手在工业制造领域是最常见的应用场景之一。

工业机械手能够完成各种复杂的生产任务，如装配、搬运、焊接、喷涂等。

它们的高精度、高速度和可编程性使得生产线变得高效和灵活。

机械手的应用不仅提高了生产效率，还减少了人为操作的误差，降低了劳动强度。

2. 医疗卫生领域机械手在医疗卫生领域的应用也越来越广泛。

例如，手术机械手能够进行微创手术，减少手术创伤和出血量，同时提高手术精度。

另外，机械手还可以用于药物的精确配药和自动输液，避免了人为操作的错误和交叉感染的风险。

3. 物流仓储领域在物流仓储领域，机械手可以替代人工进行物品的搬运、装卸和分拣等工作。

机械手的快速、准确和可靠性使得物流过程更加高效和安全。

通过与物流系统的集成，机械手能够实现自动化的仓储管理，提高仓库的利用率和货物的周转效率。

4. 农业领域农业机械手的应用正在逐渐增加。

例如，农业机械手可以用于果园的自动采摘，提高采摘效率和产品质量。

另外，机械手还可以用于农田的播种、施肥和除草等工作，减少人工劳动，提高农作物的产量和品质。

5. 航天航空领域在航天航空领域，机械手被广泛应用于航天器的组装和维修。

航天机械手能够完成在太空中进行的各种复杂任务，如卫星的部署、太空站的建设和修理等。

同时，机械手还能够用于飞机的维护保养和航空器的装配调试，提高航空器的安全性和可靠性。

6. 电子产品制造领域机械手在电子产品制造领域的应用十分重要。

例如，机械手可以用于电子元器件的贴装，提高生产效率和产品质量。

另外，机械手还可以用于电子产品的组装和测试，减少人为操作的误差和损坏，提高产品的可靠性。

机械手在工业制造、医疗卫生、物流仓储、农业、航天航空和电子产品制造等领域都有着广泛的应用。

--前言机械手是模仿人的手部动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置。

它特别是在高温、高压、多粉尘、易燃、易爆、放射性等恶劣环境中，以及笨重、单调、频繁的操作中代替人作业，因此获得日益广泛的应用。

机械手一般由执行机构、驱动系统、控制系统及检测装置三大部分组成，智能机械手还具有感觉系统和智能系统。

本篇介绍的是用于物件装卸的机械手的设计，属圆柱坐标式机械手。

本篇根据设计机械手的一般程序，分八步详细地的介绍了用于物件装卸的机械手的设计的过程。

第一章设计任务书一.设计内容：1、机械手机构总体方案设计2、手架的结构设计3、液压、气压或电气系统设计机械手动作要求是：手架能作任何角度的伸缩和转动。

各动作由液压、气压驱动，电磁阀控制。

手架承重不小于10kg。

第二章设计任务分析以及总体方案机械手是一种模仿人手部分动作,按照预先设定的程序、轨迹或其它要求，实现抓取、搬运工件或者操纵工具的自动化装置。

一.机械手设计原则总体设计的任务：包括执行系统、驱动系统、控制系统的设计及参数计算，最后绘出草图。

总体设计后要进行各部件的强度、刚度、驱动力验算。

1、运动设计及确定主要要求手架能作任何角度的伸缩和转动2、驱动方式：液压、气压驱动该机械手是独立的自动化机械装置。

通用性高，机械手结构比较复杂。

手臂可作前后伸缩、上下升降和水平左右摆动三个动作，手臂可以绕Z轴转动360度4）按驱动方式分为联合驱动，电力驱动，液压驱动。

5）按臂力大小来说是中型机械手。

二、机械手分类1.按驱动方式分：液压式、气动式、机械式2.按适用范围分：专用机械手、通用机械手3.按运动轨迹控制方式分：点位控制、连续轨迹控制4.按臂部的运动形式分：直角坐标式、圆柱坐标式、球座坐标式、关节式三.机械手主要组成：机械手主要是由执行系统，驱动系统，控制系统三大部分组成。

1、执行部分执行系统是机械手的机械传动结构部分。

它包括手、手腕、手臂和机座等部件。

1绪论1.1工业机器人概述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的机电一体化自动化生产设备。

特别适合于多品种、变批量的柔性生产。

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。

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的高新技术，是当代研究十分活跃,应用日益广泛的领域.机器人应用情况,是一个国家工业自动化水平的重要标志。

机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动,而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的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、抗恶劣环境的能力。

从某种意义上说它也是机器进化过程的产物，它是工业以及非工业领域的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。

机械手是模仿人手的部分动作，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。

在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。

工业机械手可以提高生产的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的环境中，由它代替人进行正常的工作，意义更为重大.因此，工业机械手在机械加工、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.工业机械手的结构形式开始比较简单专用性较强，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，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应用。

1.2工业机器人的组成和分类1。

1.3.1 工业机器人的分类1按作业用途分类依据工业机器人具体的作业用途。

可分为点焊机器人、搬运机器人、喷漆机器人、涂胶机器人以及装配机器人等。

2按操作机的运动形态分类按工业机器人操作机运动部件的运动坐标把机器人区分为直角坐标式机器人、极(球)坐标式机器人、圆柱坐标式机器人和关节式机器人，如图１－3又所示。

另外，还有少数复杂的机器人是采用以上方式组合的组合式机器人。

3按机器人的负荷和工作范围分类工业机器人可分为:大型机器人--负荷为1～10kN，工作空间为10m3中型机器人--负荷为10～1000N，工作空间为1～10m3小型机器人--负荷为1～100N，工作空间为0.1～1m3超小型机器人--负荷为小于1N，工作空间小于0.1m3以上所谓负荷是指机器人在规定的性能条件下，机器人所能搬移的质量，其中包括了机器人末端执行器的质量。

4按机器人具有的运动自由度数分类机器人的自由度数的定义:操作机各运动部件独立运动的数目之和。

这种运动只有两种形态:直线运动和旋转运动。

机器人腕部的任何复杂运动都可由这两种运动来合成。

工业机器人的自由度数一般为2-7个，简易型的为2-4个自由度，复杂型的为5---7个自由度。

自由度数越多，机器人的“柔性”越好，但结构和控制也就越复杂。

5按机.器人控制系统的编程方式分类直接示教――工人手把手示教或示教盒示教;离线示教(或离线编程)—不对实际作业的机器人直接进行示教，而是脱离实际作业环境生成示教数据。

间接地对机器人进行示教。

6按机器人控制系统的控制方式分类点位控制机器人――只控制到达某些指定点的位置精度，而不控制其运动过程。

连续轨迹控制机器人――对运动过程的全部轨迹进行控制。

7根据能量转换方式分类将驱动器划分为液压驱动、气压驱动、电气驱动和新型驱动装置。

8其他分类在工业发展史上还有一种按其发展阶段对机器人进行分类第一代机器人---不具备传感器反馈信息的机器人.如固定程序的机械手或主从式操作机。

机械手毕业设计论文 Last updated on the afternoon of January 3, 2021摘要在当今大规模的制造业中，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，工业机械手作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业认同并采用。

工业机械手的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家的工业自动化水平。

目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重要性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取试教在线的方式。

本文通过分析现代机械手的作用，发展简史，组成（包括执行机构，驱动机构，控制系统），全面详尽地讨论了直角坐标机械手的手部，腕部，手臂以及机身等主要部件的结构设计，其中包括机械部分的零部件，比如滚珠丝杠，联轴器，单轴驱动器的使用条件，种类选型，设计基本要求，优点特点分析，结构设计，基本参数的选定，计算与校核，以及安全性的分析。

还有控制部分的各电机的马达型号，种类，简介，控制步骤分析，部分控制程序的编写，运行特性分析，基本参数的计算和校核。

最终实现的目标包括：实现步进电机的开环控制，通过手臂的执行机构实现空间任意位置的抓取，实现手部快速，有效的抓取物体，有良好的传感和限位功能使每个自由度上的运停快速，准确。

做到尽量体积小，重量轻，功耗低，维护方便，外形美观，动作灵敏，传动平稳，程序简洁，运行误差小等优点。

关键词：机械手，滚珠丝杠，单轴驱动器，步进电机，手臂，手部，直角坐标The design of the Cartesian coordinate manipulatorABSTRACTIn today's large-scale manufacturing, the enterprise to improve production efficiency and ensure product quality, universal attention production process automation degree, manipulator as an important member of automatic production line, gradually by enterprise and the use of identity. Industrial robot technology level and application degree to a certain extent reflect a nation of industrial automation level. Currently, the manipulator main bear the welding, painting, handling and storage, and the intensity of labor great importance of the work, work way to try to teach the general way online.This article elaborates the structure design of the major parts of the Cartesian coordinate manipulator, such as hand, wrist, arm and the machine body. In which includes designing the components of the mechanical part. Such as ball screws, coupling, single axis actuator, mainly describing the use condition, type selection, basic requirement of design, analysis of the strong point, characteristic, calculate and proofread the basic parameter, analysis of security. Besides, it also includes designing of the control part. Such as the motor model, kind, brief introduction, analysis of the control steps, compile control procedure partly, analysis of the motion characteristic, designate, calculate and proofread the basic parameter.The target which should be terminally realize including: achieving the open loop control of the step motor, achieving grabbing object in spacearbitrarily position by the actuator of the arm. Realizing grabbing object by hand quickly, effectively. Possessing the good function of sense and limiting position, which makes the motion and stop quickly and precisely. Realizing the merits including small volume, light weight, low power dissipation, easy maintenance, beautiful appearance, sensitive action, smooth transmission, succinct procedure, operation in small error.Key words: manipulator, ball screws, single axis actuator, step motor, arm, hand, Cartesian coordinate简易小型直角坐标机械手设计0 引言机械手的简介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提供耐用消费品的产业，不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械设备。

第1章绪论1.1工业机械手简介机械手是模仿人的手部动作，按照给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置，它是机械化、自动化的重要手段。

因此，获得了日益广泛的应用，特别在高温、高压、危险、易燃、易爆、放射性等恶劣环境，以及笨重、单调、频繁的操作中，它代替了人的工作，具有重要的意义。

在机械加工中，冲压、铸、锻、焊、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输、国防工业等各方面，也已愈来愈引起人们的重视。

机械手一般由执行机构、驱动机构、控制机构以及位置检测装置等组成，驱动系统可采用液压传动、气动传动、电气传动和机械传动等形式，而多数采用电液机联合传动。

该机械手是将圆柱形零件从传送带上夹装到专用机床上，待加工完毕后再夹装回传送带的专用机械手(见示意图)。

机械手总体设计分为夹持器、伸缩臂、升降臂和底座四大部件设计及二个系统：PC电控系统与液压控制系统设计。

夹持器安装于伸缩臂上，伸缩臂安装在升降臂上，升降臂安装在底座上。

连接方式均为法兰盘螺栓连接。

1.2机械手的组成和工作程序机械手的动作要求分为14步。

从原位开始——伸出——下降——夹紧——上升——回缩——下降——正转——上升——下降——松开——上升——缩回——反转——到原位停止，准备下次循环。

圆柱形零件的尺寸为直径80毫米，高为150毫米，机械手回转角度为90度，升降高度为500mm，伸缩长度为300mm。

本设计为工业机器人机械手的夹持器设计，机器人通过夹持器的松紧动作，实现工件的加紧与放松。

第2章机械手设计2.1设计参数和性能要求（1）所要抓紧的工件直径为80mm。

放松动作时两爪间最大距离为110-120mm。

抓持速度为20mm／s，夹持器从运输车上抓取待加工的坯料送到加工机械上及把加工好的工件送回到运输车上。

（2）抓持速度为20mm／s（3）工件重约6㎏，材质：45＃钢，（4）加紧动作平稳，起动和终止无刚性冲击；由运动分析及所需夹持力得到机构各部分尺寸。

摘要本文简要介绍了工业机器人的概念，浇注机械手硬件和软件的组成，机械手各个部件的整体尺寸设计。

本文着重对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，确定了机械手的技术参数。

同时，设计了机械手的夹持式手部结构，设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转液压缸的驱动力矩。

设计了机械手的手臂结构。

设计出了机械手的液压系统，绘制了机械手液压系统工作原理图，大大提高了绘图效率和图纸质量。

关键词：工业机器人机械手浇注机械手AbstractAt first, the paper introduces the conception of the industrial robot and the Eller. Dairy information of the development briefly. What’s more, the paper accounts for the background and the primary mission of the topic.The paper introduces the function, composing and classification of the manipulator, tells out the free-degree and the form of coordinate. At the same time, the paper gives out the primary specification parameter of this manipulator,The paper designs the structure of the hand and the equipment of the drive of the manipulator. This paper designs the structure of the wrist, computes the needed moment of the drive when the wrist wheels and the moment of the drive of the pump.The paper designs the structure of the arm.KEY WORDS:industrial robot manipulator pump air pressure drive第1章绪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业。

重力补偿机械手
是一种智能化机械手，可以通过电子控制实现精准控制，具备
重力补偿功能，因而得名。

本文将介绍的特点、应用场景以及发
展前景。

一、的特点
1. 精准控制：可以通过电子控制实现精准控制，运动轨迹更加
精准，可靠性更高。

2. 重力补偿：机械手在抓取物体时，往往需要克服物体自身的
重力，这对机械手的负载能力、抓取精度等都提出了很高的要求。

通过感知物体的重力，自动调整抓取力和角度，解决了这一问题。

3. 自适应：具有自适应能力，可以根据不同的场景和任务，自
动调整姿态、力量和速度。

二、的应用场景
1. 工业领域：被广泛应用于汽车制造、电子制造、食品加工、
医药制造等领域，可以完成高精度的组装、加工、包装等任务，
提高生产效率和质量。

2. 物流领域：在物流、仓储等领域也有广泛应用，可以快速高
效地完成物品的搬运、分类、扫描等任务，提高工作效率和安全性。

3. 军事领域：在军事领域也有广泛应用，可以完成救援、拆弹、清理等任务，提高作战效率和安全性。

三、的发展前景
随着物联网和人工智能技术的不断发展，也将得到更广泛的应
用和发展。

未来，将更加智能化、自适应和灵活化，可以适应更
加复杂多变的场景和任务。

同时，的应用领域也将更加广泛，从
工业领域逐渐向教育、医疗、家庭和娱乐等领域拓展，为人们带
来更多便利和舒适。

总之，是一种具有智能化、精准控制和重力补偿等特点的机械手，具有广泛的应用和发展前景。

未来，将在物联网和人工智能技术的推动下，更好地服务于人们的生产和生活。

第一章 机械手的概述 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。 机械手就是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。 机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度 。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机 械手设计的关 键参数。自由 度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2～3个自由度。 机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。 将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构，以及适于不同类型的夹紧机构，设计成典型的通用机构，以便根据不同的作业要求，选用不用的典型部件，即可组成各种不同用途的机械手。既便于设计制造，又便于改换工作，扩大了应用的范围。同时要提高精度，减少冲击，定位精确，以更好地发挥机械手的作用。此外还应大力研究伺服型、记忆再现型，以及具有触觉、视觉等性能地机械手，并考虑于计算机联用，逐步成为整个机械制造系统中的一个基本单元。 在国外机械制造业中，工业机械手应用较多，发展较快。目前主要用于机床、模锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业中，它可按照事先制定的作业程序完成规定的操作，但是还不具备任何传感反馈能力，不能应付外界的变化。如发生某些偏离时，就将引起零部件甚至机械手本身的损坏。为此，国外机械手的发展趋势是大力研制具有某些智能的机械手，使其拥有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，做出相应的变更。如位置发生稍些偏差时，即能更正，并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。 视觉功能即在机械手上安装有电视照相机和光学测距仪以及卫星计算机。工作时，电视照相机将物体形象变成视频信号，然后传送给计算机，以便分析物体的种类、大小、颜色和方位，并发出指令控制机械手进行工作。 触觉功能即在机械手上安装有触觉反馈控制装置。工作时机械手先伸出手指寻找工件，通过装在手指内的压力敏感元件产生触感作用，然后伸向前方，抓住工件。 现今机械手的发展更主要的是将机械手和柔性制造系统以及柔性制造单元相结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。 第二章 搬运机械手总体设计方案 2.1搬运机械手结构及其动作 本机械手用于生产线上工件的自动搬运，根据对机械手的工艺过程及控制要求分析，机械手的动作过程如

博美德SCARA智能机械手机械手能够在严苛环境下作业，对极端温度的忍受力远高于人类。

空调负荷降低可节约成本。

机器人自动化系统一般占地较小，生产更紧凑；对于工厂而言，投入相同的资源，机器人系统的产出更大，无需扩建厂房却能达到扩大产量目标。

在降低次品率和返工率、提高成品率方面，机器人的变现更是有目共睹，能元成本也随之进一步降低，BONMET机械手拥有高柔性自动化生产能力。

SCARA （图）SCARA 产品简介博美德数控高速智能SCARA 机械手是实现高精度、快速拾放料作业的机器人解决方案，具有体积小巧，速度快、安装空间小等特点。

广泛用于电子零部件组装、搬运、上下料、涂胶、点焊等行业。

通过CANopen 或EtherCAT 总线实现数据通讯，集成EUROMAP ，完成多轴联动插补。

博美德SCARA 机械手拥有无可媲美的灵活性、通用性、性价比以及速度、精度的高度稳定性；可实现多种复杂运动；可配置多台机械手同时相互协调工作。

行业应用电子 食品 生物制药 医疗器械 计算机 航空航天 日用品 LCD/LED 汽车半导体典型应用物料搬运部件组装 涂胶 上下料 视觉检验 点焊 计量分配 传送带跟踪 切断装置 医疗试验参数图示动作范围图纸：安装部详细图纸：参数图示动作范围：安装部详细：※所需行程超出以上范围时，请于本公司联系。

※循环时间及Z轴的工作范围规格不同，请于本公司联系。

博美德SCARA机械手产品设计从多方面考虑并满足了追加用途环境设计博美德SCARA机器人有3个旋转关节，其轴线相互平行，在平面内进行定位和定向。

另一个关节是移动关节，用于完成末端件在垂直于平面的运动。

手腕参考点的位置是由两旋转关节的角位移φ1和φ2，及移动关节的位移z决定的，即p=f(φ1,φ2,z)，如图所示。

这类机器人的结构轻便、响应快，例如Adept1型SCARA机器人运动速度可达10m/s，比一般关节式机器人快数倍。

它最适用于平面定位，垂直方向进行装配的作业。