毕业设计 一种简易搬运机械手的设计

轻型平动搬运机械手结构设计幕布+白板轻型平动搬运机械手是一种用于搬运轻型物品的机械装置，通常由横梁、立柱、夹爪、控制系统等组成。

它通常被应用于工厂、仓库等场所，以提高生产效率和减少劳动强度。

在过去的几十年里，随着科技的进步和机器人技术的发展，轻型平动搬运机械手得到了广泛的应用。

以下是一种轻型平动搬运机械手的结构设计。

首先，轻型平动搬运机械手的横梁通常由两个平行的钢梁组成，这些钢梁具有足够的强度和刚度来承受物品的重量和运动过程中的冲击力。

横梁通常由高强度合金钢材制成，以确保机械手在运动过程中的结构稳定性和耐久性。

在横梁的一端，通常会安装一个固定的立柱，用于支撑横梁和提供垂直方向上的稳定性。

立柱通常由大直径的钢管制成，以确保足够的强度来支撑横梁和受传递到机械手上的物品的重量。

立柱的底部通常安装在地面上，以确保机械手在运动过程中的稳定性。

在横梁的另一端，通常会安装一个或多个夹爪，用于夹取和搬运物品。

夹爪通常由弯曲的钢材制成，并且具有一定的柔韧性和抓握力，以夹取不同形状和大小的物品。

夹爪通常通过电动或液压系统控制其开合和夹紧力度，以适应不同的搬运物品。

轻型平动搬运机械手的控制系统通常由多个关键元素组成，包括电机、传感器和控制器。

电机通常用于驱动横梁和夹爪进行运动，通过控制电机转速和方向来实现机械手的运动。

传感器通常用于检测物品的位置和状态，以便控制器根据需要对机械手的运动进行实时调整。

控制器通常是机械手的大脑，通过接收传感器的反馈信号和执行用户设置的指令来控制机械手的运动。

总之，轻型平动搬运机械手的结构设计是根据物品的搬运需求和使用条件来进行的。

它通常由横梁、立柱、夹爪和控制系统等组成，以确保机械手在搬运过程中的稳定性、可靠性和效率。

这种设计可以根据不同的搬运需求进行定制和改进，以满足不同场所和应用的要求。

毕业设计（论文）标题：搬运机械手的设计学生姓名：蔡蔺系部：自动控制系专业：机电班级：机电1084指导教师：沈涛主要符号表N F 手指夹紧力 ND 弹簧中径 mm1D 弹簧内径 mm2D弹簧外径 mm C弹簧旋绕比 n弹簧有效圈数 M转动缸的回转力矩 N m ⋅ ρ偏重力臂 mm M 偏偏重力矩 N m ⋅ t螺钉间距 mm 0Q F螺钉承受的拉力 N Q F工作载荷 N 's Q F预紧力 Nφ启转动缸起动角 度 ω 转动缸转动角速度 rad s1 绪论1.1前言格式错误重新排版机械手。

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。

搬运机器人设计班级：姓名：学号：搬运机器人能够模仿人手部的部分动作，按照设定的程序、轨迹和要求，代替人工在高温和危险的作业区进行单调持久的作业，实现一些人工不可能完成的工作，这不仅可以使人手避免出现可能的危险情况，保障生产安全，还能促进工作线的流水化，提高了工作效率，降低了劳动强度，改善了劳动环境，已经成为现代制造业中不可或缺的一种自动化装置。

本机器人用于生产线上工件的自动搬运，下图为机器人动作示意图，机械手按下述顺序周而复始地工作：根据对机器人的工艺过程及控制要求分析，机械手的动作过程如图所示：一、搬运机械手总体结构设计（1）该机器人采用圆柱坐标型，具有三个自由度，即手臂的伸长、缩短，手臂的上升、下降和整体旋转。

（2）该机器人采用液压驱动，其具有体积小、质量轻、结构紧凑、传动平稳、操作简单、安全、经济、易于实现过载保护且液压元件能够自行润滑等一系列优点。

（3）在控制方式选择上，由于其功能只是在两个传送带之间搬移工件，运动简单，控制要求不高，因此采用点位控制方式。

（4）此搬运机器人是在两个工作台之间搬运工件，其动作比较简单，选用电位器进行定位。

（5）此机器人应用于自动生产线上，因此，它应该能够按照控制程序自动运行,即具有自动运行模式。

二、搬运机械手机械结构设计1、机身设计因为圆柱坐标式机器人把回转与升降两个自由度归属于机身，所以设计回转与升降机身，选用旋转液压缸与升降液压缸单独驱动的回转型机身，如图1所示，升降液压缸在上，旋转液压缸在下。

2、臂部设计采用双导向杆的臂部伸缩结构。

缸体直接固定在升降立柱上，活塞杆与两根导向杆连接一起组成伸缩臂，由于活塞杆与导向杆全部藏在缸体内，油管也从活塞杆内部通过，其特点是结构紧凑，外观整洁。

结构如图2所示。

3、手部腕部设计因为工件的形状为圆柱形，所以带“V”型钳口的手爪，本次设计的搬运机器人手爪采用滑槽杠杆式结构，夹紧缸采用单作用弹簧复位式结构，杠杆端部固定安装着圆柱销，当拉杆向上拉时，圆柱销就在两个钳爪的滑槽中移动，带动钳爪绕两支点回转，夹紧工件；拉杆向下推时，使钳爪松开工件。

摘要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。

因为，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。

因此，受到各先进单位的重视并投入了大量的人力物力加以研究和应用。

尤其在高温、高压、粉尘、噪声的场合，应用得更为广泛。

在我国，近代几年来也有较快的发展，并取得一定的成果，受到各工业部门的重视。

在生产过程中，经常要对流水线上的产品进行分捡，本次毕业设计拟开发物料搬运机械手，采用的德国西门子S7-200系列PLC，对机械手的上下、左右以及抓取运动进行控制。

用于分捡大小球的机械装置。

我们利用可编程技术，结合相应的硬件装置，控制机械手完成各种动作。

PLC应用系统设计主要包括硬件设计、软件设计、施工设计和安装调试等内容。

本次毕业设计着重在系统设计和程序设计。

关键词：机械手 PLC 大小球分拣系统ABSTRACTThe positive role of the robot is increasingly being recognized, first, it can partially replace human labor and to achieve the production requirements, follow certain procedures, time and location of the workpiece to complete the transfer. Because it can greatly improve the working conditions of workers, industrial production to accelerate the pace of mechanization and automation. Therefore, the attention from all the advanced units and put a lot of manpower and resources to research and application. Especially in the high-temperature, high pressure, dust and noise of the occasion, applied more widely. In China, the modern years have rapid development, and achieved certain results, the importance attached by the various industrial sectors. In the production process, often the product of the sorting line, this graduation design is planned to develop material handling robot, using Siemens S7-200 series PLC, the mechanical hand up and down, left and right, and grab control of movement. The size of the ball for the sorting machinery. We use programmable technology, combined with the appropriate hardware devices, control the mechanical hand to complete a variety of actions. PLC application system design including hardware design, software design, construction design and installation and so on. This course emphasizes the system design and programming.Key word:manipulator PLC size of zhe ball sorting system目录1 PLC应用系统设计基础知识 (1)1.1 PLC控制系统设计的原则和内容 (1)1.2 PLC的选型 (1)1.2.1 性能与任务相适应 (1)1.2.2 PLC的处理速度应满足时实控制的要求 (2)1.2.3 PLC应用系统结构合理、机型系列应统一 (2)2 PLC控制系统硬件设计 (4)2.1 按钮和行程开关的选择 (4)2.1.1 按钮的介绍及选择 (4)2.1.2 行程开关的介绍及选择 (4)2.2 接近开关、转换开关、刀开关的选择 (5)2.2.1 接近开关的介绍及选择 (5)2.2.2 转换开关的介绍及选择 (6)2.2.3 刀开关的介绍及选择 (7)2.3时间继电器、接触器的选择 (8)2.3.1 时间继电器的介绍及选择 (8)2.3.2 接触器的介绍及选择 (9)2.4 熔断器、电动机的选择 (10)2.4.1 熔断器的介绍及选择 (10)2.4.2 电动机的介绍及选择 (11)2.5 电磁阀的介绍及选择 (11)2.5.1 电磁阀的介绍 (11)2.5.2 电磁阀的选择 (12)3 PLC在大小球分选系统中的设计 (13)3.1 系统的功能及结构 (13)3.1.1 系统的功能 (13)3.1.2 系统的设计思想 (13)3.2 分拣系统的工作原理 (14)3.3 分拣系统的地址分配及接线图 (15)3.3.1 分拣系统的地址分配 (15)3.3.2 系统接线图 (16)4 大小球分拣系统的程序设计 (16)4.1 系统的状态流程图 (16)4.2 分拣系统的梯形图 (18)结论 (23)谢辞 (24)参考文献 (25)1 PLC应用系统设计基础知识1.1 PLC控制系统设计的原则和内容PLC应用系统设计主要包括硬件设计、软件设计、施工设计和安装调试等内容。

搬运机械手的设计搬运机械手作为自动控制技术与机械制造技术的完美融合产物，具有高效率、高精度、高质量的特点。

其广泛应用于各行业，如物流、制造业、医疗等。

搬运机械手不仅可以简化流程，提高生产效率，还可以减少人工劳动强度，降低人力成本。

设计一款高效的搬运机械手需要从几个方面考虑：1. 应用需求分析搬运机械手的种类多样，应用领域不同。

需要深入了解应用领域，分析应用场景，确定机械手的类型、参数和规格。

例如，物流行业通常需要负重能力高、速度快、精度高的机械手，而医疗行业需要机械手精度高、安全可靠。

2. 结构设计机械手的结构设计是至关重要的一步。

机械手的结构应该简洁、稳定、紧凑，具有良好的动态刚度和准确的运动姿态。

同时需要考虑机械手的可维护性和可靠性，便于日后的保养维护和故障排除。

机械手的运动轨迹也应该经过计算和仿真，以确保运动过程的平稳和精度。

3. 控制系统设计机械手的控制系统也是设计一款机械手的重要组成部分。

控制系统应该根据机械手的运动需求选择合适的控制方式，如开环控制、闭环控制等。

控制系统要兼顾精度和速度，不断进行控制算法的优化，以达到最佳控制效果。

同时要考虑控制系统的稳定性和可靠性，特别是在高速运动过程中的控制。

4. 机械手夹具设计机械手的夹具设计也是机械手设计的重点之一。

夹具设计应根据应用场景的需求，选用合适的夹具类型和夹具结构，以保证搬运物体的稳定性和安全性。

夹具的设计还需要考虑到搬运物体的形状、重心等参数，以确保夹具可以牢固地固定住物体。

5. 安全设计机械手在搬运过程中容易产生冲撞、碰撞等安全隐患，需要在设计过程中做出安全设计。

安全设计应根据应用场景的特点，确定触发机械手安全措施的条件，如机械手运动速度、搬运物体重量等。

同时需要考虑紧急停机、防止误操作、过载保护等安全措施的实施，以最大限度地保障操作人员的安全。

综上所述，搬运机械手的设计需要全面考虑应用场景、机械手结构、控制系统、夹具设计和安全性等方面。

毕业设计（说明书）题目曲轴搬运机械手专业机械设计制造及其自动化学生姓名学号指导教师论文字数完成日期摘要：随着科学技术的发展和自动化生产线在企业产品生产中的广泛应用，机械手作为自动化生产线的重要组成部分也得到了长足的发展和进步。

尤其是随着机械结构的优化，气动、液压技术的成熟，控制元件的发展和控制方式的不断改进和创新，机械手的动作精确性、控制灵活性和工作可靠性得到了明显的改善。

机械手的出现在减轻工人劳动强度和难度、提高工作效率和质量、降低生产成本上做出了突出贡献，机械手的发展在企业的发展和创收上起到了举足轻重的作用。

本课题是一个机、电结合较为紧密的实用性项目，文中对PLC的应用、机械结构的设计、控制方法的选择等方面进行了必要的探讨。

最后，总结了全文，指出了机械手的改进措施、应用前景和发展方向。

关键字：机械手，液压驱动，PLC（可编程控制器）The Manipulator For Moving The Engine’s CrankAbstract:With the development of the science and technology and the application of the automobile product line in the production, the manipulator, who serves as the important part of the automobile product line, has also experienced dramatic progress and development. Especially with the improvement of the structure of the machine, the maturity of pneumatics and hydraulics, and the constant improvement of the control element such as the singlechip, PLC, the motion controller, and soon, and the ceaselessly ameliorative and innovative control mode, the precision, delicacy and reliability of the manipulator has been improved expressly, which contributed to alleviating the worker’s labor inten sity and difficulty, boosting the working efficiency and quality, reducing cost, as to play an extremely important part in the development and income of the corporations. The subject is a practical item where the mechanics and electrics are integrated very closely. The writer has made a necessary discussion in the application of PLC, the optimize of mechanical structure and the study of control mode and researches into the mechatronics. the writer summarizes the whole thesis and points out the amelioration, perspective and developing direction of the manipulator.Key Words: manipulator, the hydraulic pressure drive, PLC(Programmable Logic Controller)目录第1章绪论 (1)1.1 工业机器人（机械手）的概述 (1)1.1.1 工业机器人的发展 (1)1.1.2 工业机器人的分类 (1)1.1.3 工业机械手的应用 (2)1.2 设计问题的提出 (2)第2章机械手的总体设计 (3)2.1 机械手的组成及各部分关系概述 (3)2.2 机械手的设计分析 (3)2.2.1 设计要求 (3)2.2.2总体设计任务分析 (3)2.2.3 总体方案拟定 (5)第3章机械手结构的设计分析 (6)3.1 末端操作器的设计分析 (6)3.1.1 末端操作器的概述 (6)3.1.2 末端操作器结构的设计分析 (6)3.2 手腕的设计分析 (6)3.3 手臂的设计分析 (6)3.4 机身和机座的设计分析 (7)第4章机械手各部件的载荷计算 (8)4.1 设计要求分析 (8)4.2 手指夹紧机构的设计 (8)4.2.1 手指夹紧机构载荷的计算 (8)4.3 手臂伸缩机构载荷的计算 (9)4.4 手臂俯仰机构载荷的计算 (10)4.5 手腕摆动机构载荷力矩的计算 (10)4.6 机身摆动机构载荷力矩的计算 (12)4.7 初选系统工作压力 (12)第5章机械手各部件结构尺寸计算及校核 (14)5.1 手指夹紧机构结构尺寸的确定 (14)5.4 手腕摆动机构的确定 (17)5.5 机身摆动机构的确定 (17)5.5 强度校核 (17)5.6 弯曲稳定性校核 (18)第6章液压系统的设计 (20)6.1 液压缸或液压马达所需流量的确定 (20)6.3 液压缸或液压马达主要零件的结构材料及技术要求 (21)6.3.1 缸体 (21)6.3.2 缸盖 (21)6.3.3 活塞 (21)6.3.4 活塞杆 (22)6.3.5 液压缸的缓冲装置 (22)6.3.6 液压缸的排气装置 (22)6.4 制定基本方案 (22)6.4.1 基本回路的选择 (22)6.5 液压元件的选择 (23)6.5.1 液压泵的选择 (23)6.5.2 液压泵所需电机功率的确定 (24)6.5.3 液压阀的选择 (24)6.5.4 液压辅助元件的选择原则 (25)6.5.5 油箱容量的确定 (26)6.5.6 液压原理图 (27)结论 (29)参考文献 (30)致谢 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。

（完整版）六⾃由度搬运机械⼿结构设计2. 六⾃由度搬运机械⼿的结构设计根据机械⼿的基本要求能快速、准确地拾起-放下搬运物件，这就要求它们具有⾼精度、快速反应、⼀定的承载能⼒、⾜够的⼯作空间和灵活的⾃由度及在任⼀位置都能⾃动定位等特征。

设计原则是：充分分析作业对象（⼯件）的作业技术要求，拟定最合理的作业⼯序和⼯艺、并满⾜系统功能要求和环境条件；明确⼯件的形状和材料特性，定位精度要求，抓取、搬运时的受⼒特性、尺⼨和质量参数等，从⽽进⼀步确定对该机械⼿结构和运⾏控制的要求；尽量选⽤定型的标准组件，简化设计制造过程，兼顾通⽤性和专⽤性，并能实现柔性转接和编程控制。

本课题设计的是⼀种⼩型的多关节式六⾃由度机械⼿，能够满⾜相应的动作要求，并对⼀些⼩质量⼯件实现抓取、搬运等⼀些列动作。

2.1 六⾃由度搬运机械⼿的功能分析该机械⼿系统共有6个⾃由度，分别为肩的回转与曲摆，⼤臂的曲摆，⼩臂的曲摆，⼿腕的曲摆与回转，以及⼿抓的回转。

该系统中基座固定，与基座相连的肩可以进⾏360度的回转；与肩相连接的⼤臂可以进⾏-90～+90度曲摆，与⼤臂相连接的⼩臂可以进⾏-90～+90度曲摆，⼤臂和⼩臂动作幅度较⼤，可以满⾜俯仰要求。

⼿腕可以进⾏360度的旋转，⼿腕也可以完成-90～+90度的曲摆，末端的⼿⽖部分可以-90～+90度夹持，⼿⽖部分通过⼀对齿轮的啮合转动，及其四杆机构完成⼿⽖的开合，可以满⾜夹持⼯件的要求。

通过预先编好的程序，下载到单⽚机内，从⽽使该六⾃由度搬运机械⼿能独⽴的完成⼀套指定的搬运动作，并⼀直重复进⾏下去！2.2 六⾃由度搬运机械⼿的坐标形式和⾃由度2.2.1 六⾃由度搬运机械⼿的坐标形式按机械⼿⼿臂的不同运动形式及组合情况，其坐标形式可以分为直⾓坐标式、圆柱坐标式、球坐标式和关节式。

（1）直⾓坐标式机械⼿直⾓坐标式机械⼿是适合于⼯作位置成⾏排列或传送带配合使⽤的⼀种机械⼿。

它的⼿臂可以伸缩，左右和上下移动，按照直⾓坐标形式x、y、z三个⽅向的直线运动，其⼯作范围可以是1个直线运动、2个直线运动或3个直线运动。

四自由度搬运机械手的设计毕业论文1引言1.1机械手研究的背景及其意义机械手是当今世界的科技革命发展飞速变革的必然产物，它的出现标志着现今的工业、制造业水平发展到了前所未有高水平阶段。

最初出现的机械手只是应用在航空航天和海洋勘探等高端科技领域，随着近几十年来计算机在科技领域全面应用，科技革命的变革也加速了科学技术的蓬勃发展。

在此背景下机械手技术也在飞速发展，并且在其应用领域也不断地深入、飞速地拓宽，特别是近些年来机械手在现代制造业领域更是得到了非常广泛的应用。

由于机械手是通过预先编写好的程序来控制其动作次序和轨迹，所以机械手可以代替人力去完成那些单调的、重复的、特别是对于人类来说毫无意义的工作，除此之外机械手还能够在恶劣的环境中完成那些人类不想完成的或不能完成的工作，特别是在一些危险的工作环境或者是对精度要求较高的工作条件之下，机械手相比较人力有得天独厚的优势——机械手在某些邻域能够完全替代人力，将人类从脏、乱、差的工作环境中解放出来，这是人类社会几千年来的又一次变革和人类生活方式的又一次蜕变。

特别是近几十年来工业、制造业领域在机械手的广泛应用下发生了伟大的变革，在此背景下整个社会的生产力水平、产品生产质量和生产效率大大提高，与此同时在工业生产中现代工人的劳动强度也大大降低。

机械手技术虽然发展迅猛，但现在市场上的机械手大多还处在高端应用领域，价格也相对昂贵，不能满足低成本、低层次应用领域的需求。

所以本课题希望设计出一种成本低、应用层次相对较低的机械手，填补这一领域市场的空白，这对于工业、制造业领域以及人类社会的发展都具有及其重要的意义和价值。

在机械手技术领域中，机械手在模型设计上，四自由度机械手是机械手产品中的典型设计模型，在技术上，四自由度机械手技术门槛相对较低——四自由度便于设计和实现，在应用层面上，四自由度机械手对于一般的重复性工作条件完全满足，在成本上，四自由度机械手在满足一些复杂动作的工作条件下便于实现低成本，也就说其性价比相对较高，所以本论文以《四自由度搬运机械手》为课题进行研究旨在设计出一个比较实用的、成本低的、具有一定的实际应用价值的机械手。

专业课程设计说明书课题名称搬运机械手及其运动仿真设计指导教师王潍学生学号20120421464学生姓名杨义学生班级机自1210班成绩设计时间2015年11月2日～2015年11月13日目录第1章课题规划 (1)1.1 课题背景分析 (1)1.2 设计任务书 (3)第2章功能分析 (4)2.1 设计任务功能分析 (4)2.1.1 总功能提炼 (4)2.1.2 功能分解 (4)2.1.3 功能结构分析及功能结构图绘制 (4)2.2 本章小结 (5)第3章系统原理方案设计 (7)3.1 功能单元求解 (7)3.1.1 分功能求解 (7)3.1.2 系统原理方案综合求解 (7)3.1.3 方案优化及评价 (7)3.2 本章小结 (7)第4章总体设计 (9)4.1 系统总体结构草图 (9)4.2 本章小结 (14)第5章总结 (15)参考文献 (17)第1章课题规划1.1课题背景分析从1954年美国人乔治·德沃尔制造出世界上第一台可编程的机械手至今，机械手已经发展了三代。

通过引导或其它方式，先教会机器人动作，输入工作程序，则会自动重复进行作业的示教再现型机械手被称为第一代机械手，而能利用传感器获取的信息控制机械手被称为第二代机械手。

而第三代机械手就是智能机器人。

对于智能机器人，尽管欧美和日本等许多国家都投入了大量人力和物力，但现在其仍然处于发展阶段。

目前对我国而言发展第一、第二代机器人更具有实际意义。

我国机械手的发展是从20世纪50年代的固定动作机械手开始的，然后经历了60年代的数控机械手，在1978年时机械手才‘真正开始得到研究和应用，到现在工业机械手与智能机器人愈来愈受到各届的的关注，并已经纳入了我国高科技规划及科技发展计划之中。

伴随着人类社会的不断发展，科学和技术的不断进步，人类对资源的依赖也越来越大，最终将不可避免的要向陆地以外甚至是地球以外的地方扩展，而在这些对人类来说恶劣的环境里，机械手的发展就显得尤为重要了。