前言
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。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但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，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。例如：在机床加工，装配作业，劳动条件差，单调重复易于疲劳的工作环境以及在危险场合下工作等。
随着工业技术的发展，工业机器人与机械手的应用范围不断扩大，其技术性能也在不断提高。在国内，应用于生产实际的工业机器人特别是示教再现性机器人不断增多，而且计算机控制的也有所应用。在国外应用于生产实际的工业机器人多为示教再现型机器人，而且计算机控制的工业机器人占有相当比例。带有“触觉”，“视觉”等感觉的“智能机器人”正处于研制开发阶段。带有一定智能的工业机器人是工业机器人技术的发展方向。
第1章液压机械手总体方案设计
1.1机械手总体设计方案拟定
机械手是能够模仿人手的部分动作，按照给定的程序，轨迹和要求，实现自动抓取、搬运或操作动作的自动化机械装置。在工业中应用的机械手称为“工业机械手”。能够配合主机完成辅助性的工作，随着工业技术的发展，机械手能够独立地按照程序，自动重复操作。
根据课题的要求，机械手需具备上料，翻转和转位等功能，并按照自动线的统一生产节拍和生产纲领完成以上动作。设计可参考以下多种设计方案：
1.1.1 采用直角坐标式，自动线呈直线布置，机械手在空中行走，按照顺
序完成上料、翻转、转位等功能。这种方案结构简单，自由度少，
易于配线，但需要架空行走，油液站不能固定，使得设计复杂程度
增加，运动质量增大。
图1.1.1 直角坐标式布局示意图
1.1.2 机身采用立柱式，机械手侧面行走，按照顺序完成上料、翻转、转
位的功能，自动线仍成直线布置。这种方案可以集中设计液压站，
易于实现电气，油路定点连接，但是占地面积大，手臂悬伸量较大。
图1.1.2 立柱式机械手布局示意图
1.1.3 机身采用机座式，自动线围绕机座布置，顺序完成上料、翻转、转
位等功能。这种方案具有电液集中、占地面积小、可从地面抓取工
件等优点。
图1.1.3 机座式机械手布局示意图
1.2总体方案选定
抓取机构采用夹钳式。，送放机构将被抓取的物体送放到目的地，由手臂、手腕、等装置组成。整个机构选用空间球体坐标系，有五个自由度。采用屈伸式布置。手腕作抓取运动和回转运动，手爪采用平面指型结构，通过液压缸通油，推动活塞带动杠杆机构合拢将工件加紧。
腕部用销轴将机械手定位在手臂上，并用螺母将其锁死，同时利用铰链连接，一端与液压伸缩缸的活塞杆相连，通过活塞的直线运动，带动腕部使其能够绕着回转销轴转动。
回转运动通过叶片式回转油缸的运动来实现。
手臂相对于机身可作回转运动，能有效地利用空间，并能绕过障碍物夹持和送放工件。手臂采用液压直动缸驱动，作俯仰运动，具有体积小、可集中控制、反向运动灵活等优点。
回转工作台用齿轮传动机构，用电动机驱动，可以利用挡块定位，且定位误差在0.5~1mm。具有结构简单、传递扭矩大、传动效率高等特点。
图1.21 液压机械手
本设计的液压机械手有五个自由度，包括机械手的抓取、回转，手臂的拉伸、俯仰和回转工作台的回转五个动作。其中将机械手抓取和回转运动的液压传动集成设计，既能使得设计紧凑，又能使液压油路集中控制。便于安装及维护，而且编排和改变控制程序容易，使用方便。
液压机械手主要参数设计：
液压机械手的主要参数可分为基本参数、（用于说明机械手主要性能的参数）、规格参数（标牌上标注的参数）、液压参数（液压系统设计参数）。
基本参数：
1.抓重
机械手的抓重是手臂所能抓取的物件的最大重量，而该液压机械手是用于R175柴油机机体生产自动线上，主要的加工对象是柴油机机体，根据柴油机的外形参数250X170X140mm 而柴油机机体选用的材料是铸铁，密度为0.01g/mm2
柴油机机体的壁厚一般为15~25mm所以，可算出机体本身的质量为12Kg，机械手应该有一定的安全度，取安全系数为1.3，可得机械手的抓重为15Kg。
2.自由度
机械手的自由度标志着机械手所具有的功能大小，自由度越大，机械手动作越灵活，适应性也越强，但是自由度多也带来了结构复杂，制造精度高等问题，一般的专业机械手具有3~4个自由度就能很好的完成专一的任务。根据自由度的
计算公式
5
6
i
i
F n ip
=-∑，该设计中有机械手抓取动作的V级移动副，腕部和手
臂以及工作台的V级转动副，所以：
5
665555
i
i
F n ip
=-=?-?=
∑即机械手的
自由度为5。
3.运动速度
机械手的运动速度是指机械手在全程范围内的平均速度，它反映机械手的使用频率与生产水平。机械手的运动速度越高，则其使用效率越高，生产水平也就越高；但是速度越高机械手在运动过程中启动和制动时会产生较大的冲击和震动，对于机械手的定位精度影响较大。在一般情况下，机械手的运动速度应根据生产节拍、生产过程的平稳性要求和定位精度要求而定。根据柴油机机体生产自动线上的生产节拍30min/件，手臂工作的回转半径为1000mm，加工过程所需时间为26min，因此，机械手抓取和送放的运动速度为0.1m/s。
4.行程范围
机械手臂运动的行程范围与机械手的抓重、坐标形式、驱动方式、运动精度等多方面因素有关，对于通用型和多功能机械手，行程范围和回转范围应尽可能大些，使其适应性能大幅度地增强。机械手的手臂伸缩应与行程范围及工作半径相适应，以保证机械手的刚度，定位精度。机械手的行程为机械手的最大工作区间，即球体的面域。
5.位置精度
位置精度是衡量机械手工作质量的一项重要指标，它包括位置设定精度和重复定位精度。我们所说的位置精度是指重复定位精度。
位置精度的高低取决于位置的控制方式及机械书运动部件本身的精度和刚
度，此外，它还与机械手的抓重及运动速度有关。目前工业机械手大多数都采用点位控制，这种控制只要求运动起点和终点的位置精度，而不管起点到终点的运动过程。因此，可以采用行程开关和电位计定电控元件，进行位置精度的控制。
液压参数：
1.油压设计校核 液压系统参数是根据执行元件和泵的类型进行设计，根据拟定的液压系统图，计算出各个液压控制阀及辅件的压力与流量的系统参数，而液压系统参数的计算必须逐一将各工作阶段形成的参数计算出后，经过分析比对，加权折扣后才能确定系统参数。选取系统的工作压力为1.6MPa ，液压泵的工作压力和流量,考虑到进油路的压力损失取1p ∑?=0.3×106Pa ，油液的泄漏系数取λp =1.1，抓取动作和回转动作所需的工作压力为p =1.1MPa ，选用的流量为4.5L/min
5.13.02.111=+=∑?+=p p p MPa 95.45.41.1P P =?==q q λL/min 符合设计的要求。
因此 拟定的液压系统方案中，油压参数定位1.6MPa 。
第2章 执行机构的设计
2.1抓取机构的设计
抓取机构的工作原理
工业机械手的抓取机构又称手部，是用来直接抓取工件或握持工件的部件。 本设计采用的是夹钳式机械手，通过液压缸内活塞的直线运动带动杠杆机构和手爪，紧紧的包络，用包络力和摩擦力对工件施加完全约束，使得工件相对于手爪固定，完成抓取任务。
2.1.1夹持力的计算
当机械手水平夹持工件时
图2.11 水平夹持物体受力图
根据手指受力分析，可得：
1()0o M F ∑= 2()6
H
Nb R b =-
2()0O M F ∑= 12()6H Nb R b R b =++
联立可解得：
31(
)2
L N G H =+ N 夹紧工件所需的力；G 工件的重力 ；L ，H 尺寸。
根据任务书的要求，代入G =15Kg , 并取L =50mm , H =80mm 。
可得：3501
(
)150356.25802
N ?=+=N 因工件在传输的过程中会产生惯性力，震动等影响，故实际力 12
K K N N η
≥?
实
η 机械效率， η=0.85~0.95 取η=0.9
1K 安全系数，1K =1.2~2 取1K =1.5
2K 工作情况系数， 21/K a g =+ 12
1.5 1.5
=356.258900.9K K N N η
?≥??
≈实N
2.1.2液压缸驱动力的设计计算
图2.12 液压缸驱动手爪受力图
2sin CD P R Rh l Rl
α==
因为 (180)(B C B C
B C h l C O S l
C O S l
C O S αβγαβγα
==--+=+-
'c o s R N β=实 所以2sin cos 2sin cos()l P R N l αβ
αβγα==
?+-实
由结构设计可得 10,50,120αβγ===
130CD
l =mm ，36BC l =mm 。 2130sin10cos5089076336cos160P ?=?≈?
N
10,50,120,αβγ=== 130CD l =mm ，36BC l =mm 。
2.1.3夹紧液压缸主要尺寸的确定
11.13
m
P D p η=
P 驱动力,1p 系统工作压力 取1 1.6p = N/mm 2 ，m η
机械效率取m η=0.9
763
1.13
25.951.60.9
D ==?
按照JB-826-66的标准，取D=30mm , d=10mm 液压缸壁厚的确定
根据 []
2p p D δσ=
p p 试验压力， 1.3
1.6
2.
p p =?=MPa []σ 许用应力 选取30钢为液压缸材料，可得[]σ=200 MPa
将数据代入： 2.0830
0.152200
δ?=
=?mm
根据工艺的要求 ,取10δ=mm 液压缸外径及长度的确定：
0250D D mm δ=+=
长度0(20~30)l D ≤ 取 60l mm =.
2.1.4液压活塞缸的设计
已知：1.活塞液压缸 D=30mm , d=10mm ，10δ=mm ，60l =mm 选用30钢材料。
2.活塞杆 选用45钢，活塞直径的d 计算与校核： 查机械材料手册可以得到：σb =355MPa, σs =600MPa ； 则[]355
=
253.61.4
1.4
b
σσ=
=MPa []
44890
1.8253.6
F
d πσπ?≥
=
=?mm
根据GB/T 2348-1993 选定的活塞杆：10D =mm 所以：[]22
44890
10.510
F d σππ?=
==?mm []b σσ<< 活塞杆的强度符合设计要求
3.活塞：选用20钢材料。考虑到密封和紧固，将活塞设计成如下
图2.1.4.1 活塞
密封件采用标准件，所以活塞上开槽的尺寸就可以确定了。
活塞的密封采用Y 型密封圈，Y 型密封圈是一种密封性、稳定性和耐压性较好，摩擦力小、寿命较长的密封圈。它能用于往复运动的密封，特别是动密封处。当受到油压作用时，Y 型密封圈的二唇边就紧紧地贴压到缸筒和活塞壁上而起到密封的作用。
活塞与活塞杆的连接采用活塞杆的轴肩定位，并用调整垫片调节松紧程度。利用开槽圆螺母将其锁紧，
，轴肩的高度为1mm，可圆螺母的选择：由于活塞杆的直径已确定为10
以采用公称直径为M8的圆螺母。查标准GB/T 6179-1986 可得：
图2.1.4.2 开槽圆螺母
同时，查GB/T 91-2000与其相配合使用的是开口销2x16。材料为Q215或Q235。
图2.1.4.3 开口销
4.本设计采用弹簧使抓取液压缸复位。根据弹簧设计计算公式：
图2.1.4.4 弹簧受力图
根据弹簧的强度条件选择弹簧钢丝的直径：
因弹簧在一般载荷条件下工作，可以按照第三类弹簧来考虑，现选用弹簧钢丝为C 级，并根据228253D D -≤-= 估计弹簧的直径为3mm ， 查表可得
1570B σ=MPa ，可以算得[]0.80.5628B τσ=??=MPa
选取旋绕比C=6 则由：
410.6154610.615
1.25444646
C K C C -?-=
+=+≈-?- []
2800 1.256
' 1.6
1.6 3.92628
F KC
d τ??≥=?
=
选取'd =4mm ，查得B σ不变，故[]τ不变，取25D =mm
则25
6.254
C =
= 计算得K =1.26
[]
2800 1.26 6.25
' 1.6
1.6 3.88628
F KC
d τ??≥=?
=
与原值相近，所以 取'd =4mm 弹簧的大径 225429D =+=mm
2121800180
67.8177.5
F F F k λλ
--=
==--
取82000G = MPa
则33
44
82000 3.2 4.6882516.8F Gd n D k ?===?? 取n =5
弹簧校核：根据：011F F F k λ=- 003
8'F D
K
d
τπ= 综合上述两式可得：0'τ=106.48MPa <150MPa 符合设计的要求。
极限工作应力： 取lim '0.56B τσ=
lim '0.5615700879.2MPa τ=?=
极限工作载荷： 3l i m
l i m
5858d F DK
πτ== MPa
查标准GB/T 1239.6-1992选取弹簧的截面直径为4mm ，中径为28mm ，自由高度为11mm 。有效圈数为5圈。选用弹簧的材料为65Mn ，弹簧硬度要达到45~50HRC.
图2.1.4.5 弹簧
5.抓取液压缸端盖：
图2.1.4.6 液压缸端盖
O 型密封圈具有结构简单，截面尺寸小，密封性能好，摩擦系数小，容易制造等特点，可用于静密封和滑动密封。其结构简单紧凑，摩擦力比其他密封圈小，安装方便，价格便宜，可在-40~120°C 温度范围内工作，使用的速度范围是0.005~0.3m/s 。适用于本设计，因此采用O 型圈密封。聚四氟乙烯是一种新型塑性材料，摩擦系数极小，耐磨性好，并且能在干性和油性的环境下工作。所以添加了聚四氟乙烯制成的密封导向环，不仅能够阻隔各种杂物，还能起到密封的效果。
端盖采用的是法兰式的连接，这种结构简单，加工方便，连接可靠。缸筒端部可用铸造。
管道尺寸的计算和确定：
油管的内径是根据管内允许的流速和所通过的流量来确定的：
即：0
4q
d v π=
式中： q ——通过油管的流量; 0v ——油管中允许的流速。
而压力管道内的流速取05v =m/s 。计算所得根据GB/T 1047-1995可得到管径为
03v =mm
6.管接头的选择：
扩口式管接头适用于薄壁钢管，接头采用55°密封管螺纹，由内外螺纹的配合能够具有密封性。查GB/T 3747.1-1983 可得：
图2.1.4.7 管接头
回转缸设计
本设计采用单叶片式回转缸，它由定子块，缸体，叶片，回转轴组成，其中定子块固定在缸体上，叶片和回转轴固定在一起。当液压油从一个入口进入缸体的时候，叶片被推动并带动回转轴转动，同理，从相反的入口进入能使其逆向转动。单叶片式回转缸结构紧凑，输出的扭矩大，能够用于中低压的系统作往复运动。
考虑到摆动缸的容积效率cv η和机械效率cm η，叶片式摆动缸轴输出扭矩T
()()2
2128
cm Zb T D d p p η=
-- ()
22
8cv
q Zb D d ηω=
-
式中： Z --------叶片数；
b ----------叶片宽度 ；
D ---------缸体内孔直径；
d ---------叶片轴直径；
1p ---------缸的进口压力； 2p ---------缸的出口压力；
q ---------缸的输入量。
该设计选用1.6 MPa的油压，而出口的回油压力约为0.2 MPa。为了方便固定叶片，叶片轴的直径初步定为d=25mm
图2.1.4.8 回转缸剖面图
叶片与叶片轴之间采用销进行定位，为了方便拆装和维修，选用内螺纹圆锥销，底部的螺纹孔可起到拔销的作用。查GB/T 118-2000 选取A型内螺纹圆锥销，GB/T 118 6X24
图2.1.4.9 内螺纹圆锥销
本设计采用伸缩缸和回转缸复合，回转缸的回转轴是由活塞缸的后端部构成的，这种设计结构紧凑，操作方便，特别是对于液压系统能够集中控制。
图2.1.4.10 机械手抓取机构
如图所示，液压叶片回转缸的回转轴与液压活塞缸做成一个整体，使得结构非常紧凑，轴向尺寸小，液压系统的油路布置清晰，密封的环节可以集中处理，便于检修和维护。
2.2机械手手腕部设计：
图2.2.1 机械手腕部外观图
液压机械手的腕部利用销轴铰接在机械手臂上，使其能够绕着销轴转动。为了保证销轴回转精度和延长使用寿命，在销轴与手臂之间设一个耐磨的青铜轴套，
轴套与机械手臂之间的配合采用基孔制
7
6
H
m
，而轴套与轴之间回转的过程中会产
生热量，引起销轴的变形，因此，选用
8
7
H
f
的配合。
腕部采用液压活塞缸驱动，固定在腕部的连杆与液压活塞缸的活塞杆相连接，通过活塞杆的直线运动来驱动机械手腕部转动。
伸缩缸选择：考虑到该设计手腕部所需的回转扭矩较小，拟选用YY_CA _B32-100-0.0001液压缸
活塞杆外端形式选择：
图2.2.2 活塞杆接头
安装的结构为铰制接头，孔径为20φmm ，活塞杆的直径为20φmm 。 液压缸用双耳环支座安装：
图2.2.3 液压缸安装支座
双耳环支座的参数如图所示。
2.3机械手臂设计
俯仰运动时驱动力的计算
图2.3.1 手臂受力图
11M=Pbcos(+)αβ
1111tan 1A D B C
O D O D
α=
=
(11A D B C =) 11bcos B C a β=- 11sin O D c b β=+
111
bcos arctan
sin a
c b βαβ-=+
111
bcos M=Pbcos(arctan
+)sin a
c b βββ-+
而P 作用于活塞上的驱动力；
电气控制与PLC 课程设计说明书 题目机械手控制 院系机械工程学院 专业机械工程及自动化(电梯工程) 班级0722112 学号072211221 学生姓名孙奇 指导教师胡朝斌、易风 机械工程学院 2014年6月
目录 一、绪论 (3) 二、机械手的工作原理 (4) 2.1机械手的概述 (4) 2.2机械手的工作原理 (5) 三、机械手的工作流程图 (7) 四、输入和输出点分配图及原理接线图 (8) 五、元器件选型清单 (10) 六、控制程序 (14) 6.1初始化流程图设计 (14) 6.2手动操作梯形图 (15) 6.3回原点方式顺序功能图 (16) 6.4自动方式顺序功能图 (17) 6.5 PLC总程序梯形图 (18) 七、总结 (23) 参考文献 (24)
一、绪论 1.1 可编程序控制器的应用和发展概况 可编程序控制器（programmable controller），现在一般简称为PLC （programmable logic controller），它是以微处理器为基础，综合了计算机技术、半导体集成技术、自动控制技术、数字技术、通信网络技发展起来的一种通用的工业自动控制装置。以其显著的优点在冶金、化工、交通、电力等领域获得了广泛的应用，成为了现代工业控制三大支柱之一。 1.2 PLC的应用概况 PLC的应用领域非常广，并在迅速扩大，对于而今的PLC几乎可以说凡是需要控制系统存在的地方就需要PLC，尤其近几年来PLC的性价比不断提高已被广泛应用在冶金、机械、石油、化工、轻功、电力等各行业。 按PLC的控制类型，其应用大致可分为以下几个方面。 （1）用于逻辑控制 这是PLC最基本，也是最广泛的应用方面。用PLC取代继电器控制和顺序控制器控制。例如机床的电气控制、包装机械的控制、自动电梯控制等。 （2）用于模拟量控制 PLC通过模拟量I/O模块，可实现模拟量和数字量之间转换，并对模拟量控制。 （3）用于机械加工中的数字控制 现代PLC具有很强的数据处理功能，它可以与机械加工中的数字控制（NC）及计算机控制（CNC）紧密结合，实现数字控制。 （4）用于工业机器人控制 （5）用于多层分布式控制系统 高功能的PLC具有较强的通信联通能力，可实现PLC与PLC之间、PLC与远程I/O之间、PLC与上位机之间的通信。从而形成多层分布式控制系统或工厂自动化网络。 1.3 PLC概况及在机械手中的应用 （1）可靠性高、抗干扰能力强 （2）控制系统构成简单、通用性强 由于PLC是采用软件编程来实现控制功能，对同一控制对象，当控制要求改变需改变控制系统的功能时，不必改变PLC的硬件设备，只需相应改变软件程序。
上下料机械手课程设计说明书
专业课程设计 任务书 一、目的与要求 《专业课程设计》是机械设计及自动化专业方向学生的重要实践性教育环节，也是该专业学生毕业设计前的最后一次课程设计。拟通过《专业课程设计》这一教学环节来着重提高学生的机构分析与综合的能力、机械结构功能设计能力、机械系统设计的能力和综合运用现代设计方法的能力，培养学生的创新与实践能力。在《专业课程设计》中，应始终注重学生能力的培养与提高。《专业课程设计》的题目为工业机械手设计，要求学生在教师的指导下，独立完成整个设计过程。学生通过《专业课程设计》，应该在下述几个方面得到锻炼： 1．综合运用已学过的“机械设计学”、“液压传动”、“机械系统设计”、“计算机辅助设计”等课程和其他已学过的有关先修课程的理论和实际知识，解决某一个具体设计问题，是所学知识得到进一步巩固、深化和发展。 2．通过比较完整地设计某一机电产品，培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，掌握机电产品设计的一般方法和步骤。 3．培养机械设计工作者必备的基本技能，及熟练
地应用有关参考资料，如设计图表、手册、图册、标 准和规范等。 4． 进一步培养学生的自学能力、创新能力和综合 素质。 二．主要内容 表1精锻机上料机械手主要技术参数 手臂运动形式 （ 圆柱坐标式 抓取重量 60kgf 自由度 4个 手 手臂运动行程和速度 水平伸缩 500mm 设定点2 升降 600mm 设定点2 左右旋转 200度 设定点3 手腕回转和速度180度 设定点2 手指夹持范围 四种规格 90-120 定位方式和定位精度 机械挡块 +-1mm 控制方式 点位程控，开关板预选 驱动方式 液压 kgf/cm2
机电工程学院 课程设计说明书（2014 /2015 学年第一学期） 课程名称：机电一体化课程设计题目：工业机械手设计 专业班级：11级机电七班 学生姓名：王岩 学号：110200719 指导教师：赵喜敬 设计周数：二周 设计成绩： 2014年12月30日
目录 第一章工业机械手综述 (1) 1.1工业机械手的发展概况 (1) 1.2工业机械手的应用 (1) 1.3工业机械手的组成及原理 (1) 第二章伸缩臂的设计方案 (3) 2.1 设计方案论证以及确定 (3) 2.1.1 设计参数及要求 (3) 2.1.2 设计方案的比较论证 (4) 2.2 机械手伸缩臂总体结构设计方案 (4) 2.3 执行装置的设计方案 (4) 2.3.1 滚珠丝杠的选择 (4) 2.3.2减速齿轮的有关计算 (10) 2.3.3电动机的选择 (15) 第三章 PLC控制系统设计 (17) 3.1 PLC的构成及工作原理 (17) 3.2 选择PLC (17) 3.3 PLC外部I/O分配图 (18) 3.4 软件设计 (19) 3.5 硬件设计 (27) 总结 (28) 参考文献 (29)
第一章工业机械手综述 1.1工业机械手的发展概况 工业机械手在先进制造技术领域中扮演着极其重要的角色，是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备，是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。 工业机械手即工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代化制造业重要的自动化装备。机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、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。 1.2工业机械手的应用 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。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送到下一个生产工序；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。 广泛采用工业机械手，不仅可提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。同计算机、网络技术一样，工业机械手的广泛应用正在日益改善着人类的生产和生活方式。 1.3工业机械手的组成及原理 工业机械手一般应由机械系统、驱动系统、控制系统、检测系统和人工智能系统等组成。机械系统是完成抓取工件实现所需运动的执行机构；驱动系统的作用是向执行机构提供动力，执行元件驱动源的不同，驱动系统的传动方式有液动式、气动式、电动式和机械式四种，采用液压机构驱动机械手,结构简单、尺寸紧凑、重量轻、控制方便；控制系统是工业机械手的指挥系统，它控制工业机器人按规定的程序运动；检测传感系统主要检测工业机械手执行系统的运动位置、状态，并反馈给控制系统进而及时比较调整。
河南机电高等专科学校《机器人应用技术》课程作品 设计说明书 作品名称：多功能机械手 专业：机电一体化技术 班级：机电124班 扣号： 姓名：流星 2014 年 10 月 1 日
目录 一课题概述 (2) 1、选题背景 (2) 2、发展现状和趋势 (3) 3、研究调研 (4) 二机械手组成及工作过程 (6) 1、整体结构分析 (6) 2、所需器材 (6) 3、底座部分 (8) 4、躯干部分 (9) 5、上臂部分 (10) 6、手爪部分 (11) 7、机械手系统的总调试 (12) 三软件部分 (13) 1、机械手软件编制流程图 (13) 2、机械手运行控制程序图 (14) 四设计体会 (15) 一课题概述 1、选题背景 随着我国经济的高速发展，各种电子产品和各种创新机械结构的出现，工业机器人的作用在装配制造业产业中的地位更加重要了。另一方面随着人们生活水平的提高传统制造产业劳动力生产成本进一
步提高，这也使企业意识到用高速准确的机械自动化生产代替传统人工操作的重要性。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。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。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，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机械行业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。因此，进行机械手的研究设计具有重要意义。 在这样一个大的背景下结合自己的专业机电一体化，我们选择多功能机械手来作为我们的设计题目。结合专业特点使用德国慧鱼机器人教学模型作为我们实现这一课题的元件。利用慧鱼模型的各种机械结构组装出机械手的机械部分，用pc编程实现对机械手的自动控制，利用限位开关来保护电机和控制机械手位置的准停。 这个课题可以充分的体现机电一体化的由程序自动控制机械结构的运动，对自己以前的所学的课程也是一种巩固。另一方面这个机械手可以实现一定的搬运功能具有很强的实用性能。 2、发展现状和趋势
第一章引言 1.1 工业机械手概述 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。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平，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，它代替人进行正常的工作，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的引用。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引用。 液压传动机械手是以压缩液体的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:介质李源极为方便，输出力小，液压动作迅速，结构简单，成本低。但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且气源压力较低，抓重一般在30公斤以下，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大，所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。 液压技术有以下优点: （1）体积小、重量轻，因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击； （2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速； （3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换； （4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制； （5）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长；（6）操纵控制简便，自动化程度高； （7）容易实现过载保护。
1. 前言 1.1前言 本书记载了本控制系统的操作维修和发生故障时的处理方法。 请仔细阅读该说明书，并充分理解其所述内容。 禁止执行或使用本说明书中没有记述的步骤或方法。 尚未充分理解本说明书的内容即对机械手进行操作，如出现机械故障或造成人员伤亡，本公司概不负责，敬请谅解。 为了任何人在任何情况下都能够阅读到本说明书，请将本说明书放置在机械手附近，并决定保管责任人负责管理。 危险程度标志 本说明书中记录的安全注意事项共分为下三类，危险程义高的时候，请尤其要小心操作。 ■关于要点提示（POINT） 有关操作要点的提示在本书中以标志来表示。
1.1安全注意事项■保养作业 ■完成作业后
1.2安全注意事项 为了安全正确地使用自动机械手，危险的地方贴有警告标志。 ■危险程度标志 本说明书中记录的安全注意事项共分为下三类，危险程义高的时候，请尤其要小心操作。 ■警告标志板的种类 ※请注意，可能存在着在本类型的机械中没有使用的警告标志。
上下动作危险的警告 引拔动作危险警告 横行动作危险警告 机械手在工作X围内是高速运转的，所以 本机在自动运转的时候，请勿进入到工作 X围内。另外，即使在自动运行以外，以 保养机械为目的或其它理由，身体或身体 的某部分进入到工作X围内的时候，必须 按照一定的步骤，关闭电源和空气压力开 关后，再进行操作。 详细请参照手册的《2.操作说明》。 高压电触电的警告
保养作业时，请务必注意切断控制箱的电 源（OFF位置）。特别是在进行控制箱内 部的保养作业时，需要取下与射出机相连 接的电缆，并关闭工厂的主控电源开关。 高压电触电警告的X围内应注意所有特 定的地方（如端子台等），都应该有这类 的标志。 小心冷却风扇警告 请勿接近旋转中的冷却风扇。 小心电动机高温的警告 电动机在工作时处于高温状态，请勿靠近 运行中的电动机。 以保养为目的需要接触电动机的时候，请 先关闭电源，等电动机冷却后再进行操 作。 注意行程调整
（2）水平面内转30度，手臂自转90度，前进50mm。
机械手的夹持器还有夹紧和放松动作； 机械手工作频率：20/min； 升降 0.3kw，摆动 0.1kw，伸缩 0.1kw，夹持 0.2kw。2执行机构的选择与比较 §2-1 转角机构（实现平面转角0 30功能） 方案一 实现平面转角0 30的过程：电机带动不完全 齿轮运动，不完全齿轮带动全齿轮运动，与全 齿轮固结的四杆机构，使滚子在预先设计好形 状的槽内运动，左右运动的极限位置恰好是30 度。 机构评价： 优点：因为槽的形状固定，所以能保证在一个 行程内，机构的平面转角就是30度。 不完全齿轮的使用，为机械手在抓放物 体时留下了工作时间。 缺点：由于四杆机构的运动被槽限制住，最短杆 无法做周转运动，导致机构的回程要求齿 轮的翻转，必须在前面加入变速箱改变速 度方向。 方案二 实现平面转角0 30的过程：皮带轮传动给蜗 轮蜗杆从而使不完全齿轮，有间歇地带动完全齿 轮转动，齿轮通过杆拉动齿条，由齿轮来回往复 地带动固接杆转动0 30 机构评价： 优点：同样具有结构简单，传力较小运 动灵活，造价低准确地实现转角0 30的 要求，可以控制间歇实现循环功能。 缺点：磨损较严重，效率较低，齿轮尺 寸过大加工难。 方案三 30的过程：使用槽 实现平面转角0 轮实现平面转角30度，只要计算好槽轮 的槽数，就能在主动圆盘转360度时， 使从动轮转30度。机构评价： 优点：结构简单，外形尺寸小，机械效
率高，并能平稳的间歇地进行转位。 缺点：传动存在柔性冲击，且是单向的间歇运动，同样要求变速箱改变运动方向。 方案的选择与比较： 只有第二个方案能较好的实现对传动系统的功能要求在平面转动上能准确地控制在30度，制造简单方便。 §2-2 上升机构（实现上升100功能要求） 方案一 实现上升的过程：皮带轮传动，使蜗杆带动蜗轮，蜗轮和齿条配合。通过控 制蜗杆的半径，使转动一周后，使齿条上升100. 机构评价： 优点：蜗杆的轮齿是连续的螺旋尺，故传动平 稳，啮合冲击小。 缺点:啮合齿轮间的相对滑动速度较大，摩擦 磨损较大，传动效率较低，易出现发热 现象，常用耐磨材料制作，成本高。 方案二 实现上升的过程：皮带轮传动给蜗轮蜗杆 从而使凸轮转动，凸轮通过顶杆推动滑块滑 动，从而使工作杆上升100mm。 机构评价： 优点：结构简单，传力较小，凸轮不用太大就 可以达到所需要的高度。 缺点：效率过低，滑块容易磨损且一旦磨断严重影响上升高度，寿命不高。
三自由度直角坐标机械手设计 作者姓名汪增帅 专业机械设计制造及其自动化指导教师姓名付秀琢 专业技术职务
目录 摘要 (1) 第一章概述 (2) 机械手概述 (2) 机械手历史和现状 (4) 机械手发展趋势 (6) 第二章总体设计 (8) 机械手组成及各部分关系 (8) 总体方案拟定 (9) 驱动方式的选择 (11) 第三章机械系统设计 (13) 机械手的结构设计 (13) 传动结构的设计 (15) 导轨的设计 (20) 轴承的选择 (21) 电机的选择 (22) 第四章总结 (25) 致谢 (25) 参考文献 (26)
摘要 在工业上，自动控制系统有着广泛的应用，如工业自动化机床控制，计算机系统，机械手等。而工业机械手是相对较新的电子设备，它正开始改变现代化工业面貌。本设计为三自由度直角坐标型工业机械手，其工作方向为三个直线方向。在控制器的作用下，它执行将工件从一个地方搬到另一个地方这一简单的动作,本文是对整个设计工作较全面的介绍和总结。 关键词：三自由度直角坐标工业机械手 ABSTRACT It is starting to change the modern industrial landscape. The design for the industrial robot of three degrees of freedom Cartesian coordinate its work direction for the three linear directions. The role of the controller, which performs the workpiece moved from one place to another place of this simple action, This is the entire design more comprehensive introduction and summary. Keywords：three degrees of freedom； rectangular coordinates； industrial robot
机电工程学院 《专业综合课程设计》 说明书 课题名称：简易机械手机械机构设计 学生姓名：沈柳根学号：20110611119 专业：机械电子工程班级：11机电 成绩：指导教师签字： 2015年1月5日
摘要 简易机械手是工业机械手的简化，功能相似，而工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。工业机械手设计是机械制造、机械设计和机械电子工程等专业的一个重要教学环节，是学完技术基础课及有关专业课以后的一次专业课程内容得综合设计。通过设计提高学生的机械分析与综合能力、机械结构设计的能力、机电液一体化系统设计的能力，掌握实现生产过程自动化的设计方法。 通过对于气动机械手的设计，展现了各个相关学科知识在这里的整合，有利于理解专业知识。 关键词：简易机械手；结构设计；气动
目录 摘要....................................................... 错误！未定义书签。 1 设计任务介绍及意义 (1) 1.1设计任务意义： (1) 1.2设计任务要求介绍： (1) 2 总体方案设计 (3) 2.1 结构分析 (3) 2.3 设计简介 (3) 3 机械传动结构设计 (5) 3.1传动结构总体设计 (5) 3.2手指气缸的设计 (6) 3.3纵向气缸的设计 (12) 3.4横向气缸的设计 (13) 4最终图纸 (15) 4.1装配图 (15) 5 总结 (16) 参考文献 (17)
前言 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。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但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，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。例如：在机床加工，装配作业，劳动条件差，单调重复易于疲劳的工作环境以及在危险场合下工作等。 随着工业技术的发展，工业机器人与机械手的应用范围不断扩大，其技术性能也在不断提高。在国内，应用于生产实际的工业机器人特别是示教再现性机器人不断增多，而且计算机控制的也有所应用。在国外应用于生产实际的工业机器人多为示教再现型机器人，而且计算机控制的工业机器人占有相当比例。带有“触觉”，“视觉”等感觉的“智能机器人”正处于研制开发阶段。带有一定智能的工业机器人是工业机器人技术的发展方向。
第1章液压机械手总体方案设计 1.1机械手总体设计方案拟定 机械手是能够模仿人手的部分动作，按照给定的程序，轨迹和要求，实现自动抓取、搬运或操作动作的自动化机械装置。在工业中应用的机械手称为“工业机械手”。能够配合主机完成辅助性的工作，随着工业技术的发展，机械手能够独立地按照程序，自动重复操作。 根据课题的要求，机械手需具备上料，翻转和转位等功能，并按照自动线的统一生产节拍和生产纲领完成以上动作。设计可参考以下多种设计方案： 1.1.1 采用直角坐标式，自动线呈直线布置，机械手在空中行走，按照顺 序完成上料、翻转、转位等功能。这种方案结构简单，自由度少， 易于配线，但需要架空行走，油液站不能固定，使得设计复杂程度 增加，运动质量增大。 图1.1.1 直角坐标式布局示意图 1.1.2 机身采用立柱式，机械手侧面行走，按照顺序完成上料、翻转、转 位的功能，自动线仍成直线布置。这种方案可以集中设计液压站， 易于实现电气，油路定点连接，但是占地面积大，手臂悬伸量较大。 图1.1.2 立柱式机械手布局示意图
机械手操作说明书标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
机械手 操 作 说 明 书 一，简介： 本设备主体部包括以下机构: 1, 上下伺服机械臂：三菱伺服；气动抓胎器；横走气缸； 2, 输送线：400W三菱变频器及电机两台；检测用对射光电；定中气缸； 3，主要电气部件品牌及明细表：
二，操作说明： 操作前注意事项： 机械手运行范围内不要有人员站立. 确认抓手用输入气源是否打开且压力达到及以上。 操作说明： ，简要说明： 1，本系统人机操作画面，支持中英文两种语言方式。操作者可以在进入系统后的初始开机画面，选择指定的操作语言。 2，本系统有三种运行方式，分别是： 点动运行方式：指的是上下伺服在微动调试时的一种操作方式。这种方式下屏上的操作功能按键只有在受控时，相应的运动部件才会动作。受控消失，运 动部件即时停止动作。 手动运行方式：所有运动受控部件都支持此功能。此方式时，点一下屏上的功能按键。相应的运动部件会直接完成此手动动作。
自动运行方式：此方式下，机械手会自动控制各运动部件及机构协调运行。 完成相应的机械手使用要求。 ，详细操作说明： 1，操作者在确认各部分没有问题后，合上箱内各电源开关。 2，顺时针扭动“总电源”钥匙开关，打开总控制电源。 3，电源开启后，触摸屏显示初始画面如下所示。 （1）点击画面正下方的语言切换按键，可以在中文及英文间转换。不同的操作语言，将会显示不同的操作画面，如下两图所示。在默认的情况 下，系统开机自动进入英文操作介面。 （2）选择完语言后，点击画面中除语言切换按键外的任意位置，将会进入系统主画面。 初始画面（中文）初始画面（英文） 4，系统主画面：如下图所示。 （1）画面最上一行，分别用于指示当前系统的日期、当前所处的画面、当前系统的时间。
课程设计说明书 2015 年 6 月9 日
目录 摘要 (2) 第1章概述 (3) 1.1设计目的 (3) 1.2课题的内容和要求 (4) 1.3进度安排 (4) 1.4设计进度安排 (4) 1.5基本要求 (5) 第2章课程设计的总体方案 (6) 2.1总体方案的确定 (6) 2.2 机械结构的设计 (6) 2.3 软件设计 (6) 第3章机械部分设计 (7) 3.1 元器件选型 (7) 3.2 机械结构构件及说明 (7) 3.3 工作台外形尺寸及重量初步估算 (8) 3.4 滚珠选择 (8) 3.5滑块导轨的选择与校核 (8) 3.6 弯曲应力σm的计算 (9) 3.7选择联轴器的考虑因素 (10) 3.8 轴承的选用与校核 (11) 第4章控制系统的设计 (14) 4.1 控制系统硬件电路的设计 (14) 4.2控制系统软件编程设计 (16) 参考资料 (18) 附录一：cad图纸 (19) 附录二：proe图 (20) 附录三：程序 (22)
摘要 机械手技术涉及到电子、机械学、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。随着工业自动化发展的需要，机械手在工业应用中越来越重要。文章主要叙述了机械手的设计过程，文章中介绍了机械手的设计理论与方法。 本课题以52单片机为核心设计，通过AutoCAD，proe技术对机械手进行结构设计，实现所需要的功能。 关键词：机械手、52单片机、AutoCAD、Proe
第1章概述 机械化、自动化已成在现代工业中突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的，机器人的出现并得到应用，为这些作业的机械化奠定了良好的基础。 机械手，多数是指程序可变（编）的独立的自动抓取、搬运工件、操作工具的装置（国内称作工业机械手或通用机械手）。 机械手是一种具有人体上肢的部分功能，工作程序固定的自动化装置。机械手具有结构简单、成本低廉、维修容易的优势，但功能较少，适应性较差。目前我国常把具有上述特点的机械手称为专用机械手，而把工业机械手称为通用机械手。 简而言之，机械手就是用机器代替人手，把工件由某个地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操纵工件进行加工。 机械手一般分为三类。第一类是不需要人工操作的通用机械手，也即本文所研究的对象。它是一种独立的、不附属于某一主机的装置，可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定操作。它是除具备普通机械的物理性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。第二类是需要人工操作的，称为操作机。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类是专业机械手，主要附属于自动机床或自动生产线上，用以解决机床上下料和工件传送。这种机械手在国外通常被称之为“Mechanical Hand”，它是为主机服务的，由主机驱动。除少数外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。 机械手按照结构形式的不同又可分为多种类型，其中关节型机械手以其结构紧凑，所占空间体积小，相对工作空间最大，甚至能绕过基座周围的一些障碍物等这样一些特点，成为机械手中使用最多的一种结构形式。 要机械手像人一样拿取东西，最简单的基本条件是要有一套类似于指、腕、臂、关节等部分组成的抓取和移动机构——执行机构；像肌肉那样使手臂运动的驱动－传动系统；像大脑那样指挥手动作的控制系统。这些系统的性能就决定了机械手的性能。一般而言，机械手通常就是由执行机构、驱动－传动系统和控制系统这三部分组成 1.1设计目的 《单片机原理及接口技术课程设计》是机械电子工程专业的学生在完成《单片机原理及接口技术》等专业课程的学习之后，进行综合性设计训练的实践性教学环节。目的是在老师的指导下，使学生通过课程设计，对所学课程理论知识进行一次系统的回顾检查、复习和提
第一章引言 1.1 液压机械手概述 液压传动机械手是以压缩液体的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:介质源极为方便，输出力小，液压动作迅速，结构简单，成本低。但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且气源压力较低，抓重一般在30公斤以下，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大，所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。 液压技术有以下优点: （1）体积小、重量轻，因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击； （2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速； （3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换； （4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制； （5）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长；（6）操纵控制简便，自动化程度高； （7）容易实现过载保护。 1.2 液压机械手的设计要求 1.2.2 课题的设计要求 本课题将要完成的主要任务如下: (1)机械手为通用机械手，因此相对于专用机械手来说，它的适用面相对较广。 (2)选取机械手的座标型式和自由度。 (3)设计出机械手的各执行机构，包括:手部、手腕、手臂等部件的设计。为了使通用性更强，手部设计成可更换结构，不仅可以应用于夹持式手指来抓取棒料工件，在工业需要的时候还可以用气流负压式吸盘来吸取板料工件。 (4)液压传动系统的设计 本课题将设计出机械手的液压传动系统，包括液压元器件的选取，液压回路的设计，并绘出液压原理图。 (5)机械手的控制系统的设计 本机械手拟采用可编程序控制器(PLC)对机械手进行控制，本课题将要选取PLC型号，根
机械手设计说明书 篇一：机械手设计说明书 指导老师： 设计合作成员： 一、设计项目名称 机械手臂手指机构2 二、设计目的 本设计拟搬运宽度尺寸90～110mm、质量为5kg以内的六菱柱形钢质工件，手指机构带水平转盘。手指的动力驱动方式为液压传动。液压传动的机械手是以压缩液体的压力来驱动执行机构运动的机械手。 三、设计要求 (1)机械手为专用机械手，适用于夹六菱柱形钢质工件。 (2)选取机械手的座标型式和自由度。 (3)主要设计出机械手的手部机构。 (4)液压传动系统液压缸的选用 四、设计方案 4.1 机械手基本形式的选择 机械手的典型结构一般可分为：回转型（包括滑槽杠杆式和连杆杠杆式两种）、移动型（移动型即两手指相对支座作往复运动）和平面平移型。本设计采用二指回转型手抓。 4.2 机械手的主要部件及运动 本机械手的部件有齿轮、齿条、连杆和液压缸等。主要
的运动有直动液压缸驱动齿条的平动、齿轮和齿条的啮合运动、连杆的转动和手抓的平行移动。 4.3 驱动方式的选择 本机械手的驱动方案采用液压机构驱动机械手,结构简单、尺寸紧凑、重量轻、控制方便。 4.4 机械手的技术参数列表 用途：卸码垛机械手臂抓重：5kg 抓取的物体的几何形状：宽度为90～110mm六菱柱形钢质工件机械手自重：小于等于10kg 4.5 机械工作原理 机械手的夹工件的工作原理框图如图1所示。 图1. 机械手夹工件的工作原理框图 该机械手采用了液压驱动方式来实现其工作的要求，工作要求就是机械手能适应六菱柱形钢质工件不同面的夹持，故带有水平转盘手臂的回转运动。 传动机构采用齿条与齿轮啮合。本机械通过液压驱动传递动力推动齿条平动，齿条与齿轮啮合将液压缸传来的水平运动转化为齿轮连杆的回转运动。而齿条与齿轮啮合驱动四连杆转动，四连杆机构使夹板水平移动，完成对工件的夹紧松开。机械手的整体结构图如图2、图3所示。手爪部分特点如下表述： 1. 机械手手部由手爪（即夹板）和传力机构所构成。
专业课程设计 任务书 一、目的与要求 《专业课程设计》是机械设计及自动化专业方向学生的重要实践性教育环节，也是该专业学生毕业设计前的最后一次课程设计。拟通过《专业课程设计》这一教学环节来着重提高学生的机构分析与综合的能力、机械结构功能设计能力、机械系统设计的能力和综合运用现代设计方法的能力，培养学生的创新与实践能力。在《专业课程设计》中，应始终注重学生能力的培养与提高。《专业课程设计》的题目为工业机械手设计，要求学生在教师的指导下，独立完成整个设计过程。学生通过《专业课程设计》，应该在下述几个方面得到锻炼：1．综合运用已学过的“机械设计学”、“液压传动”、“机械系统设计”、“计算机辅助设计”等课程和其他已学过的有关先修课程的理论和实际知识，解决某一个具体设计问题，是所学知识得到进一步巩固、深化和发展。 2．通过比较完整地设计某一机电产品，培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，掌握机电产品设计的一般方法和步骤。 3．培养机械设计工作者必备的基本技能，及熟练地应用有关参考资料，如设计图表、手册、图册、标准和规范等。 4．进一步培养学生的自学能力、创新能力和综合素质。 二．主要内容 （1）根据以上相关设计参数及要求，完成精锻机上料机械手方案设计、结构设计及控制系统设 （2）撰写专业课程设计报告一份，不少于10000字。
1．机械手总装图1张（0号图纸）、部件图若干张（0号图纸）； 2．全部非标零件图（图纸类型是零件类型及复杂程度而定）； 3．液压原理图和电器控制原理图各一张； 4．撰写专业课程设计报告一份，不少于10000字。 五、考核方式 专业课程设计的成绩评定采用四级评分制，即优秀、良好、通过和不通过。成绩的评定主要考虑学生的独立工作能力、设计质量、答辩情况和平时表现等几个方面，特别要注意学生独立进行工程技术工作的能力和创新精神，全面衡量学生的真实质量。 学生姓名：安蕾刘国威刘欣磊彭澎孙赫俊 指导教师：杨晓红、花广如、杨化动 2011年12月30日
工业机械手设计 一、毕业设计题目概述 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(图1)。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。 机械手工作过程如图2所示。 图2 机械手工作流程图 码垛机械手结构如图3所示。工作程序为：液压缸2伸出→四边形机构3下降→夹持器4夹紧工件5→液压缸2缩回→四边形机构3上升→底座1回转→（到达位置后）液压缸2伸出→四边形机构3下降→夹持器4放开工件5→液压缸2缩回→四边形机构3上升→底座1回转至原位。然后进行下一循环。 改变夹持器形状，可夹持不同工件或物体。 二、设计参数 （说明：工业机械手改换末端执行器和工作方式，可完成不同工件或物体的操作，基本结构、设计内容和控制程序大体相同。本设计题目共分四种：工件工序转换机械手；箱体类物体移位机械手；工件翻转机械手；装箱机械手。） 本设计工业机械手由四个部分组成：底座回转部分、机身升降部分、伸缩臂伸缩部分和末端执行器夹持部分。 主机总体参数：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。 三、设计方案及要求 （一）底座回转部分设计方案及要求 1、转动角度90度，单向运动时间2秒；定位准确，要有定位措施。 2、采用回转支承机构，齿圈固定，液压马达行星齿轮传动或电机驱动。 3、与大臂和地基采用法兰联接。 （二）机身升降部分设计方案和要求 1、升降臂起升高度：0—500mm，任意可调； 2、单向升降运动时间：0—3s； 3、可采用电机驱滚珠丝杠传动或液压传动齿轮倍程升降机构，共两种方案。 4、升降臂定位可靠、精确。 5、升降臂与旋转底座、伸缩臂为法兰连接； 6、结构设计时考虑伸缩臂工作时的整机平衡； （三）伸缩臂设计方案和要求 1、伸缩长度：300mm，伸缩臂固定在升降台上，随升降台做上下运动和旋转运动；伸缩臂
机床上下料机械手设计_说明书(65页) 机床上下料机械手设计说明书第1章绪论1.1 选题背景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，提高劳动生产力。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。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。而目前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，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。因此，进行机械手的研究设计是非常有意义的。 1.2 设计目的本设计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，完成一个特定功能、特殊要求的数控机床上下料机械手的设计，能够比较好地体现机械设计制造及其自
动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。目前，在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，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，设计用一台装卸机械手代替人工工作，以提高劳动生产率。本机械手主要与数控车床（数控铣床，加工中心等）组合最终形成生产线，实现加工过程（上料、加工、下料）的自动化、无人化。目前，我国的制造业正在迅速发展，越来越多的资金流向制造业，越来越多的厂商加入到制造业。本设计能够应用到加工工厂车间，满足数控机床以及加工中心的加工过程安装、卸载加工工件的要求，从而减轻工人劳动强度，节约加工辅助时间，提高生产效率和生产力。 1.3 国内外研究现状和趋势目前，在国内外各种机器人和机械手的研究成为科研的热点，其研究的现状和大体趋势如下： A．机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机。B．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。 C．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。 D．关节式、侧喷式、顶喷式、龙门式喷涂机器人产品标准化、通用化、模块化、系列化设计；柔性仿形喷涂机器人开发，柔性仿形复合机构开发，仿形伺服轴轨迹规
机械手机械原理课程设计 说明书 Modified by JEEP on December 26th, 2020.
1设计任务书 设计项目：机械手的设计 工作要求：机械手从工件架上抓起工件，然后送人工作台进行加工。机械手完成以下动作（2选1）。 （1）水平面内转30度，上升100mm ，前进50mm; （2）水平面内转30度，手臂自转90度，前进50mm 。 机械手的夹持器还有夹紧和放松动作； 机械手工作频率：20/min ； 升降 ，摆动 ，伸缩 ，夹持 。 2执行机构的选择与比较 §2-1 转角机构（实现平面转角030功能） 方案一 机械原理课程设计 说明书 设计课题：机械手 专业班级：2012级机自05班 小组成员： 张结荣 肖 哲 郑 然 指导教师：陈敏钧 时间：—— 目录 1 设计任务书........................................................................3 2 执行机构的选择与比较.. (3) §2-1 转角机构.................................................................3 §2-2 上升机构.................................................................4 §2-3 前进机构.. (6) 3 传动机构的选择与比较.....................................................5 §3-1 普通传动机构.........................................................5 §3-2 间歇传动机构 (5) 4 原动机的选择 (6) 5 机械系统运动简图...........................................................9 6 机械系统运动循环图.. (10) 7 机械手的机构设计………………................. .........................11 §7-1 上升机构.. (11) §7-2 前进机构................................................................11 §7-3 夹紧放松机构 (12) §7-4 转角机构..................................................................12 §7-5 传动机构.................................................................13 小结.....................................................................................13 参考文献 (14)