简易小型直角坐标机械手
1 机械手
1.1 机械手的定义
机械手是模仿着人手的动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。
1.2 机械手的作用
生产中应用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，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应用。
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，使用范围比较广的“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地改变工作程序，适用性较强，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。
1.3 机械手的分类及特点
工业机械手的种类很多，关于分类的问题，目前在国内尚无统一的分类标准，在此暂按使用范围、驱动方式和控制系统等进行分类。
机械手可分为专用机械手和通用机械手两种:
（1）专用机械手
它是附属于主机的、具有固定程序而无独立控制系统的机械装置。专用机械手具有动作少、工作对象单一、结构简单、使用可靠和造价低等特点，适用于大批量的自动化生产的自动换刀机械手，如自动机床、自动线的上、下料机械手和加工中心。
（2）通用机械手
它是一种具有独立控制系统的、程序可变的、动作灵活多样的机械手。在性能范围内，其动作程序是可变的，通过调整可在不同场合使用，驱动系统和控制系统是独立的。通用机械手的工作范围大、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。通用机械手按其控制定位的方式不同可分为简易型和伺服型两种:简易型以“开一关”式控制定位，只能是点位控制，伺服型可以是点位的，也可以实现连续控制，伺服型具有伺服系统定位控制系统，一般的伺服型通用机械手属于数控类型。
（1）液压传动机械手
是以液压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，不然油的泄漏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。若机械手采用电液伺服驱动系统，可实现连续轨迹控制，使机械手的通用性扩大，但是电液伺服阀的制造精度高，油液过滤要求严格，成本高。
（2）气压传动机械手
是以压缩空气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，气动动作迅速，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。
（3）机械传动机械手
即由机械传动机构(如凸轮、连杆、齿轮和齿条、间歇机构等)驱动的机械手。它是一种附属于工作主机的专用机械手，其动力是由工作机械传递的。它的主要特点是运动准确可靠，用于工作主机的上、下料。动作频率大，但结构大，动作程序不可变。
（4）电力传动机械手
即有特殊结构的感应电动机、直线电机或功率步进电机直接驱动执行机构运动的械手，因为不需要中间的转换机构，故机械结构简单。其中直线电机机械手的运动速度快和行程长，维护和使用方便。此类机械手目前还不多，但有发展前途。
1.4 机械手的自由度
自由度是机械手设计的主要参数，每一个构件相对于固定坐标系所具有的独立运动称为自由度。每一个构件相对于固定坐标系最多可以有六个自由度即沿X,Y,Z三个方向独立的往复运动和绕X,Y,Z轴的三个独立的回转运动。
按机械手所具有的主运动和辅助运动来分析其自由度。手臂和立柱的运动称为主运动。因为它能改变被抓取工件的空间位置。手腕和手指的运动称为辅助运动。因为手腕的运动只能改变被抓取工件的方位（即姿势），而手指的夹放动作不能改变工件的位置和方位，故它不计为自由度数，其他运动均计为自由度数。
手指可作开合（即夹紧和放松）运动；手腕可作回转、上下和左右摆动等运动；手臂可做前后伸缩、升降（或上下摆动即仰俯）和回转运动；立柱横向移动。也有的机械手整机具有行走机构。
上述各种运动可根据机械手的需求来选择，设计机械手时首先要确定被抓取工件所在的空间位置，及将工件搬运到规定的位置时所需的运动（不包括手指开闭动作），在大多数情况下是少于六个自由度的，专用机械手只有2-4个自由度，而通用机械手是3-6个自由度。
自由度数越多，可以完成的动作越复杂，通用性越强，应用范围也越广，但是相应地带来了技术难度大，控制系统和机械结构复杂，成本高和维修困难。自由度数少，通用性差，但技术上容易达到，结构简单，使用和维修均方便。
1.5 坐标形式
1.5.1 直角坐标式
其手臂的运动系有由三个直线运动所组成。它的特点是结构简单，定位精度高，适用于主机位置成行排列的场合。但是由于占地面积大而工作范围小以及灵活性差，限制了它的使用范围。
图1.1 直角坐标式
1.5.2 圆柱坐标式
其手臂的运动系由两个直线运动和一个回转运动所组成（沿X 轴伸缩，沿Z轴的升降，和绕Z轴的回转），占地面积小而活动范围大，结构较简单，并能达到较高的定位精度，因此应用较广泛。但沿Z轴方向运动的最低位置受到限制，故不能抓取地面上的物件。
图1.2 圆柱坐标式
1.5.3 球坐标式
其手臂的运动系由一个直线运动和两个转动所组成（即沿X轴的伸缩，绕Y轴的仰俯和绕Z轴的回转），这种手臂仰俯去抓取地面上的物件，且常常设有手腕上下摆动，使其手部保持水平位置或其他状态。这种形式的机械手具有动作灵活，占地面积小而工作范围大等特点，它适合于沿伸缩方向向外作业的传动形式。但手臂摆角误差会将手部中心误差放大。
图1.3 球坐标式
1.5.4 关节式
其手臂的运动类似人的手臂可以作几个方向的转动。它由大小两臂和立柱等组成，大小两臂之间的联接为肘关节，大臂与立柱之间的联接为肩关节，各关节均由铰链构成以实现转动，手臂的运动系由三个回转运动所组成，即大臂的仰俯，小臂的仰俯和大臂的回转。它的特点是工作范围大，动作灵活，能抓取靠近机座的物件，并能绕过机体和工作主机之间的障碍物去抓取物体，此为其它形式的机械手不可比拟的优点。
图1.4 关节坐标式
1.6 驱动方式
机械手的驱动方式是驱动执行机构运动的传动装置。常用的有液压传动、气压传动、电力传动和机械传动等四种形式。
本设计的手臂部分用步进电机驱动，步进电机的驱动运行要求足够功率的电脉冲信号按一定的顺序分配到各相绕组。为了实现这种驱动，要求有脉冲分配和功率放大功能的专门驱动电源，驱动电源和步进电机是一个有机的整体，步进电机的运行性能是电动机及其驱动电源二者配合所反映的综合效果。环形分配器的功能是将控制脉冲按规定方式分配给步进电机；功率放大器的功能是将环形分配器的输出信号进行放大，以驱动步进电机。
手腕的驱动有液压马达、驱动电动机、交流伺服电动机、齿轮传动等。
手部的驱动有活塞杆驱动液压缸、气压缸，手指驱动电磁铁，真空吸附式手部的真空泵，真空发生器等。液压与气压型的驱动装置的形式一般有双向作用与单相作用活塞杆式两种。
(a)双向作用缸(b)单作用缸常开式(c)单作用缸常闭式
图1.5 驱动装置
1.7 控制方式
有分散式顺序控制器、用继电器组成的步进式顺序控制器、
常用的逻辑部件及电路有计数器、译码器与步进器、集成脉冲电路、显示装置、步进电机的控制——脉冲分配器。
2 机械手的设计
2.1 手臂的设计
（1）滚珠丝杠
在机械手臂中采用滚珠丝杠，这是因为滚珠丝杠得摩擦力很小且运动响应速度快。由于滚珠丝杠的螺旋槽里放置了许多滚珠，丝杠在传动过程中所受的是滚动摩擦力。摩擦力较小，因此传动效率高，同时可消除低速运动时的爬行现象；在装配时施加一定的预紧力，可消除回差。
如图所示，滚珠丝杠里的滚珠从钢套管中出来，进入经过研磨的导槽，转动2-3圈以后，返回钢套管。滚珠丝杠的传动效率可以达到90%，所以只需要用极小的驱动力，并采用较小的驱动连接件，就能传递运动。通常使用两个背靠背的双螺母对滚珠丝杠进行预加载，以消除丝杆和螺母之间的间隙、提高运动精度。
(2) 同步带传动
同步带传动是综合了普通带传动和链传动优点的一种新型传动。它在带的工作面及带轮外周上均制有啮合齿，通过带齿与轮齿作啮合传动。为保证带和带轮作无滑差的同步传动，其带采用了承载后无弹性变形的高强力材料，以保证带的节距不变。它具有传动比准确、传动效率高、能吸振、噪声低、传动平稳、能高速传动、维修保养方便等优点，使用范围较广。缺点是安装精度要求高、中心距要求严格，具有一定的蠕变性。
（3）齿轮齿条传动
通常齿条是固定不动的。当齿轮转动时，齿轮轴连同拖板沿齿条方向做直线运动。这样，齿轮的旋转运动就转换成拖板的直线运动。拖板是由导杆或导轨支撑的。该装置的回差较大。
2.1.2 臂部设计要求
工业机器人的臂部由大臂、小臂（或多臂）所组成，一般具有2-3个自由度，即伸缩、回转、仰俯或升降。臂部总质量较大，受力一般较复杂。在运动时，直接承受腕部、手部和工件的静、动载荷，尤其高速运动时将产生较大的惯性力（力矩），引起冲击，影响定位
准确性。作用是支撑手部和腕部，改变手部空间位置，部分零件的重量直接影响着臂部结构的刚度和强度。
根据运动形式，抓取自由度，运动精度要满足下列要求。
1手臂应具有足够的承载能力和刚度2 导向性好3 重量和转动惯量要小4 运动要平稳、定位精度要高。
2.2 手腕的设计
2.2.1 手腕的执行方式
工业机器人的腕部是连接手部与臂部的部件，起支撑手部的作用。机器人一般具有6个自由度才能使手部达到目标位置和期望姿态。为使手部能处于空间任何方向，要求手腕能实现对空间3个坐标轴X,Y,Z的转动，既具有回转、仰俯、偏转。
（1）单自由度手腕
有回转、仰俯、偏转、平移四种执行方式。
（一）双自由度手腕执行
（三）三自由度手腕执行
图六手腕执行方式
2.3 手部的设计
图2.2.1 手腕的自由度
(2) 两、三自由度手腕
两自由度手腕和三自由度手腕主要是用单自由度手腕的这四种执行方式进行排列与组合得到的。形式多种多样。
2.3 手指的执行方式
( a ) 内撑式
( b ) 外夹式
( c ) 平移外夹式
( d ) 勾托式
( e ) 弹簧式
( f ) 气吸式
( g ) 磁吸式
2.3.2 手掌的执行方式
几种典型的手部结构
（1）回转型滑槽杠杆式手部结构
（2）筒夹内涨式手部结构
（3）移动型齿轮齿条式手部结构
（4）移动型的双连杆式手部结构
2.4手臂设计的基本方案
2.4.1执行方式的确定
滚珠丝杠副
2.4.2 确定传动形式
滚珠丝杠有螺母固定、丝杠转动并移动，丝杆转动、螺母移动，螺母转动、丝杠移动，丝杠固定、螺母转动并移动这四种方式。
本设计主要考虑用丝杆转动、螺母移动。
3 单轴驱动器
单轴驱动器的种类主要涉及丝杠的导程，直径，和最大有效行程。
每一种类中有三种形式标准型盖板型无支架型
LX系列的四大特征 1 滑块上设有定位孔，提高了组装性能（仅限盖板型） 2 采用精密磨削的滚珠丝杠，施加预压实现静音和高精度。
3 采用连体式滑块结构降低了滑台高度，最适合省空间设计。
4 底座上设有2个定位孔，提高了重复定位性能。
LX系列根据润滑分为标准润滑脂低尘润滑脂带润滑装置MX（标准润滑脂）
根据精密度分为高精密级紧密级
命名方式是 TYPE 导程精密级润滑方式如LX2602PG
单轴驱动器的构成零件底座（滑轨）滑块马达支架支撑侧轴承座挡块精密滚珠丝杠（磨削）(均有材质表面处理硬度的要求规格表主要描述滑块数马达附件有效行程安装孔尺寸
有效行程对相同底座总长的不同润滑方式的单轴驱动器是不同的。安装孔尺寸有A、P、B。˙
有效行程L=A+P*(等分数-1)+B........................(3.1)其中马达附件有步进马达T型、伺服马达A型，E型、无支架型F 型、无附件型N型，A型的每一型都有自己不同的法兰规格，每一型可选用两三种不同功率的马达型号，T型的每一型都有自己不同的法兰规格，每一型可选用2相，5相，任意角步进的马达型号。其中F型没有附件。
其中前两型有表面处理与附件安装螺丝的标准要求。
还有传感器发讯块与附件安装夹具，它们的构成零件与传感器滑轨都有适用的标准。
对于单轴驱动器还有精度基准供参考。单轴驱动器对不同滑块数的容许静负载、静力矩，相同底座总长的单轴驱动器在不同的润滑方式的滑块有不同重量，相同底座总长的单轴驱动器对应不同润滑方式的滑块有不同的惯性矩，还有相同的LX系列的不同类型对有相同底座总长的单轴驱动器的最高转速。在设计选型的过程中都要求校核，不能超标。
4 步进电机的开环和闭环控制
4.1 步进电机的特点
主要特点是能实现精确定位、精确位移，且无积累误差。这是因为步进电机运动受输入脉冲控制，其位移量是断续的，总的位移量严格等于输入的指令脉冲数或其平均转速严格正比于数量输入指令脉冲的频率。
4.2 开环控制
如果能准确控制输入指令脉冲的数量或频率，就能够完成精确的位置与速度控制，无须系统的反馈，形成所谓开环系统。
开环控制系统，由控制器、脉冲分配器、驱动电路及步进电机四部分组成。
图4.1 步进电机的开环控制
控制器主要分单片机控制，微机控制，单片机与微机联合控制。
微机控制主要分串行控制与并行控制。
开环控制的主要特点是速度控制，因为它的精度主要取决于步距角的精度和负载状况。
所以开环控制常常采用加减速定位控制方式，因为步进电机的启动频率要比连续运行频率小，所以开环系统的脉冲指令频率，只有小
于电动机的极限频率电动机才能成功启动。如果电机的工作频率总是低于极限启动频率，当然不会失步。但没有充分发挥电机的潜力，工作速度太低。
4.3 闭环控制
4.3.1 采用闭环控制的目的
对于不同的电机或者同一种电机不同的负载，很难找到通用的加减速规律，控制系统是无法预测和监视的。在某些运行速度范围宽、负载大小变化频繁的场合，步进电机很容易失步，使整个系统趋于失控。因此使提高步进电机的性能指标受到限制。另外，对于高精度的控制系统，采用开环控制往往满足不了精度的要求。因此，必须在控制回路中增加反馈环节，构成闭环控制系统。
图4.2 步进电机的闭环控制
4.3.2 闭环控制的原理与优点
闭环控制是直接或间接地检测转子的位置和速度，然后通过反馈和适当的处理，自动给出驱动的脉冲串。
采用闭环控制，不仅可以获得更加精确的位置控制和高得多、平稳得多的转速，而且可以在步进电机的许多其他领域内获得更大的通
用性。它与开环系统相比多了一个由位置传感器组成的反馈环节
4.3.3 闭环控制的分类
主要用PLC来控制。
有核步法、延迟时间法、带位置传感器的闭环控制系统等。
4.3.4 PLC控制的特点
为适应工业环境使用，与一般控制装置相比较，PLC机有以下特点：可靠性高，抗干扰能力强。
工业生产对控制设备的可靠性要求：①平均故障间隔时间长
②故障修复时间（平均修复时间）。
任何电子设备产生的故障，通常为两种 1 偶发性故障。由于外界恶劣环境如电磁干扰、超高温、超低温、过电压、欠电压、振动等引起的故障。2 永久性故障。由于元器件不可恢复的破坏而引起的故障。如果能限制偶发性故障的发生条件，如果能使PLC在恶劣环境中不受影响或能把影响的后果限制在最小范围，使PLC在恶劣条件消失后自动恢复正常，这样就能提高平均故障间隔时间。。。
硬件措施：
主要模块均采用大规模或超大规模集成电路，大量开关动作由无触点的电子存储器完成，I/O系统设计有完善的通道保护和信号调理电路。
屏蔽——对电源变压器、CPU、编程器等主要部件，采用导电、导磁良好的材料进行屏蔽，以防外界干扰。
②滤波——对供电系统及输入线路采用多种形式的滤波，如
LC或π型滤波网络，以消除或抑制高频干扰，也削弱了各种模块之间的相互影响。
③电源调整与保护——对微处理器这个核心部件所需的+5V
电源，采用多级滤波，并用集成电压调整器进行调整，以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响。
④隔离——在微处理器与I/O电路之间，采用光电隔离措施，有效地隔离I/O接口与CPU之间电的联系，减少故障和误动作；各I/O 口之间亦彼此隔离。
⑤采用模块式结构——这种结构有助于在故障情况下短时修复。一旦查出某一模块出现故障，能迅速更换，使系统恢复正常工作；同时也有助于加快查找故障原因。
软件措施：有极强的自检及保护功能。
①故障检测——软件定期地检测外界环境，如掉电、欠电压、锂电池电压过低及强干扰信号等。以便及时进行处理。
②信息保护与恢复——当偶发性故障条件出现时，不破坏PLC 内部的信息。一旦故障条件消失，就可恢复正常，继续原来的程序工作。所以，PLC在检测到故障条件时，立即把现状态存入存储器，软件配合对存储器进行封闭，禁止对存储器的任何操作，以防存储信息被冲掉。
③设置警戒时钟WDT（看门狗）——如果程序每循环执行时间超过了WDT规定的时间，预示了程序进入死循环，立即报警。
④加强对程序的检查和校验——一旦程序有错，立即报警，并
停止执行。
⑤对程序及动态数据进行电池后备——停电后，利用后备电池供电，有关状态及信息就不会丢失。
通用性强，控制程序可变，使用方便。
PLC品种齐全的各种硬件装置，可以组成能满足各种要求的控制系统，用户不必自己再设计和制作硬件装置。用户在硬件确定以后，在生产工艺流程改变或生产设备更新的情况下，不必改变PLC 的硬设备，只需改编程序就可以满足要求。因此，PLC除应用于单机控制外，在工厂自动化中也被大量采用。
功能强，适应面广，现代PLC不仅有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有数字和模拟量的输入输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能。既可控制一台生产机械、一条生产线，又可控制一个生产过程。
编程简单，容易掌握。
目前，大多数PLC仍采用继电控制形式的“梯形图编程方式”。既继承了传统控制线路的清晰直观，又考虑到大多数工厂企业电气技术人员的读图习惯及编程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形图语言的编程元件的符号和表达方式与继电器控制电路原理图相
当接近。通过阅读PLC的用户手册或短期培训，电气技术人员和技术工很快就能学会用梯形图编制控制程序。同时还提供了功能图、语句表等编程语言。
PLC在执行梯形图程序时，用解释程序将它翻译成汇编语言然
后执行（PLC内部增加了解释程序）。与直接执行汇编语言编写的用户程序相比，执行梯形图程序的时间要长一些，但对于大多数机电控制设备来说，是微不足道的，完全可以满足控制要求。
减少了控制系统的设计及施工的工作量。
由于PLC采用了软件来取代继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，控制柜的设计安装接线工作量大为减少。同时，PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，更减少了现场的调试工作量。并且，由于PLC的低故障率及很强的监视功能，模块化等等，使维修也极为方便。
体积小、重量轻、功耗低、维护方便。
PLC是将微电子技术应用于工业设备的产品，其结构紧凑，坚固，体积小，重量轻，功耗低。并且由于PLC的强抗干扰能力，易于装入设备内部，是实现机电一体化的理想控制设备。以三菱公司的F1-40M型PLC为例：其外型尺寸仅为305×110×110mm，重量
2.3kg，功耗小于25VA；而且具有很好的抗振、适应环境温、湿度变化的能力。现在三菱公司又有FX系列PLC，与其超小型品种F1系列相比：面积为47%,体积为36%，在系统的配置上既固定又灵活，输入输出可达24～128点。
5 手部握力的计算
手指握紧工件时所需要的力称为握力（夹紧力）。握力的大小与被夹紧的工件的重量、重心位置以及夹持工件的方位有关，我们
机械手毕业设计开题报告 一、选题背景及意义 随着工业自动化的发展和应用，机械手作为一种重要的智能化机器人系统，已经成为了工厂自动化生产的关键设备之一。它主要通过机械手臂和控制系统的相互配合，完成物料的搬运、装配、喷漆等工作。随着我国工业经济的快速发展，机械手在生产 过程中的应用越来越广泛；然而，由于我国的机械手制造技术还有待提升，因此市场 上的机械手品质往往有着参差不齐的状况，稳定性和持续性都不尽如人意。因此，如 何提高机械手的稳定性和可靠性，为关注的焦点。 二、研究目的 本文旨在通过对机械手的结构和控制系统的设计，提高机械手的稳定性和精准度，为机械手的普及使用和工业自动化生产提供一种新的思路和技术支持。 三、预期成果 （1）通过理论分析和实验研究，构建一种新型机械手结构，使机械手的运动更 加平稳、稳定。 （2）引入控制算法和局部运动控制等技术，提升机械手的精准度和速度。 （3）通过实际应用和多组实验数据的对比，验证该机械手的性能和可靠性。 四、研究方法 1.从机械手的结构和运动规律出发，通过ADAMS、Solidworks等有限元分析软 件对机械手进行结构仿真和性能分析。
2.设计控制系统的硬、软件结构，选择DC/AC伺服电机、编码器等关键部件，编写控制程序，实现多个轴的联动控制。 3.在机械手的不同运动轨迹上，通过“视觉传感器+控制程序”的组合方式进行 实验数据采集和处理，进而建立机械手控制的数学模型。 4.通过实验对比和分析，寻找最优化的控制参数，进一步提高机械手的控制精度和稳定性。 五、论文结构 1.绪论。介绍机械手的相关背景和意义；明确选题的目的和意义；阐述研究意义与意义；梳理研究进展，研究现状；详细介绍本文的研究思路和研究方法。 2.机械结构设计与仿真分析。通过有限元分析软件对机械手的结构进行仿真分析，提出一种优化的机械手结构方案，从而实现机械手的平稳、稳定运动。 3.控制系统设计。详细介绍机械手的控制系统结构及其硬、软件的规划，包括选择关键部件、搭建控制程序、通过局部运动控制的方式提升机械手的精准度和速度的 方法等。 4.实验数据采集和处理。探究机械手的动力学特性，采用视觉传感器结合控制程序对机械手在实际操作中的运动轨迹进行数据采集和处理，并建立机械手的运动控制 模型。 5.实验验证与数据分析。通过实验对比和多组数据的对比分析，结果将验证该机械手的控制系统的性能和可靠性。
篇一：机械手开题报告 附表6： 郑州科技学院毕业设计（论文）开题报告 注：课题来源要填写明确（如教师拟定、学生建议、某企事业单位项目等）课题类型：（1）a —工程设计；b—技术开发；c—软件工程；d—理论研究；e—调研报告 （2）x—真实课题；y—模拟课题；z—虚拟课题； 要求（1）、（2）均要填，如ay，by等。 开题报告内容：（调研资料的准备，设计的目的、要求、思路与预期成果；任务完成的 阶段内容及时间安排；完成设计（论文）所具备的条件因素等。）篇二：机械手开题报告 本科毕业设计开题报告 题目：铣床上下料机械手结构与控制系统设计 院（系）：机械工程学院 班级：机电08-4班 姓名：杨绍宝 学号： 080514010415 指导教师：李大勇 教师职称： 黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告 篇三：机械手开题报告 毕业设计（论文）开题报告 题目装配机械手机构设计 姓名冯斌海 学号 3070612115 专业班级 07机械电子04班 指导教师张智焕 分院机电与能源工程分院 日期 2011年 3月5日摘要 机械手是近几十年发展起来一种高科技自动化生产设备，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，随着工业机械化和自动化的发展以及气动技术自身的一些优点，气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业。本文就气动机械手的应用现状和发展前景作了简单概述。扩展我们的知识面和专业面，可以加强对自己的思维训练和能力培养，还可以填补空白，提高生产效率，很大的现实意义。 关键词：气动机械手；研究方向；发展趋势 1.机械手国内外发展现状 工业机械手最早应用在汽车制造工业，常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。工业机械手延伸和扩大了人的手足和大脑功能，它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高温等恶劣环境中工作：代替人完成繁重、单调重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。目前主要应用与制造业中，特别是电器制造、汽车制造、塑料加工、通用机械制造及金属加工等工业。工业机械手与数控加工中心，自动搬运小车与自动检测系统可组成柔性制造系统和计算机集成制造系统，实现生产自动化。随着生产的发展，功能和性能的不断改善和提高，机械手的应用领域日益扩大。 工业机械手是在第二次世界大战期间发展起来的，始于40年代的美国橡树岭国家实验室的搬运核原料的遥控机械操作手研究，它是一种主从型的控制系统。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。它的结构是：机体上安装一回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，
简易小型直角坐标机械手 1 机械手 1.1 机械手的定义 机械手是模仿着人手的动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。 1.2 机械手的作用 生产中应用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，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应用。 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，使用范围比较广的“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地改变工作程序，适用性较强，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。 1.3 机械手的分类及特点
工业机械手的种类很多，关于分类的问题，目前在国内尚无统一的分类标准，在此暂按使用范围、驱动方式和控制系统等进行分类。 机械手可分为专用机械手和通用机械手两种: （1）专用机械手 它是附属于主机的、具有固定程序而无独立控制系统的机械装置。专用机械手具有动作少、工作对象单一、结构简单、使用可靠和造价低等特点，适用于大批量的自动化生产的自动换刀机械手，如自动机床、自动线的上、下料机械手和加工中心。 （2）通用机械手 它是一种具有独立控制系统的、程序可变的、动作灵活多样的机械手。在性能范围内，其动作程序是可变的，通过调整可在不同场合使用，驱动系统和控制系统是独立的。通用机械手的工作范围大、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。通用机械手按其控制定位的方式不同可分为简易型和伺服型两种:简易型以“开一关”式控制定位，只能是点位控制，伺服型可以是点位的，也可以实现连续控制，伺服型具有伺服系统定位控制系统，一般的伺服型通用机械手属于数控类型。 （1）液压传动机械手 是以液压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
毕业设计（论文） 开题报告 题目重载精密机械手的末端 夹持器的设计及分析 学院机电及汽车工程学院 专业机械设计制造及其自动化 学生 学号 指导教师
一、题目的与意义 工业机械手是近几年来出现的一种技术装备，它能够模拟人体上肢的某些动作，在生产中代替人力搬运物体或操持工具进行比较简单的重复操作。而在机械手发挥其作用的时候，与产品直接接触的是机械手的末端夹持部分。所以，机械手的意义和用途对于机械手的夹持器来说也是一样的，特别是在需要移动重量较大或者装配大型零部件的时候，夹持器能否准确到位进行工作显得尤为重要。 首先，我们从国家的相关机械行业政策方面能够看出其重要地位。2010年7月以来，国家领导人高频访问装备制造企业，并强调自主创新。7月9日至11日，中共中央总书记、国家主席、中央军委主席胡锦涛在河南考察工作。胡锦涛主席希望企业能不断增强自主创新能力，不断适应市场新变化，全面提升企业竞争力。2009年5月12日，国务院办公室正式发布装备制造业调整和振兴规划，规划期为2009-2011年。“十一五”期间，我国机械工业延续了“十五”全面高速发展的好势头，产业规模跃居世界首位。“十一五”期间，机械工业的产业规模持续快速增长。2010年机械工业增加值占全国GDP的比重已超过9％；工业总产值从2005年的4万亿元增长到2010年的14万亿元，年均增速超过25％，在全国工业中的比重从16.6％提高到20.3％；规模以上企业已达10万多家，比“十五”末增加了近5万家，从业人数达到1752万人，资产总额已达到10.4万亿元，比“十五”末翻了一番。2009年，我国机械工业销售额达到1.5万亿美元，超过日本的1.2万亿美元和美国的1万亿美元，跃居世界第一，成为全球机械制造第一大国。“十二五”机械工业必须加快发展方式的转变，由过度依赖于消耗能源、资源和增加环境成本转向更多地依靠技术创新、管理创新和劳动者素质提高实现增长。生产模式努力向节能减排、绿色制造转变；产品结构努力向高端产品升级，产业技术向与信息技术等新技术的深度融合方向转变；商业模式从卖产品向卖服务方向转变；驱动模式从投资拉动向内涵驱动转变；增长点从传统产业向新兴产业方向转变。以上可以看出，我们国家正全力主张机械工业的发展。 其次，从其所在的行业来讲，它的存在是为了提高生产的自动化水平和劳动生产率，减轻工人的劳动，不仅如此，它的合理使用还可以保证产品的质量。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。对于机械手的夹持部分，能够快而准确地夹持好零部件无论是对于加工还是装配都有着非凡的意义。而且，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
码垛机械手结构设计开题报告 一、项目背景 随着国内制造业的快速发展，工业自动化技术也得到了快速的发展与 普及。作为工业自动化领域的一种典型应用，码垛机械手成为了工业 生产线上不可或缺的装备之一。码垛机械手的主要作用是将生产线上 生产出的产品垛放整齐并快速稳定的运输到指定的储存仓库中。因此，开发一款高性能、高效率的码垛机械手对提高生产效率、降低人工成 本具有重要的意义。 二、项目概述 本项目旨在设计一款高性能、高效率的码垛机械手，主要任务是在满 足高速稳定运动的基础上，解决传统机械臂在柔性控制、运动学和力 学特性等方面存在的瓶颈问题，以此提高机械臂的运动精度和控制精度，增强其自适应性能，并降低设备的故障率。 三、设计目标 1. 提高机械臂的运动精度：采用高精度编码器，精度可达到1µm，提高机械臂的运动精度。
2. 提高机械臂的自适应能力：采用多关节柔性控制技术，根据工作环境的不同，改变各关节的控制参数。 3. 降低设备故障率：采用高强度、高稳定度的材料，并采用可靠性设计的原则，从机械结构、电子控制、软件设计等多个方面进行全面考虑。 4. 提高设备的工作效率：采用高速传动器件和高速逆变器，实现高速稳定的运动和高效率的能量转换，以提高设备的工作效率。 四、设计原则 1. 结构合理：根据机械臂的特点和工作环境的不同，设计结构合理、坚固耐用的机械臂。 2. 控制精度高：采用多关节柔性控制技术，为机械臂提供更高的控制精度。 3. 自适应能力强：机械臂应具有自适应能力，能够适应工作环境的不同，根据实际情况更改关节控制参数。 4. 故障率低：采用高质量、可靠性较高的材料和元器件，结合可靠性
武汉理工大学本科学生毕业设计 （论文）开题报告 1、目的及意义（含国内外的研究现状分析） 1.1设计目的及意义 近三十年来，计算机技术、集成电子电路高度发展、人工智能理论与实践的进步、新型传感器和先进的微型机电设备等领域的突破，带来了机器人技术前所未有的发展机遇。这些突破性的新技术为机器人产业的迅速崛起奠定了基础。目前世界上使用的机器人已有百万之多，并且此数目仍在迅速增长。其应用领域也从传统的制造业、军事应用逐步拓展到服务业、空间探索等。 目前绝大多数机器人的灵活性,只是就其能够"反复编程" 而言,工作环境相对 来说是固定的,所以一般人们称之为操作手。正如人类活动范围和探索的空间是人 类进步的标志一样,机器人的智能同样体现在运动空间的大小上。为了获得更大的 独立性,人们也对机器人的灵活性及智能提出更高的要求,要求机器人能够在一定 范围内安全运动,完成特定的任务,增强机器人对环境的适应能力。因此,近年来,移 动机器人成为机器人研究领域的中心之一。 而全方位移动机器人作为移动机器人研究领域的一个重要分支，与普通移动机 器人相比，它提高了机器人的作业范围和复杂作业的适应能力。全方位机器人，就 是指如果不考虑驱动电机转速限制，机器人能够在任何时刻像平面上任何方向运动。在军事、危险操作和服务业等许多应用场合，都需要机器人能够实时通过无线 通讯接受控制命令，以期望的速度、方向和轨迹灵活自如地移动。 本次论文研究全方位移动轮式机器人主要有以下几个目的：第一，系统地学习 机器人的相关理论知识；第二，了解国内外全方位移动轮式机器人发展现状；第三，利用相关文献资料系统地设计全方位移动轮式机器人，实现其在平面的自由运动， 并用此机器人起到一定的实际作用。 1.2国内外关于该论题的研究现状
喷漆机械手开题报告 正文： ⒈引言 ⑴研究背景 在现代制造业中，喷漆工艺被广泛应用于各种产品的表面涂装 过程中。然而，传统的手动喷漆工艺存在人工操作不稳定、效率低 下等问题。为了提高涂装效率和质量，喷漆机械手被引入。 ⑵研究目的 本开题报告旨在研究喷漆机械手的工作原理、技术指标及应用 领域，分析其在工业生产中的优势和挑战，并探讨未来喷漆机械手 的发展方向。 ⒉喷漆机械手的工作原理 ⑴机械结构 喷漆机械手通常由底座、臂架、关节、末端执行器等部分组成。其结构设计旨在模拟人类手臂的运动，以实现灵活的喷涂动作。 ⑵控制系统
喷漆机械手的控制系统包括传感器、控制器和运动控制算法。 传感器用于感知环境信息，控制器负责处理传感器数据和动作指令，运动控制算法则用于实现机械手的精确运动控制。 ⒊喷漆机械手的技术指标 ⑴重复定位精度 重复定位精度是指机械手在重复进行同一动作时的位置偏差。 喷漆机械手的高重复定位精度能够确保涂装质量的一致性。 ⑵工作速度 工作速度是指机械手在执行动作时的平均速度。较高的工作速 度可以提高涂装效率。 ⑶负载能力 负载能力是指机械手能够携带的最大重量。较高的负载能力可 以满足不同工件的喷涂需求。 ⒋喷漆机械手的应用领域 ⑴汽车制造 喷漆机械手在汽车制造过程中广泛应用，能够实现对汽车外观 的高质量喷涂，提高生产效率。 ⑵家具制造
喷漆机械手可以应用于家具制造领域，提高家具表面的涂装质 量和均匀度。 ⑶电子产品制造 喷漆机械手在电子产品制造中的应用主要集中在方式、电脑等 外壳的喷涂，能够提高产品的外观质量和一致性。 ⒌喷漆机械手的优势和挑战 ⑴优势 喷漆机械手相比传统手动喷涂具有以下优势：高效、高质量、 一致性强、减少人工操作、减少废品率等。 ⑵挑战 喷漆机械手在应用过程中也面临以下挑战：感知和控制的精度 要求高、适应性较差、成本较高等。 ⒍喷漆机械手的发展方向 ⑴感知技术 喷漆机械手需要更加精确的感知技术，以实现对工件表面形状、颜色等信息的准确感知。 ⑵自适应控制算法
南京大学 毕业设计（论文)开题报告 学生姓名：学号： 专业：机械工程及自动化 设计（论文）题目:机械手设计 指导教 师： 2010年4月 4日
开题报告填写要求 1．开题报告(含“文献综述"）作为毕业设计(论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文)工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效； 2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式(可从教务处网页上下载)打印,禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3．“文献综述"应按论文的格式成文，并直接书写(或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇科技论文的信息量，一般一本参考书最多相当于三篇科技论文的信息量(不包括辞典、手册); 4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408-94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2010年3月15日”或“2010—03—15"。
毕业设计（论文）开题报告 1．结合毕业设计（论文）课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写 2000字左右的文献综述： 文献综述 摘要本文主要介绍了机械手的应用范围、机械手的组成及每个组成部分的作用、工作原理、国内外的发展趋势、发展前景和方向，机械手的应用、机械行业中使用机械手的意义，重点阐述了机械人的各个组成部分的发展趋势和应用场合。 关键词机械手发展趋势意义 1 序言 随着时代的不断进步，经济飞速发展,生活水平的逐年提高，人们的环保意识，自我安全意识也在不断加强，同时也使人们对各种产品的要求更高了，机械人显然更符合现在人们的需求。机械手轻巧、制造成本低、工作效率高、噪声较小、低温起动性较好、使用和维护方便，已在机械、化工、医药、纺织、微电子、食品、运输等领域得到了越来越广泛的运用［1]。在当今的中国社会，经济发展方式正由粗放密集型转向节约内向型，原来的生产方式必须进行较大的变革。这就要求在最短的时间内,创造出最高的加工效率，而且还要保证较高的生产质量.机械加工中的机床﹑机械手就必须符合这种条件下的生产加工。 2 机械手概况 机械手是在机械化、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、
摘要 机械手是近几十年发展起来一种高科技自动化生产设备，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，随着工业机械化和自动化的发展以及气动技术自身的一些优点，气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业。本文就气动机械手的应用现状和发展前景作了简单概述。扩展我们的知识面和专业面，可以加强对自己的思维训练和能力培养，还可以填补空白，提高生产效率，很大的现实意义。 关键词：机械手；平衡；发展趋势 1、课题来源 目前在我国的许多中小型汽车生产以及轻工业生产中，往往流水线上的作业工作还需要人工上下料，既费时费力，又影响效率。而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。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。 近年来，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。为此，我们把设计制作输送线上助力搬运机械手作为我们研究的课题。
机械手开题报告 机械手开题报告 一、项目背景 随着工业自动化程度的不断提高，在生产线上应用机器人已成为必然趋势。人工智能、机器视觉等领域的快速发展，也给机器人的智能化以及射频识别、视觉模式识别等技术提供了广阔的空间。机械手是一种机器人，它可以代替人工完成一些高频度、重复性的工作，具有质量高、效率高、成本低等优点。因此，机械手在工业生产中得到越来越广泛的应用。 本项目将设计一款具有自主控制功能的机械手，能够根据传感器所感知到的环境信息，快速准确地执行特定的操作。机械手的核心部件将采用电机、伺服电机、减速器等机械结构，控制器部分将采用单片机控制。 二、项目实施计划 1. 需求分析：了解机械手应用的场景和范围，分析市场需求，进一步明确机械手的设计规格。根据需求分析结果，确定机械手的设计方案。 2. 系统结构设计：主要包括机械结构、控制系统和软件系统的设计。机械结构设计主要涉及手臂、关节、末端执行器的设计。控制系统设计包括电机控制、编码器选择、传感器的选择和系统的软件设计等。
3. 部件选型：按照设计规格确定机械结构和控制部件的选型方案。机械结构部分主要选用电机、减速器、伺服、滑轨等底层硬件；控制部分主要选用单片机、传感器、扩展模块等。 4. 硬件实现：根据选型结果，进行电路设计、PCB布局、元 器件采购、焊接组装等工作。 5. 软件实现：按照控制的相关接口和协议进行程序设计，实现机械手的自主控制。 6. 测试验收：进行系统测试和性能测试，以验证机械手的工作状态和稳定性。测试结果应该满足项目设计规格和功能要求。 三、项目技术难点分析 1. 机械结构的设计：机械手的结构设计是影响机械手性能的重要因素，在设计过程中必须考虑准确度、稳定性和可扩展性等方面。机械手的结构设计需要通过 CAD 软件进行三维建模， 进一步分析和选择最优的设计方案。 2. 机械手控制系统的设计：机械手控制系统的设计是机械手实现自主控制的核心，系统需要考虑到系统各部分的配合和性能表现等方面，例如电机控制、编码器的选择和传感器的应用等。控制系统的设计需要根据机械结构的性能和运行状态进行不同的优化设置。 3. 软件系统开发：软件系统的开发需要考虑到与硬件系统的配
铸造搬运机械手夹持结构设计开题报告毕业设计(论文)开题报告 题目:铸造搬运机械手夹持结构设计 系别 专业 班级 姓名 学号 导师 年月日 1.毕业设计(论文)综述(题目背景、研究意义及国内外相关研究情况) 1.1机械手的概述 机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和求实现自动抓取、搬运和操 [1]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”。生产中应用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、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 [2] 用。 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
一体化生产设备。特别适合于多品种，变批量的柔性生产。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、准确度高、抗恶劣环境的能力高，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务设备，也是先进制造技术领域不可或 [4]缺的自动化设备。 1.2 机械手在国内外的发展及现状 机械手首先是从美国开始研制的，1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。它的结构是:机体上安装一个回转长臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形的。(机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。)1962年，美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制成一台数控示教再现型机械手。商名为unimate(即万能自动)。运动系统仿照坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩、用液压驱动;控制系统用磁鼓作为存储装置。不少球坐标通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年，美国机械制造公司也实验成功一种叫Vewrsatran机械手。该机械手的中央立柱可以回转、升降采用液压驱动控制系统也是示教再现型。这两种出现在六十年代初的机械手，是后来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-Vicarm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，定位误差小于?1毫米。联邦德国KnKa公司还生产一种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制。应用案例如下: 1) 德国AST机器人公司安装的180台机械手，其中约60%装在铸造厂
机械手开题报告 【正文】 一、项目背景和研究意义 （1）背景介绍 在工业生产领域，机械手已经成为自动化生产的重要工具，其 具有高效、精准、可重复操作等特点，被广泛应用于装配、搬运和 加工等工序中。随着科技的不断发展和工业需求的提升，对机械手 的性能和功能要求也越来越高，因此有必要进行机械手的研究和开发，以满足生产需求。 （2）研究意义 本项目的研究意义主要包括以下几个方面： 1、提高工业生产效率：机械手的自动化操作能够替代人工操作，大大提高生产效率，减少人力成本。 2、改善生产环境：机械手能够在危险环境和恶劣条件下工作， 减少对人体的伤害和疲劳，改善工作环境。 3、提高产品质量：机械手具有高精度和稳定性，能够准确执行 任务，提高产品加工质量和一致性。
4、推动产业发展：机械手技术的研究和应用有助于推动工业自 动化发展，提升国家制造业竞争力。 二、研究目标和内容 （1）研究目标 本研究旨在开发一种具有高效、稳定和精准操作能力的机械手，以满足工业生产的需求。具体目标包括： 1、设计和制造机械手的机械结构和运动控制系统，实现多自由度、灵活可调节的操作能力。 2、开发机械手的感知和决策系统，实现对环境和任务的感知、 理解和决策能力。 3、集成相关传感器和执行器，建立机械手的动力学模型和控制 算法，实现精准控制和操作。 （2）研究内容 本研究的内容主要包括以下几个方面： 1、机械手的结构设计：研究机械手的结构、材料选择和零部件 设计，满足机械手的工作要求。 2、运动控制系统设计：设计机械手的运动控制系统，包括伺服 控制器、驱动器和传感器等。
3、感知和决策系统研发：研究机械手的感知技术，包括视觉、 力觉和位置感知，以及相应的决策算法。 4、动力学建模与控制算法：建立机械手的运动学和动力学模型，设计相应的控制算法和策略，实现精准控制。 5、系统集成和优化：将各个系统组装集成起来，并对整个系统 进行优化和测试，确保机械手的性能和稳定性。 三、拟采用的研究方法和技术路线 （1）研究方法 本研究采用以下研究方法： 1、理论分析：对机械手的结构和运动控制进行理论分析，推导 出关键参数和限制条件。 2、实验研究：通过制作实物样机和模拟平台，进行机械手的性 能测试和优化。 3、模拟仿真：利用计算机仿真软件，建立机械手的数学模型， 并进行系统仿真和性能评估。 （2）技术路线 本研究的技术路线如下：
机械手毕业设计开题报告 机械手毕业设计开题报告 摘要： 本文旨在介绍机械手的毕业设计开题报告。机械手作为一种重要的自动化设备，广泛应用于工业生产线和各个领域。本设计旨在设计一种具有高精度和高自动 化程度的机械手，并通过实验验证其性能和可行性。本文将从设计背景、目标、方法和预期结果等方面进行详细阐述。 1. 引言 机械手是一种能够模拟人手动作的自动化装置，它通过机械结构和控制系统实 现对物体的抓取、搬运和放置等操作。随着工业自动化的不断发展，机械手在 生产线上的应用越来越广泛。然而，目前市场上的机械手普遍存在操作精度不高、自动化程度低等问题。因此，设计一种具有高精度和高自动化程度的机械 手具有重要的研究意义和应用价值。 2. 设计背景 目前市场上的机械手大多采用传统的机械结构和控制系统，其精度和自动化程 度无法满足现代工业生产的需求。因此，本设计旨在通过引入先进的传感器技 术和控制算法，设计一种具有高精度和高自动化程度的机械手，以提高生产效 率和质量。 3. 设计目标 本设计的主要目标是设计一种具有以下特点的机械手： - 高精度：能够实现对物体的准确抓取和放置，精度达到毫米级。 - 高自动化程度：能够通过编程实现自动化操作，并能够与其他设备进行联动。
- 灵活性：能够适应不同形状和尺寸的物体，并能够进行灵活的操作。 4. 设计方法 本设计将采用以下方法来实现设计目标： - 机械结构设计：采用先进的机械结构设计方法，优化机械手的运动性能和刚度。 - 传感器技术应用：引入先进的传感器技术，如视觉传感器和力传感器，以实 现对物体的准确感知和控制。 - 控制算法设计：设计高效的控制算法，实现机械手的自动化操作和精确控制。 5. 预期结果 通过本设计，预期能够实现以下结果： - 设计出一种具有高精度和高自动化程度的机械手原型。 - 通过实验验证机械手的性能和可行性。 - 提出优化方案，进一步改进机械手的性能和功能。 6. 计划安排 本设计将按照以下计划安排进行： - 第一阶段：调研和文献综述，了解机械手的发展现状和研究进展。 - 第二阶段：机械结构设计和传感器技术选型。 - 第三阶段：控制算法设计和实验验证。 - 第四阶段：数据分析和结果总结。 - 第五阶段：撰写毕业设计论文和答辩准备。 7. 创新点 本设计的创新点主要体现在以下几个方面：