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圆柱坐标机械手结构设计

圆柱坐标式三自由度机械手

摘要

机器人不仅是一种自动化的机器。机器人是一种可重新编程的、多功能的、机械手,为实现各种任务设计成通过可改变的程序动作来移动材料、零部件、工具或是其他专用装置。

本设计设计的是一种圆柱坐标式机械手,该装置具有三个独立运动(两个直线运动、一个旋转运动)，也就是所说的三个自由度。该机构中立柱可相对于机座旋转180度，回转速度15r/min，可水平伸缩距离400mm，移动速度约0.2m/s，机械手可上下垂直运动，其垂直升降量1000mm，移动速度约0.15m/s，机械手最大夹持重量10kg，所夹持工件为圆柱形，直径范围：Ф30mm—Ф120mm。

本设计的旋转运动采用摆动液压马达（旋转液压缸）驱动，水平伸缩运动采用液压缸驱动，垂直升降运动仍采用液压缸驱动。

关键词：三自由度，圆柱坐标式，工业机器人，机械手

CYLINDRICAL COORDINATE ROBOT OF

THREE DEGREES OF FREEDOM

ABSTRACT

A robot is not simply another automated machine. A robot is a reprogrammable multifunctional manipulator designed to move material, parts, tool, or specialized devices through variable programmed motions for the performance of a variety of task.

This design is a cylindrical coordinate manipulator, the device has three separate campaigns (two straight-line movement, a rotating Movement), that is to say that the device has three degrees of freedom. The bodies of the column can be compared to frame 180-degree rotation, with the rotation speed 15 r / min. The manipulator may be stretching from the level of 400mm, with the moving speed about 0.2 m/ s. From the top to the bottom, the manipulator can do vertical movement and its vertical take-off and landing is 1000mm, with the moving speed about 0.15 m/ s. The largest weight that the device grip can lead to 10kg.The workpiece with the diameter from 30mm to 120mm that the device can grip is cylindrical.

According to the issue demands ,besides, careful thinking and ask the teacher, the rotating movements of the design opts rotating hydraulic motor (rotating cylinder) , the level of stretching movements are driven by hydraulic cylinders, vertical take-off and landing movements are still driven by hydraulic cylinders.

KEY WORDS：Three degrees of freedom, Cylindrical，Industrial robot, Manipulator

前言 (1)

第1章概述 (2)

1.1 工业机械手的概述 (2)

1.1.1 机械手的组成 (2)

1.1.2 机械手的运动与分类 (3)

1.1.3 机械手的主要参数 (4)

1.1.4 机械手的结构 (4)

1.2 工业机械手的发展 (5)

1.3 工业机械手在我国的发展与应用 (6)

第2章总体设计方案 (8)

2.1 总体设计的思路 (8)

2.1.1 思路 (8)

2.2 总体方案的确定 (8)

2.2.1 方案 (8)

第3章机械手相关的设计与计算 (9)

3.1 手指的相关设计与计算 (9)

3.1.1 手指夹紧力的计算 (9)

3.1.2 手部液压缸的选取 (11)

3.1.3 水平伸缩缸尺寸计算 (13)

3.1.4 垂直升降液压缸主要参数的确定 (14)

3.2 升降手臂的设计 (16)

3.3 立柱与托盘的设计 (17)

3.4 液压马达的设计与计算 (19)

3.5 液压泵、电机的选择 (21)

3.6 机械手的控制 (22)

第4章相关的校核 (23)

4.1 手爪扇形齿轮与齿条强度校核 (23)

结论 (24)

谢辞 (25)

参考文献 (26)

前言

机器人技术的发展，可以说是科学技术发展共同的一个综合性的结果，同时，也是为社会经济发展产生了重大影响的一门科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战中各国加强了经济的投入，就加强了本国的经济的发展。另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果，也是人类自身发展的必然结果，人类的发展随着人们逐渐的这种社会发展的情况，人们越来越不断探讨自然过程中，在改造自然过程中，认识自然过程中,需求能够解放人的一种工具。那么这种工具就是代替人们去能够从事复杂和繁重的体力劳动，实现人们对不可达世界的认识和改造，这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。另一方面，人们有各种各样的好的想法，它也归功于电子技术，计算机技术以及制造技术等相关技术的发展而产生了提供了强大的技术保证。

毕业设计是对大学所学的知识的总结和运用。它是基础知识和专业知识的统一，是理论和实践相结合，这加深了我们对所学知识的理解和灵活运用。通过查阅大量的资料，学到了很多在课堂上学不到的知识和掌握了一部分新的理念，为我们走向工作岗位奠定了一定的知识基础。同时，也是检验我们掌握所学知识的深度和力度

第1章概述

1.1 工业机械手的概述

工业机器手的用途十分广泛，它对于实现生产过程的自动化，提高劳动效率，减轻工人的劳动强度，保证工人的安全都具有重要的意义，尤其对于那些有毒、高危、多粉尘、油漆、深水作业的工作环境和有放射等恶劣环境条件下的作业，使用工业机械手和机器人更具有显著的优越性，在FMS 中要实现物流系统的正常运用，以实现坯料进入车间到加工成成品零件的全过程，使各个环节都能进行自动连接，以及机床刀具的自动调换，机械手都将起的重要的作用。随着机械工业的发展，工业机械手的应用范围会越来越广。

1.1.1 机械手的组成

工业机械手是一种模仿人手动作，并按设定的程序、轨迹、和要求代替人手抓取、搬运工件或操持工具或进行操作的自动化装置。在工业生产中应用的工业机械手简称为“机械手”。

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，各部分之间的相互关系如1-1所示。

图1-1机构相互关系图

1、执行机构

执行机构包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。

电动机械手结构设计

1 绪论 1.1工业机械手的概述工业机器手是一种可以搬运物料、零件、工具或完成多种操作功能的专用机械装置；由计算机控制，是无人参与的自主自动化控制系统；他是可编程、具有柔性的自动化系统，可以允许进行人机联系。可以通俗的理解为“机器人是技术系统的一种类别，它能以其动作复现人的动作和职能；它与传统的自动机的区别在于有更大的万能性和多目的用途，可以反复调整以执行不同的功能。” 工业机械手是人类创造的一种机器,更是人类创造的一项伟大奇迹,其研究、开发和设计是从二十世纪中叶开始的.我国的工业机械手是从80年代"七五"科技攻关开始起步,在国家的支持下,通过"七五","八五"科技攻关,目前已经基本掌握了机械手操作机的设计制造技术,控制系统硬件和软件设计技术,运动学和轨迹规划技术,生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆，孤焊，点焊，装配，搬运等机器人，其中有130多台喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线（站）上获得规模应用，孤焊机器人已经应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的看来，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距离。如：可靠性低于国外产品，机械手应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距。影响我国机械手发展的关键平台因素就是其软件，硬件和机械结构。目前工业机械手仍大量应用在制造业，其中汽车工业占第一位（占28.9%），电器制造业第二位（占16.4%），化工第三位（占11.7%）。发达国家汽车行业机械手应用占总保有量百分比为23.4%～53%，年产每万辆汽车所拥有的机械手数为（包括整车和零部件）：日本88.0台，德国64.0台，法国32.2台，英国26.9台，美国33.8台，意大利48.0台。世界工业机械手的数目虽然每年在递增，但市场是波浪式向前发展的。在新世纪的曙光下人们追求更舒适的工作条件，恶劣危险的劳动环境都需要用机器人代替人工。随着机器人应用的深化和渗透，工业机械手在汽车行业中还在不断开辟着新用途。机械手的发展也已经由最初的液压，气压控制开始向人工智能化转变，并且随着电子技术的发展和科技的不断进步，这项技术将日益完善。上料机械手与卸料机械手相比，其中上料机械手中的移动式搬运上料机械手适用于各种棒料，工件的自动搬运及上下料工作。例如铝型材挤压成型铝棒料的搬运及高温材料的自动上料作业，最大抓取棒料直径达180mm，最大抓握重量可达30公斤，最大行走距离为1200mm。根据作业要求及载荷情况，机械手各关节运动速度可调。移动式搬运上料机械手主要由手爪，小臂，大臂，手臂回转机构，小车行走机构，液压泵站电器控制系统组成，同时具有高温棒料启动疏料装置及用于安全防护用的光电保护系统。整个机械手及液压系统均集中设置在行走小车上，结构紧凑。电气控制系统采用OMRON可编程控制器，各种作业的实现可以通过编程实现。国内外实际使用的多是定位控制的机械手，没有“视觉”和“触觉”反馈。目前，世界各国正积极研制带有“视觉”和“触觉”的工业机械手，使它能够对所抓取的工件进行分辨，能选取所需要的工件，并正确的夹持工件，进而精确地在机器上定位、定向。为使机械手有“眼睛”去处理方位变化的工件和分辨形状不同的零部件，它由视觉传感器输入三个视图方向的视觉信息，通过计算机进行图形分辨，判别是否是所要抓取的工

焊接机械手的结构设计

本科毕业设计(论文) 题目：焊接机械手的结构设计系别：机电信息系专业：机械设计制造及其自动化班级：学生：学号：指导教师： 2013年5月

焊接机械手的结构设计摘要本设计为焊接机械手的结构设计，主要研究内容：腰部回转机构的设计；大、小臂和腕部回转的结构设计。本设计由整体布局入手，参考现有关节型机械臂的相关设计，初步确定腰部的转动惯量，从而确定电机的选型，安装等相关设计。在机械臂的灵活和精度的前提下完成总体结构的设计，然后根据总体结构，从而确定本设计的机械臂各个主要零部件的设计。在主要零部件的设计中，主要包括腰部壳体的设计、轴的结构设计、轴承的选择、电机的设计计算、大小臂的结构和固定等。本设计整体在现有关节型机械臂的结构上做了修改，使得它能够更好的满足本设计的设计要求。本设计结构简单、重量轻、外形尺寸小、设备费用低、运转安全、操作方便、便于维修和管理。关键词：机械手；谐波减速器；结构设计

Structure design of robot arm Abstract The design for the design of welding structure of the manipulator, the main research contents: the design of the waist turning mechanism；structure design of large, small arm and wrist rotation. This design by the overall layout with reference to the relevant design, the existing joint type manipulator, preliminary determine the moment of inertia of the waist, so as to determine the motor selection, installation and other related design. Complete the design of the overall structure of the flexible manipulator based on precision and the next, and then based on the overall structure, design of mechanical arm to determine the design of all the major components of the. The design of the main components, including the housing design, structural design of shaft, bearing selection, design and calculation of the size of motor, arm structure and fixed. The design of the whole made changes in the existing joint type manipulator structure, so that it can better meet the design requirement of this design. The design has simple structure, light weight, small size, low cost of equipment, operation safety, convenient operation, easy to repair and management. KeyWords：robot arm；harmonic drive；structure design

【精品毕设】简易机械手机械结构设计

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)

机械臂分类知识分享

机械臂分类

精品资料一、球坐标式机械手 1．球坐标式机械手是一种自由度较多、用途较广的机械手。球坐标式机械手的工作范围包括一个旋转运动、两个旋转运动、两个旋转运动加一个直线运动。 1、球坐标式机械手的基本动作（1）手臂上下运动，即俯仰运动。（2）手臂左右运动，即回转运动。（3）手臂前后运动，即伸缩运动。（4）手腕上下弯曲。（5）手腕左右摆。（6）手腕旋转运动。（7）手爪夹紧运动。（8）机械手整体移动。 2.球坐标式机械手的特点球坐标式机械手的特点是将手臂装在枢轴上，枢轴又装在叉形架上，能在垂直面内做圆弧状上下俯仰运动，它的臂可做伸缩，横向水平摆动，还可以上下摆动，工作范围和人手的动作类似。能自动选择最合理的动作线路，所以工效高。另外，由于上下摆动，它的相对体积小，而动作范围大。以行程为203mm工作油缸为例，其手臂的上下移动距离就能达到2450mm。若采用圆柱坐标式则其高度就要达到2450mm。因为球坐标式机械手比较灵活如果考虑三维扫描设计的话可以考虑球坐标式机械手二、关节式机械手 1.关节式机械手是一种适用于靠近机体操作的传动形式。它像人手一样有肘关节，可实现多个自由度，动作比较灵活，适于在狭窄空间工作。 2.关节式机械手的特点关节式机械手有大臂与小臂摆动，以及肘关节和肩关节的运动。为具有人手操作的机能，需要研制最合适的结构。关节式机械手的传动机构采用齿轮式、齿条式和摆动式。其传动机构采用哪种形式，主要根据工件的轻重来决定。若按摆动式扭矩来设计，则油缸将加大，而装载油缸的机架也将随之加大。特别是靠近关节式前端关节部分的重量对肩部影响很大。传动机构在承受负荷的同时必须承受自重，因此，传动效率低。如需要大的转动角，则宜采用摆动油缸。三、直角坐标式机械手 1.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，按直角坐标形式x、y、z 3个方向的直线进行运动。其工作范围可以是1个直线运动、2个直线运动或是3个直线运动。如在x、y、z 3个直线运动方向上各具有A 、B、C 3个回转运动，即构成6个自由度。 2、直角坐标式机械手的优点（1）产量大、节拍短，能满足高速的要求。（2）容易与生产线上的传送带和加工装配机械相配合。仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2

第三章智能机械手结构设计

第三章智能机械手的整体结构设计智能机械手的结构设计应尽可能从仿生学的角度出发，通过设计出仿人形的多指智能手来代替人手完成各种精细复杂的操作。它是机构、传动、控制三大系统的综合设计，人类的四肢经过了几十万年进化，经过了大自然的优胜劣汰的优化选择，可以说已经是最优的结构，所以本设计决定采用完全模仿能人手的结构。 3.1智能机械手的机构设计手的机构设计主要是确定机构的自由度、手指数目、机构原理、传动方案、关节、手掌的结构及几何尺寸、传感系统的布置位置。首先要求机构具有较高的运动传动精度，较好的可控性和经济性;其次要求机构本身有较佳的机械特性。本文智能机械手的设计主要包括以下七个方面： 1)手指关节运动副的型式 2)手指自由度 3)手指数目 4)手指的结构型式(关节的数目及相对姿态) 5)手指材料 6)手指具体结构设计 7)手掌结构设计 3.1.1手指关节运动副型式智能机械手的手指机构同其它任何机构一样，由若干构件组成，构件之间则通过运动副彼此相连，用来产生确定的运动。运动副相当于人手的关节。常见的运动副有转动副、移动副、螺旋副、圆柱副和球面副，它们的约束数分别为5、5、5、4和3，相应的自由度数目为l、1、1、2和3。 - - 16 - -

由于各运动副都要借助于驱动器来实现。而无论是转动的还是移动的驱动器又大多为一个自由度。所以在智能机械手关节驱动中，可以采用的只有转动副、移动副和螺旋副3种。但是采用移动副和螺旋副的关节只能够使手指获得直线运动，其灵活性明显要比只含转动副的手指要差，因此，本文所设计的智能机械手的运动副全部采用转动副。 3.1.2手指的自由度自由度多的优点是在满足指端到达空间指定点的前提下，可以调整末杆的姿态，从而保证手指与物体的接触处于最佳状态。但是我们也可以看到，自由度增多，结构也更复杂，控制也更难。对于2自由度的手指来说，虽然不存在抓取和操作物体的灵巧性，但其智能机械手的结构设计和控制设计都很方便。本文设计的智能机械手每个手指有2个关节。 3.1.3手指的数目人手能够抓取各种不同形状、不同材质的物体，其根本原因在于人手能采取各种各样的抓取姿态去适应特殊的任务要求。智能机械手的手指数目若小于3个，则无法完成对抓取物体的微细操作，当手指数为5时，是仿造人手的手指数目和结构，具有很多优势，如果技术允许可以完成人手的所有动作如图2-1，而且如果作为人的假肢则必须为5指。若手指数目多于5，由于每个关节需要分别独立驱动，如果再加上若干传感器，规划过程和控制过程都相当复杂，很难保证实时性，所以智能机械手的手指数目一般取3到5个手指。从仿生学角度出发，为能实现对各种不同形状物体的抓取，本文设计的智能机械手的手指数目取为5个。 - - 17 - -

圆柱坐标机械手结构设计概述

圆柱坐标式三自由度机械手摘要机器人不仅是一种自动化的机器。机器人是一种可重新编程的、多功能的、机械手,为实现各种任务设计成通过可改变的程序动作来移动材料、零部件、工具或是其他专用装置。本设计设计的是一种圆柱坐标式机械手,该装置具有三个独立运动(两个直线运动、一个旋转运动)，也确实是所讲的三个自由度。该机构中立柱可相关于机座旋转180度，回转速度15r/min，可水平伸缩距离400mm，移动速度约0.2m/s，机械手可上下垂直运动，其垂直升降量1000mm，移动速度约0.15m/s，机械手最大夹持重量10kg，所夹持工件为圆柱形，直径范围：

Ф30mm—Ф120mm。本设计的旋转运动采纳摆动液压马达（旋转液压缸）驱动，水平伸缩运动采纳液压缸驱动，垂直升降运动仍采纳液压缸驱动。关键词：三自由度，圆柱坐标式，工业机器人，机械手

CYLINDRICAL COORDINATE ROBOT OF THREE DEGREES OF FREEDOM ABSTRACT A robot is not simply another automated machine. A robot is a reprogrammable multifunctional manipulator designed to

move material, parts, tool, or specialized devices through variable programmed motions for the performance of a variety of task. This design is a cylindrical coordinate manipulator, the device has three separate campaigns (two straight-line movement, a rotating Movement), that is to say that the device has three degrees of freedom. The bodies of the column can be compared to frame 180-degree rotation, with the rotation speed 15 r / min. The manipulator may be stretching from the level of 400mm, with the moving speed about 0.2 m/ s. From the top to the bottom, the manipulator can do vertical movement and its vertical take-off and landing is 1000mm, with the moving speed about 0.15 m/ s. The largest weight

曲轴加工搬运机械手毕业设计(圆柱坐标)

第1章绪论 1.1工业机械手概况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制造业重要的自动化装备。它是一种自动的、位置可控的、具有编程功能的多功能操作机，这种操作机具有几个轴，能够借助可编程操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置以执行各种任务。而机械手臂的研究，开发和设计是从二十世纪中叶开始的。我国的工业机械手是从80年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”，“八五”科技攻关，目前已经基本掌握了机械手的设计制造技术，控制系统硬件及软件设计技术，运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆，弧焊，点焊，装配，搬运等机器人.其中有130多台套喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线上获得规模应用，弧焊机器人已经应用在汽车制造企业的焊装生产线上。但总的来看，我国的工业机械手技术及其工程应用水平和国外比还有一定得距离，如：可靠性低于国外产品;机械手应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距。影响我国机械手发展的关键平台因素就是其软件，硬件和机械结构。目前工业机械手仍大量应用在制造业，其中汽车工业占第一位（占28.8%），电器制造业第二位（占16.4%），化工第三位（占11.7%）。发达国家汽车行业机械手应用占保有量百分比为23.4%-53%，年产每万量汽车所拥有的机械手数为（包括整车和零部件）：日本88.0台，德国64.0台，法国32.2台，英国26.9台，美国33.8台，意大利48.0台。机械手主要由手部和运动机构组成。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

机械手设计

一、总体方案设计 1.1设计任务基本要求: 设计一个多自由度机械手（至少要有三个自由度）将最大重量为40Kg的工件，由车间的一条流水线搬到别一条线上；二条流水线的距离为：1000mm；工作节拍为：70s；工件：最大直径为160mm 的棒料； 1.2总体方案确定 1.2.1自由度自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，但是一般不包括手部（末端操作器）的开合自由度。自由度表示了机器人灵活的尺度，在三维空间中描述一个物体的位置和姿态需要六个自由度。机械手的自由度越多，越接近人手的动作机能，其通用性就越好，但是结构也越复杂，自由度的增加也意味着机械手整体重量的增加。轻型化与灵活性和抓取能力是一对矛盾，，此外还要考虑到由此带来的整体结构刚性的降低，在灵活性和轻量化之间必须做出选择。工业机器人基于对定位精度和重复定位精度以及结构刚性的考虑，往往体积庞大，负荷能力与其自重相比往往非常小。一般通用机械手有5～6个自由度即可满足使用要求（其中臂部有3个自由度，腕部和行走装置有2～3个自由度），专用机械手有1～2个自由度即可满足使用要求。在控制器的作用下，它执行将工件从一条流水线拿到另一条流水线这一动作。在满足前提条件上尽量使结构简单，所以我们这次选择5自由度机械手。 1.2.2机械手基本形式的选择常见的工业机械手根据手臂的动作形态,按坐标形式大致可以分为以下4种: (1)直角坐标型机械手：

特点：操作机的手臂具有三个移动关节，其关节轴线按直角坐标配置。优缺点：结构刚度较好，控制系统的设计最为简单，但其占空间较大，且运动轨迹单一，使用过程中效率较低。结构图： (2)圆柱坐标型机械手：特点：操作机的手臂至少有一个移动关节和一个回转关节，其关节轴线按圆柱坐标系配置。优缺点：结构刚度较好，运动所需功率较小，控制难度较小，但运动轨迹简单，使用过程中效率不高。结构图：

气动机械手升降臂结构设计分享

毕业设计(论文) 题目: 气动机械手升降臂结构设计，面板操纵式（有动力）点位示教部分控制软件设计

摘要本文简要介绍了工业机器人的概念，机械手的组成和分类，气动技术的特点，PLC控制的特点,触摸屏的特点及国内外的发展状况。本文对机械手进行总体方案设计，确定了机械手的技术参数。同时，设计计算了机械手的升降臂和回转臂结构，设计了机械手的手部结构。本文系统地研究了机械手的气动系统，对气压系统工作原理图的参数进行了了解，大大提高了绘图效率和图纸质量。利用可编程序控制器（PLC）对机械手进行控制，选取了合适的PLC型号，根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案，对机械手的面板操纵式（有动力）点位示教部分控制软件进行了设计。关键词:工业机器人；机械手；气动；可编程序控制器；触摸屏；示教

Abstract This thesis gives a brief introduction of the conception of industrial robot and domestic and overseas development of industrial robot, including components and categories of manipulator, the characteristics of the system of air pressure drive technique and PLC, and the features of touch screen calibration. This thesis makes a general designation and decides the technique parameter of manipulator. Meanwhile, it designs the elevator arm and Rotary arm structure of manipulator as well as the construction of the hand part. This thesis focus on the analyzing of the air pressure drive system of manipulator and the study of the air pressure system working principle diagram datum, which helps a lot to make a improvement in charting. With the help of PLC we attain the controlling of manipulator. In this thesis, I choose the proper type of PLC, work out the manipulation program of PLC controller according to the working progress of manipulator, and design the manipulation software of the manipulation of Control panel (Dynamic) -Point Demonstration part. Keywords: industrial robot; manipulator; air pressure drive; PLC; touch screen; Demonstration

坐标式机械手的PLC梯形图控制程序设计与调试

现代控制技术及PLC控制课程设计姓名学号 2 班级机电101 院别机械工程学院指导教师 2013年7月5日

目录第一章设计要求 (01) 1.1控制要求 (02) 1.2I/O编址并画出工作框图 (03) 1.3I/O端子接线图 (03) 第二章工艺过程 (04) 第三章操作面板布置 (05) 第四章程序规划及编制 (06) 第五章单操作工作的程序 (07) 第六章自动操作程序 (11) 第七章PLC外围端子接线图 (23) 第八章元器件清单 (24) 第九章总结 (25) 参考文献 (26)

第一章设计要求图1 坐标式机械手动作原理图 1.1控制要求如图1所示，将物体从位置A搬至位置B 机械手整个搬运过程要求都能自动控制。在启动过程中能切换到手动控制及自动控制或半自动控制，以便对设备进行调整和检修。图2是机械手控制系统的逻辑流程图。系统启动之前，机械手处于原始位置，条件是机械手在高位、左位。（1）动作顺序：机械手从原点位置下移到A处下限位→从A处夹紧物体后上升至上限为→右移至右限位→机械手下降至B处下限位→将物体放置在B处后→上升至上限位→左移至左限位（原点）为一个循环。（2）上限、A、B下限、左限、右限分辨有限位开关控制；机械手设立起动和停止开关。

（3）机械手夹紧或松开的工作状态以及到达每一个工位时，均应有状态显示。（4）机械手的夹紧和放松动作均应有1s延时，然后上升；机械手每到达一个位置均有0.5s的停顿延时，然后进行下一个动作。（5）若机械手停止时不在原点位置，可通过手动开关分别控制机械手的上升和左移，使之回到原点。（6）要求循环120次后自动停止工作并警铃报警。 1.2I/O编址并画出工作框图输入：起动按钮：I0.0 停止按钮：I0.6 输出： Q0.0 下降 Q0.1 上升 Q0.2 夹紧 Q0.3 右转 Q0.4 左转 Q0.5 原点指示 1.3I/O端子接线图该机械手控制系统所采用的PLC是德国西门子公司生产的S7-200CPU224，图3是S7-200CPU224输入/输出端子地址分配图。该机械手控制系统共使用了14个输入点，6个输出点启动 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 S7-200 CPU224 上限下限左限右限停止上升Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 下降左转右转夹紧无件单操作步进单周期连续左右上下夹松I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 工作方式选择加载选择Q0.5原点指示图3 机械手的输入/输出接线图

单片机控制三自由度圆柱坐标机械手设计

XX大学毕业设计(论文) 单片机控制三自由度圆柱坐标机械手设计专业：班级：姓名：学号：指导教师：年月

摘要近代的工业机械手是由目标机械本体、控制器系统、传感装置系统、控制系统和伺服动力器系统组成，是一种模仿人的操作、自动化控制、可多次编程、能在立体空间完成各式各样作业的Mechatronics设备。工业机械手对于提高和确保产品质量，提升生产的效率，改善工人的工作条件和快速更新产品起着非常重要的作用。工业机械手技术结合了多们学科的知识。包含机构学、计算机、控制论、信息和传感技术、人工智能、仿生学等。它是当代十分活跃，应用非常广泛的领域。机械手具有很多人类所不具有的能力，包括快速分析环境能力；抗干扰能力强，能长时间工作和工作精度高。可以说机械手是工业进步的产物，它也发挥了在当今工业的至关重要的作用。如今，机械手工业已成为世界各国备受关注的产业。随着机械手技术的快速发展，工业机械手的应用范围正在不断扩大，提出了新要求，为提高机械手教学教育的水平，我们研制出一套以实验教学为目的的机械手演示系统。本文阐述了机械手的发展历史，国内外的应用状况，及其巨大的优越性，提出了具体的机械手设计要求和进行了总体方案设计和各自由度的具体结构设计、计算。关键词：机械手；工业；传动；强度

Abstract From the industrial robot manipulator (Mechanical), controller, servo drive system and sensing device, a humanoid operation, automatic control, can repeat programming, three-dimensional space can be completed in the various operations of the electromechanical integration automatic production agency. It to stabilize, improve the product quality, improve production efficiency, plays a very important role in improving the rapid working conditions and product. Industrial robot technology is a high-tech integrated computer, control theory, mechanism, information and sensor technology, artificial intelligence, bionics multidisciplinary and form, is the contemporary research is very active, more and more widely applied in the field. The robot is on the environment of rapid response and the analysis judgment ability, and the machine can work continuously for long time, high precision, resistance to harsh environment capacity, in the sense that it is the product of the evolution of the machine, it is an important production and industrial and non-industrial sector, service equipment, automation equipment is indispensable the field of advanced manufacturing technology. Today, the robotics industry has become the world the concern of the industry. With the rapid development of robot technology, the application field of industrial robot is constantly expanding, puts forward new requirements, in order to improve the robot teaching level, we developed a set of experimental teaching for the purpose of demonstration of the robot system. This assay describes the development process of the robot, the application status at home and abroad, robot based on the specific design requirements, the overall design of the degree of freedom, the concrete structure design and calculation; Key Words: robot; industrial; transmission; strength

机械机电专业毕业设计_工业机械手结构的设计

序机械手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。 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。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司,专门生产工业机械手。 1962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。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-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。联邦德国机械制造业是从1970年开始应用机械手，主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业。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。日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进两种机械手后大力从事机械手的研究。前苏联自六十年代开始发展应用机械手，至1977年底，其中一半是国产，一半是进口。工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。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。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更

机械手结构设计

焦作大学毕业设计题目液压传动机械手的结构设计系别机电工程学院专业机械制造与自动化专业班级 1001086班姓名刘笑笑学号 100108643 指导教师刘敬平日期 2012年11月

机电工程学院毕业设计设计任务书设计题目：液压传动机械手的结构设计设计要求： 1.总装配图以及部分结构图至少五个图（折合为两张A1图纸） 2.结构设计论文（5000字以上）设计进度要求：第一周：选择毕业设计课题第二周第三周：查阅相关资料，了解机械手结构原理及其相关数据第四周第五周：书写设计论文第六周：检查各项数据及论文第七周第八周：画装配图指导教师（签名）：

机电工程学院毕业设计摘要本次设计的液压传动机械手根据规定的动作顺序，综合运用所学的基本理论、基本知识和相关的机械设计专业知识，完成对机械手的设计，并绘制必要的装配图，机械手的机械结构采用油缸、螺杆、导向筒等机械器件组成，采用液压驱动。主要结构为：手部结构、腕部结构、臂部结构。本设计只是液压机械手的结构部分，拟开发的上料机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，可代替人工在高温和危险的作业区进行作业，可抓取重量较大的工件。关键词：机械手，臂部结构，腕部结构，手部结构

机电工程学院毕业设计目录 1机械手参数确定--------------------------------------------------------------------------------------- （1） 1.1 臂力的确定--------------------------------------------------------------------------------------- （1）1.2工作范围的确定---------------------------------------------------------------------------------- （1）1.3 确定运动速度-------------------------------------------------------- （1）1.4 手臂的配置形式------------------------------------------------------ （2）1.5 位置检测装置的选择-------------------------------------------------- （2） 1.6 驱动与控制方式的选择------------------------------------------------ （3） 2 手部结构------------------------------------------------------------------------------------------（4）2.1概述-------------------------------------------------------------------------------------------------------（4）2.2 设计时应考虑的几个问题----------------------------------------------------------------------------（4）2. 3 驱动力的计算-----------------------------------------------------------------------------------------（5） 2.4 两支点回转式钳爪的定位误差的分析------------------------------------------------------------（8） 3 腕部的结构---------------------------------------------------------------------------------------（10）3.1 概述------------------------------------------------------------------------------------------------------（10）3.2 腕部的结构形式--------------------------------------------------------------------------------------（10） 3.3手腕驱动力矩的计算-----------------------------------------------------（11） 4 臂部的结构-------------------------------------------------------------------------------------（14）4.1 概述----------------------------------------------------------------------------------------------------（14） 4.2手臂直线运动机构-----------------------------------------------------------------------------------（14） 4.2.1手臂伸缩运动------------------------------------------------------------------------------------（15） 4.2.2 导向装置---------------------------------------------------------------------------------------（15） 4.2.3 手臂的升降运动-------------------------------------------------------------------------------（16）4.3 手臂回转运动----------------------------------------------------------------------------------------（17）4.4 手臂的横向移动-------------------------------------------------------------------------------------（17）4.5 臂部运动驱动力计算------------------------------------------------------------------------------（18） 4.5.1 臂水平伸缩运动驱动力的计算------------------------------------------------------------（18） 4.5.2 臂垂直升降运动驱动力的计算------------------------------------------------------------（19） 4.5.3 臂部回转运动驱动力矩的计算---------------------------------------（19） 5 致谢-----------------------------------------------------------------------------------------------------（21）6参考文献--------------------------------------------------------------------------------------------------（22

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