机械手对目标物体的抓取

西华大学

硕士学位论文

机械手对目标物体的抓取

姓名：李亮

申请学位级别：硕士

专业：机械制造及其自动化指导教师：费凌

20090501

机械手的分类组成

机械手的组成分类 机械手的组成 一般来说，机械手主要有以下几部分组成： 1.手部(或称抓取机构) 包括手指、传力机构等，主要起抓取和放置物件的作用。 2.传送机构（或称臂部）包括手腕、手臂等，主要起改变物件方向和位置的作用。 3.驱动部分它是前两部分的动力，因此也称动力源，常用的有液压气压电力和机四种驱动形式。 4.控制部分它是机械手动作的指挥系统，由它来控制动作的顺序（程序）、位置和时间（甚至速度与加速度）等。 5.其它部分如机体、行走机构、行程检测装置和传感装置等。（侯沂,刘 涛. 2004） 2.2 机械手的分类 机械手从使用范围、运动坐标形式、驱动方式以及臂力大小四个方面的分类分别为： 1. 按使用范围分类： （1）专用机械手一般只有固定的程序，而无单独的控制系统。它从属于某种机器或生产线用以自动传送物件或操作某一工具，例如“毛坯上下料机械手”、“曲拐自动车床机械手”、“油泵凸轮轴自动线机械手”等等。这种机械手结构较 简单，成本较低，适用于动作比较简单的大批量生产的场合。 （2）通用机械手指具有可变程序和单独驱动的控制系统，不从属于某种机器，而且能自动完成传送物件或操作某些工其的机械装置。通用机械手按其定位和控制方式的不同，可分为简易型和伺服型两种。简易型只是点位控制，故属于程序控制类型，伺服型可以是点位控制，也可以是连续轨迹控制，一般属于数字控制类型（李允文，1994）。 2. 按运动坐标型式分类：

（1）直角坐标式机械手臂部可以沿直角坐标轴x、y、z三个方向移动，亦即臂部可以前后伸缩(定为沿x方向的移动)、左右移动(定为沿y方向的移动) 和上下升降(定为沿z方向的移动)（张军，冯志辉，2004）； （2）圆柱坐标式机械手手臂可以沿直角坐标轴的x和z方向移动，又可绕 z轴转动(定为绕z轴转动)，亦即臂部可以前后伸缩、上下升降和左右转动；（3）球坐标式机械手臂部可以沿直角坐标轴x方向移动，还可以绕y轴和z 轴转动，亦即手臂可以前后伸缩(沿x方向移动)、上下摆动(定为绕y轴摆动) 和左右转动(仍定为绕z轴转动)； （4）多关节式机械手这种机械手的臂部可分为小臂和大臂。其小臂和大臂的连接(肘部)以及大臂和机体的连接(肩部)均为关节(铰链)式连接，亦即小臂对大 臂可绕肘部上下摆动，大臂可绕肩部摆动多角，手臂还可以左右转动。（孙桓等，2006） 3. 按驱动方式分类： （1）液压驱动机械手以压力油进行驱动； （2）气压驱动机械手以压缩空气进行驱动； （3）电力驱动机械手直接用电动机进行驱动； （4）机械驱动机械手是将主机的动力通过凸轮、连杆、齿轮、间歇机构等传递给机械手的一种驱动方式。 4. 按机械手的臂力大小分类： （1）微型机械手臂力小于1㎏； （2）小型机械手臂力为1－10㎏； （3）中型机械手臂力为10－30㎏； （4）大型机械手臂力大于30㎏。

多孔板抓取机械手结构设计

多孔板抓取机械手的机械结构设计 系别：机电与自动化学院 专业班：机械电子工程1104班 姓名：罗雄 学号：20111100139 指导教师：王姣 2015年5月

多孔板抓取机械手的机械结构设计 Porous plate fetching manipulator structure design

摘要 本文以实际项目“细菌鉴定与培养”为背景，设计多孔板抓取机械手，是机械手具有抓取、移动多孔板的功能，能够在细菌实验中完成任务要求，实现实验过程的自动化，从而改善工作人员的工作环境和减轻工作强度，提高了实验结果的效率和精度。 本文分析了多孔板抓取机械手的工作任务以及运动方式，设计出了多孔板抓取机械手的机械结构，完成了机械手的驱动系统和传动系统的选型，根据机械手最大转矩选出了驱动电机类型以及联轴器的类型，根据机械手的运动方式，选出传动系统中的滚珠丝杠的类型。然后，根据细菌培养多孔板的结构形式，设计了合适的机械手末端执行器。完成了机械手的总装配图绘制，使用ug对机械手进行了三维建模，并导出工程图。 本论文完成了细菌实验过程中多孔板抓取机械手的初步研究，为整个实验奠定了重要基础，具有一定的应用价值。 关键词：机械手，细菌实验，结构设计

Abstract The to the actual project "identification of bacteria and culture" as the background, design of porous plate manipulator is mechanical hand is grasping, moving porous p--late, can in the experimental bacteria complete mission requirements, realize autom--ation of the experiment process, so as to improve the staff working environment and reduce the work intensity, improve the efficiency and accuracy of the experimental results. This paper analyzes the porous plate manipulator and motion design the mechanical structure of the porous plate manipulator, completed the manipulator drive system and drive system of selection, according to the manipulator maximum torque elected drive motor type and type of shaft coupling device, according to the movement of the mani- -pulator, elected the type of ball screw drive system. Then, according to the structure of the porous plate, a suitable manipulator is designed.. The total assembly drawing of the manipulator was completed, and the 3D model of the manipulator was modeled by ug, and the engineering chart was deduced.. In this thesis, the preliminary study of the porous plate grasping manipulator is accomplished, which lays the important foundation for the whole experiment, and has some application value. Key word：manipulator ，bacteria ，the structure design

机械手设计全过程

《机械系统设计》 搬运机械手控制系统设计 姓名： 学号： 学科专业：机械设计制造及其自动化

摘要 由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危机生命。因此机械手就在这样诞生了,机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一。其中的工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，它的发展是由于其积极作用正日益为人们所认识：它能部分地代替人工操作；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；能显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。 关键词：可编程控制器PLC; 机械手; 伺服马达

前言 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。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。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。用机械手可以代替人从事单调﹑重复或繁重的体力劳动﹐实现生產的机械化和自动化﹐代替人在有害环境下的手工操作﹐改善劳动条件﹐保证人身安全。20世纪40年代后期﹐美国在原子能实验中﹐首先采用机械手搬运放射性材料﹐人在安全室操纵机械手进行各种操作和实验。50年代以后﹐机械手逐步推广到工业生產部门﹐用于在高温﹑污染严重的地方取放工件和装卸材料﹐也作为机床的辅助装置在自动机床﹑自动生产线和加工中心中应用﹐完成上下料或从刀库中取放刀具并按固定程序更换刀具等操作。机械手主要由手部机构和运动机构组成。手部机构随使用场合和操作对象而不同﹐常见的有夹持﹑托持和吸附等类型。运动机构一般由液压﹑气动﹑电气装置驱动。机械手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保护人身安全，因而广泛应用机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 1.系统流程图 机械手整个搬运过程要求都能自动控制。下图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。

机械手的设计毕业设计论文

天津机电职业技术学院毕业综合实践报告 专业电气自动化 班级电气自动化三班

目录 1 机械手的基本介绍 (1) 1.1 机械手的基本结构组成 (1) 1.1.1 气动手爪 (1) 1.1.2 伸缩气缸 (1) 1.1.3 回转气缸及垫板 (2) 1.1.4 提升气缸 (2) 1.2 直线运动传动组件 (2) 1.3 气动控制回路 (3) 2 传感器部分 (5) 2.1 传感器简介 (5) 2.2 磁性开关 (5) 2.3 光电传感器和光纤传感器 (5) 3 伺服电机应用 (7) 3.1 伺服系统 (7) 3.2 交流伺服系统的位置控制模式 (8) 3.3 接线 (10) 3.4 伺服驱动器的参数设置与调整 (10) 3.4.1 参数设置方式操作说明 (11) 3.4.2 面板操作说明： (11) 3.4.3 部分参数说明 (11) 3.5 最大速度（MAX_SPEED）和启动/停止速度（SS_SPEED）12 3.6 移动包络 (13) 4 PLC程序编写 (15) 4.1 PLC的选型和I/O接线 (15) 4.2 伺服电机驱动器参数设置 (15) 4.3 编写和调试PLC控制程序 (16) 4.4 初态检查复位子程序和回原点子程序 (19) 4.5 急停处理子程序 (20) 个人收获 (23) 参考文献 (24) 附录 (25) 致谢 (28)

1 机械手的基本介绍 1.1 机械手的基本结构组成 1.1.1 气动手爪 用于在各个工作站物料台上抓取/放下工件。由一个二位五通双向电控阀控制。见图 1-1 图 1-1 气动手爪 1.1.2 伸缩气缸 用于驱动手臂伸出缩回。由一个二位五通单向电控阀控制。见图 1-2 图 1-2 伸缩气缸

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

机械手毕业设计样本

目录 第一章绪论 1.1 项目的技术背景与研究意义 1.2 取苗装置的国内外研究现状 1.2.1 国外取苗装置的研究现状 1.2.2 国内取苗装置的研究现状 1.3 论文的研究目标与研究内容 1.4 论文研究的技术路线 第二章穴盘苗自动移栽机机械手整机方案设计 2.1 穴盘苗自动移栽机机械手工作原理和结构分析2.2利用UG建立样机模型 第三章穴盘苗自动移栽机取苗装置的结构设计 3.1 取苗机构的基本构成 基本结构 ( 1) 机械手 ( 2) 穴盘定位平台 ( 3) 驱动系统 ( 4) 控制系统 PLC程序 ( 5) 底座 3.2 取苗机构的工作原理 第四章穴盘苗自动移栽机送苗装置的设计要求分析 1 穴盘育苗及穴盘的选择 2 送苗装置的工作原理和结构组成 3 送苗机构的控制系统 第五章取苗装置的实验研究 1. 取苗装置影响因素分析

2 影响取苗成功率的因素 3 取苗装置手臂角度的实验分析第六章总结与展望 1 全文总结 2 研究展望结束语参考文献致谢

第一章绪论 1.1 项目的技术背景与研究意义 随着社会进步和人民生活水平的提高, 设施农业已成为国民经济中的支柱产业, 温室蔬菜、花卉及棉花生产对发展农村经济, 增加农民收入, 丰富人民的菜篮子, 改进人民生活具有举足轻重的作用。穴盘苗移栽是近年才兴起的种植新技术, 它具有缩短生育期, 提早成熟, 提高棉花单产, 具有广阔的推广前景。过去几年温室大棚育出成品苗向大田移栽, 全部是靠人工移栽。穴盘苗自动移栽技术是温室蔬菜或花卉生产实现工厂化和自动化而采用的一种重要的种植方式。当前, 国内穴盘苗移栽的取苗、喂苗环节主要靠手工完成, 劳动强度大, 作业效率低, 不能满足规模化生产的需要, 从而制约了蔬菜生产的发展。因此, 研制开发适合中国国情、结构简单、价格低廉、性能稳定可靠的中小型穴盘苗自动移栽机迫在眉睫, 而移栽机械手是温室穴盘苗移栽自动化的关键部分, 能够完成” 穴盘定位—自动送苗—钵苗抓取—钵苗投放” 这一系列连续动作, 其性能直接影响移栽机的移栽质量。穴盘苗移栽机械手的研究对实现实现温室穴盘苗移栽生产过程自动化、减轻穴盘苗移栽作业的劳动强度、提高作物移栽质量, 推进中国温室农业作物生产机械化和自动化进程, 特别是中国” 十二五”农业发展规划的顺利实施具有重大意义。 1.2 取苗装置的国内外研究现状 国外穴盘苗移栽机取苗装置的技术较成熟, 而且大部分机型开始投入使用, 特别是应用于花卉、蔬菜等经济价值高的作物的大面积移栽, 具有很好的经济价值。国内的研究主要集中在各大高校及科研院所, 且大部分的研究成果只是样机的试制, 尚没有成型的机型投入生产应用。 1.2.1 国外取苗装置研究现状

机械手课题设计

目录 课题简介 (2) 绪论 (3) 第一章设计课题及意义 (8) 第二章设计的总体方案 (10) 第三章驱动机构的设计与计算 (11) 第一节气压及电气原理图的设计 (11) 第二节机械手的受力分析及尺寸的确定 (13) 第三节气动及电气元件的选择 (17) 第四章控制系统的设计与编程 (20) 第一节控制要求的确定 (20) 第二节PLC的选择 (21) 第三节控制程序的设计（梯形图） (23) 第四节梯形图的外部接线图及操作面板的设计 (28) 设计小结 (30) 参考文献 (31)

课题简介 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计算机的广泛应用，机械手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，使机械手更好的实现与机械化和自动化的有机结合。 机械手虽然不如人手那样灵活，但它具有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，并越来越广泛的得到了应用。 气动技术是实现生产工业自动化的方式之一，由于气压传动系统安全可靠，可以在高温、振动、腐蚀、易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射等恶劣的环境下工作，所以应用日益广泛。用气控机械手代替手工作业是工业自动化发展的一个方向。 步进电机的技术的日益成熟和广泛应用，使其定位精度高，便于控制的优势得以发挥，将步进电机与气动组合应用，使机械手的性能大大提高。 同时，随着PLC性能价格比的不断提高，PLC的应用领域非常广泛，目前，PLC在国内外广泛应用于冶、机械、石油、交通运输等各个方面。一般来说，PLC是自动生产线上不可缺少的控制部件。PLC作为一种通用的工业控制器，适用于工业机械手的控制。 在该设计中，机械手的手爪的抓紧、放松采用气压驱动，手臂的上升、下降由步进电机来驱动，底盘的旋转由直流电机驱动，控制部分采用F1系列小型PLC，型号为F1-40MR。 目前，机械手向越来越紧凑，越来越快，越来越强力的方向发展，因为，紧凑的设计可便于在车间中安装。较快的速度可提高生产量，而提高有效载荷能力可以操作更大的零件。因此我们采用气动驱动提高速度。使用PLC控制室设计紧凑。 所以我们采用PLC控制的气动机械手是综合性能比较好的机械手。

装箱机械手机构设计及分析

目录 第一章设计任务书 (2) 第二章题目分析、机械系统整体方案的设计 (3) 第三章机械执行系统方案的设计 (7) 第四章机械传动系统方案设计 (8) 第五章运动循环图设计 (11) 第六章设计小结 (14) 第七章参考资料 (15)

第一章设计任务书 设计题目：装箱机械手机构设计及分析 已知条件：在某装箱机械手机构中，要求其手的运动按简图所示JKLM，MLKJ线路重复运动。其中JK段为取物料上升（物料来自传送带）；KL段为物料水平移动；LM段为手抓放物料于箱内，故对其直线要求较高。KL段若较平直可提高装箱稳定性，但稍有误差问题不大。JK是从输送带上抓取物料，其直线度要求不高，只要能将物料提高到C的高度即可。返回时要求按原来路线逆着走。 尺寸参数为：a=120mm；b=600mm；c=50mm；d=1000mm。物料提升重量为2千克。 设计任务： * 根据上述设计要求，每人至少提出两种不同设计方案，选取其中最优的方案，进行机构简图设计。对主体机构进行运动位置分析,并按尺寸绘出相应位置时机构运动简图。（一号图纸）（尺寸要准确） * 对手爪中手指的开合机构进行机构运动方案设计。（二号图纸:含结构图,机构图） 1

* 每人编制一份设计说明书，设计方案均应写入说明书（封面、目录、内容、后记、参考书目等）内。 设计尽量考虑用已学过的机构或几种机构的组合来实现位置要求，还应考虑力求使机构运动性、加工特性、使用性能、经济性等要好。 第二章题目分析、机械系统整体方案的设计 题目分析： 从题目可以知道，要实现机械手的一系列运动需要各个机构之间的完美配合。其中所设计的装箱机械手机构中主要分为三个步骤，抓取—移动—放置。进行动作分解即有抓、上下移动、左右移动和放共6个动作。时间分配和各动作分配是这次设计的一个重点，当然设计怎样的机构来完成各项动作也是其中必须要完成的任务。 2

六自由度机械手设计

机械设计课程设计说明书 六自由度机械手 上海交通大学机械与动力工程学院专业机械工程与自动化 设计者：李晶（5030209252） 李然（5030209316） 潘楷（5030209345） 彭敏勤（5030209347） 童幸（5030209349） 指导老师: 高雪官 2006.6.16

前言 在工资水平较低的中国，制造业尽管仍属于劳动力密集型，机械手的使用已经越来越普及。那些电子和汽车业的欧美跨国公司很早就在它们设在中国的工厂中引进了自动化生产。但现在的变化是那些分布在工业密集的华南、华东沿海地区的中国本土制造厂也开始对机械手表现出越来越浓厚的兴趣，因为他们要面对工人流失率高，以及交货周期缩短带来的挑战。 机械手可以确保运转周期的一贯性，提高品质。另外，让机械手取代普通工人从模具中取出零件不仅稳定，而且也更加安全。同时，不断发展的模具技术也为机械手提供了更多的市场机会。 可见随着科技的进步，市场的发展，机械手的广泛应用已渐趋可能，在未来的制造业中，越来越多的机械手将被应用，越来越好的机械手将被创造，毫不夸张地说，机械手是人类是走向先进制造的一个标志，是人类走向现代化、高科技进步的一个象征。因此如何设计出一个功能强大，结构稳定的机械手变成了迫在眉睫的问题。

目录 一.设计要求和功能分析 4 二.基座旋转机构轴的设计及强度校核 5 三.液压泵俯仰机构零件设计和强度校核 8 四.左右摇摆机构零件设计和强度校核 11 五.连腕部俯仰机构零件设计和强度校核 14 六.旋转和夹紧机构零件设计和强度校核 19 七.机构各自由度的连接过程 25 八.设计特色 28 九.心得体会 28 十.参考文献 30 十一.任务分工 31 十二.附录（零件及装配图） 31

基于PROE的抓取机械手设计与运动仿真课程设计

目录 一、题目：基于PRO/E的抓取机械手设计与运动仿真 二、研究内容与目标： 本设计主要的研究内容是 1. 拟定机械手的整体设计方案，特别是机械手各组成部分的方案。 2. 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。 3. 各主要组成部分的设计计算，机械手的传动系统的设计。 4. 机械手装配图的绘制，编写设计计算说明书。 目标：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、特殊要求的抓取机械手的设计，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。 三、研究方法： 1.观察法 观察法是指研究者根据一定的研究目的、研究提纲或观察表，用自己的感官和辅助工具去直接观察被研究对象，从而获得资料的一种方法。 2.功能分析法 功能分析法是社会科学用来分析社会现象的一种方法，是社会调查常用的分析方法之一。 四、主要参考文献： [1] 邹庆华。数控新技术动向研究。科技创新导报，2009，（31）：89-91. [2] 艾兴肖诗纲著.切削用量简明手册[M].北京：机械工业出版社，2005.10,1~50 [3] 陈宏均著.实用机械加工工艺手册[M].北京：机械工业出版社，1996.12，167~258 [4] 杨胜群。VERICUT7.0中文版数控加工仿真技术.北京：清华大学出版社，2010. [5] 张卫卫，李建生。数控仿真技术分析及发展趋势。心声，2010:85-87. [6] 王先奎。机械制造工艺学.北京：机械工业出版社，2006.

(整理)三自由度机械手设计.

设计说明书 课题：凸轮轴加工自动线机械手 班级：数控69902 设计：沈晓春 审核： 二00五年九月

目录 一、目录 (2) 二、前言 (3) （一）机械手的用途说明 (3) （二）设计机械手的目的、意义 (3) （三）设计指导思想应达到的技术性能要求 (4) 三、设计方案论证 (5) （一）机械手的原始依据 (5) （二）机械手的运动方案论证 (6) 四、机械手各组成部件设计计算 (8) （一）抓取机械设计 (8) （二）手腕机构 (12) （三）手臂设计 (14) （四）缓冲装置设计 (22) （五）定位机构设计 (25) （六）机械手驱动系统设计 (25) 五、机械手控制系统设计 (25) 六、设计总结 (26) 七、参考文献 (27)

二、前言 （一）机械手的用途说明 机械手是模仿人手工作的机械设备。实验用机械手的设计，是指机械手臂在一定范围内的摆动，手臂的垂直方向的上下移动及手爪的伸缩运动组成。由启动系统实现各运动的驱动。它的主要作用是将工件按预定的程序自动地搬运到需要的位置，或者保持工具进行工作。机械手是利用PLC控制整个系统实现各种运动的自动化控制，且能用于教学演示。 （二）机械手的目的、意义 机械手是模仿人手的动作，生产中应用机械手可以提高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，尤其在恶劣的劳动条件下，它代替人作业的意义更加重大。因此，在机械加工中得到越来越广泛的应用。 目的是，我们对机械手的设计步骤有一定的平衡了解；也能基本掌握机械设计的方法；综合运用学过的理论知识；全面复习绘图技巧，并较好的运用于毕业设计绘图上。通过这次设计，使我了解到，自动控制的对象主要是单机或某个生产过程，智能控制则包括控制对象及整个工作环境或整个生产过程；自动控制的目标是使在系统控制的某个状态下，尽量消除环境对系统的影响，智能控制关心的使最终状态或现行状态是否合乎要求。因此，要充分考虑环境的影响；自动控制的学习来源重要是对象的状态的反馈，所以智能控制需要一个庞大的数据库；自动控制理论着重描述对象的数学模型，然后，通过各

多功能抓取机械手臂的设计 毕业设计

多功能抓取机械手臂的设计毕业设计

北方民族大学学士学位论文论文题目:多功能抓取机械手臂的设计 院(部)名称:化学与化学工程学院 学生姓名:李易丽 专业:过程装备与控制工程学号: 20091216 指导教师姓名:高阳 论文提交时间: 2013-5-11 论文答辩时间: 2013-5-12 学位授予时间: 北方民族大学教务处制

摘要 多功能机械手臂主要用于钥匙、手机、钱包、塑料瓶等物品落入马桶等狭小空间的夹取。它集抓取物体、照明和图像采集的多重功能，能轻便，经济，高效实现掉落物体的抓取工作，特别适于直管道的掏取工作。 为了实现以上功能，本设计进行相应传动机构设计（螺纹传动），抓取机构设计计算（四杆机构），蓄电照明系统的设计，图像采集系统的设计等任务，完成三维建模及机构运动仿真，绘出多功能机械手臂的装配图，零部件图。 关键词：机械手臂；螺纹传动；四杆机构；蓄电照明；图像采集

ABSTRACT Multi-function mechanical hand is mainly used to the clip the keys, cell phone, wallet, plastic bottle and other items falled into narrow space, such as the toilet. It can grab objects, light and get image acquisition and so on. It is economic, efficient to pick up the falling objects, especially for which fall into straight pipe. In order to achieve the above functions, need to design the corresponding transmission mechanism (screw drive), grasping mechanism (four bar linkage) , storage electric lighting system and image acquisition system ,complete the tasks such as the complete 3 d modeling and motion simulation, and draw multi-function mechanical arm assembly drawing, parts drawing. Keywords: Mechanical arm ；Transmission of the whorl；Four-bar mechanism； Storage electric lighting；Image acquisition

机械手手部课程设计

1 1前言 1.1工业机器人简介 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性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。 1.2世界机器人的发展 国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势： （1）工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修） （2）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；国外已有模块化装配机器人产品问市。 （3）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。 （4）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环境建模及决策控制；多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。 （5）虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。 （6）当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。美国发射到火星上的“索杰纳”机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。 1.3我国工业机器人的发展 我国的工业机器人从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，目前已基本掌握了机器人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

机械手设计毕业论文

摘要 本设计为冲床上料机械手设计。基本参数为：升降行程135mm，手臂回转角度为105°。此机械手能以34次/分的频率，传送重0.5公斤重的硒钢片。

Abstract ［单击此处键入英文摘要，内容应当与中文摘要相同］KeyWords：冲床机械手气压传动

目录 摘要 ......................................................................................................................................... I Abstract .......................................................................................................................................... II 1 1 1 6 6 8 9 3 工业机械手设计方案 (12) 3.1 工业机械手的组成 (12) 3.2 规格参数 (13)

3.3 坐标选择与分析 (14) 3.4 驱动系统选择与分析 (16) 3.4.1驱动系统的分类 (16) 17 17 19 19 20 21 21 4.1.1 吸盘的材料 (21) 4.1.2 真空吸盘的作用 (21) 4.1.3 吸盘的型号表示方法 (21)

4.1.4 理论吸吊力 (21) 4.1.5 吸盘的外形尺寸 (23) 4.1.6 真空吸盘的选用 (23) 24 24 25 26 26 28 31 5.1 机械悬臂的校核 (31) 5.2 活塞轴的校核 (37) 5.3 轴承校核 (39)

印刷电路板抓取机械手的设计

第33卷第1期2 0 18年2月 青岛大学学报（工程技术版） JOURNAL OF QINGDAO UNIVERSITY (E&T) Vol. 33 No. 1 Feb. 2 0 18 文章编号：1006 - 9798(2018)01 - 0112 - 04; D O I:10.13306/2.1006 - 9798.2018.01.022 印刷电路板抓取机械手的设计 任久帅，王继荣，苏明顺，牛山 (青岛大学机电工程学院，山东青岛266071) 摘要：针对手工抓取印刷电路板放人吸塑盒存在效率低且容易对P C B造成损害的问题，本文以某 印刷电路板公司为研究对象，设计了印刷电路板（printed c i rCuitb〇ard，P C B)自动化生产流水线， 对P C B抓取机器人进行了总体的结构设计，通过对几种机械手抓取方案的比较，选取柔性夹钳式 机械手。分析结果表明，本文设计的机械手在抓取P C B小板过程中，运动平稳，很好地实现了P C B 抓取和装盒操作。该研究为P C B抓取的研究和开发提供了理论依据，具有广阔的发展前景。 关键词：P C B;机械手部；柔性夹钳式；装盒 中图分类号：T H122;T P241.2文献标识码：A 印制电路板作为底盘，用来装载电子元器件，实现电子元器件的相互连接，传递信号[1]。美国马萨诸塞州州 立大学开发的、安装在手臂前端的仿人型机器人平台Dexter,安装了Barrett公司开发的多指机械手，该手具有 3 个手指，每个手指有4个自由度，并在指尖集成了触觉传感器25]。通过头部集成的立体视觉系统，对操作的物 体进行定位，利用设计的闭环规划控制器灵活地对物体进行抓取操作16]意大利推出的仿人机械手—Smart- H a n d手，通过腱驱动的工作原理，该机械手具有16个自由度，其中四个手指具有3个自由度，而拇指有4个自由 度68]。这个手采用Hirose欠驱动，传动结构是由滑轮、钢键和钢缆组成，并且能够驱动各个指节的运动，该手指 的运动轨迹是由扭曲刚度、滑轮半径和预载荷来确定的，可以实现精准捏取，精准力量抓取以及指尖动作等912]; 德国S C H U N K公司Lightweight设计的A r m L W A3机械手[13-15]，可以承受的最大载重为0. 5 k g，机械手臂本 体重 4 K g，具有6个自由度，其定位精度为<0. 1 m m。它采用的处理器为P o w e r P C，可以兼容多个外设，且具有 嵌人式的L i n u x内核，因此该机械手通用性很强，而且能够跟其他设备集成，比普通的机械手具有更高的可操作 空间[16];北京航空航天大学机器人研究所开发了B U A A机械手，每个机械手都有四个自由度，而且结构相同，通 过直流伺服电机实现驱动，通过齿轮传动驱动，该机械手模块化的结构设计能够完成不同的动作[720]。基于此，本文设计了P C B自动化生产流水线，对P C B抓取机器人进行总体结构设计，通过对几种机械手抓取方案的比较，选取柔性夹钳式机械手。该机械手在抓取P C B小板过程中，运动平稳，能很好地实现P C B抓取和装盒操作。该研究实现了大规模机械流水线作业，提高了生产效率。 1P C B抓取机器人 1.1整体机构工作原理 1)定位模具。在导轨上定位紧固已经携带分好的P C B小板，此时机器人腰部旋转，运动到定位模具上方 2)机器人手臂完成水平方向的旋转，并通过放置的驱动气缸来完成机械手爪的竖直运动。 3)视觉定位系统识别P C B小板的信息状况，定位P C B小板的位置，并将P C B小板的信息状况传递给控系统，从而控制机械手完成下一步指令。 4)机械手接收到抓取命令后，夹持气缸张开，推动齿轮齿条工作，使手爪部分张开到与P C B板相对应的置。机械手靠末端执行器的4个小爪夹持器夹紧P C B，完成抓取动作。 5)手臂上升，上升到位后旋转90'机械手爪移动到吸塑盒上方。 6)机器人手臂完成水平方向的旋转，并通过放置的驱动气缸来完成机械手的竖直运动。 收稿日期：2017 -04- 01;修回日期：2017 - 09 -04 作者简介：任久帅（1992 -)，男，硕士研究生，主要研究方向为机械C A D。 通讯作者：王继荣，女，博士，教授，主要研究方向为机械C A D。Email:wangjirong43@https://www.wendangku.net/doc/ff7227786.html,

搬运机械手设计说明书介绍

机械与装备工程学院 课程设计说明书（2016/2017学年第 1学期） 课程名称：机械设计课程设计 题目：搬运机械手的设计 专业班级：机械设计制造及其自动化学生姓名： 学号： 130200216 指导教师： 设计周数： 2周 设计成绩： 2016年 12月 31日

目录 第一章绪论 (1) 1.1 机械手的应用现状 (1) 1.2 机械手研究的目的、意义 (1) 1.3 设计时要解决的几个问题 (1) 第二章机械手总体方案的设计 (3) 2.1 机械手的系统工作原理及组成 (3) 2.2 机械手的基本结构及工作流程 (3) 第三章机械手的方案设计及其主要参数 (5) 3.1 坐标形式和自由度选择 (5) 3.2 执行机构 (5) 3.3 驱动系统 (6) 3.4 控制系统 (7) 第四章结构设计及优化 (8) 4.1手部夹紧气缸的设计 (8) 4.1.1手部夹紧气缸的设计 (8) 4.1.2 确定气缸直径 (9) 4.1.3 气缸作用力的计算及校核 (9) 4.1.4 缸筒壁厚的设计 (10) 4.1.5 气缸的基本组成部分及工作原理 (10) 4.2手臂结构优化设计 (10) 4.2.1问题描述 (10) 4.2.2设计分析 (10) 4.2.3建立数学模型 (12) 4.2.4优化计算 (13) 4.2.5优化结果分析 (16) 第五章 Adams运动仿真 (17) 总结与展望 (20)

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。 本设计中的搬运机械手的动作由气动缸驱动，气动缸由相应的电磁阀来控制，电磁阀由PLC控制。驱动执行元件完成，能十分方便的嵌入到各类工业生产线中。 本文中对机械手臂运用MATLAB算法进行优化设计，它使得优化过程变得非常简单、容易理解和掌握，从而避免编写各种复杂的运算程序，提高了设计效率。 用 ADAMS 软件建立虚拟样机进行仿真并优化参数，得出了机械手的运动过程的演示动画，发现设计结构能有机地结合在一起，工作平稳，并在指定的速度和负载等参数下得出了所需要的驱动力和结构参数等。虚拟样机代替物理样机对工程机械进行创新设计、测试和评估，可以降低设计成本，缩短开发周期，而且设计质量和效率都可以得到提高。 关键词:机械手，气动，优化设计，仿真

机械手设计课题报告

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。 1.3.1按用途分 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。 1.3.2按驱动方式分 （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

机械手结构设计毕业论文设计

1.绪论 1.1工业机械手设计的意义 1、熟悉机械手的应用场合及有关机械手设计的步骤； 2、机械手可以提高生产过程中的自动化程度，减轻人力，便于有节奏的生产； 3、结合机械手设计这方面的知识，在设计过程中学会怎样发现问题、研究问题、解决问题。 1.2国外的机械情况 现代工业机械手起源于20世纪50年代初，是基于示教再现和主从控制方式、能适应产品种类变更，具有多自由度动作功能的柔性自动化。 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。他的结构是：机体上安装回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的。 1962年，美国机械铸造公司在上述方案的基础之上又试制成一台数控示教再现型机械手。商名为Uni-mate(即万能自动)。运动系统仿造坦克炮塔，臂回转、俯仰，用液压驱动；控制系统用磁鼓最存储装置。不少球坐标式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（Unimaton）,专门生产工业机械手。 1962年美国机械铸造公司也试验成功一种叫Versatran机械手，原意是灵活搬运。该机械手的中央立柱可以回转，臂可以回转、升降、伸缩、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Uni-mate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制一种Uni-mate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，定位误差可小于±1毫米。 美国还十分注意提高机械手的可靠性，改进结构，降低成本。如Uni-mate公司建立了8年机械手试验台，进行各种性能的试验。准备把故障前平均时间（注：故障前