机械手设计的论文[本站推荐]

第一篇：机械手设计的论文[本站推荐]

摘要：主要从工业机械手的发展现状、机械手的应用、机械部分的设计对工业机械手设计研究等方面进行阐述。

关键词：工业机械手;设计;研究;

工业机械手在工业生产中起到重要作用, 工业机械手在实际工作过程中, 必须提高机械手设计的职能, 根据企业的实际需要进行科学, 合理的进行工业机械手设计, 能为企业的发展提供服务职能。工业机械手是一种机械技术与电子技术相结合的高技术产品。采用工业机械手是提高产品质量与劳动生产率, 实现生产过程自动化, 改善劳动条件, 减轻劳动强度的一种有效手段。它是一种模仿人体上肢的部分功能, 按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术装备。工业机械手的发展现状

1.1 驱动方式发展现状

现在的工业机械手驱动方式, 大多采用电机驱动。电机驱动的工业机械手, 具有精度高、驱动力大、响应快等优点。同时采用电机驱动, 必须使用减速机构, 因此, 采用电机驱动方式的机械手的成本, 会大大高于其他方式驱动的, 因而限制了电机驱动机械手的应用。随着气动技术的高速发展, 又由于气压驱动具有其他驱动方式所没有的一些优点, 如成本低、高性价比、无污染、结构简单、抗干扰能力强等, 因而越来越多的工业机械手, 采用气动控制, 因而气动技术也得到了迅速发展。

1.2 定位精度发展现状

在气动技术发展初期, 由于技术的不成熟, 利用气压驱动的工业机械手的定位精度很低, 更无法实现在任意位置的起停, 只能靠气缸两个终点位置来实现定位, 或者采用多位气缸, 而多位气缸的定位长度, 也已经由气缸的行程确定, 同样无法实现机械手在任意位置的起停。如果要多加一个定位位置, 或者是要改变预先确定的两个定位位置之间的距离, 则需要另外再设计一个多位气缸, 这样就会导致气缸的滑块导向机构更加复杂。所以, 早期的气动工业机械手不能实现任意位置的定位, 因此限制气动工业机械手的发展。机械手的应用

2.1 合单机实现自动化

生产上出现的许多高效专用加工设备(如各种专用机床等), 如果工件的装卸等辅助作业, 继响人工操作, 不仅会增加工人劳动强度, 同时亦不能充分发挥专用设备的效能, 必然会影响劳动生产率的提高。若采用机械手代替人工上、下料, 则可改变上述不相适应的情况, 实现单机自动化生产, 并为实现多机床看管提供了条件, 如:自动机床及其上下料机械手、冲压机械手、注塑机及其取料机械手等。

2.2 组成自动生产线

在单机自动化的基础上, 若采用机械手自动装卸和输送工件, 可使一些单机连接成自动生产线。目前在轴类和盘类工件的生产线上, 采用机械手来实现自动化生产尤为广泛。如:轴类加工自动生产线及其上下料机械手、盘类加工自动生产线及其机械手、齿轮加工机床的上下料机械手等。机械部分的设计

3.1 手部

机械手的手部, 是用来抓持工件(或工具)的部件。手部抓持工件的迅速、准确和牢靠程度, 都将直接影响到机械手的工作性能, 是机械手的关键部件之一。

1)手部总体确定。手部是承担抓取刀具的机构, 由手指传力机构和驱动装置等组成, 是机械手的重要组成部分之一。根据被抓起部件的材料、形状、尺寸以及一些特性的不同, 此机械手部分为手指式。2)驱动力的计算。手指夹持工件所需要驱动力的大小, 在同一夹紧力的条件下, 随所采用的传动结构的不同而异。但其计算方法都是按照具体的传动机构进行力的分析, 根据力系平衡原理来进行的。

3.2 手腕

机械手的手腕连接于手和手臂之间, 用于调整手的方向。此机械手能旋转任何角度, 所以手腕能分别独立的绕X、Y、Z轴向实现转动, 即实现手×腕的任何角度的伸缩和转动。

手腕回转的驱动力距M通常计按下式计算:

M摩———手腕支撑处的摩擦阻力矩(N·m);

M偏——工件重心偏置的偏置力矩(N·m);

M惯——手腕运动的惯性力矩(N·m)。

3.3 手臂

手臂部是机械手的主要执行部件, 其作用是支承手部, 主要用来改变刀具的位置。手部在空间的活动范围, 主要取决于臂部的运动形式。手臂部的运动和结构形式, 对机械手的工作性能有着较大的影响。设计时应注意下列几点:

1)刚度要好。要合理选择臂部的截面形状和轮廓尺寸。实践证明, 空心杆比实心杆刚度大得多。常用钢管作臂部和导向杆, 用工字钢和槽钢作支承板, 以保证有足够的刚度。2)偏重力矩要小。偏重力矩是指臂部的总重力对其支承或回转轴所产生的力矩。其对臂部的升降运动和转动, 均将产生影响, 设计时应使臂部各部分的质量分布合理, 以减少其偏重力矩。3)自重要轻, 惯量要小。由于机械手在高速情况下经常起停和换向, 为了减少在运动状态变化时所产生的冲击, 除了必须采取有效的缓冲装置外, 还要力求结构紧凑, 自重轻, 以减少惯性力。

参考文献

[1]何兰.工业机械手研究及应用[J].电子世界, 2013(23):141.[2]刘少丽.浅谈工业机械手设计[J].机电工程技术, 2011(7):186.[3]姚二民, 王新杰, 蒿洛山.轻质杆套类物品传送用工业机械手[J].机械研究与应用, 1996(2):35.[4]转子加工线应用工业机械手[J].中小型电机技术情报, 1975(6):2.[5]日本对工业机械手的研究应用简况[J].科技简报, 1978(7):29.

第二篇：送料(物料搬运)机械手设计论文

摘 要

在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。

本文将设计一台四自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台；在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。

关键词：机器人，示教编程，伺服，制动

ABSTRACT

In the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the production efficiency, and guarantee the product quality.As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises.The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc., which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way.In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used to carry material for a punch.First I will design the structure of the base, the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot, then choose proper drive method and transmission method, building the mechanical structure of the robot.On this foundation, I will design the control system of the robot, including choosing DAQ card, servo control, feedback method and designing electric circuit of the terminal card and control software.Great attention will be paid on the reliability of the control software and the robot safety during running.The aims to realize finally include: servocontrol and brake of the joint, monitoring the movement of each joint in realtime, playback programming and modifying the program online, setting reference point and returning to reference point.KEY WORDS: robot, playback, servocontrol, brake

目 录

第1章 绪论…………………………………………………………………… 3 1.1 机器人概述…………………………………………………………… 4 1.2 机器人的历史、现状………………………………………………… 4 1.3 机器人的发展趋势…………………………………………………… 4 第2章 机器人实验平台介绍及机械手的设计……………3 2.1自由度及关节…………………………………………………………… 4 2.2 基座及连杆…………………………………………………………… 4 2.2.1 基座……………………………………………………………… 7 2.2.2 大臂……………………………………………………………… 7 2.2.3 小臂……………………………………………………………… 7 2.3 机械手的设计……………………………………………………………4 2.4 驱动方式…………………………………………………………………4 2.5 传动方式…………………………………………………………………4 2.6 制动器……………………………………………………………………4 第3章 控制系统硬件……………………………………………………………4 3.1 控制系统模式的选择……………………………………………………4 3.2 控制系统的搭建……………………………………………………… 4 3.2.1 工控机……………………………………………………………4 3.2.2 数据采集卡………………………………………………………4 3.2.3 伺服放大器………………………………………………………4 3.2.4 端子板…………………………………………………………… 4 3.2.5电位器及其标定………………………………………………… 4 3.2.6电源……………………………………………………………… 4 第4章 控制系统软件………………………………………………………… 4 4.1预期的功能…………………………………………………………… 4 4.2 实现方法………………………………………………………………4 4.2.1实时显示各个关节角及运动范围控制 ………………………4 4.2.2直流电机的伺服控制………………………………………………4 4.2.3电机的自锁…………………………………………………………4 4.2.4示教编程及在线修改程序…………………………………………4 4.2.5设置参考点及回参考点……………………………………………4 第5章 总结……………………………………………………………………… 4 5.1 所完成的工作………………………………………………………… 4 5.2 设计经验……………………………………………………………… 4 5.3 误差分析……………………………………………………………… 4 5.4 可以继续探索的方向………………………………………………… 4 致 谢……………………………………………………………………………… 4 参考文献………………………………………………………………………… 4

第5章 总结

5.1 所完成的工作

5.2 设计经验

5.3 误差分析

5.4 可以继续探索的方向

致 谢

本次毕业设计，是于德弘老师考虑到学生日后的研究方向而特意为我安排的。通过这次训练，提高了自己的动手能力、设计能力和编程水平，为学生日后顺利进入机器人这一深邃的科研领域作下了铺垫。本次毕业设计，学生收获颇多，这与于老师的悉心指导是分不开的。于老师身体状况欠佳，且公务繁忙，但是还是经常抽时间来视察学生毕业设计进度，就毕业设计过程中遇到的问题给予耐心指导，敦敦教诲，身体力行，实在令学生钦佩感动不已！特此，学生郑重向于老师表示感谢！

另外，学生还要感谢何玉成师兄和任小刚师兄，他们在学生毕业设计的过程中给出了许多有益的建议，特此表示感谢！

参考文献

[1] Craig, John J.Introduction to robotics.北京 机械工业出版社，2006 [2] Basilio Bona and Aldo Curatella.Identification of IndustrialRobot Parameters for Advanced Model-Based Controllers Design Proceedings of the 2005 IEEE International Conference on Robotics and Automation.Barcelona, Spain, April 2005 [3] 索罗门采夫.工业机器人图册.北京 机械工业出版社，1993 [4] 周伯英.工业机器人设计.北京 机械工业出版社，1995

[5] 郭洪红 贺继林 田宏宇 席巍.工业机器人技术.西安电子科技大学出版社，2006 [6] 三浦宏文.机电一体化实用手册.科学出版社 OHM社，2001 [7] 陈国联 王建华 夏建生.电子技术.西安交通大学出版社，2002 [8] 沈裕康 严武升 杨庚辰.电机与电器.北京理工大学出版社，2002 [9] 罗建军 朱丹军 顾刚 刘路放.大学C++程序设计教程.北京：高等教育出版社，2004 [10] 罗建军 崔舒宁 杨琦.大学Visual C++程序设计案例教程.北京：高等教育出版社，2004

第三篇：机械手教学设计要点

机械手的 PLC 的自动控制

一、教学目标 1.知识目标

(1掌握机械手的工作原理。(2熟练运用梯形图绘制 PLC 程序。(3掌握利用辅助继电器的编程技巧。2.能力目标

(1知道每个辅助继电器的功能。(2知道定时器是如何定时工作的。(3培养学生单独接线、编程的能力。3.情感目标

先通过机械手动作的实验, 使学生产生浓厚的兴趣。继而带着兴趣, 主动地 去学习。为了使学生容易理解,在学习过程中,先逐个分析每条语句的功能,最 后再整体讲解。

二、实验目的

1.掌握机械手的程序设计。

2.进一步加强对辅助继电器的理解和运用。3.锻炼学生的动手能力。

三、实验器材

1.FX2N-48MR 型的 PLC 主机 一台 2.机械手演示装置 一台 3.微型计算机 一台 4.编程电缆 一根 5.连接导线 若干

四、教学过程 1.引入新课

我们知道现在科技发展越来越快, 在不久的将来机器人将代替我们人类工作 今天让我们大家也尝试着做一次科学家,让机器人用他们的机械手为我们搬运 物料。

2.学生思考

(1 常用开关和传感器有何区别?(2 输入、输出点怎样定义的?(3 机器人怎样搬运?分为几个步骤? 3.教师讲解

第一节课 :复习基本指令(定时器,辅助继电器,左移位指令;解答学生的思考题。

(1常用开关是点动控制的,如果传感器检测到物料相当于常闭的开关。(2输入点是传感器,输出点是执行动作。输入点:

检测光电传感器 X2 手臂伸出限位传感器 X5 手爪下降限位传感器 X10 手爪夹紧限位传感器 X11 手爪提升限位传感器 X7 手臂缩回限位传感器 X6 手臂旋转右限位传感器 X4 输出点: 手臂前伸 Y5 手臂下降 Y4 手爪抓取物料 Y1 手臂上升 Y3 手臂缩回 Y6 手臂向右转动 Y10 第二节课 :分析机械手的工作原理 首先考虑机械手的初始状态;按下启动按钮 X0,线圈 M10得电, M10常开触头闭合;当检测光电传感器检测物料 1S 后,手臂前伸;手臂伸出限位传感器检测到位后,手臂下降;

手臂下降限位传感器检测到位后,手爪抓取物料;手爪夹紧限位传感器检测到夹紧信号 0.5S 后;手臂上升;手臂提升限位传感器检测到位后,手臂缩回;手臂缩回限位传感器检测到位后;手臂向右转动;手臂旋转右限位传感器检测到位后,手臂前伸;手臂伸出限位传感器检测到位后,手臂下降;手臂下降限位传感器检测到位后,手爪放开物料;手臂上升,手臂提升限位传感器检测到位后,手臂气缸缩回;手臂缩回限位传感器检测到位后;手臂向左转动, 等待下一个物料到位, 重 复上面的动作,在分拣气缸完成分拣后,再将物料放入输送线上。

第三节课 :在学生理解了机械手的工作原理的情况下,绘制梯形图并接线。注意强调接线安全, 不能把接地和接电源的线接反了, 否则会引起器件的损 坏。

五、探究活动

结合职业中学的特点,多开展联系生活实际的实践课,使学生多学习PLC 产生浓厚的兴趣。比如运料小车,十字路口红绿灯,抢答器等等。

第四篇：搬运机械手设计毕业论文

本工作室有大量设计资料，承接机械类毕业设计和课程设计，需购买或设计请加Q631768401

本 科 生 毕 业 设 计（论文）

题

目：学生姓名：学

号：专业班级：指导教师：

（届）

搬运机械手设计

职称：

****年**月**日

搬运机械手的设计

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，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。本文简单介绍了本课题的意义和内容，回顾了国内外机械手的发展概况，并对工件搬运机械手的研究。作者根据本课题的研究依据，对机械手的机械系统方案进行了设计，确整体结构和机、气一体化的实现方法，画出了各主要部件的机械结构图。

关键字：机械手；气动；设计研究

Design of Manipulator for Transportation Abstract：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, manipulator as to play an extremely important part in the development and income of the corporations.This paper introduces the content and practical application value of the thesis, and reviews the development of manipulators inside and abroad, and manipulator which used transport workpiece has been studied.The writer introduces the gist of research, designs the machine system project of the manipulator, confirms the gantry configuration and the realization way with the machinery, gas-motivated and draws the machine configuration picture of master parts.Key words：manipulator, pneumatics, design and study

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目 录 绪论...........................................................错误！未定义书签。1.1 前言..........................................................错误！未定义书签。1.2 机械手国内外研究现状.........................................错误！未定义书签。1.3 当今机械手具有的特点.........................................错误！未定义书签。2 机械手总体设计方案.............................................错误！未定义书签。2.1 机械手基本形式的选择.........................................错误！未定义书签。2.2 机械手的主要运动方式和部件...................................错误！未定义书签。2.3 驱动方式的选择...............................................错误！未定义书签。2.4 机械手的主要设计参数.........................................错误！未定义书签。3 机械手手部设计.................................................错误！未定义书签。3.1 手部的种类及设计基本要求.....................................错误！未定义书签。3.1.1 手部的种类.............................................错误！未定义书签。3.1.2 手部设计基本要求.......................................错误！未定义书签。3.2 手部的结构设计及尺寸的计算...................................错误！未定义书签。3.2.1 手部的设计.............................................错误！未定义书签。3.2.2 手指指端设计...........................................错误！未定义书签。3.2.3 手部各主要尺寸的确定...................................错误！未定义书签。3.3 手部夹紧气缸的设计...........................................错误！未定义书签。3.3.1 手部加紧力FN的计算.....................................错误！未定义书签。3.3.2 手部夹紧气缸主要尺寸的确定.............................错误！未定义书签。4 机械手手腕设计.................................................错误！未定义书签。4.1 手腕设计基本要求.............................................错误！未定义书签。4.2 手腕的结构设计...............................................错误！未定义书签。4.3 手腕回转气缸的设计...........................................错误！未定义书签。4.3.1 手腕转动时所需驱动力矩M驱的计算.......................错误！未定义书签。4.3.2 手腕回转气缸主要尺寸的确定.............................错误！未定义书签。5 机械手手臂设计.................................................错误！未定义书签。5.1 手臂设计的基本要求...........................................错误！未定义书签。5.2 手臂的结构设计...............................................错误！未定义书签。5.3 手臂伸缩气缸的设计...........................................错误！未定义书签。

I 本工作室有大量设计资料，承接机械类毕业设计和课程设计，需购买或设计请加Q631768401

5.3.1 手臂伸缩运动驱动力F的计算.............................错误！未定义书签。5.3.2 手臂伸缩气缸主要尺寸的确定.............................错误！未定义书签。6 机械手机身设计.................................................错误！未定义书签。6.1 机身整体的结构设计...........................................错误！未定义书签。6.1.1 常见机身的结构.........................................错误！未定义书签。6.1.2 机身整体结构的选择.....................................错误！未定义书签。6.2 机身回转气缸的设计...........................................错误！未定义书签。6.2.1 回转气缸驱动力矩M驱的计算..............................错误！未定义书签。6.2.2 机身回转气缸主要尺寸的确定.............................错误！未定义书签。6.3 机身升降机构的设计...........................................错误！未定义书签。6.3.1 手臂偏重力矩M偏的计算..................................错误！未定义书签。6.3.2 升降不自锁条件分析计算.................................错误！未定义书签。6.3.3 机身升降运动的液压缸驱动力F的计算.....................错误！未定义书签。6.3.4 轴承的选择分析.........................................错误！未定义书签。7 全文总结与展望.................................................错误！未定义书签。7.1 全文总结......................................................错误！未定义书签。7.1.1 机械系统方面...........................................错误！未定义书签。7.1.2 驱动传动方面...........................................错误！未定义书签。7.2 展望..........................................................错误！未定义书签。参考文献..........................................................................27 致谢..............................................................................28 附录..............................................................................29

II 本工作室有大量设计资料，承接机械类毕业设计和课程设计，需购买或设计请加Q631768401

附 录

1.气动搬运机械手

QDBYJXS-A0 2.手部部件

SBBJ-A1 3.花键套

HJT-A2 4.花键轴

HJZ-A2 5.活塞轴

HSZ-A2 6.回转气缸上盖

HZQGSG-A2 7.回转气缸下盖

HZQGXG-A2 8.气缸盖及导杆

QGGJDG-A2 9.升降气缸盖(底座)

SJQGGDZ-A2 10.手臂支架及导杆套

SBZJJDGT-A2 11.手指

SZ-A3 12.手指端

SZD-A3 13.手指圆柱销杆

SZYZXG-A3 14.手指支架及驱动杆套

SZZJJQDGT-A3 15.工件

GJ-A4 本工作室有大量设计资料，承接机械类毕业设计和课程设计，需购买或设计请加Q631768401

第五篇：机械手运行控制系统设计

机电系毕业设计任务书

（二）指导教师：张国同

一、设计题目机械手运行控制系统设计

（二）二、设计目标

1）掌握机械手动作流程。

2）以PLC为系统控制核心

3）掌握正确选择PLC的方法

4）掌握电气控制元件的选择与计算方法。

3）掌握液压元件选择与应用。

三、设计内容

机械手由液压元件驱动，左，右运行采用双伸出杆液压缸。机械手的基本动作： 机械手原位→下降→抓物→上升→右行→下降→放物→上升→左行→到原位结束。

1）选择正确的电气控制器件

2）选择正确的液压元件（包括液压泵和电机型号）。

3）有各步的工作状态指示。

4）有必要的电、液保护和联锁。

5）绘制电气控制原理图和液压原理图。

6）绘制元件安装布置图。

7）绘制接线图、控制方框图、控制流程图。

四、毕业设计说明书格式要求（15000字以上）。以机电系毕业设计要求为准。

1）设计题目

2）控制原理说明设计方案论证

3）主要器件选择依据与计算

4）元件明细表

5）设计总结及改进意见

6）主要参考资料

五、参考文献

工厂电气控制技术机械工业出版社 主编方承远

工厂电气控制设备机械工业出版社 主编许廖

机床电气控制技术机械工业出版社 主编王炳实

可编程序控制器的应用技术机械工业出版社 主编 王兆义

可编程序控制器的原理及程序设计电子工业出版社 主编崔亚军