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
种控制算法进行控制，以达到目的，智能控制着重直接控制经验.（三）设计的指导思想，应达到的技术性能要求
结构简单：设计为三自由度的机械手臂，运动形式简单，可以把手臂设计成为沿导向装置运动，直接选用标准规格的液压缸和内胀式机械手爪，无须另行设计.
外观不要有手臂堵塞外形：设计尽量要求安装方便，各非标准件加工方便.因此，不必设计成套形式，管道也不必安排在手臂内部，可以采用软管直接连接.
本次设计的手臂不要光用于工业生产，因此，对各部件的加工精度及安装要求不高，可以在通用机床上加工完成.
三、设计方案论证
（一）机械手设计的原始数据
1.组成结构
机械手主要由执行机构、驱动系统以及位置检测等装置组成.各系统的关系如图：
控制系统→驱动系统→执行系统→抓取工件
‖——位置检测——‖
2.执行机构
包括手臂、手腕、手部和立柱等部件，有的还增设行走机构. （1）手部：即与物体接触的部件，由物体接触的形式又可分为夹持式和吸附式手部.
（2）手腕：是连接手腕和手臂的比肩，起改变工件的空间位置的作用.
（3）手臂：支撑手腕和手臂的部件以改变工件的空间位置. （4）立柱：支撑手臂的部件，手臂的各部分运动均与立柱有密切的关系.
（5）行走机构：为完成远距离的操作和扩大使用范围，可增设滚轮行走机构.
（6）机座：它是机械手的基础部件，机械手执行机构的各部分和驱动系统均安装在机座上，起支撑和联结作用.
3.驱动机构
机械手臂的驱动系统是驱动执行机构运动的出动装置，常用的有
液压传动、气压传动、电力传动和机械传动.
4.控制系统
有电力控制和射流控制两种，一般常见的为电力控制，这是机械手的重要组成部分，它支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们给予机械手的指令信息，同时按其控制系统的信息，对执行机构发出指令，必要时，对机械手的动作进行控制，当动作有错误时，发出警报信号.
5.位置检测装置
控制机械手执行机械的运动位置并随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置比较，然后控制系统进行调整，从而使执行机构一定的精度达到预定位置.
（二）机械手的运动方案论证
1.机械手的运动形式（坐标形式）确定
按机械手的运动坐标型可分：直角坐标系式机械手、圆柱坐标系式机械手、极坐标式机械手、关节式机械手.
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，亦臂部可以前后伸缩，左右移动，上下升降.采用此种坐标形工作范围小，占地空间大，定位精度好，应用较多，适用于空间布置或与自动线配合.
极坐标式机械手：手臂可以沿直角坐标轴的X方向运动，还可以绕Y轴和Z轴转动，亦手臂可前后伸缩，上下摆动，左右移动.采用此种坐标形式工作范围大，占地空间小，定位精度差，应用少.
关节式机械手：这种机械手的臂部可分为大臂和小臂，其中大臂和小臂的连接以及大臂和机体的连接均为关节式连接，亦小臂对大臂可绕肘部上下摆动一定角度，大臂可绕肩部摆动一定角度，手臂可以左右转动一定角度.采用此种坐标形式工作范围大，占地空间小，定位精度差，应用较小.
圆柱坐标戏式机械手：这种机械手的运动由两个直线运动和一个回转运动组合而成，手臂沿X、Z方向的移动，还有手臂的水平回转.此种机械手工作范围教大，灵活程度教高，占地面积小，结构比较简单，定位进度高，应用比较广泛，多为通用型.
因此本次设计我选用直角坐标系机械手.
机械手方案简图如下：
运动符号：
回转伸缩
平移手爪四、机械手各组成部件设计计算
（一）抓取机械设计
1.抓取机械机构的基本要求
要有足够的夹紧力，在确定手指的握力时，除考虑工件的重量外还应考虑在传送或操作中所产生的惯性和震动，以保证工件不致产生松动或脱落；要有足够的开合度，手指的开合度应保证工件能顺利的进入或脱开，若夹持不同直径的工件，应按最大直径的工件考虑；要保证工件在手爪中的准确位置，为使手指和被夹持的工件的反作用力外，还受到机械手在运动中所产生的惯性力和振动的影响要求是有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形，但尽量使结构简单紧凑，自重轻，并使手部的重心在手腕的回转轴线上以使手腕的扭转力矩最小为佳.保证结构紧凑，重量要轻，便于更换；应考虑手指的多用性，为适应小批量多品种工件的不同形状和尺寸的要求可制成组合式手指.
手爪的类型可分成指爪式和吸盘式；手爪式又分外夹式和内胀式.
手爪：即与物体接触的部分，由于与物体接触的形式分为夹持式和吸附式手部.钳式手部结构由手指传力.机构所组成其传力形式比
较多，如滑槽杠杆式、连杠杆式、斜契杠杆式、弹簧杠杆式等结构形式；按手指夹持工件的部分又可以分为内卡式和外卡式；模仿人手指的动作，手指可以分为一支点回转型、二支点回转型和移动型，其中以二支点回转型为例，而二支点回转型手指的两个回转支点的距离缩小到无穷小时，就变成一支点回转型手指.同理，当二支点回转型手指的手指长度变为无穷长时，就变为移动型.回转型手指开闭角较小，结构简单，制造容易，应用广泛，移动型应用较少，其结构比较复杂庞大，但移动型手指夹持变化的零件时不影响其轴心的位置，其使用于不同直径的工件.
手爪的定位误差分析如图所示：
θ
βsin 2cos min
max L R R ab +=
β为偏转角，当满足上式β角时，△误差最小.
2.手爪夹紧力的计算
本次设计中采用外夹式手爪，如下图所示：
手爪夹紧力的计算：
作用在单个手指上的作用力 1.732G/F 根据抓重大小来安排装配手指的方法.
计算式：G N K K K ????=32110
G ——抓重 Kg
K
1——夹紧方位系数 K
2——惯性力影响系数 K 3——安全系数取1.5～2
g a K +=12
a ——加速度（工件随手爪运动时产生）
g ——重力加速度 取10m/s^2
平钳口 水平位置放，水平位置夹时5.01=K
V 钳口 水平位置放，水平位置夹时f K θsin 5.01?=
平钳口 垂直放，水平夹时f K 5.01=
水平放，垂直位置夹时fV K 5.01=
V 钳口 水平放，垂直位置夹时()a K +?=θtan 5.01
平钳口 垂直夹，垂直放时f K 5.01=
水平位置夹悬臂工件H L K 31=
3.手爪的驱动装置的选择与驱动力计算
目前机械手常用的驱动方式如前所述，也有其他特殊的驱动方式，如：步进电机驱动、直线电机驱动，但应用不多.所有方式中，最常用的为液压、气动驱动方式，下面仅对这两种方式进行比较选择.液压驱动：液压驱动的主要优点是功率大，结构简单，可省去减速装置，能直接与被动的杆件相连，，响应快，伺服驱动具有较高的精度，目前多用于机器人系统.气压驱动：气压驱动的能源、结构都比较简单，但与液压驱动相比，同体积条件下，功率较小（固压底），且速度不易控制. 由于该装置的实验模型，环境要求无污染，材料经费相对短缺，精度和稳定性要求不是很高，启动力矩小，惯性小，尺寸小，只许点位控制且功率小，终上所述，所以选用液压驱动.（二）手腕机构
1.手腕的作用和动作
手腕是连接手部和手臂的部件，手腕的作用是：控制手爪的抓紧方向，以便能从任意角度抓取工件.因而它具有独立的自由度以便机械手适应复杂的动作要求，手腕运动有力轴转动称为回转运动.绕Y
轴转动称为上下摆动，绕Z 轴转动它称为左右摆动. 手腕的基本运动是回转运动和直线运动.目前实现手腕回转运动的机构，应用最多的是回转气缸，它的结构紧凑，回转角度小于36度并且要求严格的密封.设计时除应满足启动和传递过程中所需的传动力矩外，还要求手腕的结构简单、紧凑、轻巧.另外，通过手腕气缸的管道尽量从手臂的内部通过，以便手腕转动时管道不扭转、不外露、使外型整齐.而考虑到本次设计对手腕的外观要求不高，回转角度比较小的实际情况下，可以把气缸管道安排在外部. 手腕转动时所需的驱动力矩可按下式计算：M M M M 摩偏惯驱++= （Kg 2cm ）
M 驱——驱动手腕转动的驱动力矩
M 惯——惯性力矩
M 摩——手腕转动轴与支撑孔处的摩擦阻力矩
M 偏
——参与转动的部件的重量对轴线产生的偏重力矩 （1）手腕加速度运动时所产生的惯性力矩M 惯，手腕转动时的角度W ，启动过程的时间t.
()t W J J M ??+=21惯
J
1 ——手爪、手腕的转动惯量 J
2 ——工件对转轴中心的转动惯量
W ? ——手腕回转角速度变动量（可取最大值）
t ? ——变动时间1～5s
（2）手腕转动工件时工件的偏重对转动轴线的偏重力矩M 偏
E G M ?=偏
G ——手腕抓重的重量
E ——工件中心到手腕回转中心的偏心矩
（3）手腕转动在轴颈处的摩擦阻力矩
()D N D N M F 22112+=摩 （Kg 2cm ）
N N 21 ——轴承处的约束反力
D D 21——轴承直径，滑动轴承为轴颈直径，滚动轴承为滚子中心
直径
本次设计没有采用手腕部分，此举仅供参考.
（三）手臂设计
1.机械手手臂应满足的基本要求：
力学方面要有足够的刚度，重量要轻，运动要稳定，结构要美观，使用安全，维护方便，造价经济.
2.为满足基本要求而采取的机构、工艺性措施
手臂是机械手执行机构中的重要部件，它的作用是将被抓取的工件传送到给定的位置和方位上，因而一般机械手臂有三个自由度，即手指伸缩、手臂的左右回转和上下运动.手臂的各种运动通常由驱动机构和各种传动机构来实现.因此它不仅要承受被抓取工件的重量，而且要承受手指和手臂自身的重量，手臂的结构、工作范围、灵活性以及抓、重大小和定位精度等都直接影响机械手的工作性能.所以必须根据机械手的抓取重量，运动形式，运动速度及定位精度的要求来设计手臂的机构形式.
3.手臂伸缩运动的结构设计
（1）伸缩运动驱动机构设计
按手臂的结构形式分：单臂、双臂及悬挂式.按手臂的运动分：手臂有直线运动的，如：手臂的左右回转，上下摆动；有复合运动，如：直线运动和回转运动组合，两直线运动组合，两回转运动组合.a.驱动机构的结构形式如下图：
b.驱动机构的运动学计算
F F P 惯摩∑+∑=
dhp K f F π??=摩
f ——摩擦系数 Y 型密封f=0.1 K=0.3
V 型密封f=1 K=1.6
O 型密封F 摩=0.3P
h ——有效密封宽度（密封件接触长度之和）
d ——活塞杆直径
D ——活塞直径
p ——工作压力（N/mm ）Map
t V g G F ???∑=惯
△V——速度变化值（选最大值）
△t——变化时间0.1～0.5
（2）伸缩运动导向机构设计
导向机构的形式与结构：
液压驱动的机械手臂在进行伸缩时，为了防止手臂绕轴线发生转动，以保证手指的正确方向并使活塞杆不受较大的弯曲力矩作用，一增加手臂的刚性，在设计手臂的结构时，必须采用适当的导向装置，它根据手臂的安装形式，具体的结构和抓取等重要因素加以确定；同时在结构设计和布局上，应尽量减少运动部件上的重量和减少手臂对回转中心的转动惯量.
单导向杆：
采用单导向杆的结构通常比较简单，另外增加手臂的刚性和导向性，但由于要考虑结构的对称性，否则手臂会在运动是发生转动，造成手臂的转位误差，由于本次设计对手臂周向回转有一定的要求，因此单导向的导向装置不宜采用.
双导向杆：
为了手臂受力均衡，往往采用双导向杆，它可以配置在手臂伸缩的液压缸两侧，并兼顾手部和油路的管道外形比较整齐，对伸缩行程大的手臂，为了防止导向杆悬伸部分的弯曲变形，可在导向杆尾部增设辅助支撑架，以提高导向杆的刚性.在本次结构设计中，对机械手的外形要求比较低.因此，采用双导向结构.为了加工方便且不影响机械手的使用要求，把导向杆设置为外置式.
四导向杆：
对抓取较大的手臂采用四导向杆，以加强刚性，在本次设计中，由于机械手臂的质量中心不于几何中心重合，易发生翻转变形，影响机械手的正常工作，考虑到传动的平稳性，但由于为实验装置且四导向杆质量太大，所以不宜采用.其他形式的导向装置：
除上述几种的导向装置外，还有的机械手根据工作条件和实际可能，选用燕尾型的滑枕进行导向，导向性好，工作平稳.此外，也采用花键轴，导向套大直径套筒加导向键导向，以及带“V ”型槽的框形导向结构等形式的导向方式.在此设计中，由于要求结构简单，安装方便，故均不予考虑.（3）导向杆机构动力管路设计
a.管路的类型
管路的类型可分为活动软管、伸缩油管等.
b.管路类型的特点及说明
活动软管的特点是：装拆方便、维修方便、抗震性好.使用上要用管夹，占据空间尺寸大，外观差，不安全.
伸缩油管的特点是：安全性好、外观整齐、但工艺性差.
（4）手臂伸缩驱动力的计算
dhp K f F π??=摩
f ——摩擦系数 Y 型密封f=0.1 K=0.3
V 型密封f=1 K=1.6
O 型密封F 摩=0.3P
h ——有效密封宽度（密封件接触长度之和）
d ——活塞杆直径
D ——活塞直径
p ——工作压力（N/mm ）Map
t V g G F ???∑=惯
△V ——速度变化值（选最大值）
△t ——变化时间0.1～0.5
（5）伸缩机构主要构件结构强度计算
F F P 惯摩∑+∑=
4.手臂升降运动的结构设计
（1）升降机构的结构形式
机械手手臂的升降运动属于直线运动，而实现手臂的往复直线运动的机构形式比较多，常用的有活塞油缸或气缸，活塞缸和齿轮齿条机构，丝杆螺母机构以及活塞缸和连杆机构.a.液压缸（油缸）
实现直线往复运动可采用液压式或气压式驱动的活塞油缸，由于活塞油缸的体积小，重量轻，因而在机械手的手臂结构中应用较多.本次设计采用活塞气缸推动一块能沿导向杆移动，此结构简单，受力也简单，结构紧凑，传动平稳.b.活塞缸和齿轮齿条机构
在手臂的升降运动中，为了使手臂移动的距离和速度有定值的增
加，可以采用齿轮齿条传动的倍增机构，在要求工作行程大，运动速度快的冲压机械手上常用此机械手作为手臂升降运动机构.在本设计中不予考虑.
c.丝杆螺母机构
丝杆螺母传动其位移具有较高的准确性，由于丝杆螺母机构是连续的面接触，传动中不会产生冲击，传动平稳，无噪声，并能自锁，因为丝杆螺母螺旋升角较小，所以用较小的驱动力矩，可以获得较大的牵引力.此外，丝杆螺母的螺旋面之间的摩擦为滑动摩擦，故传动效率低，如果采用滚珠丝杆可提高效率，而且传动精度和定位精度均提高，在传动时灵敏读和平稳性也很好，由于磨损小，使用寿命较长，但丝杆螺母的材料、热处理和加工工艺要求很高，故成本很高.在本设计中不予考虑.
d.活塞杆和连杆机构
由活塞杆驱动连杆机构，使手臂实现升降运动，并可以获得较大的行程.
综上所述，本设计中选取液压缸.
液压缸的选用：要考虑到压力、流量、活塞的运动速度，活塞的最大允许行程和液压缸的总效率.
油液作用在单位面积上的压强p=P/A
，也是动态实验压力，是液压缸在瞬间所能承受的最高允许压力p
max
极限压力.各国规范通常规定为p
≤1.5PN MPa
max
液压缸的压力等级分为：低压，压力范围0～2.5MPa
中压，压力范围2.5～8MPa
中高压，压力范围8～16MPa
高压，压力范围16～32MPa
液压缸的流量为Q=V/t L/min
液压缸的活塞运动速度v=Q/A m/min
液压缸的重要部件就是缸筒，它的要求如下：
1.有足够的强度，能长期承受最高工作压力及短期动态实验压力而不致产生永久变形.
2.有足够的刚度，能承受活塞侧向力和安装的反作用力而不致产生弯曲.
3.内表面与活塞密封件及导向环的摩擦力作用下，能长期工作而磨损小，尺寸公差等级和形位公差等级足以保证活塞密封件的密封性.液压缸的密封元件材料一般选用氟碳橡胶.液压缸的工作介质在常温下一般采用石油型液压油.在高温下采用难燃液及特殊结构液压缸.
（2）升降运动驱动力的计算
dhp K f F π??=摩
f ——摩擦系数 Y 型密封f=0.1 K=0.3
V 型密封f=1 K=1.6
O 型密封F 摩=0.3P
h ——有效密封宽度（密封件接触长度之和）
d ——活塞杆直径
“慧鱼模型”三自由度机械手
湖北理工学院毕业设计（论文） “慧鱼模型”三自由度机械手 设 计 小 册 学院：机电工程学院 班级：机械设计与制造 指导老师： 姓名：学号：201030120130 湖北理工学院毕业设计（论文） 一、概述 ............................................................ 1 1.1机电一体化技术 ................................................... 1 1.1.1机电一体化技术的定义和内容 (1) 1.1.2机电一体化系统组成 (1) 1.2. 慧鱼机器人 ..................................................... 2 1.2.1慧鱼创意教学组合模型简介 (2) 二、机器人的组成 .....................................................
2.1组成构件 ......................................................... 3 2.2慧鱼机器人分析 ................................................... 6 2.2.1机器人机构组成 (6) 2.2.2主要成分构成及功能 (7) 2.3. 机器人的工作空间形式 ............................................ 9 2.4机器人的机械运动形态和变换控制 .................................. 11 2.5机器人的位移、速度、方向的控制方法 (13) 湖北理工学院毕业设计（论文） 一、概述 1.1机电一体化技术 1.1.1机电一体化技术的定义和内容 机电一体化技术综合应用了机械技术、计算机与信息技术、系统技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术,接口技术及系统总体技术等群体技术,从系统的观点出发,根据系统功能目标和优化组织结构目标,以智能、动力、结构、运动和感知等组成要素为基础,对各组成要素及相互之间的信息处理、接口耦合、运动传递、物质运动、能量变换机理进行研究,使得整个系统有机结合与综合集成,并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下,形成物质和能量的有规则 运动,在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。 1.1.2机电一体化系统组成 1.机械本体机械本体包括机架、机械连接、机械传动等，它是机电一体化的基础，起着支撑系统中其他功能单元、传递运动和动力的作用。 2.检测传感部分检测传感部分包括各种传感器及其信号检测电路，其作用就是检测机电一体化系统工作过程中本身和外界环境有关参量的变化，并将信息传递给电子控制单元，电子控制单元根据检查到的信息向执行器发出相应的控制。 3.电子控制单元电子控制单元是机电一体化系统的核心，负责将来自各传感器的检测信号和外部输入命令进行集中、存储、计算、分析，根据信息处理结果，按照一定的程度和节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的地进行。 4.执行器执行器的作用是根据电子控制单元的指令驱动机械部件的运动。执行器是运动部件，通常采用电力驱动、气压驱动和液压驱动等几种方式。 5.动力源动力源是机电一体化产品能量供应部分，是按照系统控制要求向机械系统提供能量和动力使系统正常运行。提供能量的方式包括电能、气能和液压
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，通过各种控制算法进行控制，以达到目的，智能控制着重直接控制经验。（三）设计的指导思想，应达到的技术性能要求 结构简单：设计为三自由度的机械手臂，运动形式简单，可以把手臂设计成为沿导向装置运动，直接选用标准规格的液压缸和内胀式机械手爪，无须另行设计。 外观不要有手臂堵塞外形：设计尽量要求安装方便，各非标准件加工方便。因此，不必设计成套形式，管道也不必安排在手臂内部，可以采用软管直接连接。 本次设计的手臂不要光用于工业生产，因此，对各部件的加工精度及安装要求不高，可以在通用机床上加工完成。
机械工程及自动化专业毕业设计论文-多自由度机械手设计
前言 1.1 课题背景及意义 机械手通过运动控制芯片、单片机、可控制编程器等来控制电机、气缸、液压缸的运动，从而模仿人手和臂的某些动作，按固定程序实现物体的抓取。它可代替人的劳动，也可以在有害环境下保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、电子、原子能等部门。目前机械手主要用于以下几个方面。 (1).恶劣的工作环境和危险的工作 在核工业中，核产品具有较强的放射性，为了人员的安全，需要机械手来完成相关的清理工作。 (2).自动化生产领域 主要用于生产上实现自动化。如当机械手末端夹持焊枪时，可以对汽车或摩托车的车体进行点焊或弧焊作业。 (3).在特殊作业场合进行极限作业 在一些高危领域经常要用到机器人去探索。目前研制出了螃蟹机器人，用于水下勘测、海洋搜寻及石油天然气的勘测。 (4).农业生产 目前研制出了太阳能农用机器人，他可以找到隐藏在农作物中的杂草，通过机械手隔断杂草，同时还可以利用机械手喷洒除草剂。 (5).军事应用 在军事应用中，军人执勤经常会遇到危险，这就需要机器人帮助完成执勤任务，当今世界机器人竞争很激烈，要在这个激烈的国际竞争中立于不败之地,就需要有我国自己的机器人产业，未来世界高科技的竞争更重要的则是人才的竞争。因此,从现在开始就应该注意培养后备力量。机械手是机器人产业的典型代表,因此可以用来作为教学应用的示例。 机械手为典型的机电产品，包含了驱动元件，控制元件，信息处理元件，执行机构，传动机构，机械本体等组成元素，并且具有控制能力强，改变控制程序灵活方便、可靠性高等特点，为学生提供了良好的学习工具。它将现代工业与教学联系在了一起，通过控制—执行这整个的过程使学生对所学的知识有一个更好的认识，从而激发学生的学习兴趣。随着当今计算机技术的飞速发展，它已突破纯开关量控制的局限，进入模拟量控制等领域。通过该机械手的教学开拓了学生专业视野，为他们迎接就业和深造的挑战打下坚实的基础。
3个自由度机械手设计
第一章引言 机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。 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力大的特点，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。 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。 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。 1.1 机械手的分类 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。它是一种独立的不附属于某一主机的装置。它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定的操作。它的特点是具备普通机械的性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。第二类是需要人工才做的，称为操作机。它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机来进行探测月球等。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类是用专用机械手，主要附属于自动机床或自动线上，用以解决机床上下料和工件送。这种机械手在国外称为“Mechanical Hand”，它是为主机服务的，由主机驱动；除少数以外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。
多自由度机械手设计说明书
本科毕业设计(论文) 题目：多自由度机械手设计 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4月
本科毕业设计(论文) 题目：多自由度机械手设计 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4月
多自由度机械手设计 摘要 随着现代科学技术的发展，机器人技术越来越受到广泛关注，在工业生产日益现代化的今天，机器人的使用变得越来越普及。因此，对于机器人技术的研究也变得越来越迫切，尤其是工业机器人方面。本论文作者针对这一领域，设计了一款液压机械机械手，该机器人拥有五个自由度。首先，作者针对该机器人的设计要求，对结构设计选择了一个最优方案，对关键零件设计并进行校核。 本课题是一个机械、液压紧密的实用性项目，文中对机械手机械结构的设计、液压系统的设计。最后，总结了全文，指出了机械手的改进措施、应用前景和发展方向。 关键词：机械手；液压系统；五个自由度
Many degrees of freedom manipulator design Abstract With the development of modern science and technology, the robot technology has been paid more and more attention, in an increasingly modernized industrial production, the use of robots is becoming more and more popular. Therefore, the research of robot technology becomes more and more urgent, especially industrial robots. The author of this thesis in this field, design of a hydraulic mechanical manipulator, the robot has five degrees of freedom. First of all, the author according to the requirement of the design of this robot, an optimal scheme of the structure design of the selection, the design of key parts and checked. This topic is a mechanical, hydraulic close practical project, design of mechanical design, mechanical structure of the hydraulic system of the mobile phone in. Finally, summarized the full text, points out the improvement measures, manipulator application prospect and development direction. Keywords: manipulator; hydraulic system; five degrees of freedom
六自由度机械手重载搬运机器人本体结构设计(全套CAD图纸)
全套设计通过答辩优秀CAD图纸QQ 36396305 XX学院 毕业设计说明书(论文) 作者: 学号： 学院(系): 专业: 题目: 重载搬运机器人本体结构设计【六自由 度机械手】 2015 年5月
全套设计通过答辩优秀CAD图纸QQ 36396305 毕业设计说明书（论文）中文摘要 机械手是一种典型的机电一体化产品，搬运机械手是机械手研究领域的热点。研究搬运机械手需要结合机械、电子、信息论、人工智能、生物学以及计算机等诸多学科知识，同时其自身的发展也促进了这些学科的发展。 本文对一种使用在搬运机械手的结构进行设计，并完成总装配图和零件图的绘制。要求对机械手模型进行力学分析，估算各关节所需转矩和功率，完成电机和减速器的选型。其次从电机和减速器的连接和固定出发，设计关节结构，并对机构中的重要连接件进行强度校核。 关键词：结构设计，机器臂，关节型机械手，结构分析
毕业设计说明书（论文）外文摘要
目录 1 绪论 (1) 1.1 引言 (2) 1.2 搬运机械手研究概况 (3) 1.2.1 国外研究现状 (3) 1.2.2 国内研究现状 (4) 1.4 搬运机械手的总体结构 (5) 1.5 主要内容 (5) 2 总体方案设计 (6) 2.1 机械手工程概述 (6) 2.2 工业机械手总体设计方案论述 (7) 2.3 机械手机械传动原理 (8) 2.4 机械手总体方案设计 (8) 2.5 本章小结 (10) 3 机械手大臂结构设计 (1) 3.1 大臂部结构设计的基本要求 (1) 3.2 大臂部结构设计 (2) 3.3 大臂电机及减速器选型 (2) 3.4 减速器参数的计算 (3) 3.5承载能力的计算 (7) 3.5.1 柔轮齿面的接触强度的计算 (7) 3.5.2 柔轮疲劳强度的计算 (7) 3.6 轴的计算校核 (8) 3.7 大臂的平衡设计 (11) 3.7.1 弹簧的受力分析 (11) 3.7.2 弹簧的设计计算 (14) 4机械手小臂结构设计 (18) 4.1 腕部设计 (18) 4.2 小臂部结构设计 (31)
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 TOPWORK 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 2006616
、八— 刖言 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 - ?- ■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 一. 任务分工31 十二.附录（零件及装配图）31
四自由度机械手控制系统设计
前言 可编程控制器是20世纪70年代以来，在集成电路，计算机技术基础上发展起来的一种新型工业控制设备。由于具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点，国外已广泛应用于自动化控制的各个领域，并已成为现实工业生产自动化的支柱产品。近年来，国内在PLC技术与产品开发应用方面发展很快，除有许多从国外引进的设备，自动化生产线外，国内的机床设备已越来越多采用PLC控制系统采用控制系统取代传统的继电—接触器控制系统小；价格上能与继电—接触器控制系统竞争；易于在现场变更程序；便于使用、维护、维修；能直接推动电磁阀，接触器与之相当的执行机构；能向中央执行机构；能向中央数据处理系统直接传播数据等。 本课题是基于PLC控制四自由度机械手运行。 工业机械手是一种模仿人体上肢部分功能，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设备，它可以代替手的繁重劳动，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。有着广阔的发展前途。本课题通PLC自动控制对机械手实现机械手规定动作并实现回原点、手动方式和自动方式三种工作方式的选择，并对系统进行运行效率分析。
摘要 随着工业机械手的进一步发展，其发展将更趋向于人性化、智能化并将在更加广泛的领域得到应用。机械手是一种模仿人体上肢运动的机器，它能按照预定要求输送工种或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。因而具有强大的生命力，受到人们的广泛重视和欢迎。工业机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，提高劳动生产率和自动化水平。通过对机械制造与自动化大学专科三年的所学知识进行整合，对工业机械手各部分机械结构和功能的论述和分析，确定机械手的工作原理和运动机理。设计了一种四自由度机械手，采用可编程序控制器（PLC）设计其控制系统,以提高其工作的稳定性能。 关键词：机械手梯形图 PLC 电磁阀 Abstract With the further development of industrial robots, and its development tends to be more humane, intelligent and in a wider range of applications. Manipulator is a kind of imitation of the upper body movement machine, it can be scheduled according to request type or holds the automation tool operation of technical equipment, industrial automation, promote the production of industrial production of the further development plays an important role .Manipulator noted extensively and welcome by people for it has powerful vitality. Industrial robots can replace the hands of heavy labor, significantly reduce labor intensity, and improve labor productivity and automation level.Mechanical manufacturing and automation through the junior college for three years to integrate the knowledge of industrial manipulator mechanical structure and function of various parts of exposition and analysis to determine the robot motion principle and mechanism.Design a four-DOF manipulator to enhance the stability of their work for using the programmable logic controller to control system. Keywords: Manipulator Ladder diagram PLC Solenoid valve
六自由度机械手设计说明书
六自由度机械手设计说明书
设计参数
摘要 随着现代科技和现代工业的发展，工业的自动化程度越来越高。工业的自动化中机械手发挥了相当大的作用，小到机床的自动换刀机械手，大到整个的全自动无人值守工厂，无一不能看到机械手的身影。 机械手在工业中的应用可以确保运转周期的连贯，提高品质。另外，由于机械手的控制精确，还可以提高零件的精度。机械手在工业中的应用十分广泛，如：一、以提高生产过程中的自动化程度 应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。 二、以改善劳动条件，避免人身事故 在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。 在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，以机械手代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。 三、可以减轻人力，并便于有节奏的生产 应用机械手代替人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产。 应用前景 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力大的特点，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
单片机六自由度机械手控制程序
单片机六自由度机械手控制程序 #include
void init(void); void EXT1_INT(void) { EX1=1; IT1=1; EA=1; } void EXT0_INT() { EX0=1; IT0=1; EA=1; } void EXT1_INT_SRV() interrupt 2 { i++; } //主程序 void main() { while(1) {if(k1==0) {reservo();//电机复位程序break;} } EXT1_INT();//中断初始化 if(i!=0&&i%6==0)
六自由度机械手复杂运动控制
本文以示教型六自由度串联机械手为试验设备，进行机械手的复杂运动控制，使机械手完成各种复杂轨迹的运动控制等功能，能够在现代工业焊接、喷漆等方面的任务。 本文从运动学分析的基础上着手研究轨迹控制的问题，利用运动学逆解的方式分析复杂轨迹运动的可行性和实用性。目前，六自由度机械手的复杂运动控制已经有了比较好的逆解算法，也有一些针对欠自由度机械手的逆解算法。逆解算法求出的解不是唯一的，它能使机械手达到更多位姿，完成大部分的原计划任务，但其中的一些解并不是最优化的，因此必须讨论其反解的存在性和唯一性。 本文通过建立机械手的笛卡尔坐标系，推导出机械手的正、逆运动学矩阵方程，并研究了正、逆运动学方程的解；在此基础上建立机械手的工作空间，并讨论其工作空间的灵活性和存在可能性。因此本文的另一种方式对六自由度串联机械手的复杂运动控制问题进行研究，提出以机械手示教手柄引导末端执行器对复杂运动轨迹进行预设计。然后通过记录程序进行复杂轨迹的再实现，再对记录程序进行预修改，最终通过现有的程序进行设计编程完成复杂轨迹设计任务。并利用MATLAB对轨迹进行仿真，对比其实际与计算的正确性。 最后本设计通过六自由度串联机械手实现平面文字轨迹，得出其设计的方式。即首先利用示教手柄实现轨迹预设，记录预设轨迹程序，然后再对比程序初始化坐标进行手动编程。 关键词：六自由度机械手，笛卡尔坐标系，运动学方程，仿真，示教手柄ABSTRACT
In this paper, mechanical hand control the complex movement based on the series of six degrees of freedom manipulator so that the mechanical hand complete the complex trajectory of the movement control functions. In modern industrial welding, painting, and other aspects of the mandate can be used. This article based on the analysis of kinematics to study the trajectory control problems, use of inverse kinematics of the complex mode of tracking movement of the feasibility and practicality. At present, the six degrees of freedom manipulator complex movement has been relatively good control of the inverse algorithm.There are also some less freedom for the inverse of the manipulator algorithm. Solutions sought by inverse algorithm is not the only solution, it can reach more manipulator Pose, originally planned to complete most of the task.But some of these solutions is not the most optimal, it is necessary to discuss their anti-the existence of solutions and uniqueness. Through the establishment of the manipulator Cartesian coordinates, derived manipulator is the inverse kinematics matrix equation and the study is the inverse kinematics of the equation solution on the basis of this establishment manipulator working space. And discuss their work space The flexibility and the possibility exists. So in another way to the six degrees of freedom series manipulator motion control the complex issues of research, to handle the machinery Shoushi guide for the implementation of the end of the complex pre-designed trajectory. Then track record of the complicated procedure to achieve, and then record the pre-amended procedures.The eventual adoption of the existing procedures designed trajectory design of complex programming tasks. And using MATLAB simulation of the track, compared with its actual calculation is correct. The final design through six degrees of freedom series manipulator track to achieve flat text, draw their design approach. That is, first of all use of teaching handle achieve trajectory default the track record of default procedures, and then compared to manual procedures initialized coordinate programming. key words：Six degree-of-freedom manipulators，Cartesian coordinates，Equations of motion，Simulation，Demonstration handle.
六自由度机械手三维运动仿真研究
收稿日期: 2005 03 11;修返日期: 2005 05 24 基金项目:国家 863 计划资助项目(2001AA 423230);中新联合研究计划项目;湖北省自然科学基金(2003ABA 002) 六自由度机械手三维运动仿真研究 * 陈幼平,马志艳,袁楚明,周祖德 (华中科技大学机械科学与工程学院,湖北武汉430074) 摘 要:以六自由度机械手三维运动仿真为背景,介绍了利用Ope nGL 实现机械手运动仿真的有效方法,重点分析 了机械手运动学模型的构建以及运动轨迹规划的实现。对于一般的机械手运动仿真系统,该实例具有一般普遍性。关键词:Open GL ;机械手;三维运动仿真;轨迹规划 中图法分类号:TP242 文献标识码:A 文章编号:1001 3695(2006)06 0205 03 R esearch on S i m u l ati on of 3D M oti on for 6 DOF M an i pu lator C HEN Y ou p i ng ,MA Zh i y an ,YUAN Chu m i ng,ZHOU Zu de (Colle g e o f M ec han ic a l Sc i ence &E ng i n ee ring,Huazhong Universit y of S cie n c e &T ec hnology ,W uhan Hu bei 430074,Ch i na ) Abstract :The effecti ve met hod of a sm i u lati on syste m ofm anipu l atorw it h Open GL based on t he sm i ulati on of 3D m otion for 6 DOF m an i pu lator i s presented .The constructi on of k i neti cm odel and pat h p lann i ng are anal yzed e m phaticall y .To the usual 3D sm i u lati on syste m ofm anipu l ator ,the instance is un i versal reference .Key words :Open GL ;M an i pu l ator ;Sm i ulati on of 3D Moti on ;Path Planni ng 科学可视化、计算机仿真和虚拟现实是近年来计算机仿真领域的三大热门技术,而这三大热门技术的核心均是三维真实感图形的显示与交互。其中机器人三维运动仿真技术在机器人的研究与应用中发挥着重要的作用。它对于在实际工作中机器人行走路径的生成、工作空间防碰撞等具有十分重要的现实意义[1,2]。 在我国某些核电站的设备检修工作中,目前采用的机器人检修系统全部是国外的软硬件设备。在使用过程中,对于工作对象的尺寸变更难以适应,而且对工作人员有较高的使用要求,不能根据实际使用要求定制软硬件功能。本文根据实际项目经验,对检修机器人三维运动仿真部分进行了介绍。 1 三维实体建模 1 1 仿真方案的确定 进行机器人仿真的三维实体建模工作方案一般有如下几种:!使用VRM L 和Jav a3D 在一般的微机上构造轻量级的仿真平台,可应用于网络功能要求较高的机器人运动仿真。VRM L 和Java3D 的跨平台性、网络化和强大的可编程能力,对于实现网络化机器人仿真不失为一种简单、廉价而有效的手段。?使用虚拟样机技术。通过在PRO /E 或其他三维环境下建立的机器人三维模型和在ADAM S 环境下建立的力学模型对机器人进行仿真研究。主要应用于检验机器人各部件的设计性能以及部件之间的兼容性,并检查整机的综合设计性能,实现高质量、快速、低成本的设计。#在W i ndows 环境下配合某些三维建模工具如Autodesk Inventor 或3D M ax 等,使用V is ua l C++工具调用O pen GL 图形库中的函数,实现三维运动仿真。 O penGL 是SG I 公司开发的,作为一种三维工具软件包在交互式三维图形建模能力和编程方面具有无可比拟的优越性,可以灵活方便地实现二维和三维的高级图形技术。由于其强大的图形功能和跨平台的能力,已经成为事实上的图形标准,广泛应用于科学可视化、实体造型、CAD /CAM 、模拟仿真等诸多领域。目前,M icroso ft ,S G I ,IB M 等大公司都采用了O pen G L 作为三维图形标准。特别是随着PC 性能的不断提升和微软的加入,使得在微机上实现三维真实感图形的显示与交互成为可能,也为广大用户提供了在微机上使用以前只能在高性能图形工作站上运行各种软件的机会。另外,由于系统中涉及较多的机械手正、逆运动学方程求解问题,因而采用V C 作为编程语言,一方面可以方便地调用O pen G L 图形库函数;另一方面有利于算法的实现[3]。1 2 仿真实体的绘制 在本系统中,三维实体的绘制采用了以下方法来实现:(1)对于结构比较复杂而控制要求简单的工作对象或者其他附件,使用O penGL 直接绘制是一件十分烦琐的工作。而3D M ax 是一个相当好的流行建模工具,通过对简单几何形体进行并、交、切等布尔运算和曲面编辑等功能就能构造出复杂的几何形体。在完成复杂的建模后,输出3DS 格式文件,再通过一些相关工具软件(如3D Explorati on)可以生成O penGL 格式的C++数据文件,直接导入到VC 工程中,稍加修改就可完成复杂模型的绘制工作。 (2)对于结构简单而控制要求较复杂的机械手各轴,可直接使用Open GL 提供的三维建模函数完成绘制[1]。在此过程 中,对各轴的缩放、位置、角度的调整主要使用函数g lSca lef(),g l T ranslatef(),g l R otate f()来完成,为使绘制出来的各轴形象逼真,可对各轴进行相应的材质、光照设置;在进行轴之间进行装 ?205?第6期陈幼平等:六自由度机械手三维运动仿真研究
三自由度并联机械手的设计.doc
学号： 密级： 武汉东湖学院本科生毕业论文(设计) 三自由度并联机械手的设计 院(系)名称：机电工程学院 专业名称：机械设计制造及其自动化 学生姓名： 指导教师: 二〇一六年五月六日
郑重声明 我郑重声明：本人恪守学术道德，崇尚严谨学风，所呈交的学术论文是本人在老师的指导下，独立进行研究工作所取得的结果。除文中明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何他人已经发表和撰写过得内容。论文为本人亲自撰写，并对所写内容负责。 本人签名： 日期：2016年5月7号
摘要 随着机器人技术的快速发展，并联机械手的应用领域越来越广，已成为当今机器人领域新的研究热点。针对并联机械手机构比传统串联机械手更复杂的问题，本文以一种轻型高速的三自由度Delta 并联机械手为例，在完成其运动学的基础上，对并联机械手进行了建模以及装配。 首先，本文介绍了三自由度并联机械手机构的工作原理，并对其进行了运动学分析。其中，对机构的自由度进行的计算，采用几何法求得了其运动学正解以及其运动学逆解。其次，对机构进行了速度模型及雅克比矩阵的分析。实现了solidworks对机构的零部件与装配图三维建模。最后，通过个零部件的配合，实现了三自由度并联机械手的装配。 关键词：并联机械手；三自由度；3D建模
ABSTRACT With the rapid development of robot technology, parallel manipulator used more and more widely, has become the hot spot in the field of new robots today. In view of the parallel manipulator mechanism more complex than the traditional serial manipulator problem, based on a lightweight high-speed three degree of freedom parallel manipulator as an example, the Delta at the completion of its kinematics, on the basis of the parallel manipulator has carried on the modeling and assembly. First, this paper introduces the working principle of three degrees of freedom parallel manipulator mechanism, and carries on the kinematics analysis. Among them, the institution of degree of freedom for the calculation of geometric method is used to obtain the positive kinematics solution and its inverse kinematics solution. Second, the institutions for the velocity model and the Jacobi matrix analysis. Implements the solidworks for spare parts and assembly drawing 3 d modeling of the organization. Finally, by a spare parts, implements the three degree of freedom parallel manipulator assembly. Keywords: Parallel manipulator；Three degrees of freedom；3D modeling