气动机械手关节结构设计及运动学仿真分析
气动机械手关节结构设计及运动学仿真分析毕业论文
气动机械手关节结构设计及运动学仿真分析毕业论文第1章绪论1.1研究气动机械手的意义近20年来，气动技术的应用领域迅速拓宽，尤其是在各种自动化生产线上得到广泛应用。
电气可编程控制技术与气动技术相结合，使整个系统自动化程度更高，控制方式更灵活，性能更加可靠；气动机械手、柔性自动生产线的迅速发展，对气动技术提出了更多更高的要求；微电子技术的引入，促进了电气比例伺服技术的发展。
现代控制理论的发展，使气动技术从开关控制进入闭环比例伺服控制，控制精度不断提高；由于气动脉宽调制技术具有结构简单、抗污染能力强和成本低廉等特点，国内外都在大力开发研究[1]。
从各国的行业统计资料来看，近30多年来，气动行业发展很快。
20世纪70年代，液压与气动元件的产值比约为9:1，而30多年后的今天，在工业技术发达的欧美、日本国家，该比例已达到6:4，甚至接近5:5。
我国的气动行业起步较晚，但发展较快。
从20世纪80年代中期开始,气动元件产值的年递增率达20％以上，高于中国机械工业产值平均年递增率。
随着微电子技术、PLC技术、计算机技术、传感技术和现代控制技术的发展与应用，气动技术已成为实现现代传动与控制的关键技术之一。
传统的机器人关节多由电机或液(气)压缸等来驱动。
以这种方式来驱动关节，位置精度可以达到很高，但其刚度往往很大，实现关节的柔顺运动较困难。
而柔顺性差的机器人在和人接触的场合使用时，容易造成人身和环境的伤害。
因此，在许多服务机器人或康复机器人研究中，确保机器人的关节具有一定的柔顺性提高到了一个很重要的地位。
人类关节具有目前机器人所不具备的优良特性，既可以实现较准确的位置控制又具有很好的柔顺性。
这种特性主要是由关节所采用的对抗性肌肉驱动方式所决定的。
目前模仿生物关节的驱动方式在仿生机器人中得到越来越多的应用。
在这种应用中为得到类似生物关节的良好特性，一般都采用具有类似生物肌肉特性的人工肌肉。
气动肌肉是人工肌肉中出现较早、应用较广泛的一种驱动器，具有重量轻、结构简单及控制容易等优点，在类人机器人、爬行机器人及康复辅助器械中得到了应用。
(完整版)基于气动人工肌肉驱动的多关节机械手指动_力学仿真毕业设计
南京工程学院毕业设计说明书(论文)系部：机械工程学院专业：机械电子工程题目：基于气动人工肌肉驱动的多关节机械手指动力学仿真指导者：闫华副教授评阅者：2015 年 5 月南京毕业设计说明书（论文）中文摘要由于气动人工肌肉比重小、结构紧凑，占用空间小等优点，本文提出一种曲柄滑块机构来驱动手指弯曲，让气动人工肌肉驱动滑块运动，首先设计气动肌肉手指关节结构，并用SolidWorks绘制手指的三维图，利用ADAMS和MATLAB 进行动力学联合仿真，在手指端设置一定的负载，输入手指三个关节的直线驱动，观察手指末端的角速度变化和三个驱动力的变化，最后根据气动肌肉的驱动原理进行了气动肌肉灵巧手关节运动的控制研究，利用比例压力阀对气动肌肉压力进行控制，使气动肌肉横向收缩带动滑动移动，从而实现对手指关节弯曲角度的控制。
关键词：仿人灵巧手；关节设计；气动肌肉；动力学仿真毕业设计说明书（论文）外文摘要Title Dynamic simulation of multi joint robotic fingers based on pneumatic muscle driven muscle AbstractBecause of the small proportion of pneumatic muscle, compact structure and small space occupancy, etc. In this paper, a slider crank mechanism drive the finger bending. The slider crank mechanism is driven by artificial muscles, Firstly, designing pneumatic muscle finger joint structure, And with the SolidWorks drawing fingers entity graph, using ADAMS and MATLAB co-simulation of the dynamics, the fingertip set certain load, input linear drive of the three joints of the fingers, to observe the change of the angular velocity of the finger tip and three driving force of change, finally according to the driving principle of the pneumatic muscle was analyzed by gas dynamic muscle dexterous order to realize the control of the flexion angles of finger joints.Keywords: Dexterous ; Pneumatic muscles; Dynamic simulation目录前言 (1)第一章绪论 (2)1.1课题项目的背景 (2)1.2气动人工肌肉多关节手指的国内外发展现状 (2)1.3气动技术的介绍以及发展前景 (4)1.4论文研究的内容和方法 (6)第二章多关节手指的结构设计及建模 (7)2.1 气动肌肉的介绍 (7)2.1.1 气动肌肉的内部结构 (7)2.2 气动机械手指的基本结构 (8)2.2.1 绘图软件SoildWorks介绍 (8)2.2.2 整体设计方案的设计 (8)2.2.3 手指的关节设计 (9)2.2.4手指关节的建模 (11)2.3 灵巧手指的装配和三维模型的导出 (11)第三章多关节手指的动力学仿真分析 (12)3.1仿真软件ADAMS和MATLAB简介 (12)3.2 动力学仿真过程介绍 (13)3.2.1 ADAMS参数设置过程 (13)3.2.2 建立MATLAB控制模型 (16)3.3 动力学仿真结果分析以及结论 (17)第四章气动肌肉灵巧手指的控制系统设计 (18)4.1气动肌肉回路原理和设计 (18)4.1.1气动回路器件的选择 (19)4.2灵巧手指的关节控制系统 (20)4.2.1控制系统的原理 (20)4.2.2控制系统的硬件选择 (21)4.3 DA控制界面的设计和程序的编写 (22)|第五章结论及总结 (24)参考文献 (25)致谢 (26)前言随着机器人技术的日益成熟，工业机器人极有可能最终取代机床，成为新一代工业生产的基础。
气动机械手毕业设计论文
气动机械手毕业设计论文气动机械手毕业设计论文引言气动机械手是一种基于气动原理实现运动的机械手臂，具有结构简单、成本低、负载能力强等优点。
在工业自动化领域，气动机械手的应用越来越广泛。
本篇论文旨在探讨气动机械手的设计和优化，以提高其性能和应用范围。
一、气动机械手的工作原理气动机械手的工作原理基于气动原理，通过气压的控制来实现机械手臂的运动。
气动机械手主要由气动缸、气控阀和传动机构组成。
当气压作用于气动缸时，气动缸会产生线性运动，从而带动机械手臂的运动。
而气控阀则用于控制气压的开关，从而控制机械手臂的动作。
二、气动机械手的设计要点1. 结构设计气动机械手的结构设计是保证其稳定性和负载能力的关键。
设计者需要考虑机械手臂的长度、材料强度、关节连接方式等因素。
此外，还需要合理安排气动缸和气控阀的位置，以确保机械手臂的运动路径和速度符合要求。
2. 控制系统设计气动机械手的控制系统设计是实现精确控制的关键。
设计者需要选择合适的气控阀和传感器，并设计相应的控制电路。
此外，还需要考虑气压的稳定性和控制精度，以确保机械手臂的动作准确可靠。
3. 优化设计为了提高气动机械手的性能和应用范围，设计者可以进行优化设计。
例如，可以采用多关节结构，增加机械手臂的自由度；可以采用高效的气控阀和传感器，提高机械手臂的控制精度；还可以采用轻量化材料，降低机械手臂的重量。
三、气动机械手的应用领域气动机械手在工业自动化领域有着广泛的应用。
它可以用于装配线上的零部件组装，可以用于搬运重物，还可以用于危险环境下的作业。
此外，气动机械手还可以应用于医疗、食品加工等领域，为人们的生活提供便利。
四、气动机械手的发展趋势随着科技的不断进步，气动机械手也在不断发展。
未来，气动机械手有望实现更高的负载能力和更高的控制精度。
同时，随着机器学习和人工智能的发展，气动机械手还可以实现自主学习和自主决策，从而更好地适应复杂的工作环境。
结论气动机械手作为一种基于气动原理的机械手臂，具有广泛的应用前景。
机械手的运动学参数辨识与分析
机械手的运动学参数辨识与分析机械手是一种能够模拟人类手臂动作的装置，广泛应用于工业、医疗和军事等领域。
在机械手设计和控制中，运动学参数是非常重要的。
正确辨识和分析机械手的运动学参数可以帮助我们更好地理解和控制机械手的运动特性。
运动学参数是机械手描述其位置和姿态的重要指标。
通过准确测量和定量分析机械手的运动学参数，可以了解机械手在空间中的位置和旋转状态，从而更好地进行运动规划和动作控制。
运动学参数包括关节角度、关节长度、关节速度和关节加速度等信息。
首先，我们需要了解机械手系统的结构和组成。
机械手通常由若干个关节组成，每个关节都可以在特定范围内进行旋转或伸缩。
每个关节的旋转或伸缩运动都有自己的角度范围和速度限制。
了解机械手系统的结构和关节限制是准确辨识运动学参数的基础。
运动学参数辨识是指通过实际观测和测试数据，利用数学模型和算法，计算出机械手的运动学参数。
具体来说，可以通过以下几种方法进行运动学参数辨识。
第一种方法是基于传感器数据的辨识。
在机械手上安装合适的传感器，例如编码器、惯性测量单元等，可以实时获取机械手的运动数据。
通过分析传感器数据，可以计算出机械手的关节角度、速度和加速度等运动学参数。
第二种方法是基于运动规划的辨识。
通过事先规划一系列已知轨迹和动作，然后观察机械手在执行这些动作时的运动行为，可以得到机械手的关节角度和位置信息。
通过对比已知规划与实际运动的差异，可以对机械手的运动学参数进行辨识。
第三种方法是基于动力学模型的辨识。
机械手的运动学参数与其动力学特性有密切关系。
通过建立机械手的动力学模型，并利用系统辨识的方法，可以从实际运动数据中反推出机械手的运动学参数。
无论采用哪种方法进行运动学参数辨识，都需要进行精确的数据处理和算法分析。
在实际应用中，常常需要根据实际情况对辨识结果进行优化和修正，以提高运动学参数的准确性和可靠性。
在完成运动学参数辨识之后，我们可以进行进一步的参数分析。
通过对运动学参数的分析，可以评估机械手的运动特性和性能，发现潜在问题并进行改进。
基于气动人工肌肉驱动的多关节机械手指动力学仿真7968364
基于气动人工肌肉驱动的多关节机械手指动力学仿真7968364毕业设计说明书(论文)题目：基于气动人工肌肉驱动的多关节机械手指动力学仿真毕业设计说明书（论文）中文摘要毕业设计说明书（论文）外文摘要目录前言 (1)第一章绪论 (2)1.1课题项目的背景 (2)1.2气动人工肌肉多关节手指的国内外发展现状 (2)1.3气动技术的介绍以及发展前景 (4)1.4论文研究的内容和方法 (6)第二章多关节手指的结构设计及建模 (7)2.1 气动肌肉的介绍 (7)2.1.1 气动肌肉的内部结构 (7)2.2 气动机械手指的基本结构 (9)2.2.1 绘图软件SoildWorks介绍 (9)2.2.2 整体设计方案的设计 (9)2.2.3 手指的关节设计 (10)2.2.4手指关节的建模 (13)2.3 灵巧手指的装配和三维模型的导出 (15)第三章多关节手指的动力学仿真分析 (16)3.1仿真软件ADAMS和MATLAB简介 (16)3.2 动力学仿真过程介绍 (18)3.2.1 ADAMS参数设置过程 (18)3.2.2 建立MATLAB控制模型 (27)3.3 动力学仿真结果分析以及结论 (29)第四章气动肌肉灵巧手指的控制系统设计 (31)4.1气动肌肉回路原理和设计 (31)4.1.1气动回路器件的选择 (32)4.2灵巧手指的关节控制系统 (34)4.2.1控制系统的原理 (34)4.2.2控制系统的硬件选择 (35)4.3 D/A控制界面的设计和程序的编写 (36)|第五章结论及总结 (41)参考文献 (42)致谢 (44)前言随着机器人技术的日益成熟，工业机器人极有可能最终取代机床，成为新一代工业生产的基础。
服务机器人在近些年开始走进大众视野，并随着人工智能技术、先进制造技术和移动互联网的创新融合而飞速发展。
越来越多的服务型机器人被研发出来，开始改变人类的社会生活方式。
未来对机器人性能和稳定性要求越来越高，其中由于机器手作为机器人的末端执行器，机械手的功能直接影响着整个机器人的功能，因此机器人手指的研究成为了国内外的热门，本文我们将提出一种曲柄滑块机构来驱动手指弯曲，其中滑块机构是由人工肌肉来推动，由于气动人工肌肉比重小、结构紧凑，占用空间小等优点，关于气动人工肌肉的灵巧手指的研究越来越多。
通用上下料气动机械手结构设计
通用上下料气动机械手结构设计1. 引言气动机械手的应用越来越广泛，特别是在现代自动化生产线上，经常需要进行物料的上下料操作。
对于那些需要频繁上下料的生产线来说，使用气动机械手可以极大地提高生产效率。
因此，对于气动机械手的结构设计和性能优化具有重要的意义。
本文将介绍一种通用的上下料气动机械手结构设计，并对设计方案进行详细讲解。
该设计方案具有较高的通用性和可靠性，适用于各种不同的生产线。
2. 设计方案2.1 总体结构该气动机械手主要由以下部分组成：•履带•手臂•爪子•气源系统其中，手臂和爪子通过两个关节连接，可以实现360度的旋转和上下运动。
同时，手臂和爪子的长度可以根据不同的生产线要求进行调整。
履带可以根据不同的生产线场地要求进行更换，以适应不同的地形。
2.2 手臂结构手臂结构由两个关节组成，可以分别实现水平方向和垂直方向的运动。
关节的设计采用了球面联轴器，可以实现较大的角度范围内的旋转。
在关节处采用了弹簧缓冲机构，可以减小机械手在运动过程中的震动和冲击。
手臂的材料选择采用了航空铝合金，具有较高的强度和轻量化的特点。
同时，在航空铝合金上采用了严格的表面处理和磨光，可以大大提高机械手的表面硬度和耐腐蚀性。
2.3 爪子结构爪子结构采用了气动夹爪，可以根据需要自由开合。
在夹爪内部采用了弹簧缓冲机构，可以减小夹爪在夹取物料时的冲击力，保证物料的安全性。
爪子材料采用了弹性优良的合金钢，可以大大提高夹爪的使用寿命。
2.4 气源系统气源系统主要由气源、调压器、滤波器、气管和控制阀组成。
气源和调压器的选型需要考虑机械手的使用场地和工作要求，以确定气源稳定性和调压器的性能指标。
滤波器的作用是过滤气源中的杂质和水分，从而保证气源的稳定性和纯度。
气管的材料选择需要考虑机械手的使用环境和工作场地，以确保气管的强度和耐腐蚀性。
控制阀的设计采用了电磁控制阀，可以对机械手的动作进行精确控制。
控制阀的选型需要考虑机械手的运动速度和精度，以确定控制阀的参数和性能。
关节型机器人结构设计及仿真分析
机电学院毕业设计指导书课题名称关节型机器人结构设计及仿真分析教学系、部、室机械设计系专业机械设计制造及其自动化指导教师一、毕业设计题目题目名称：关节型机器人结构设计及仿真分析机器人技术是近40多年来迅速发展起来的一门综合性学科，它综合了机械学、电子学、计算机科学、自动控制工程、人工智能、仿生学等多个学科的最新研究成果，代表了机电一体化的最高成就，是当今世界科学技术发展最活跃的领域之一。
机器人的研究、制造和应用，正受到许多国家的广泛重视，是一个国家科技水平和经济实力的象征。
它能够替代人类不知疲倦地完成枯燥繁重的劳动，降低工人的劳动强度，提高劳动生产率。
它的环境适应能力强，能够在水下、太空、真空、辐射以及剧毒等任何危险环境中工作，使人类的生命安全和健康得到保障。
随着研究的深入，人们不断发现机器人技术的潜力，对它的应用已经逐步渗透到了人们生产和生活的各个领域中。
目前工业生产中应用最广泛的机器人是工业机器人，亦称作工业机械手。
各种不同功能的机械手操作系统其机械、电气和控制结构一般也各不相同，但大多数完整的机械手系统都有4个主要部分：1.机械本体机构2.传感系统3.控制系统4.驱动源。
机械本体机构通常是由手臂、手腕和末端执行器组成。
它们主要是由一系列旋转关节或移动关节相连接的多个机械连杆的集合体，从而形成开式运动链的结构。
一端装在固定的基座上，另一端在手腕上安装手爪、各种夹持机构或专用工具来完成各种工作。
机械手在执行一项任务时，由它的机械结构实现其运动机能，完成规定作业，因此机械结构的布局、类型、传动方法和驱动方式将直接影响机械手的总体性能。
传感系统是将有关机械部件的各种工作状态信息传递给机器人的控制系统，控制系统通过这些信息确定机械部件各部分的正确运行轨迹、速度、位置和外部环境，使机械部件的各部分按预定程序在规定的时间开始和结束动作。
驱动源是使各种机械部件产生运动的装置，主要包括气动、液压和电动三种形式。
关节式机械手的设计与仿真
工学院毕业设计关节式机械手的设计与仿真专业：数控技术班级：数控学号：学生姓名：校外指导教师：校内指导教师：目录摘要 (1)第一章关节式机械手的工作周期 (2)1.1 概述 (2)1.2 关节式机械手的工作周期 (2)第二章内部机械结构的确定 (3)2.1 内部传动结构的概述 (3)2.2 腰部的传动结构 (3)2.3 大臂的传动结构 (4)2.4 中臂的传动结构 (5)2.5 小臂的传动结构 (6)2.6 手腕，夹持器的传动结构 (7)2.7 总体结构的概观 (8)第三章运动仿真的实现 (10)3.1 运动仿真的类型 (10)3.2 刚性连接 (11)3.3 销钉连接 (11)3.4 滑动杆连接 (12)3.5 圆柱连接 (12)3.6 槽连接 (12)3.7 齿轮的连接 (13)3.8 运动的实现 (14)第四章基本的数学计算 (16)4.1 数学计算的简单介绍 (16)4.2 MATLAB R2009a的简单介绍 (16)4.2.1 MATLAB R2009a的输入介绍 (17)4.2.2 MATLAB R2009a 的运算介绍 (19)第五章结论与展望 (20)参考文献 (21)附录A 机械手中所用到的标准件 (22)摘要：本次设计的目标为完成关节式机器人的内部传动结构设计，并通过软件的仿真来证明正设计的确性。
最终成为一个示意性的设计。
在这次的设计过程中，我将运用到MATLAB R2009a，UG NX 6.0，Pro ENGINEER WILDFIRE 5.0来进行实体的建模，装配，运动的仿真，坐标的计算等，体现出这些工业设计，甚至于数学软件在现代化的研究，生产所起到的作用。
运动过程为生产工作中的一个周期：①大臂向下转动的同时中臂也向下转动，期间夹持器向外扩张（使夹持器与工件平行）②夹持器向内运动，夹紧工件③小臂向上转动90度④手腕旋转180度（完成工件的换向）⑤腰部旋转180度（运动到另一个工作台）⑥小臂向下转动90度⑦夹持器向外扩张，松开工件⑧大臂，中臂同时向上转动⑨腰部回转180，同时手腕回转180度，回到初始状态。
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气动机械手关节结构设计及运动学
仿真分析
气动机械手是一种机电一体化的特种机器人。
它基于气动原理，通过气缸、节流控制阀、离合器等元器件，实现各个部位的运动。
机器人拥有人类难以实现的灵活度和速度，是现代工业生产过程中不可或缺的一部分。
因此，对气动机械手关节结构的设计和运动学仿真分析非常重要。
首先，气动机械手关节结构设计的成功与否，直接关系到机械手的精度和效率。
目前，常见的气动机械手结构大致分为两种，一种是连续轴型，另一种是分体型。
连续轴型结构主要应用于需要连续运动的操作，如滚动、旋转等。
分体型结构则适用于需要机械手能够在单个方向上进行快速而准确的定位和移动。
在关节结构的设计中，需要考虑以下几点：
一是材料的选择。
机械手需要经受极高的压力及扭转力，材料的强度、韧性等特性都需要符合设计需求。
二是接头的设计。
机械手的运动靠关节的连接完成，接头的稳定性和精度直接影响到机械手的运动质量。
因此，在接头的设计中，需要注重紧固件的种类、紧固方式、接触面、间隙颗粒等问题。
三是气缸的选择。
气缸是机械手的核心部件，需要选择合适的型号和规格。
要求气缸具备高的工作压力、精度、可靠性及长寿命等特点。
四是其它部件的设计。
机械手的运动还需要配合其他辅助部件完成，如离合器、节流控制阀、气管等，设计时需要考虑每个部件的配合度和稳定性。
其次，运动学仿真分析的设计是机械手研发的一项重要工作。
通过运用仿真软件，可以模拟机械手的运动，对机械手的参数及结构的优化、修改及改进提供帮助。
运动学仿真分析主要包括以下几个方面：
一是建模与导入。
将机械手的三维模型导入到仿真软件中，建立机械手的虚拟模型。
二是建立运动学模型。
对机械手的运动进行建模，包括关节角度、轴向位置、速度以及加速度的变化等。
三是运动分析。
通过对运动学模型的计算，进行机械手运动性能的分析。
通过计算机模拟，可以更好的评估机械手的运动性能，包括工作速度、运动精度、定位精度及负载能力等。
四是参数优化。
通过仿真分析的结果，对机械手的参数进行优化调整。
在优化过程中需要考虑关节角度、轴向位置、速度以及加速度等参数的变化，以及机械手与工件/物体之间的
协作效果。
在总结中，气动机械手关节结构设计和运动学仿真分析是机械手开发过程中不可或缺的步骤。
要注意结构设计的材料选
择、接头设计、气缸选择和其它部件的设计等问题，同时要进行运动学模型的建立、运动分析和参数优化，以确保机械手的运动性能、精度和稳定性达到设计要求。
这么做将有助于提高生产效率、降低生产成本、节约人力耗时和提高生产的安全性能。