楔块式机械手设计与仿真分解
械手结构的设计和分析
机械手腕部的结构分析
机器手手腕的自由度数，应根据作业需要来设计。机器手手腕自由度数目愈多，各关节的运动角度愈大，则机器手腕部的灵活性愈高，机器手对对作业的适应能力也愈强。
机器手手腕要与末端执行器相联，因此，要有标准的联接法兰，结构上要便于装卸末端执行器。
机器手的手腕机构要有足够的强度和刚度，以保证力与运动的传递。
为了减轻机器手运动部分的惯量，提高机器手的控制精度，一般腰部回转运动部分的壳体是由比重较小的铝合金材料制成，而不运动的基座是用铸铁或铸钢材料制成。
腰部结构要便于安装、调整。
机械手腰座结构的设计要求分析
机械手腰座结构的具体采用方案
腰座回转的驱动形式要么是电机通过减速机构来实现，要么是通过摆动液压缸或液压马达来实现，目前的趋势是用前者。因为电动方式控制的精度能够很高，而且结构紧凑，不用设计另外的液压系统及其辅助元件。考虑到腰座是机器手的第一个回转关节，对机械手的最终精度影响大，故采用电机驱动来实现腰部的回转运动。一般电机都不能直接驱动，考虑到转速以及扭矩的具体要求，采用大传动比的齿轮传动系统进行减速和扭矩的放大。
直角坐标机器手结构
圆柱坐标机器手的空间运动是用一个回转运动及两个直线运动来实现的，这种机器手构造比较简单，精度还可以，常用于搬运作业。其工作空间是一个圆柱状的空间。
圆柱坐标机器手结构
球坐标机器手的空间运动是由两个回转运动和一个直线运动来实现的，这种机器手结构简单、成本较低，但精度不很高。主要应用于搬运作业。其工作空间是一个类球形的空间。
03
机械手腰座结构的分析
腰部的回转运动要有相应的驱动装置，它包括驱动器。驱动装置一般都带有速度与位置传感器，以及制动器。
腰座要有足够大的安装基面，以保证机器手在工作时整体安装的稳定性。
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。
仿真机械手课程设计
仿真机械手课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解仿真机械手的基本构造和原理，掌握其运作机制。
2. 使学生了解仿真机械手在工业及日常生活中的应用，并能结合实际情境进行分析。
3. 引导学生掌握与仿真机械手相关的物理知识，如力学、电学等。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识对仿真机械手进行设计与制作的能力。
2. 提高学生运用计算机软件对仿真机械手进行模拟和编程的能力。
3. 培养学生团队协作、沟通表达及动手实践的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对科学技术的兴趣，培养创新意识和探索精神。
2. 培养学生热爱劳动、珍惜劳动成果的情感，增强实践操作的自信心。
3. 引导学生关注仿真机械手在现实生活中的应用，认识到科技进步对人类社会的重要性。
课程性质：本课程为实践性较强的综合课程，旨在通过理论与实际操作相结合的方式，使学生掌握仿真机械手的相关知识。
学生特点：学生具备一定的物理知识和动手能力，对新鲜事物充满好奇心，喜欢探索和尝试。
教学要求：注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，引导学生在实践中掌握知识，提高能力。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，使他们在学习过程中形成正确的价值观。
通过具体的学习成果分解，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 仿真机械手基本原理：介绍仿真机械手的构造、分类及工作原理，涉及课本第3章“机器人原理”相关内容。
- 机械结构及功能- 传感器与执行器- 控制系统2. 仿真机械手的应用领域：分析仿真机械手在工业、医疗、教育等领域的实际应用，结合课本第4章“机器人应用”相关内容。
- 工业生产中的自动化应用- 日常生活中的辅助功能- 特殊环境下的应用案例3. 仿真机械手设计与制作：讲解设计与制作过程，包括电路设计、编程及组装，参考课本第5章“机器人设计与制作”相关内容。
- 设计原则与方法- 常用编程语言与软件- 制作步骤与技巧4. 计算机模拟与编程：介绍仿真软件的使用，进行模拟与编程实践，涉及课本第6章“机器人编程与控制”相关内容。
搬运机械手设计及运动仿真
=25Xtg3O°
=23. lmm
经圆整取1=25mm
4、 确定“V”型钳爪的L、“取
L/R^
式中：
Rcp
由公式(2.5) (2.6)得：L=3X1^?=150
取“V”型钳II的夹角20 =120°,则偏转角“按最佳偏转角來确定, 査表得：
P二22°39'
5、机械运动范围（速度）111
5、验算腕部摆动缸：
1 =
8
w=
式中：Hm—机械效率取：0.85〜0.9
H v—容积效率取：0.7〜0.95
所以代入公式（2.13）得：
千089x0.03x（0.12-0.032）x0.85x106
T
8
=25.8（NM）
T vM = 30.5（NM）
代入公式（2.14）得：
（8x27x10^）x0,85
3.1手部抓取缸9
3.2腕部摆动液压回路10
3.3小臂伸缩缸液压回路11
3.4总体系统图12
4机身机座的结构设计13
4.1电机的选择13
4.2减速器的选择15
4.3螺柱的设计与校核15
5机械手的定位与平稳性17
5.1常用的定位方式17
5.2够响平稳性和定位精度的因素17
5.3机械手运动的缓冲装置18
This issue thi'ough the application of SolidWorks to proceed with tlie structural design of mechanical and hydraulic pnnciples of design, technology use SolidWorks feeding robot three-dimensional solid modeling and simulation of tlie movement, its basic movements can be more specific m the show people before
工业机械手设计及仿真分析指导书
工业机械手设计及仿真分析指导书一、工业机械手设计的目的毕业设计是学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节，是使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。
这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有一定意义。
工业机械手设计是机械制造、机械设计相机械电子工程(机电一体化)等专业的一个重要的综合教学实践环节，是技术基础课及有关专业课以后的一次专业课程内容的综合设计。
通过设计提高学生的机构分析与综合的能力、机械结构设计的能力、机电液一体化系统设计能力，掌握实现生产过程自动化的设计方法。
通过工业机械手毕业设计这一重要环节要求达到：1)通过设计，把有关知识(机构分析与综合、机械原理、机械设计、机械制造、先进制造技术、计算机辅助技术、液压与气动技术、自动控制理论、测试技术、数控技术、微型计算机原理及应用、自动机械设计等)中所学得的理论知识在实际中综合地加以运用，使这些知识得到巩固和发展，并使理论知识和实际生产密切地结合起来。
因此，工业机械手设计及仿真分析是有关专业基础课和专业课以后的重要的综合性的毕业设计环节。
培养学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般程序规范和方法。
2)工业机械手设计及仿真分析是机械工程专业的学生一次比较完整的机电一体化整机系统的毕业设计。
通过毕业设计环节，培养学生独立的机械整机设计的能力，树立正确的设计思想，掌握机电一体化机械产品设计的基本方法和步骤，为实际生产中各类机械产品设计打下良好的基础。
培养学生进行调查研究，面向实际，面向生产，向工人和技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。
3)通过设计，培养学生树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力，培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识。
机械手模型设计及制作(含全套CAD图纸)
毕业设计论文任务书一、题目及专题：1、题目机械手模型设计及制作2、专题机械手模型设计二、课题来源及选题依据题目来源于教学产品制作。
在工业上，机器人是用作运输或操作从前属于人工作业的一种设备，越来越多的日常事务也可以在机器人的协助下完成。
教学用机械手模型，虽然不像工业机器人那么复杂，但仍包含很重要的技术成分，例如它能实现空间坐标系三根轴向上的运动。
这一特征使通过多种方法控制其运动成为可能，机器人还有“夹钳”这一非常典型的机构。
设计技术参数：1．抓重：10千克2．自由度数：4个自由度3．座标型式：圆柱型座标4．最大工作半径：1000mm5．手臂最大中心高：1380mm6．手臂运动参数：伸缩行程400mm；伸缩速度50mm/s；升降行程200mm；升降速度50mm/s；回转范围00-2400；回转速度900/s 7．手腕运动参数：回转范围00-1800；回转速度1800/s8．定位精度：±0. 5mm三、本设计（论文或其他）应达到的要求：①收集相关设备资料，进行一种四自由度机械手模型的设计制作；②它包括总体结构、机械传动系统和伺服控制系统。
该模型具有结构简单、控制灵活、调整方便、性能稳定等特点；③完成机械手模型设计，绘制产品装配图，建议用A0标准图幅；④完成非标准零件设计图纸。
建议用A3标准图幅；⑤设计说明书一份；⑥翻译8000以上外文印刷字符或译出4000汉字以上的有关技术资料或专业文献。
四、接受任务学生：机械93 班姓名陆超五、开始及完成日期：自2012年11月12日至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任〕签名〔学科组组长研究所所长系主任签名2012年11月12日摘要科学发展观为我国工程技术的发展开辟了广阔道路，而机械手作为一种高科技自动化生产设备，已经广泛应用于国民经济的各个领域，这就对我们的教育培训部门提出了新的要求。
因此，为了适应社会发展的形势，在现有技术基础上设计一台教学型机械手有着深远的科教意义。
仿真机械手的制作方法
仿真机械手的制作方法
仿真机械手的制作方法主要包括:
1. 设计机械手结构图,确定关节数量、运动范围等参数。
2. 根据设计图,选择合适的部件,如舵机、减速机、连接杆等。
3. 利用3D打印或铝合金材料制作手掌、手指等结构部件。
4. 组装机械关节,连接控制器和电源模块。
使用螺丝、轴承等将各部件装配。
5. 焊接和调试circuit 板,编写控制程序,实现舵机的精确控制。
6. 连接触觉传感器,提供手指的触觉反馈。
7. 安装夹持器件,如吸盘、机械钳等,实现抓取功能。
8. 利用皮肤材料包覆手掌,使外观更似人手。
9. 调试各Servo motor的运动范围、力度反馈参数。
10. 重复测试,优化程序和硬件设计,达到与人手相似的抓取和运动能力。
制作仿真机械手需要机械、电子、控制、编程多方面知识的综合应用。
搬运机械手的设计和仿真
搬运机械手的设计和仿真搬运机械手是一种可以自动化地完成工业生产中物品搬运的机器人。
在工业自动化程度越来越高的今天，它成为了一个非常重要的设备。
在工业领域中，搬运机械手广泛应用于生产线、物流和仓储等场合，可以代替人工完成重复性、危险、繁琐的工作任务，提高工作效率和生产能力，减少损失和安全事故的发生。
搬运机械手分为多种类型，例如旋转臂式搬运机械手、平面式搬运机械手、升降框式搬运机械手等，每种机械手都有其独特的应用场合和设计特点。
例如，在生产线场合中，为了提高生产效率，要求机械手的搬运速度尽可能快，并且需要具有足够的灵活性和精度，能够协调好相互之间的运动，准确抓取和运输物品。
而在物流和仓储设备中，机械手面对的是不同形状、重量、尺寸的物品，需要根据具体情况设计适合的机械臂和抓取器，保证效率和精度。
搬运机械手的设计需要考虑到多个方面的因素，如运动控制、传动系统、力学与动力学和电子控制等方面。
在运动控制方面，需要设计合适的运动轨迹，使机器人每次搬运的动作能够有效地完成，在不同场合中需要选择合适的控制方法。
而在传动系统方面，需要选取合适的电机和传动方式，保证机械手的运动效率和精度。
在力学与动力学方面，则需要考虑机械手的耐用性和稳定性，以及机械手在运作过程中的力学特征和动力学特征，如速度和力的平衡等。
此外，在电子控制方面需要采用现代化的电子技术，包括传感器技术、电机控制技术等，使机械手具备可靠性与精准度。
在搬运机械手设计完成后，需要进行仿真验证，以确定机械手的动态特性和运动轨迹的正确性。
这样可以避免因安装错误或运动干扰等因素导致机械手动作出现不正常的情况，减少设计的风险和可靠性问题。
目前，常见的机械手仿真软件包括MATLAB、Simulink、ADAMS、SolidWorks等，其中ADAMS是一款功能强大的机械系统仿真软件，可以对机械手的运动、力学与动力学、碰撞检测等方面进行全面仿真，提高设计的可靠性和精度。
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摘要《数字化仿真与设计》技能训练是在学习相关专业方向课和专业选修课程后，进行的一次综合性设计技能训练。
通过综合技能训练，使学生能够运用所学过的基础课、学科基础课、专业平台课和专业方向课的有关理论知识，以及实习、实验等实践技能，达到巩固、加深和拓展所学知识的目的。
机械手，即与物件接触的部件。
由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手在本课题中我们采用夹持式手部结构。
夹持式手部由手指和传力机构所构成。
手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。
回转型手指结构简单，制造容易，故应用较广泛。
平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。
手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位和物件的重量及尺寸。
而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。
本次《数字化仿真与设计》技能训练的工作内容包括：原理分析与设计计算、参数化设计与仿真、快速成型与分析、工程图样设计和编制技术文件五部分。
关键词：机械手；数字化；设计；仿真目录一、技能训练的目的............................................ - 1 -二、主要技术参数与要求........................................ - 2 -三、原理分析与设计计算........................................ - 3 -1、工作原理分析........................................... - 3 -2、设计计算............................................... - 3 -2.1设计时应考虑的几个问题............................. - 3 -2.2计算时的“三确定”................................. - 4 -2.3驱动力的计算....................................... - 5 -3、零件的选择及尺寸确定................................... - 7 -3.1手臂杠杆的选择及尺寸确定........................... - 7 -3.2外壳的选择及尺寸确定............................................................... - 8 -3.3拉杆的选择及尺寸确定............................... - 9 -3.4支撑块的选择及尺寸确定............................. - 9 -3.5圆柱销的选择及尺寸确定............................ - 10 -3.6挡圈的选择及尺寸确定.............................. - 10 -3.7垫圈的选择及尺寸确定................ 错误！未定义书签。
3.8螺钉的选择及尺寸确定.............................. - 11 -3.9夹紧部件的选择及尺寸确定.......................... - 12 -四、参数化建模与仿真......................................... - 13 -1、零件建模.............................................. - 13 -1.1手臂杠杆的建模.................................... - 13 -1.2外壳的建模........................................ - 15 -1.3拉杆的建模........................................ - 16 -1.4支撑块的建模...................................... - 17 -1.5圆柱销的建模...................................... - 17 -1.6弹性挡圈的建模.................................... - 18 -1.7垫圈的建模.......................... 错误！未定义书签。
1.8螺钉的建模........................................ - 18 -1.9圆弧夹块的建模.................................... - 19 -2、虚拟装配.............................................. - 20 -2.1为全部建模完成的零件进行装配...................... - 20 -2.2爆炸图的制作...................................... - 20 -2.3装配序列的制作...................... 错误！未定义书签。
3、运动仿真.............................................. - 21 -3.1连杆和运动副的创建................................ - 22 -3.2仿真动画输出...................................... - 22 -五、快速成型与分析.................................................................................... - 23 -1、快速成型简介.......................................... - 23 -2、快速成型的特点........................................ - 23 -3、快速成型的过程........................................ - 23 -六、工程图图样设计...................................................................................... - 24 -1、装配图设计............................................ - 24 -1.1装配图的转换...................................... - 24 -1.2装配图的标注...................................... - 24 -2、零件图的设计.......................................... - 25 -2.1零件图的转换...................................... - 25 -2.2零件图的标注...................................... - 26 -七、技术经济评价........................................................................................ - 27 - 结束语....................................................... - 28 - 参考文献..................................................... - 29 -一、技能训练的目的《数字化设计与仿真》技能训练是在学习相关专业方向课和专业选修课程后，进行的一次综合性设计技能训练。
通过综合技能训练，使学生能够运用所学过的基础课、学科基础课、专业平台课和专业方向课的有关理论知识，以及实习、实验等实践技能，达到巩固、加深和拓展所学知识的目的。
通过对机械系统中的典型机构的分析、三维设计、快速成型和工程设计等现代设计技术的训练，使学生们加深对机械产品的现代设计方法、设计过程和设计技巧的理解；通过对典型机构的三维设计、仿真设计和快速成型的综合性训练，使学生们巩固并加强对三维设计、三维高级应用技术等知识的认知；通过对典型机构的工程设计、设计计算和技术文件的编写，使学生们掌握查阅相关工程设计手册、设计标准和设计资料的方法，巩固并加深对实用设计技术知识的认知。
通过对典型机构的设计，使学生们能够获得机电产品现代设计技术的综合性技能训练，提高工程技术设计的能力，加强三维技术设计与仿真的能力，提高分析和解决工程技术问题的能力及创新意识，为培养具有高素质的应用型卓越机械工程技术人才奠定良好的基础。
二、主要技术参数与要求设计题目：楔块杠杆式机械手数字化设计与仿真。
设计参考图样：如图2-1图2-1楔块杠杆式机械手技术参数与要求：手指运动速度25mm/s，手指捏紧力50N。
要求水平握持工件，工件为圆柱形物体，直径60mm。
三、原理分析与设计计算1、工作原理分析本设计说明书仅讲述楔块杠杆式机械手。
此种机械手的的驱动可以分为多种。
无论哪种驱动都是带动楔块运动。
驱动装置带动楔块，楔块向下运动，克服弹簧拉力，使杠杆手指装有滚子的一端向外张开，从而使工件夹紧。
楔块向上运动，则在弹簧拉力作用下，使手指松开。
2、设计计算2.1设计时应考虑的几个问题2.1.1应具有足够的夹紧力在确定手指的握力时，除考虑工件重量外，还应考虑在传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证工件不致产生松动或脱落。
2.1.2手指间应有一定的开闭角两个手指张开与闭合的两个极限位置所夹的角度称为手指的开闭角。
手指的开闭角保证工件能顺利进入或脱开。
若夹持不同直径的工件，应按最大直径的工件考虑。
2.1.3应保证工件的准确定位为使手指和被夹持工件保持准确的相对位置，必须根据被抓取工件的形状，选择相应的手指形状。
2.1.4应具有足够的强度和刚度手指除受到被夹持工件的反作用力外，还受到机械手在运动过程中所产生的惯性力和振动的影响，要求具有足够的强度和刚度以防止折断或弯曲变形，但应尽量使结构简单紧凑，自重轻。
2.1.5应考虑被抓取对象的要求应根据抓取工件的形状、抓取部位和抓取数量的不同，来设计和确定手指的形状。