工业机械手的设计
《2024年基于PLC的工业机械手运动控制系统设计》范文
《基于PLC的工业机械手运动控制系统设计》篇一一、引言随着工业自动化技术的不断发展，机械手运动控制系统在工业生产中扮演着越来越重要的角色。
传统的机械手控制系统通常采用单片机或嵌入式系统进行控制，但由于其处理能力和稳定性的限制，已经无法满足现代工业生产的高效、精确和可靠的要求。
因此，本文提出了一种基于PLC（可编程逻辑控制器）的工业机械手运动控制系统设计。
该系统采用先进的PLC技术，能够有效地提高机械手的控制精度、稳定性和可靠性，满足现代工业生产的需求。
二、系统设计1. 硬件设计本系统硬件部分主要包括PLC控制器、机械手本体、传感器、执行器等部分。
其中，PLC控制器是整个系统的核心，采用高性能的PLC模块，能够实现对机械手的精确控制。
机械手本体包括手臂、手腕、抓手等部分，通过执行器进行驱动和控制。
传感器则用于检测机械手的运动状态和位置信息，为控制系统的精确控制提供支持。
2. 软件设计软件部分是整个系统的关键，它决定了机械手的运动方式和控制精度。
本系统采用PLC编程软件进行程序设计，通过编写梯形图或指令代码来实现对机械手的控制。
程序包括主程序和控制程序两部分。
主程序负责控制整个系统的运行流程，而控制程序则负责实现对机械手的精确控制。
3. 控制策略本系统采用基于位置的控制策略，通过传感器实时检测机械手的位置信息，将位置信息与目标位置进行比较，计算出位置偏差，并通过执行器对机械手进行精确的控制。
同时，系统还具有速度控制和力控制等功能，能够根据实际需求进行灵活的调整和控制。
三、系统实现1. 硬件连接硬件连接是整个系统实现的基础。
首先需要将PLC控制器与机械手本体、传感器、执行器等部分进行连接，确保各部分之间的通信和信号传输畅通。
同时，还需要对硬件设备进行调试和测试，确保其正常工作。
2. 程序设计程序设计是整个系统的核心部分。
根据实际需求和机械手的运动特性，编写相应的梯形图或指令代码，实现对机械手的精确控制。
机械手的整体设计
机械手的整体设计机械手是一种能够模拟人手动作的机器装置，主要由结构、传动、控制和感知系统组成。
其整体设计需要考虑几个关键方面。
首先，机械手的结构设计要符合其应用场景和功能需求。
结构设计包括关节布置、臂长、工作空间以及末端执行器等。
关节布置决定了机械手的灵活性和工作能力，可以根据不同的任务需求选择串联或并联的关节布置。
臂长和工作空间决定了机械手的工作范围和工件的大小。
末端执行器根据实际需要可以设计成夹爪、吸盘、工具等各种形式，以满足不同的抓取和操作需求。
其次，机械手的传动系统设计要考虑到工作精度和负载能力。
传动系统一般采用电机和减速器、齿轮系统、链条或带传动等来实现。
电机和减速器的选型要根据所需的转速和扭矩来确定。
齿轮系统要考虑到传动效率和减震能力。
链条或带传动可以实现远距离传输力矩，适合大范围操作。
第三，机械手的控制系统设计必须保证其精确度和稳定性。
控制系统要能够实时获得机械手的位置、速度和力矩等信息，并能够根据需求进行实时调节和反馈。
控制系统一般包括传感器、运动控制器和执行器等。
传感器用于检测机械手各关节的位置和力量信息。
运动控制器负责解析传感器数据，计算运动轨迹和控制机械手的运动。
执行器对机械手进行动力输出，实现各关节的运动。
最后，机械手的感知系统设计要能够实时感知并识别环境中的物体和障碍物，以实现精确的操作。
感知系统一般包括视觉、力觉和力矩传感器等。
视觉传感器可以采集环境中物体的形状、颜色等信息，并通过图像处理算法进行识别和测量。
力觉传感器可以测量机械手与工件或环境之间的力量信息，实现更加精确的操作。
力矩传感器可以测量机械手各关节的力矩和负载情况，对控制系统提供实时反馈。
总而言之，机械手的整体设计需要考虑结构、传动、控制和感知等方面，以实现各种复杂的抓取和操作任务。
从结构设计到传动系统，再到控制和感知系统的设计，都要保证各个部分之间的协调和稳定性，以满足机械手在工业自动化、物流仓储、医疗卫生等领域的应用需求。
夹持式机械手方案设计
夹持式机械手方案设计一、需求背景夹持式机械手在工业自动化领域中发挥着重要的作用。
为满足客户对于夹持式机械手的需求，本文将设计一种夹持式机械手的方案，旨在提高生产效率、降低劳动成本，并同时满足安全可靠的要求。
二、方案设计1. 机械结构设计夹持式机械手的机械结构设计是关键的一环。
我们将采用三段式结构设计，分别为底座、臂和夹具。
底座用于提供机械手的稳定性和支撑力，臂用于实现机械手的柔性运动，夹具用于夹持工件。
机械结构的设计应充分考虑负载能力、运动轨迹和工作范围等因素，以提高机械手的工作效率和稳定性。
2. 控制系统设计控制系统设计是实现夹持式机械手自动化的关键。
我们将采用PLC （可编程逻辑控制器）作为控制核心，通过输入输出模块和传感器实现对机械手的控制与监测。
控制系统设计需要考虑机械手的运动控制、夹持力控制和安全保护等功能，以确保机械手的正常操作和工作安全。
3. 电气系统设计电气系统设计是机械手运行的动力保障。
我们将采用三相交流电作为机械手的供电方式，通过电气控制柜实现对电气元件的控制和保护。
电气系统设计应考虑机械手的供电要求、电源稳定性和电气安全等因素，以确保机械手的稳定运行和安全使用。
4. 软件系统设计软件系统设计是实现机械手智能化的核心。
我们将采用基于编程的方法，编写适应夹持式机械手功能的软件程序，实现机械手的自动化控制和操作。
软件系统设计应充分考虑机械手的运动规划、路径控制和异常处理等功能，以提高机械手的灵活性和智能化水平。
三、方案实施在方案实施过程中，我们将按照以下步骤进行：1. 机械结构的制造和组装：根据设计方案，制造并组装机械手的底座、臂和夹具等组成部分，在此过程中，要确保机械结构的质量和精度，以确保机械手的正常运行。
2. 控制系统的搭建和调试：根据设计方案，搭建PLC控制系统，并通过输入输出模块和传感器与机械手进行连接。
在此过程中，需要进行各个功能模块的调试与联调，确保控制系统的正常工作。
搬运机械手毕业设计
搬运机械手毕业设计摘要本文针对工业生产中搬运过程中的自动化需求，设计了一款搬运机械手。
该机械手能够自动完成物料搬运、定位和堆放的任务，提高了生产效率和工作安全性。
设计包括机械结构、控制系统和安全保护装置。
关键词：搬运机械手、自动化、物料搬运、机械结构、控制系统、安全保护装置1.引言随着工业化进程的加快，生产线上的物料搬运工作量越来越大，传统的手工搬运方式已经无法满足需求。
自动化的搬运机械手能够代替人工完成搬运任务，提高了生产效率和工作安全性。
因此，设计一款能够实现自动化搬运的机械手对于工业生产具有重要意义。
2.设计原则(1)功能全面：能够完成不同规格、不同材料的物料搬运任务；(2)精确定位：能够精确地将物料放置到指定位置，避免人工调整；(3)堆码能力：能够实现物料的堆码操作，提高存储密度；(4)安全性保护：具备必要的安全保护装置，避免意外情况发生。
3.机械结构设计机械结构是搬运机械手的关键部分，决定了机械手的动作能力和稳定性。
设计中采用了多关节机械手的结构，能够实现六个自由度的运动，适应复杂的搬运场景。
机械手采用轻质材料制造，以提高载重能力。
4.控制系统设计控制系统是搬运机械手的智能核心，决定了机械手的动作控制能力。
控制系统由硬件和软件两个部分组成。
硬件包括传感器，执行机构和控制器，软件包括运动控制算法和路径规划算法。
通过传感器对物料位置、重量和形状进行检测，控制器可以根据检测结果对机械手进行自适应控制，完成搬运任务。
5.安全保护装置设计工业生产中机械手搬运过程中存在一定的安全风险。
设计中引入了安全保护装置，包括红外线传感器和急停按钮。
红外线传感器能够检测到人员或障碍物的接近，触发警报或停机，防止意外发生。
急停按钮可以在紧急情况下立即关闭机械手，确保生产安全。
6.实验结果和分析通过实验，验证了搬运机械手的功能和性能。
机械手能够准确地捡起、移动和堆放物料，实现了自动化搬运。
同时，安全保护装置能够有效地保护工作人员的安全，预防意外事故的发生。
机械手设计方案
机械手设计方案机械手设计方案引言：机械手是一种能模拟人手动作、完成复杂而重复的工作的机械装置。
本方案旨在设计一种功能全面、结构合理、操作简便的机械手。
一、功能设计：该机械手主要用于工业生产中的自动化操作。
设计中考虑到以下几个方面的功能需求：1.抓取能力：机械手需要具备稳定的抓取能力，能够根据需要抓取各种形状的物体。
2.运动自由度：机械手需要具备足够多的运动自由度，能够在空间中灵活操作。
3.力度控制：机械手需要根据不同任务的要求，能够对抓取力度进行精确控制。
4.操作平稳性：机械手的运动应平稳、精确，以实现高效的生产操作。
5.可编程性：机械手应具备可编程功能，可以根据不同任务需求进行多样化的操作。
二、结构设计：机械手主要分为下列几个部分：1.机械臂：机械臂是机械手的核心部分，应具备足够多的关节，以实现多自由度的运动。
同时，机械臂需要采用轻量化设计，以减小自身质量，提高运动效率。
2.末端执行器：末端执行器是机械手抓取物体的部分，应设计可自由伸缩的抓取夹具，以适应不同尺寸的物体。
3.传动系统：传动系统是机械手的动力系统，应选择高效可靠的传动装置，如电机和减速器组合，以保证机械手运动的精确性和稳定性。
4.控制系统：控制系统是机械手的智能核心，应具备高速、高精度、可编程的控制器，以实现机械手的自动化操作。
同时，控制系统应提供友好的人机界面，方便操作者使用。
三、操作流程：机械手的操作流程可分为如下几个步骤：1.输入任务指令：操作者通过控制系统输入任务指令，包括抓取位置、力度等参数。
2.开机准备：机械手启动后，进行预热和校准动作，以确保机械手处于正常工作状态。
3.感应物体：机械手的传感器感应物体位置和大小，确定抓取位置和姿态。
4.抓取物体：机械手根据输入的指令和感应到的物体信息，进行相应的运动和力度控制，将物体抓取起来。
5.完成任务：机械手将抓取的物体移动到指定位置，完成任务，并将完成情况通过控制系统反馈给操作者。
工业机械手设计
摘要在机械制造业中，机械手已被广泛应用，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐，本设计通过对机械手各主要组成部分（手部、手腕、手臂和机身等）分析，从而确定各主要组成部分的结构，在此基础上对机械手进行设计计算，从而确定装配总图。
通过此次机械手设计，掌握相关机械手设计的主要步骤，对于CAD/CAM软件应用方面有了进一步的提高。
关键词：机械手，设计，手部，手腕，手臂，机身，结构The Design of Industry ManipulatorAbstractIn the mechanical manufacturing industry, the manipulator has been widely applied, thus the big improvement worker's work condition, the remarkable enhancement labor productivity, sped up realizes the industrial production mechanization and the automated step, this design through to the manipulator each main constituent (hand, skill, arm and fuselage and so on) analyzes, thus determined each main constituent the structure, carries on the design calculation in this foundation to the manipulator, thus determination assembly assembly drawing.Designs through this manipulator, the grasping correlation manipulator designs the main step, had the further enhancement regarding the CAD/CAM software application aspect.Keywords:Manipulator, design, hand, skill, arm, fuselage, structure目录1 绪论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 12 机械手设计要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 13 机械手总体设计方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 13.1 机械手的组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 13.1.1 执行机构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 13.1.2 驱动机构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 23.1.3 控制机构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 23.2 机械手在生产中的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 23.3 机械手的主要特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 23.4 机械手的技术发展方向．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 33.5 机械手坐标形式与自由度选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 43.5.1 机械手坐标形式选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 43.5.2 机械手自由度选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 43.6 机械手的规格参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 43.7 机械手手部设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 53.7.1 手部设计基本要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 53.7.2 手部力学分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 53.7.3 夹紧力与驱动力的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 73.7.4 手抓夹持范围计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 93.7.5 手抓夹持精度的分析计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 93.8 机械手腕部设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．103.8.1 腕部设计基本要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 103.8.2 腕部的结构选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 103.8.3 腕部回转力矩计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 113.8.4 腕部工作压力计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 133.8.5 液压缸盖螺钉计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 143.8.6 动片和输出轴联接螺钉计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 153.9 机械手臂部设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 153.9.1 臂部设计基本要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 153.9.2 臂部的结构选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 163.9.3 手臂伸缩驱动力计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 163.9.4 手臂伸缩液压缸参数计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 183.10 机身升降机构计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．193.10.1 手臂偏重力矩计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．193.10.2 升降导向立柱不自锁条件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．213.10.3 手臂升降驱动力计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．213.10.4 手臂升降液压缸参数计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．223.11 机身回转机构计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 233.11.1 手臂回转液压缸驱动力矩计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．233.11.2 手臂回转液压缸参数计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．243.11.3 液压缸盖螺钉计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．243.11.4 动片和输出轴间联接螺钉计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．254 机械手装配总图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．265 结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27 致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．281 绪论工业机械手设计是机械制造、机械设计等方面的一个重要的教学环节，是学完技术基础课及有关专业课以后的一次综合设计，通过这一环节把有关课程中所获得的理论知识在实际中综合的加以应用，使这些知识能够得到巩固和发展，并使理论知识和生产密切的结合起来，通过设计培养学生独立思考能力，树立正确的设计思想，掌握机械产品设计的基本方法和步骤，为自动机械设计打下良好的基础。
机械手的设计
机械手的设计机械手是一种具有高度灵活性和准确性的自动化设备，广泛应用于工业生产线、医疗手术、装配和包装等领域。
机械手的设计需要考虑多方面因素，包括机械结构、电气控制和运动学算法等，下面我将从这几个方面详细介绍机械手的设计。
一、机械结构机械结构是机械手设计的核心，主要包括机械臂、关节和执行器三部分。
机械臂是机械手的主体，负责完成各种运动和动作。
关节是连接机械臂的组件，能够使机械臂在多个方向进行运动。
执行器负责将机械臂传输的运动信号转化为物理动作，例如抓取、旋转等。
机械结构的设计需要考虑以下因素：1. 功能需求：根据机械手的应用需求，确定机械手需要具备哪些功能和动作，例如抓取、旋转、移动等。
2. 机械臂的结构：机械臂的结构决定了机械手的可达性、波动和抗外力等性能。
通常有三种设计方式：串联式、并联式和混合式。
3. 关节和执行器选型：需要考虑负载、精度、速度、控制方式等因素，选择合适的关节和执行器。
4. 材料选择和加工：需要根据机械手的负载、速度和精度要求，选择合适的铝合金、碳纤维等材料，并采用先进的加工技术进行制造。
二、电气控制电气控制是机械手的另一个重要组成部分。
它负责将机械手进行的任何运动和动作转换为电信号，从而实现自动化控制和精确调节。
电气控制主要包括传感器、执行器和控制系统三个方面。
电气控制的设计需要考虑以下因素：1. 传感器：传感器能够感知机械手周围的环境信息，例如位置、速度、力矩等。
需要选择合适的传感器，避免传感器数据的误差，提高机械手的运动精度和稳定性。
2. 执行器：执行器是将电信号转换为物理动作的组件。
采用先进的执行器能够提高机械手的运动速度和精度。
3. 控制系统：控制系统是机械手的大脑，负责控制机械手的运动和动作。
需要采用先进的控制系统来保证机械手的运动稳定性和精度。
三、运动学算法运动学算法是机械手设计的重要组成部分。
它的作用是根据机械手的运动学模型，计算机械手各关节的运动轨迹和角度，从而实现机械手的各种动作和运动。
四自由度机械手设计
四自由度机械手设计四自由度机械手是指具有四个独立运动自由度的机械手。
它可以在三维空间内进行灵活的运动和操作，广泛应用于工业制造、医疗护理、服务机器人等领域。
本文将从机械结构设计、运动控制系统、应用领域等方面进行论述，介绍四自由度机械手的设计。
首先，机械结构设计是四自由度机械手设计的关键。
通常，机械手由机械臂、末端执行器、关节驱动装置等组成。
在设计机械臂时，需要考虑结构的刚度、轻量化和尺寸设计等因素。
关节驱动装置可以采用电机驱动、气动驱动或液压驱动等方式，根据具体应用场景选择不同的驱动方式。
末端执行器是机械手最重要的部件之一，其设计要充分考虑操控对象的形状、尺寸和质量等要素。
其次，运动控制系统是确保机械手运动精度和灵活性的关键。
四自由度机械手通常采用闭环控制系统，通过传感器实时反馈机械手的位置、速度和力等信息，通过控制器计算控制命令，控制机械手的运动。
在控制系统设计中，需要考虑传感器的精度、控制器的计算能力和控制算法的设计等因素。
常见的控制算法有PID控制、模糊控制和自适应控制等。
最后，四自由度机械手应用领域广泛。
在工业制造中，机械手可以替代人工完成重复性、危险性和高精度的任务，如焊接、装配和搬运等。
在医疗护理领域，机械手可以用于手术助力、康复训练和辅助生活等。
在服务机器人领域，机械手可以用于家庭服务、餐厅服务和残疾人辅助等。
随着无人驾驶技术的普及，机械手还可以用于车辆维修保养和物流配送等场景。
总之，四自由度机械手的设计涉及机械结构、运动控制系统和应用领域等多个方面。
通过合理设计机械结构，构建高刚性、轻量化的机械手。
运动控制系统的设计保证机械手的运动精度和灵活性。
各个应用领域广泛使用四自由度机械手，提高生产效率和人类生活质量。
随着科技的不断进步，四自由度机械手在未来的应用前景将会更为广阔。
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摘要在机械制造业中，机械手已被广泛应用，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐，本设计通过对机械手各主要组成部分（手部、手腕、手臂和机身等）分析，从而确定各主要组成部分的结构，在此基础上对机械手进行设计计算，从而确定装配总图。
通过此次机械手设计，掌握相关机械手设计的主要步骤，对于CAD/CAM软件应用方面有了进一步的提高。
关键词：机械手，设计，手部，手腕，手臂，机身，结构The Design of Industry ManipulatorAbstractIn the mechanical manufacturing industry, the manipulator has been widely applied, thus the big improvement worker's work condition, the remarkable enhancement labor productivity, sped up realizes the industrial production mechanization and the automated step, this design through to the manipulator each main constituent (hand, skill, arm and fuselage and so on) analyzes, thus determined each main constituent the structure, carries on the design calculation in this foundation to the manipulator, thus determination assembly assembly drawing.Designs through this manipulator, the grasping correlation manipulator designs the main step, had the further enhancement regarding the CAD/CAM software application aspect.Keywords:Manipulator, design, hand, skill, arm, fuselage, structure目录1 绪论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 12 机械手设计要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 13 机械手总体设计方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 13.1 机械手的组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 13.1.1 执行机构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 13.1.2 驱动机构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 23.1.3 控制机构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 23.2 机械手在生产中的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 23.3 机械手的主要特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 23.4 机械手的技术发展方向．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 33.5 机械手坐标形式与自由度选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 43.5.1 机械手坐标形式选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 43.5.2 机械手自由度选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 43.6 机械手的规格参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 43.7 机械手手部设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 53.7.1 手部设计基本要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 53.7.2 手部力学分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 53.7.3 夹紧力与驱动力的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 73.7.4 手抓夹持范围计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 93.7.5 手抓夹持精度的分析计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 93.8 机械手腕部设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．103.8.1 腕部设计基本要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 103.8.2 腕部的结构选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 103.8.3 腕部回转力矩计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 113.8.4 腕部工作压力计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 133.8.5 液压缸盖螺钉计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 143.8.6 动片和输出轴联接螺钉计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 153.9 机械手臂部设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 153.9.1 臂部设计基本要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 153.9.2 臂部的结构选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 163.9.3 手臂伸缩驱动力计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 163.9.4 手臂伸缩液压缸参数计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 183.10 机身升降机构计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．193.10.1 手臂偏重力矩计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．193.10.2 升降导向立柱不自锁条件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．213.10.3 手臂升降驱动力计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．213.10.4 手臂升降液压缸参数计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．223.11 机身回转机构计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 233.11.1 手臂回转液压缸驱动力矩计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．233.11.2 手臂回转液压缸参数计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．243.11.3 液压缸盖螺钉计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．243.11.4 动片和输出轴间联接螺钉计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．254 机械手装配总图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．265 结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27 致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28 英文文献名称（工业机械手）1 绪论工业机械手设计是机械制造、机械设计等方面的一个重要的教学环节，是学完技术基础课及有关专业课以后的一次综合设计，通过这一环节把有关课程中所获得的理论知识在实际中综合的加以应用，使这些知识能够得到巩固和发展，并使理论知识和生产密切的结合起来，通过设计培养学生独立思考能力，树立正确的设计思想，掌握机械产品设计的基本方法和步骤，为自动机械设计打下良好的基础。
2 机械手设计要求要求本设计能鲜明体现设计构思，并在规定的时间内完成以下工作：1）拟定机械手的整体设计方案，特别是机械手各主要组成部分的方案。
2）根据给定的自由度和技术参数选择合适的手部、腕部、臂部和机身的结构。
3）各主要部件（手部、腕部、臂部）的设计计算。
4）工业机械手装配图的绘制。
5）编写设计计算说明书。
3 机械手总体设计方案3.1 机械手的组成工业机械手由执行机构、驱动机构和控制机构三部分组成。
3.1.1 执行机构1）手部即直接与工件接触的部分，一般是回转型或平移型，（多为回转型，因其结构简单），手部多为二指（也由多指），根据需要分为外抓式和内抓式两种，也可以用负压式或真空式的空气吸盘和电磁吸盘。
传力机构形式也很多，常用的有：滑槽杠杆式、连杆杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母式、弹簧式、重力式。
2）腕部是联接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓物体的方位，以扩大机械手的动作范围，并使机械手变的更灵巧，适应性更强。
目前，应用最为广泛的手腕回转运动机构为回转液压缸，它的结构紧凑、灵巧，但回转角度小，并且要求严格密封，否则就难保证稳定的输出扭矩。
3）手臂是支撑被抓物体手部、腕部的重要部件，并带动它们做空间运动，它的主要作用是带动手指去抓取工件，并按预定要求将其搬运到给定的位臵，一般手臂需要三个给定自由度才能满足要求，即手臂的伸缩、左右旋转、升降运动。
4）行走机构有的工业机械手带有行走机构，我国正处于仿真阶段。