机械手课程设计
合工大机械手课程设计
合工大机械手课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解机械手的结构原理，掌握其关键部件的功能和作用。
2. 学生能够掌握机械手的运动学及动力学基本理论，并能运用相关公式进行计算。
3. 学生能够了解合工大机械手课程设计的相关标准与规范。
技能目标：1. 学生能够运用CAD软件进行机械手的三维建模和装配。
2. 学生能够运用仿真软件对机械手的运动进行模拟和分析。
3. 学生能够根据设计要求，编写控制程序，实现机械手的运动控制。
情感态度价值观目标：1. 学生通过课程学习，培养对机械工程的兴趣和热爱，提高工程意识。
2. 学生在团队协作中，培养沟通、交流和合作能力，增强团队精神。
3. 学生能够关注机械手在工业生产中的应用，认识到科技发展对社会进步的重要性。
课程性质分析：本课程为机械工程专业的一门实践性课程，旨在培养学生的动手能力、创新能力和解决实际问题的能力。
学生特点分析：学生具备一定的机械基础知识，具有一定的三维建模和编程能力，但可能缺乏实际操作经验。
教学要求：1. 结合理论知识与实践操作，注重培养学生的实际动手能力。
2. 采用项目驱动教学，激发学生的兴趣和积极性。
3. 注重团队协作，培养学生的沟通能力和团队精神。
二、教学内容1. 机械手的结构原理- 关键部件的认识：包括机械臂、执行器、传感器等。
- 机械手的分类及特点。
- 机械手的运动学分析：包括正运动学、逆运动学。
2. 机械手的动力学分析- 动力学基本理论。
- 机械手动力学建模。
- 动力学计算与仿真。
3. 机械手设计规范与标准- 合工大机械手设计标准。
- 相关行业规范。
4. 三维建模与装配- 使用CAD软件进行三维建模。
- 机械手的装配与结构优化。
5. 仿真分析- 机械手运动仿真。
- 动力学仿真。
6. 控制程序编写- 控制系统原理。
- 编程实现机械手运动控制。
7. 实践操作与调试- 机械手组装与调试。
- 故障分析与排除。
教学内容安排与进度：第一周：机械手的结构原理与分类。
机械手课程设计
机械手课程设计课程背景机械手是现代工业生产中常见的一种自动化装置，其具备高精度、高速度、高灵活性等特点，在工业生产中扮演着重要的角色。
因此，对机械手进行课程设计是培养学生对现代生产自动化装置的理解和应用能力的重要方式之一。
课程目标本课程的主要目标是让学生：1.了解机械手的基本原理和结构；2.掌握机械手的运动学分析方法；3.学会使用机械手编程软件进行机械手的控制；4.能够设计和实现简单的机械手应用。
课程大纲第一部分：机械手的基本原理1. 机械手的定义和分类•机械手的定义•机械手的分类：按动力源分类、按自由度分类2. 机械手的基本结构•机械手的关节和链节•机械手的传感器和执行器3. 机械手的运动学分析•Denavit-Hartenberg（D-H）参数的引入•坐标系的确定和转换•正解和逆解的求解方法第二部分：机械手的控制1. 机械手控制的基本要素•机械手的控制模型•机械手的感知和决策2. 机械手编程软件的应用•常见的机械手编程软件介绍•机械手编程语言的基本语法和命令3. 机械手编程实践•使用机械手编程软件进行简单的机械手控制任务第三部分：机械手应用设计1. 机械手在工业生产中的应用•机械手在装配线上的应用•机械手在物料搬运中的应用2. 机械手应用的设计原则•机械手应用的需求分析•机械手应用的设计流程3. 机械手应用设计实践•设计并实现一个简单的机械手应用课程评估方式1.平时成绩：包括课堂讨论、小组作业、实验报告等。
2.期中考试：检测学生对课程内容的理解和掌握程度。
3.期末项目：要求学生设计并实现一个机械手应用。
参考书目1.Craig, John J. Introduction to Robotics: Mechanics and Control. Pearson Education, 2019.2.Siciliano, Bruno, et al. Robotics: Modelling, Planning and Control. Springer, 2010.3.Spong, Mark W., et al. Robot Modeling and Control. Wiley,2006.通过本课程的学习，学生将对机械手的原理和应用有更深入的了解，培养出对自动化装置的设计和控制能力，为未来的工作和学习打下坚实的基础。
机械手课程设计
机械手 课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解机械手的基本结构原理，掌握其组成部分及功能。
2. 学生能够描述机械手在工业生产中的应用及其优势。
3. 学生能够掌握机械手运动学的基本知识，包括坐标变换和路径规划。
技能目标：1. 学生能够运用所学的机械手知识，设计简单的抓取和放置任务。
2. 学生通过小组合作，能够完成机械手的组装和编程，实现基本操作。
3. 学生能够运用问题解决策略，对机械手操作过程中遇到的问题进行分析和调试。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对工程技术的兴趣，激发他们探索机械手臂奥秘的热情。
2. 培养学生的团队协作意识，增强他们在小组工作中的责任感和合作精神。
3. 通过对机械手的学习，引导学生理解科技进步对工业生产和社会发展的积极影响，培养其创新意识和社会责任感。
课程性质分析：本课程为工程技术类课程，旨在通过理论与实践相结合的方式，让学生掌握机械手臂的基础知识和应用技能。
学生特点分析：考虑到学生所在年级的特点，他们对新鲜事物充满好奇，具备一定的动手能力和逻辑思维能力，但可能缺乏实际操作经验。
教学要求：1. 紧密联系教材，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
2. 采用任务驱动法和小组合作学习，激发学生的学习兴趣和团队合作精神。
3. 注重过程评价，关注学生在学习过程中的表现和成长。
二、教学内容1. 机械手基本结构原理：- 机械手的组成部分及其功能- 机械手在工业生产中的应用案例2. 机械手运动学基础：- 坐标系与坐标变换- 路径规划与运动控制3. 机械手编程与操作：- 编程语言基础- 机械手编程实例与操作步骤4. 机械手组装与调试：- 机械手组装方法与技巧- 机械手调试策略与问题解决5. 抓取与放置任务设计：- 任务分析- 机械手动作设计6. 小组合作与展示：- 小组分工与协作- 成果展示与评价教学大纲安排：第一课时：机械手基本结构原理第二课时：机械手运动学基础第三课时：机械手编程与操作第四课时：机械手组装与调试第五课时：抓取与放置任务设计第六课时：小组合作与展示教学内容关联教材章节：- 机械手基本结构原理：教材第3章- 机械手运动学基础：教材第4章- 机械手编程与操作：教材第5章- 机械手组装与调试：教材第6章- 抓取与放置任务设计：教材第7章教学进度安排：每课时45分钟，共计6课时。
多功能机械手课程设计
多功能机械手课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解多功能机械手的基本原理和结构组成，掌握其工作方式和应用领域。
2. 学生能够描述多功能机械手的关键技术，如传感器应用、程序控制等，并了解其在实际工程中的重要性。
3. 学生能够解释多功能机械手设计中涉及的基础物理和数学概念，如力学、电学等。
技能目标：1. 学生能够运用所学的知识，设计并制作一个简单的多功能机械手模型，展示其基本功能。
2. 学生通过小组合作，提高问题解决能力和团队协作能力，能够进行有效的沟通与展示。
3. 学生能够使用适当的工具和设备，进行机械手的组装和调试。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对工程技术和创新设计感兴趣，增强对科学探究的热情。
2. 学生在学习过程中，形成良好的工程意识，认识到科技对生活的影响，增强社会责任感。
3. 学生通过实践活动，体会团队合作的重要性，发展积极向上的学习态度和坚持不懈的精神。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标具体、可衡量，旨在通过理论与实践相结合的方式，使学生不仅掌握多功能机械手的相关知识，还能够在实际操作中提升技能，同时培养积极的情感态度和价值观。
通过分解课程目标为具体的学习成果，将有助于教学设计和评估的有效开展。
二、教学内容本章节教学内容围绕多功能机械手的设计与制作展开，包括以下部分：1. 基本原理与结构- 机械手的结构组成及其功能- 常用驱动方式及其特点- 传感器的工作原理与应用2. 技术与编程- 程序控制基础- 机械手运动控制算法- 传感器数据采集与处理3. 设计与制作- 机械手设计流程与方法- 模型制作材料与工具的选择- 组装与调试技巧4. 实践操作- 设计并制作一个多功能机械手模型- 编程实现机械手的运动控制- 模型性能测试与优化教学内容依据课程目标制定，注重科学性和系统性。
教学大纲明确如下安排：第一周：基本原理与结构学习，了解机械手的相关知识。
第二周：技术与编程学习，掌握机械手的控制方法。
机械手课程设计引言
机械手课程设计引言一、课程目标知识目标：1. 让学生理解机械手的基本结构、工作原理及其在工业生产中的应用。
2. 掌握机械手的运动学、动力学基本知识，能够分析简单机械手的运动特性。
3. 了解机械手控制系统的工作原理，能描述常见控制算法的基本思想。
技能目标：1. 培养学生运用机械手基本知识进行简单机械手设计与分析的能力。
2. 提高学生运用控制原理对机械手进行编程与调试的能力。
3. 培养学生团队协作、动手实践和解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对机械手及自动化技术的兴趣，培养其创新意识和探索精神。
2. 培养学生关注社会发展，认识到机械手在国民经济中的重要作用。
3. 引导学生树立正确的工程观念，注重实践，养成良好的学习习惯。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标注重理论知识与实践技能的结合，以项目驱动的教学方式激发学生的学习兴趣和参与度。
通过本课程的学习，使学生能够达到以上所述具体学习成果，为后续相关课程的学习和实际工作奠定基础。
二、教学内容1. 机械手基础知识：包括机械手的分类、结构、工作原理及其在工业生产中的应用案例。
重点学习机械手的运动学、动力学基本理论，掌握相关计算方法。
（对应教材第一章）2. 机械手设计方法：介绍机械手设计的基本流程，学习机械手主要部件的设计原则，进行简单机械手的设计实践。
（对应教材第二章）3. 机械手控制系统：学习机械手控制系统的组成、工作原理及常见控制算法，分析控制系统的性能。
（对应教材第三章）4. 机械手编程与调试：掌握机械手编程的基本方法，学习使用相关编程软件，进行实际操作与调试。
（对应教材第四章）5. 机械手应用案例分析：分析典型机械手应用案例，了解其在实际生产中的应用及优势，培养学生工程实践能力。
（对应教材第五章）教学进度安排：1. 第1-2周：机械手基础知识学习。
2. 第3-4周：机械手设计方法学习与实践。
3. 第5-6周：机械手控制系统学习与分析。
机械手机械课程设计
机械手机械课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握机械手机械原理，包括齿轮传动、滑轮组和杠杆的应用。
2. 学生能够识别并描述不同类型的机械手机械结构，如固定臂、移动臂和旋转臂。
3. 学生能够运用基本的物理知识，解释机械手机械在生活中的应用。
技能目标：1. 学生能够通过小组合作，设计并制作一个简单的机械手机械结构。
2. 学生能够运用绘图和计算工具，对机械手机械结构进行简单的计算和优化。
3. 学生能够有效地沟通设计思路，通过口头报告和展示，展示他们的设计成果。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械工程和科技创新的兴趣，激发他们探索未知的热情。
2. 强化学生的团队合作意识，培养在团队中相互尊重、协同工作的态度。
3. 通过机械手机械的学习，增强学生对生活中工程技术的认识，培养其解决问题的能力和创新思维。
课程性质分析：本课程为机械基础知识入门课程，旨在通过具体案例分析，让学生在动手实践中理解和掌握机械原理。
学生特点分析：考虑到学生所在年级，课程将采用直观教学法和情境教学法，结合学生的好奇心和动手欲望，引导他们主动探索和学习。
教学要求：1. 教师需提供丰富的实例和材料，确保学生能够将理论与实践相结合。
2. 教学过程中注重启发式教学，鼓励学生提问和思考。
3. 对学生的设计作品给予及时的反馈，指导学生进行反思和改进。
二、教学内容本课程教学内容紧密围绕课程目标，结合教材第二章“机械基础”内容，组织以下教学活动：1. 引言：介绍机械手机械在生活中的应用，引发学生对机械原理的兴趣。
2. 理论知识学习：- 齿轮传动原理及其应用。
- 滑轮组的工作原理和计算方法。
- 杠杆的分类和平衡条件。
3. 动手实践：- 分组设计并制作一个简单的机械手机械结构。
- 使用绘图和计算工具进行结构分析和优化。
4. 案例分析：- 分析生活中常见的机械手机械结构，如剪刀、起重机等。
- 探讨机械结构在工程领域的应用和创新。
5. 总结与反思：- 对所学知识进行总结，巩固理解。
工业用机械手课程设计
工业用机械手课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解工业用机械手的基本结构、工作原理及其在工业生产中的应用。
2. 学生能掌握机械手的关键技术参数，如精度、速度、负载等，并了解它们对工业生产效率的影响。
3. 学生能了解工业用机械手的分类、选型原则及其在不同工业领域的应用案例。
技能目标：1. 学生能运用机械原理和自动控制知识，分析并简单设计一个工业用机械手的控制系统。
2. 学生能通过团队合作，完成一个简易机械手模型的搭建和调试，提高动手实践能力。
3. 学生能运用计算机辅助设计软件（如CAD）绘制机械手的三维模型，并进行简单的运动仿真。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对机械工程和自动化技术的兴趣，提高学习热情。
2. 学生通过团队合作，培养沟通协调能力和团队精神。
3. 学生了解工业用机械手在现代制造业中的重要性，认识到技术创新对国家产业发展的重要意义。
课程性质：本课程为实践性较强的综合设计课程，旨在帮助学生将理论知识与实际应用相结合，提高学生的动手能力、创新意识和团队协作能力。
学生特点：本课程针对高中年级学生，他们对机械、电子和自动控制等领域有一定的理论基础，但实践经验不足，对工业生产中的实际问题了解较少。
教学要求：教师应结合学生特点和课程性质，采用启发式教学，引导学生主动参与课程实践，注重培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
同时，教师需关注学生的情感态度价值观培养，激发学生的创新潜能和团队精神。
通过课程目标的分解和实施，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果，为后续的教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 工业用机械手的基本概念与结构- 机械手的定义、功能及应用领域- 机械手的组成部分：执行机构、驱动系统、控制系统等2. 工业用机械手的工作原理与关键技术- 机械手的工作原理及其运动学分析- 关键技术参数：精度、速度、负载、自重等- 影响机械手性能的因素及优化方法3. 工业用机械手的分类与选型- 常见机械手类型及其特点- 机械手选型原则及应用案例4. 机械手控制系统设计与实践- 控制系统原理与设计方法- 传感器、执行器在机械手控制中的应用- 控制程序编写与调试5. 机械手模型搭建与调试- 机械手模型的搭建方法与技巧- 调试过程及问题解决方法6. 计算机辅助设计（CAD）在机械手设计中的应用- CAD软件的基本操作与使用方法- 机械手三维模型的绘制与运动仿真教学安排与进度：第1-2课时：工业用机械手的基本概念与结构第3-4课时：工业用机械手的工作原理与关键技术第5-6课时：工业用机械手的分类与选型第7-8课时：机械手控制系统设计与实践第9-10课时：机械手模型搭建与调试第11-12课时：计算机辅助设计（CAD）在机械手设计中的应用教学内容与教材关联性：本教学内容与教材中关于工业用机械手的章节紧密相关，涵盖了机械手的基本概念、结构、原理、分类、选型、控制系统设计以及实践操作等方面，确保了教学内容的科学性和系统性。
机械手课程设计
机械手课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解机械手的基本结构、功能及工作原理；2. 学生能够掌握机械手的运动学、动力学基础知识；3. 学生能够了解机械手在不同领域的应用及发展趋势。
技能目标：1. 学生能够运用所学的机械手知识进行简单的系统设计；2. 学生能够运用相关软件对机械手进行仿真和调试；3. 学生能够独立操作机械手完成简单的任务。
情感态度价值观目标：1. 学生对机械手技术产生浓厚的兴趣，培养探索精神和创新意识；2. 学生能够认识到机械手在工业生产中的重要性，增强实践操作能力；3. 学生能够关注机械手技术的发展，树立正确的科技价值观。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论知识与实际操作，旨在提高学生的动手能力和创新能力。
学生特点：学生处于高中阶段，具有一定的物理、数学基础，好奇心强，善于接受新事物。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，引导学生进行自主学习、合作探究，培养学生的实际操作能力和团队协作能力。
同时，关注学生的个体差异，因材施教，确保每个学生都能达到课程目标。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 机械手基本结构及功能- 介绍机械手的组成部分，如基座、关节、手臂、手腕、末端执行器等；- 解释各部分功能及其相互关系。
2. 机械手的运动学与动力学- 讲解机械手的运动学原理，包括正运动学、逆运动学；- 分析机械手的动力学特性，如力、扭矩、速度等。
3. 机械手控制系统及编程- 介绍常见的机械手控制系统及其原理；- 指导学生进行简单的机械手编程操作。
4. 机械手应用及发展趋势- 分析机械手在不同领域的应用，如工业生产、医疗、服务业等；- 探讨机械手技术的发展趋势，如智能化、网络化等。
5. 机械手设计与仿真- 教授机械手设计的基本方法，包括需求分析、结构设计、参数计算等；- 引导学生运用相关软件（如CAD、SolidWorks等）进行机械手设计和仿真。
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目录第一章设计目的及主要内容 (1)1.1设计目的1.2设计内容第二章系统控制结构的确定 (2)2.1 PLC概述2.2PLC的特点 (3)2.3机械手的概述 (4)2.4机械手的组成 (4)2.5机械手的主要参数 (6)2.6应用机械手的意义 (6)2.7机械手采用PLC控制的优点 (7)第三章控制系统 (8)3.1系统设计的基本步骤 (8)3.2 系统工作过程 (8)3.3控制要求3.4系统及原理 (9)第四章电路的设计4.1 操作方式 ······························································································错误！未定义书签。
4.2 I/O接线图·····························································································错误！未定义书签。
4.3 PLC梯形图···························································································错误！未定义书签。
4.4 PLC控制程序 ·······················································································错误！未定义书签。
第五章心得体会参考文献 (18)- -1- -2第1章 绪论1.1设计目的本课程设计是本门课程课堂教学的延伸和发展，是理论知识与工程实践之间的衔接。
课程设计的主要目的是通过某一生产设备的电气控制装置的设计实践，了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。
通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。
设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。
课程设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。
在专业知识与研究方法方面为日后的毕业设计乃至毕业后的工作奠定良好的基础。
1.2设计内容机械手能把工件从A 点移到B 点，机械手的结构示意图如图1所示。
该机构的上升、下降和左移、右移是由双线圈两位电磁闹推动气缸来实现的。
当某一线圈得电，机构便单方向移动，直至线圈断电才停在当前位置。
夹紧和放松是由单线圈两位电磁阂驱动气缸来实现的，线圈通电则夹紧，失电则为放松。
设备上装有上、下限位和左、有限位开关。
机械手工作循环过程示意图如图2所示。
从图中可见，机械手工作循环过程主要有8个动作，即为：第2章 系统控制结构的确定2.1 PLC 概述PLC 是可编程控制器的简称。
PLC 源于继电器控制技术，通过运行存储在其 内存中的程序，把经输入电路的物理过程得到的输入信息，变换为所需要的输出信息，进而再通过输出电路的物理过程去实现对负载的控制。
PLC 基于电子计算机，但并不等同于普通计算机。
普通计算机进行输入输出信息变换时，大多只考虑信息本身，信息输入输出的物理过程一般不考虑的。
而 PLC 则要考虑信息输入 输出的可靠性、实时性，以及信息的实际使用，特别要考虑怎么适应于工作环境，比如，便于安装，便于维护及抗干扰等问题，输入输出信息变换及可靠的物理实 现，可以说是PLC 实现控制的两个基本要点。
PLC可以通过它的外设或通信接口与外界交换信息。
它的功能要比继电器控制装置多得多，也强得多。
根据PLC丰富的指令系统，各种各样的I/O 接口、通信接口，大容量的内存，可靠的自身监控系统，可以知道PLC 的基本功能：逻辑处理功能；数据运算功能；准确定时功能；高速计数功能；；中断处理功能；程序与数据存储功能；联网通信功能；自检测、自诊断功能。
PLC 把这些功能集于一身，是别的电控器所没有的，也是传统的继电器控制电路所无法比拟的。
PLC 丰富的功能为它的广泛运用提供了可能。
可编程控制器是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发起来的，现已广泛应用于工业控制的各个领域。
它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。
2.2 PLC的特点①高可靠性1）所有的I/O 接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC 内部电路之间电气上隔离。
2）各输入端均采用R-C 滤波器，其滤波时间常数一般为10～20ms。
3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。
4）采用性能优良的开关电源。
5）对采用的器件进行严格的筛选。
6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU 立即采用有效措施，以防止故障扩大。
7）大型PLC 还可以采用由双CPU 构成冗余系统或有三CPU 构成表决系统,使可靠性更进一步提高。
②丰富的I/O 接口模块PLC 针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位；强电或弱电等。
有相应的I/O 模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。
③采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型 PLC 以外，绝大多数 PLC 均采用模块化结构。
PLC 的各个部件，包括 CPU，电源，I/O 等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。
- -3④编程简单易学 PLC 的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。
⑤安装简单，维修方便 PLC 不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。
使用时只需将现场的各种设备与 PLC 相应的 I/O 端相连接，即可投入运行。