搬运机械手设计说明书
搬运机械手及其控制系统设计说明书
SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ毕业设计说明书搬运机械手及控制系统设计学院：机械工程学院专业：机械制造及其自动化摘要摘要我国的机械手的发展在最近几年得到了突飞猛进的发展，机械手可以仿照人类的某些肢体运动完成某些特定的动作，所以机械手在生产活动中扮演着越来越重要的角色。
因此机械手会在我国得到更普遍广泛的应用。
搬运机械手在当今工业、医疗、自然灾害等等的领域中等到了广泛的应用发展，然而搬运机械手的控制系统和执行机构在工作中起到举足轻重的作用，因此控制部分和执行部分对于机械手的工作的整体运转情况具有十分重要的意义。
所以本次毕业设计主要的任务是解决执行机构和控制部分的问题，该毕业设计采用气压传动作为执行机构，可编程控制器作为搬运机械手的控制部分。
对于本论文的总体设计主要有一下几点，首先要确定搬运机械手的工作对象、设计的目的、搬运机械手的自由度。
本毕业设计要通过计算计算出气爪个夹紧力，伸缩臂的气缸、摆动气缸的扭矩等，然后选择标准气缸。
执行部分要画出气动原理图，控制部分要根据搬运机械手控的IO点数选择三菱FX系列PLC。
根据毕业设计的任务书要求画出梯形图和程序语句表。
关键词：搬运机械手气压动传动可编程控制器SMC气缸AbstractAbstractThe robot's development has been rapid development in recent years, The robot can be modeled on the human limb movements to complete certain actions. Play an increasingly important role in the move. Robot in China more generally, a wide range of applicationsHandling robot in wait for a wide range of application development in the area of today's industrial, medical, natural disasters, etc. However, the handling robot control system and the implementing agencies to play a decisive role in the work, Control and operative parts of great significance for the overall functioning of the robot work. The graduation project the main task is to solve the problem of implementing agencies and the control part of the, The graduation project adopts pneumatic transmission, programmable logic controller for moving the control part of the robot as the executing agency.For the overall design of this paper are mainly the following points, Must first determine the object handling robot designed to degrees of freedom of the handling robot, the robot parameters, and so on. This graduation project is calculated by calculating the outlet claws clamping force, The cylinder of the telescopic boom、Parameters of robot and so on. Then select the standard cylinder. Operative to draw pneumatic schematic, The control section according to the IO handling robot control points to select the Mitsubishi FX series PLC. Graduated from the design task book draw the ladder and the program statement table.Keyword: Moving robot Pressure dynamic transmissionProgrammable controller SMC cylinder目录摘要 (1)Abstract（英文摘要）…………………………………………………………………………………………………………目录…………………………………………………………………………第一章引言……………………………………………………………1．1课题的目和意义………………….1．2 工业机械手设计的基本步骤……………………………………………..2 总体设计...........................................................................2．1 设计的容...........................................................................2．1．1总体说明....................................................................... 2．1．2驱动方式的选择和设计 (6)2．1．3整体机构的确定……………………………………………………..3 工业机械手的机械部分设计 (8)3.1 工业机械手的规格参数……………………………………………..3.2 工业设计手的参数计算 (8)3.2.1 手部质量计算……………………………………………………..3.2.2 机械手的爪部夹紧气缸的选择 (9)3.2.3 腕部传动气缸的选择……………………………………………..3.2.4 伸缩气缸的选择……………………………………………………3.2.5 对伸缩导杆的校核 (12)3.2.6 配重算………………………………………………………………3.2.7 升降部分计算…………………………………………………………..3.2.8 对升降导杆的核算 (15)3.2.9挠度计算…………………………………………………...............3.2.10转台型齿杆式回转摆动气缸的计算 (16)4 工业机械手的控制部分设计 (17)4．1 回路计算……………………………………………………………….. 4．2 执行元件选择………………………………………………………….. 4．3 控制元件选择…………………………………………………………..4．4 执行元件用气量的计算和空压机的选择 (21)4．5 气动元件的清单……………………………………………………….4.6 动作顺序表………………………………………………………….电气控制系统设计………………………………………………………..5．1电气控制方案设计和元件的选择 (25)5．2 PLC控制系统设计及PLC及I/O端口分配图的设计………….5．3 PLC梯形图的设计………………………………………………………5．4 PLC的控制程序………………………………………………………..总结致谢参考文献第一章引言1.1课题来源及现实意义该课程设计是机械及机械控制理论及课程教学计划的实践学习的过程，是对这几年课程知识的综合考验与考察，是对我们的一个综合检测。
曲轴搬运机械手毕业设计说明书
毕业设计（说明书）题目曲轴搬运机械手专业机械设计制造及其自动化学生姓名学号指导教师论文字数完成日期 2010年5月机械设计制造及其自动化摘要：随着科学技术的发展和自动化生产线在企业产品生产中的广泛应用，机械手作为自动化生产线的重要组成部分也得到了长足的发展和进步。
尤其是随着机械结构的优化，气动、液压技术的成熟，控制元件的发展和控制方式的不断改进和创新，机械手的动作精确性、控制灵活性和工作可靠性得到了明显的改善。
机械手的出现在减轻工人劳动强度和难度、提高工作效率和质量、降低生产成本上做出了突出贡献，机械手的发展在企业的发展和创收上起到了举足轻重的作用。
本课题是一个机、电结合较为紧密的实用性项目，文中对PLC的应用、机械结构的设计、控制方法的选择等方面进行了必要的探讨。
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。
关键字：机械手，液压驱动，PLC（可编程控制器）The Manipulator For Moving The Engine’s CrankAbstract:With the development of the science and technology and the application of the automobile product line in the production, the manipulator, who serves as the important part of the automobile product line, has also experienced dramatic progress and development. Especially with the improvement of the structure of the machine, the maturity of pneumatics and hydraulics, and the constant improvement of the control element such as the singlechip, PLC, the motion controller, and soon, and the ceaselessly ameliorative and innovative control mode, the precision, delicacy and reliability of the manipulator has been improved expressly, which contributed to alleviating the worker’s labor intensity and difficulty, boosting the working efficiency and quality, reducing cost, as to play an extremely important part in the development and income of the corporations. The subject is a practical item where the mechanics and electrics are integrated very closely. The writer has made a necessary discussion in the application of PLC, the optimize of mechanical structure and the study of control mode and researches into the mechatronics. the writer summarizes the whole thesis and points out the amelioration, perspective and developing direction of the manipulator.Key Words: manipulator, the hydraulic pressure drive, PLC(Programmable Logic Controller)目录第1章绪论 (1)1.1 工业机器人（机械手）的概述 (1)1.1.1 工业机器人的发展 (1)1.1.2 工业机器人的分类 (1)1.1.3 工业机械手的应用 (2)1.2 设计问题的提出............................................................................... 错误！未定义书签。
搬运机械手设计
专业课程设计说明书ﻬ目录第1章课题规划ﻩ错误!未定义书签。
1、1 课题背景分析 ......................................................... 错误!未定义书签。
1、２设计任务书ﻩ错误!未定义书签。
第２章功能分析 ..................................................................... 错误!未定义书签。
2、1 设计任务功能分析 ................................................. 错误!未定义书签。
2、1、1 总功能提炼 ............................................... 错误!未定义书签。
2、１、2 功能分解ﻩ错误!未定义书签。
2、１、３功能结构分析及功能结构图绘制ﻩ错误!未定义书签。
2、2 本章小结ﻩ错误!未定义书签。
第３章系统原理方案设计 ..................................................... 错误!未定义书签。
3、1功能单元求解ﻩ错误!未定义书签。
3、1、1分功能求解 ............................................. 错误!未定义书签。
3、1、2 系统原理方案综合求解ﻩ错误!未定义书签。
３、１、３方案优化及评价 ............................... 错误!未定义书签。
3、２本章小结ﻩ错误!未定义书签。
第4章总体设计 ................................................................... 错误!未定义书签。
4、1 系统总体结构草图 ................................................. 错误!未定义书签。
搬运机器人设计计算说明书
搬运机器人设计计算说明书搬运机器人设计计算说明书一、摘要本说明书旨在为搬运机器人设计者提供一份全面的设计计算指南。
本文首先概述了搬运机器人的基本功能和工作原理，然后详细介绍了设计计算过程，包括机器人的结构、运动学、动力学、控制系统和传感系统的设计和计算。
最后，本文提供了一些测试和优化搬运机器人的方法。
二、搬运机器人概述搬运机器人是一种能够自动执行货物搬运任务的移动设备。
它们通常由一系列传感器、控制器、驱动器和机械结构组成，能够自主或半自主地在不同地点之间搬运物品。
搬运机器人广泛应用于制造业、物流业和医疗保健等领域，显著提高了工作效率和便利性。
三、设计计算说明1、机器人结构设计与计算机器人结构应考虑强度、刚度、耐久性和轻量化等因素。
可以使用有限元分析等工程方法来分析结构的力学性能，并优化设计。
此外，需要根据实际应用需求，设计合适的移动平台、机械臂、抓取装置等。
2、机器人运动学与动力学计算搬运机器人的运动学和动力学特性直接决定了其搬运能力和效率。
通过建立运动学和动力学模型，可以分析机器人的运动轨迹、速度、加速度和力矩等参数，进而优化运动控制算法，提高搬运效率。
3、控制系统设计控制系统是搬运机器人的核心组成部分，负责协调各个部件的运动，实现精确的定位和搬运。
可以根据机器人的运动学和动力学模型，设计合适的控制算法，如PID控制器、模糊控制器等。
4、传感系统设计搬运机器人需要依靠传感器来感知周围环境和工作对象。
可以根据实际需求，选择合适的传感器，如摄像头、激光雷达、超声波传感器等，以实现精确的环境识别和定位。
四、搭建机器人系统在完成设计计算后，就可以开始搭建搬运机器人系统。
首先，按照设计图纸准备好所需的材料和部件，然后进行机械组装和电路布线。
在系统搭建完成后，需要进行初步的调试和测试，确保各个组成部分能够正常工作。
五、机器人测试与优化在完成机器人系统的搭建后，需要对机器人进行实际的测试，以验证其性能和稳定性。
仓储搬运机械手主体设计说明书
仓储搬运机械手主体设计说明书1. 引言本文档旨在详细介绍仓储搬运机械手主体的设计方案和技术要求。
仓储搬运机械手是一种自动化设备，广泛应用于仓库和物流行业，用于搬运和摆放货物。
本次设计旨在提高仓库搬运效率、减少人工本钱，以及降低人工搬运过程中的平安风险。
2. 设计目标本次设计的仓储搬运机械手主体具有以下目标：•提高仓库搬运效率：通过自动化搬运过程，减少人力需要，提高仓库的货物搬运速度和准确性。
•降低本钱：机械手可以替代局部人工工作，从而减少人力本钱。
•提高平安性：减少人工搬运过程中的事故风险，防止潜在的人身伤害。
3. 设计方案仓储搬运机械手主体设计方案包括以下几个方面：3.1 结构设计机械手主体采用铝合金制作，具有轻量化和高强度的特点。
结构设计采用四轴机械臂，具备灵巧的搬运能力。
机械手主体的设计还应考虑到易维护和易维修的特点。
3.2 控制系统机械手主体的控制系统由嵌入式计算机和传感器组成。
嵌入式计算机负责机械手的动作控制和路径规划，传感器用于感知货物的位置和状态。
控制系统应具备高实时性和稳定性，能够准确捕捉货物的位置和形状。
3.3 软件系统机械手主体的软件系统包括操作系统、控制算法和界面设计。
操作系统为机械手提供良好的运行环境，控制算法负责实现机械手的动作控制和路径规划，界面设计提供友好的操作界面，方便用户进行操作和监控。
4. 技术要求仓储搬运机械手主体的设计应满足以下技术要求：4.1 动作精度机械手主体的动作精度应到达毫米级别，能够准确地抓取和放置货物。
4.2 承载能力机械手主体的承载能力应到达一定标准，能够平安搬运各类货物，一般不低于200kg。
4.3 平安性机械手主体应具备平安保护措施，如紧急停止按钮、碰撞检测装置等，以确保在紧急情况下能够立即停止机械手的动作。
4.4 系统稳定性机械手主体应具备良好的系统稳定性，能够在长时间运行过程中保持稳定的性能和精度。
5. 总结本文档详细介绍了仓储搬运机械手主体的设计方案和技术要求。
机械手设计说明书doc
机械手设计说明书篇一：机械手设计说明书指导老师：设计合作成员：一、设计项目名称机械手臂手指机构2二、设计目的本设计拟搬运宽度尺寸90～110mm、质量为5kg以内的六菱柱形钢质工件，手指机构带水平转盘。
手指的动力驱动方式为液压传动。
液压传动的机械手是以压缩液体的压力来驱动执行机构运动的机械手。
三、设计要求(1)机械手为专用机械手，适用于夹六菱柱形钢质工件。
(2)选取机械手的座标型式和自由度。
(3)主要设计出机械手的手部机构。
(4)液压传动系统液压缸的选用四、设计方案4.1 机械手基本形式的选择机械手的典型结构一般可分为：回转型（包括滑槽杠杆式和连杆杠杆式两种）、移动型（移动型即两手指相对支座作往复运动）和平面平移型。
本设计采用二指回转型手抓。
4.2 机械手的主要部件及运动本机械手的部件有齿轮、齿条、连杆和液压缸等。
主要的运动有直动液压缸驱动齿条的平动、齿轮和齿条的啮合运动、连杆的转动和手抓的平行移动。
4.3 驱动方式的选择本机械手的驱动方案采用液压机构驱动机械手,结构简单、尺寸紧凑、重量轻、控制方便。
4.4 机械手的技术参数列表用途：卸码垛机械手臂抓重：5kg抓取的物体的几何形状：宽度为90～110mm六菱柱形钢质工件机械手自重：小于等于10kg4.5 机械工作原理机械手的夹工件的工作原理框图如图1所示。
图1. 机械手夹工件的工作原理框图该机械手采用了液压驱动方式来实现其工作的要求，工作要求就是机械手能适应六菱柱形钢质工件不同面的夹持，故带有水平转盘手臂的回转运动。
传动机构采用齿条与齿轮啮合。
本机械通过液压驱动传递动力推动齿条平动，齿条与齿轮啮合将液压缸传来的水平运动转化为齿轮连杆的回转运动。
而齿条与齿轮啮合驱动四连杆转动，四连杆机构使夹板水平移动，完成对工件的夹紧松开。
机械手的整体结构图如图2、图3所示。
手爪部分特点如下表述：1. 机械手手部由手爪（即夹板）和传力机构所构成。
机械手爪能夹宽度尺寸为90～110mm的工件，由于所夹工件是六菱柱形钢质工件，故在竖直方面上夹持会比较方便设计和简化机构，手爪部分可以做成平面夹板，而机构本身应带水平转盘机构以适应不同角度的夹持。
搬运机械手及其控制系统设计说明书
SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ毕业设计说明书搬运机械手及控制系统设计学院：机械工程学院专业：机械制造及其自动化摘要摘要我国的机械手的发展在最近几年得到了突飞猛进的发展，机械手可以仿照人类的某些肢体运动完成某些特定的动作，所以机械手在生产活动中扮演着越来越重要的角色。
因此机械手会在我国得到更普遍广泛的应用。
搬运机械手在当今工业、医疗、自然灾害等等的领域中等到了广泛的应用发展，然而搬运机械手的控制系统和执行机构在工作中起到举足轻重的作用，因此控制部分和执行部分对于机械手的工作的整体运转情况具有十分重要的意义。
所以本次毕业设计主要的任务是解决执行机构和控制部分的问题，该毕业设计采用气压传动作为执行机构，可编程控制器作为搬运机械手的控制部分。
对于本论文的总体设计主要有一下几点，首先要确定搬运机械手的工作对象、设计的目的、搬运机械手的自由度。
本毕业设计要通过计算计算出气爪个夹紧力，伸缩臂的气缸、摆动气缸的扭矩等，然后选择标准气缸。
执行部分要画出气动原理图，控制部分要根据搬运机械手控的IO点数选择三菱FX系列PLC。
根据毕业设计的任务书要求画出梯形图和程序语句表。
关键词：搬运机械手气压动传动可编程控制器SMC气缸AbstractAbstractThe robot's development has been rapid development in recent years, The robot can be modeled on the human limb movements to complete certain actions. Play an increasingly important role in the move. Robot in China more generally, a wide range of applicationsHandling robot in wait for a wide range of application development in the area of today's industrial, medical, natural disasters, etc. However, the handling robot control system and the implementing agencies to play a decisive role in the work, Control and operative parts of great significance for the overall functioning of the robot work. The graduation project the main task is to solve the problem of implementing agencies and the control part of the, The graduation project adopts pneumatic transmission, programmable logic controller for moving the control part of the robot as the executing agency.For the overall design of this paper are mainly the following points, Must first determine the object handling robot designed to degrees of freedom of the handling robot, the robot parameters, and so on. This graduation project is calculated by calculating the outlet claws clamping force, The cylinder of the telescopic boom、Parameters of robot and so on. Then select the standard cylinder. Operative to draw pneumatic schematic, The control section according to the IO handling robot control points to select the Mitsubishi FX series PLC. Graduated from the design task book draw the ladder and the program statement table.Keyword: Moving robot Pressure dynamic transmissionProgrammable controller SMC cylinder目录摘要 (1)Abstract（英文摘要）…………………………………………………………………………………………………………目录…………………………………………………………………………第一章引言……………………………………………………………1．1课题的目和意义………………….1．2 工业机械手设计的基本步骤……………………………………………..2 总体设计...........................................................................2．1 设计的容...........................................................................2．1．1总体说明....................................................................... 2．1．2驱动方式的选择和设计 (6)2．1．3整体机构的确定……………………………………………………..3 工业机械手的机械部分设计 (8)3.1 工业机械手的规格参数……………………………………………..3.2 工业设计手的参数计算 (8)3.2.1 手部质量计算……………………………………………………..3.2.2 机械手的爪部夹紧气缸的选择 (9)3.2.3 腕部传动气缸的选择……………………………………………..3.2.4 伸缩气缸的选择……………………………………………………3.2.5 对伸缩导杆的校核 (12)3.2.6 配重算………………………………………………………………3.2.7 升降部分计算…………………………………………………………..3.2.8 对升降导杆的核算 (15)3.2.9挠度计算…………………………………………………...............3.2.10转台型齿杆式回转摆动气缸的计算 (16)4 工业机械手的控制部分设计 (17)4．1 回路计算……………………………………………………………….. 4．2 执行元件选择………………………………………………………….. 4．3 控制元件选择…………………………………………………………..4．4 执行元件用气量的计算和空压机的选择 (21)4．5 气动元件的清单……………………………………………………….4.6 动作顺序表………………………………………………………….电气控制系统设计………………………………………………………..5．1电气控制方案设计和元件的选择 (25)5．2 PLC控制系统设计及PLC及I/O端口分配图的设计………….5．3 PLC梯形图的设计………………………………………………………5．4 PLC的控制程序………………………………………………………..总结致谢参考文献第一章引言1.1课题来源及现实意义该课程设计是机械及机械控制理论及课程教学计划的实践学习的过程，是对这几年课程知识的综合考验与考察，是对我们的一个综合检测。
机械手毕业设计说明书
摘要在当今大规模的制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机械手作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业认同并采用。
工业机械手的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家的工业自动化水平。
目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重要性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取试教在线的方式。
本文将设计一台四自由度的工业机械手，用于给冲压设配运送物料。
首先，本文将设计工业机器人的底座、手、手腕、臂部等结构。
然后选择合适的传动方式，驱动方式，搭建工业机器人的结构平台。
在此基础上，本文将设计该机械手的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择，反馈方式和反馈元件的选择，端子板电路的设计以及控制软件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机械手运行的安全性。
最终实现目标包括：关节的伺服控制和制动问题实时的检测机械手的各关节的运动情况，机械手的示教编程和在线修改程序，设置参考点和回参考点。
关键词：机械手；示教编程；伺服；制动ABSTRACTIn today's large-scale manufacturing, the enterprise to improve production efficiency and ensure product quality, universal attention production process automation degree, manipulator as an important member of automatic production line, gradually by enterprise and the use of identity. Industrial robot technology level and application degree to a certain extent reflect a nation of industrial automation level. Currently, the manipulator main bear the welding, painting, handling and storage, and the intensity of labor great importance of the work, work way to try to teach the general way online.This paper will design a four degrees of freedom industrial robot, are used to transport materials with stamping set. First of all, this article will design the base of the industrial robot hand, wrist, arm, the structure, etc. And then choose the appropriate transmission mode, driving way, build the structure of manipulator platform. On this basis, this paper will design the system control system, including data collection card and the choice of servo amplifiers, feedback and feedback of components of the way choice, terminal board circuit design and control of the software design, focusing on the reliability of the control software and operation safety of manipulator. Finally realize the goals include: the joint servo control and braking problems in real time detection of each joint movement of the manipulator, the manipulator. Teaching program and on-line modification program, set the reference points and back to the point of reference.Keywords: Manipulator; Demonstration program; Servo; brake.目录摘要 ......................................................................... 错误!未定义书签。
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机械与装备工程学院课程设计说明书（2016/2017学年第 1学期）课程名称：机械设计课程设计题目：搬运机械手的设计专业班级：机械设计制造及其自动化学生姓名：学号： ********* 指导教师：设计周数： 2周设计成绩：2016年 12月 31日目录第一章绪论 (1)1.1 机械手的应用现状 (1)1.2 机械手研究的目的、意义 (1)1.3 设计时要解决的几个问题 (1)第二章机械手总体方案的设计 (3)2.1 机械手的系统工作原理及组成 (3)2.2 机械手的基本结构及工作流程 (3)第三章机械手的方案设计及其主要参数 (5)3.1 坐标形式和自由度选择 (5)3.2 执行机构 (5)3.3 驱动系统 (6)3.4 控制系统 (7)第四章结构设计及优化 (8)4.1手部夹紧气缸的设计 (8)4.1.1手部夹紧气缸的设计 (8)4.1.2 确定气缸直径 (9)4.1.3 气缸作用力的计算及校核 (9)4.1.4 缸筒壁厚的设计 (10)4.1.5 气缸的基本组成部分及工作原理 (10)4.2手臂结构优化设计 (10)4.2.1问题描述 (10)4.2.2设计分析 (10)4.2.3建立数学模型 (12)4.2.4优化计算 (13)4.2.5优化结果分析 (16)第五章 Adams运动仿真 (17)总结与展望 (20)摘要机械手是近几十年发展起来一种高科技自动化生产设备，它对稳定、提高产品质量、提高生产效率、改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用，随着工业机械化和自动化的发展以及气动技术自身的一些优点，气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业。
本设计中的搬运机械手的动作由气动缸驱动，气动缸由相应的电磁阀来控制，电磁阀由PLC控制。
驱动执行元件完成，能十分方便的嵌入到各类工业生产线中。
本文中对机械手臂运用MATLAB算法进行优化设计，它使得优化过程变得非常简单、容易理解和掌握，从而避免编写各种复杂的运算程序，提高了设计效率。
用 ADAMS 软件建立虚拟样机进行仿真并优化参数，得出了机械手的运动过程的演示动画，发现设计结构能有机地结合在一起，工作平稳，并在指定的速度和负载等参数下得出了所需要的驱动力和结构参数等。
虚拟样机代替物理样机对工程机械进行创新设计、测试和评估，可以降低设计成本，缩短开发周期，而且设计质量和效率都可以得到提高。
关键词:机械手，气动，优化设计，仿真第一章绪论1.1 机械手的应用现状工业机械手最早应用在汽车制造工业，常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。
工业机械手延伸和扩大了人的手足和大脑功能，它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高温等恶劣环境中工作：代替人完成繁重、单调重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。
目前主要应用与制造业中，特别是电器制造、汽车制造、塑料加工、通用机械制造及金属加工等工业。
工业机械手与数控加工中心，自动搬运小车与自动检测系统可组成柔性制造系统和计算机集成制造系统，实现生产自动化。
随着生产的发展，功能和性能的不断改善和提高，机械手的应用领域日益扩大。
1.2 机械手研究的目的、意义（1）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。
（2）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。
（3）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，目前几乎都没有机械手，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。
综上所述，有效的应用机械手，是发展机械工业的必然趋势。
1.3 设计时要解决的几个问题（1）具有足够的握力(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）手指间应具有一定的开闭角两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。
手指的开闭角应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。
对于移动型手指只有开闭幅度的要求。
（3）保证工件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。
例如圆柱形工件采用带“V”形面的手指，以便自动定心。
（4）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，要求有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形，当应尽量使结构简单紧凑，自重轻，并使手部的中心在手腕的回转轴线上，以使手腕的扭转力矩最小为佳。
（5）考虑被抓取对象的要求根据机械手的工作需要，通过比较，我们采用的机械手的手部结构是一支点两指回转型，由于工件多为圆柱形，故手指形状设计成V型。
第二章机械手总体方案的设计2.1 机械手的系统工作原理及组成图2.1 机械手的系统工作原理框图机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。
在PLC程序控制的条件下，采用气压传动方式，来实现执行机构的相应部位发生规定要求的，有顺序，有运动轨迹，有一定速度和时间的动作。
同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。
位置检测装置随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置。
2.2 机械手的基本结构及工作流程机械手是一个水平、垂直运动的机械设备，用来将工件由左工作台搬到右工作台。
有上升、下降运动，左移、右移运动和夹紧、放松动作和位置控制。
简易机械手在各类全自动和半自动生产线上应用得十分广泛，主要用于零部件或成品在固定位置之间的移动，替代人工作业，实现生产自动化。
本设计中的机械手采用上下升降加平面转动式结构，机械手的动作由气动缸驱动，气动缸由相应的电磁阀来控制，电磁阀由PLC 控制驱动执行元件完成，能十分方便的嵌入到各类工业生产线中。
根据要求：机械手初始位置在原点位置，每次循环动作都从原点位置开始，完成上升、下降运动，左移、右移运动和夹紧、放松动作和位置控制，并能实现手动操作和自动操作方式。
当机械手在原点位置下启动按钮，系统启动，左传送带运转。
当光电开关检测到物品后，左传送带停止运行。
根据分析可得出机械手的工作流程图，如图2.2所示图2.2 机械手工作流程图第三章机械手的方案设计及其主要参数3.1 坐标形式和自由度选择图3.1本机械手采用圆柱座标型式，具有三个自由度，即腰关节、肘关节和腕关节，都为转动关节；还有一个用于夹持物料的机械手。
3.2 执行机构1、手部在本设计中我们采用夹持式手部结构，夹持式手部由手指(或手爪)和传力机构所构成。
手指运动形式采用平移型手指，其夹持圆形零件时，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。
手指结构采用带有一定中心距的“V”形面的手指。
2、手臂手臂是支承被抓物件、手部的重要部件。
手臂的作用是带动手指去抓取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置。
3、立柱立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回转运动和升降(或俯仰)运动均与立柱有密切的联系。
机械手的立柱因工作需要，有时也可作横向移动，即称为可移式立柱。
4、机座机座是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故起支撑和连接的作用。
3.3 驱动系统图3.3 机械手驱动系统气压驱动的优点：（１）能量储蓄简单易行，可以获得短时间的高速动作：（２）夹紧时无能量消耗，不发热；（３）柔软，安全性高；（４）体积小，重量轻，输出质量比高；（５）处理简便，成本低川。
由于气压传动系统具有以上所述优点，所以本机械手采用气压传动方式。
3.4 控制系统控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统。
目前工业机械手的控制系统一般由程序控制系统和电气定位(或机械挡块定位)系统组成。
该机械手采用的是PLC程序控制系统，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(如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间)，同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。
相对于其他控制系统，PLC具有如下优点：（１）抗干扰能力强，可靠性高；（２）控制系统结构简单，通用性强；（３）编程方便，使用简易；（４）功能完善；（５）设计、施工和调试的周期短；（６）体积小，维护操作方便同。
第四章结构设计及优化4.1手部夹紧气缸的设计4.1.1手部夹紧气缸的设计夹紧气缸的夹紧、驱动力的确定，工件重5kg。
(g=9.8N/kg) （1）夹紧力：F夹=G4f×cosθ（4.1.1）（其中θ=45°，G=49N，f =0.1）F夹=494×0.1×cos450=174（N）（2）驱动力F驱 =2b×N×tgαc（4.1.2）（其中 b=50，c=30 ，α=23°）故F驱=2×50×174tg23030=250（N）F实际≥F驱×K1×K2η（4.1.3）其中 K1：安全系数，一般取1.2～2 取K1=1.5；K2：工作情况系数，主要考虑惯性力的影响，K2可近似按下式估计，K2=1+ag式中a为被抓取工件运动时的最大加速度， a=vtv：升降速度0.2m/s，t：机械手达到最高速度的响应时间为0.1s，g为重力加速度 g=9.8m/s2。
那么：K2=1+0.20.1×9.8=1.204；η：手部机械效率，一般取0.85～0.95 取η=0.85（滚动摩擦）；F实际=250×1.5×1.2040.85=531（N）4.1.2 确定气缸直径取空气压力为P空气 = 0.5 MPa = 5×105Pa，D=4F实际π×P空气（4.1.4）D=4×531π×5×105=0.0368(m)=36.8(mm)圆整气缸直径D=40mm 4.1.3 气缸作用力的计算及校核F气缸=π×D2×P空气4（4.1.5）F气缸=π×（40×10-3）2×5×1054=628(N)因为 F气缸＞F实际，所以满足设计要求。