四自由度液压搬运机械手设计
4自由度机械臂结构设计
4自由度机械臂结构设计引言机械臂是一种用于完成特定任务的机器人装置，具有广泛的应用领域，例如工业自动化、医疗手术和军事等。
本文将讨论4自由度机械臂的结构设计，以及在不同任务中的应用。
机械臂的自由度机械臂的自由度是指机械臂能够自由运动的独立关节数量。
4自由度机械臂由4个独立的旋转关节组成，使得机械臂可以在3D空间中进行平移和旋转运动。
结构设计关节结构4自由度机械臂的关节结构应具有一定的刚度和承载力，以便支撑机械臂的运动和负载。
通常采用液压或电动驱动的转动关节来实现机械臂的自由度。
每个关节应具有一定的转动范围和精度，以满足不同任务的需求。
运动范围4自由度机械臂的运动范围应能够满足各种任务的需求。
通过合理设计关节的转动范围，可以确保机械臂能够在三维空间中覆盖特定区域。
此外，机械臂的运动范围还应考虑到其在工作空间内的尺寸限制，以及与其他设备或障碍物的碰撞风险。
站立稳定性机械臂的站立稳定性是指机械臂在执行任务时，能够保持平衡和稳定的能力。
站立稳定性取决于机械臂的结构设计和重心位置。
为了确保机械臂的稳定性，可以采用合适的重心位置和支撑结构。
此外，考虑到机械臂运动时的惯性力，还需要设计相应的减振和平衡装置。
控制系统机械臂的控制系统对于实现精准的运动控制和任务执行至关重要。
控制系统包括传感器、执行器和控制算法等。
传感器用于感知机械臂末端的位置和姿态信息，执行器通过控制关节转动实现机械臂的运动，控制算法根据传感器的反馈信息进行计算和控制。
设计高效可靠的控制系统可以提高机械臂的运动精度和工作效率。
应用领域4自由度机械臂由于其灵活性和可定制性，在多个领域具有广泛的应用。
以下是几个典型的应用案例：工业自动化4自由度机械臂在工业生产线上可以完成各种简单重复的操作任务，例如搬运、装配和焊接等。
机械臂的高速度和精度可以提高生产效率和产品质量。
医疗手术4自由度机械臂在医疗手术中可以用于进行精确的手术操作，例如微创手术和精准定位。
四自由度机械手毕业设计
四自由度机械手毕业设计
四自由度机械手的毕业设计可以从以下几个方面入手：
1. 机械结构设计：根据所需的工作空间、负载要求、运动速度等参数，设计出四自由度机械手的整体结构。
其中，四自由度机械手的自由度一般包括三个旋转自由度和一个平移自由度。
2. 控制系统设计：根据机械手的运动方式和运动范围，设计出相应的控制系统。
可以采用传统的PID控制算法或者基于神经网络的控制算法，确保机械手的稳定性和精度。
3. 动力学分析：对机械手进行动力学分析，研究机械手在运动过程中的力学特性，比如加速度、速度、角加速度等参数，为机械手的优化提供理论依据。
4. 实验验证：经过机械结构设计、控制系统设计和动力学分析后，可以进行实验验证。
通过实验对机械手的运动精度、稳定性、负载承载能力等参数进行测试，对设计方案进行调整和优化。
以上只是一些可以从不同方面入手的思路，毕业设计的具体内容和难度还需要根据实际情况和要求进行具体确定。
液压式四自由度机械手设计
液压式四自由度机械手设计-(2)(总57页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--抓料机械手机构设计摘要本课题设计的为抓料机械手。
工业机械手是工业生产的必然产物，它是一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。
因而具有强大的生命力受到人们的广泛重视和欢迎。
实践证明，工业机械手可以代替人手的繁重劳动，显着减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。
工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁、单调的操作，采用机械手是有效的。
本设计拟开发的上料机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，可代替人工在高温和危险的作业区进行作业，可抓取重量较大的工件此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作，更显示其优越性，有着广阔的发展前途。
本课题通过应用AutoCAD等技术对机械手进行结构设计和液压传动原理设计，它能实行自动上料运动，自动搬运棒料。
机械手的运动速度是按着满足生产率的要求来设定。
关键字机械手，AutoCAD ,自动化。
IManipulator grasping mechanism design AbstractThis paper designed for robot grasping the material . Industrial robot is the inevitable product of industrial production, which is a part of human upper limb function mimic conveying the workpiece gripping tools or equipment operation automation technology predetermined requirements of industrial automation , and promote the further development of industrial production plays important role. Which has a strong vitality by people widely valued and welcomed . Practice has proved that industrial robots can replace heavy manual labor , and significantly reduce labor intensity and improve working conditions , improve labor productivity and automation levels. Frequent handling and long term industrial production often bulky workpiece monotonic operation, using the robot to be effective . The design of the proposed development on the feeding robot can pick and place objects in space , flexible action , instead of doing so at high temperatures and can be dangerous operation area , you can grab a greater weight of the workpiece addition, it in heat, cold, deepwater , operating under the universe , radioactive and other toxic pollution environmental conditions , but also demonstrate its superiority , has a broad development prospects.IIThis topic through the application of technologies such as AutoCAD manipulator structural design principles of design and hydraulic transmission , it can implement automatic feeding movement , automatic handling bar . Is the velocity of the robot according to the settings to meet the requirements of productivity .Keywords Robot，AutoCAD，AutomationIII目录摘要............................................... 错误!未定义书签。
四自由度机械手设计
四自由度机械手的液压系统设计
圈 பைடு நூலகம்机 械 手 结 构 怎 圈
２ ． 机械 手关键 液压回路分析 在 驱 动 机 械 手 运 动 过 程 中 ， 其 中 夹 紧 放 松 动 作 ， 旋 转 动 作 和 伸 缩 动 作 是 主 要 的 动 作 ，这 里 对 这 些动 作 的 回 路 进 行 分 析 。 （ １ ）夹 紧 回 路 夹紧 回路采 用 的是０ 型 三位 四通换 向阀来 进 行 锁 定 ，如 图２ 所示 。
一
机 械 手 臂 旋转 回 路 ２ ～ 机 械 手 腕旋 转 回 路 ３ 一 夹紧回路 ４ — 升 降 回 路 图 ４ 机 械 手 液 压 系 统 原 理 图
１ 一 三 位 四通 换 向 阀
２ 一 调逮阀 ３ 一 二 位 三 通 换 向 闻
图２ 夹 紧 回 路
（ ２）旋 转 回路 对 于 机 械 手 的 旋 转 动 作 ， 采 用 了 液 压 马 达 实 现 ， 原 理 如 图３ 所示。
溢流阀
调建蝴 ３
４ ５
Ｙ Ｆ — Ｂ ３ ２ ｔ ｌ
０ 一 Ｈ １ ０ Ｉ 一 ２ ５ １ ｔ
２ ２ Ｅ 卜ｌ ∞ ３ ４ Ｅ １
—
２ Ｉ Ⅲ’ ａ ． ２ ５ ０ Ｌ ／ ￣ ｉ ｎ
３ ２ ￣ ｌ Ｐ ａ ， ４ ０ ｔ ． ／ ｍｉ ６ ３ ＾ ａ 、２ ５ １ ． ／ ∞ ｉ ｎ
６ ３ ａ 、ｌ ０ Ｌ ／ Ⅲ ｌ ｎ
单向阀
二 位 二谭 电 磁 阀 三位四通
电 磁 阀
２ ５ Ｂ
６ ３ Ｍ Ｐ ａ 、２ ５ Ｌ ／ ｍ ｉ ｎ
６ ７
８ ９
调速 阀 单向阀
二位二通 电 碰 谰 三 位 四姐
Ｉ Ｉ ２ Ｏ ［ Ｉ Ｆ ＩＢ ｌ ０ Ｋ ｌ
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。
四自由度棒料搬运机械手_毕业设计
四自由度棒料搬运机械手目录摘要:本设计的机械手是基于提高劳动生产率、产品质量和经济效益，减轻工人劳动强度而设计的。
在某些劳动条件极其恶劣的条件下，工人难以用手工工作，可用本机械手代替人力劳动。
本设计为四自由度圆柱坐标型工业机械手，其工作方向为两个直线方向和两个旋转方向。
本设计中的四自由度棒料搬运机械手，主要是针对质量少于2KG的圆形棒料的搬运。
通过气爪手指的不同选择可满足直径小于60mm的棒料的搬运。
在控制器的作用下，机械手执行将工件从一条流水线拿到另一条流水线并把工件翻转过来这一简单的动作.关键词：四自由度；机械手；搬运；工业机器人The Four Degrees-of-freedom Bar Manipulator DesignsAbstract:This paper design for enhances the labor productivity, product quality, economic efficiency and reduces the worker labor intensity. Some job working at extremely bad environment, that people can’t work in hand, so the robots can replace worker to do it.This scheme introduced a cylindrical robot for four degree of freedom. It is composed of two linear axes and two rotary axis currentThis paper mainly use at the transporting of circular good material that quality is short to2KG. The different fingernail finger was Choice for transporting the good material that diameter is smaller than 60mm.Under controller function the robot move the components from one assembly line to other assembly line and turn over it in space, perform relatively simple takes.Key words: four degrees of freedom; robot; transporting; Industrial robot1 前言1.1 工业机器人的概述与发展机器人（又称机械手，机械人，英文名称：Robot），在人类科技发展史上其来有自，早在三国时代，诸葛亮发明的木牛流马即是古代中国人的智能结晶。
液压式四自由度机械手设计
液压式四自由度机械手设计工业机械手是一种模仿人手动作，并按照设定的程序、轨迹和要求代替人手抓取、搬运工件或进行操作的自动化装置。
它的用途十分广泛，对于实现生产过程自动化，提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度，保证工人的安全都具有重要的意义，尤其对于那些有毒、危险、多粉尘、深水作业及放射性等恶劣环境和条件下的作业，使用工业机械手更具有显著的优越性。
目前，已经在机械加工、铸造、锻造、冲压生产线和某些操作作业中得到比较广泛的应用。
在热处理、焊接、涂漆及装配等生产中也开始研制和应用。
目前机械手常用的驱动方式有液压驱动、气压驱动及电动机驱动等多种方式，各种驱动方式有其自身的特点，在工业机器人中液压和气压驱动应用很广泛，有些机器人则同时采用多种驱动方式，这都视不同机器人的特点和要求所定。
由于液压驱动具有以下特点：驱动力和驱动力矩较大，速度反应性较好，调速范围较大，多用于要求臂力较大而运动速度较低的工作场合。
1. 整体设计方案本文设计的机械手要求在几台机械设备间进行搬运和装卸工件。
它具有4个自由度，分别为机械手腕的旋转运动、机械手臂的伸缩运动、机械手臂的旋转运动和机械手臂的升降运动，坐标形式为圆柱坐标，采用液压驱动控制方式，用于生产线中的自动搬运货物的装置。
本设计的结构简图如图1所示，工作程序为：启动机械手，当工件成形后发出信号，机械手的手臂下降到预定位置，手爪张开，夹紧工件后上升；然后机械手臂正向旋转180°，机械手腕正向旋转90°，机械手臂伸出到预定位置后下降到指定位置，手爪松开，放好工件；最后机械手臂上升到指定位置后反向旋转180°，机械手腕反向旋转90°，机械手臂缩回，回到原点位置，开始下一个周期。
图1机械手结构简图2. 机械系统设计针对该工业机械手的任务要求，为了使它具有一定的操作灵活性和较好的使用性能，在结构设计上采用圆柱坐标系。
整个机械手系统设计为4个自由度，包括机械手臂上下移动、机械手臂水平伸缩、机械手臂旋转和机械手腕旋转，这4个自由之间无耦合，可以有效地简化运算和控制。
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四自由度液压搬运机械手设计摘要: 通过对机床工件搬运机械手主要结构和运动形式的探究，以及对机械手的工作过程和控制要求分析，根据机械手动作循环图设计液压系统控制图;并采用欧姆龙控制器系统进行电气部分的软硬件设计，绘制了 PLC 的外部接线图和单循环自动工作状态流程图，将 PLC 技术应用于机械手具有整体技术及经济效益Abstract: The hydraulic system control was designed according to the cycle operation of manipulator，through the study of main structures and movement forms of the manipulator and the analysis on working processes and control requirements of the manipulator． The software and hardware design for the electrical part was done by using the Omron controller system． The external wiring diagram and automatic single cycle working state flow chart of the PLC were drawn． The application of PLC to manipulator would have technological and economic benefits．关键词:机械手，四自由度，搬运，液压驱动，PLC控制Key words: manipulator; Four dof handling PLC control hydraulic system 1、结构设计方案1.1机械手的机械结构常见的工业机械手根据手臂的动作形态，按坐标形式大致可分为以下4种：（1）直角坐标型机械手；（2）圆柱坐标型机械手；（3）极坐标系机械手；（4）多关节型机械手1.1.1机构原理这里的机械手可完成的动作有夹紧工件、手臂转位、松开卸料、手臂复位等基本动作，该机械手可看成是一个由4个自由度构成的机构（各组成部分的定义如图1所示）四自由度分别为基座的旋转、立柱的升降、大臂的伸缩以及小臂的旋转。
图一机械手的结构示意图2、驱动方案设计2.1 液压驱动系统2. 1.1 液压回路的设计图二液压系统控制图机械手动作顺序: 从原位开始右转升降臂下降伸缩臂伸出夹持器夹紧升降臂上升左转升降臂下降夹持器松开伸缩臂缩回升降臂上升，到原位若为单循环模式下运行，则原位等待，若为连续循环模式，则进入下一个周期上述动作均由行程开关或压力继电器发讯号控制相应的电磁换向阀，按程序依次顺序动作而实现(王增娣，2012) 。
拟定的液压系统图如图二2.2 液压系统分析1) 夹持器采用单出杆双作用缸，保证运动过程中夹紧工件，当夹持器夹紧工件后，由液控单向阀组成的锁紧回路可在意外失电的情况下，保持对工件的夹紧;2) 小臂回转采用摆动液压缸，正反方向均采用单向调速阀调速。
由于回转部分的重量大，悬臂较长，转动惯量大，手臂回转时具有很大的动能。
因此，采用调速阀回油节流调速，有缓冲作用;3) 手臂伸缩采用单出杆双作用缸，手臂伸出时，由单向调速阀进行回油节流调速，回油路调速阀的设置可以完成缓冲作用( 张文汉，2008) ;4) 手臂升降运动采用单出杆双作用缸，上升和下降均由单向调速阀回油节流调速。
因为升降缸为立式，在其液压缸下腔油路中安装单向顺序阀，避免因整个手臂的自重而下降，起平衡作用3、控制方案设计3. 1 PLC 的选型3. 1. 1 I /O 点数的估算机械手采用行程开关进行位置检测，根据下图所示， PLC 需要对电磁阀进行控制，当到达行程之后，使某一电磁铁得电或失电，使液压缸换向输入输出点如表1(付愚， 2005) 。
3. 1. 2 PLC 机型选择由上表 1 知: 输入 20 点，输出 9 点，总点数为29 留出20 %的余量: 总点数为29 + 6 = 35 点故选择40 点的 CPM2A- 40CDR- A 继电器触点输出型的 CPU 单元，有24 点输入， 16 点输出程序容量: 8× 35 = 280 字( 普通系K=8)图三 PLC接线图根据所选欧姆龙的 CPM1A- 40CDR- A 系列的内部元件及输入输出的相关元件、设备，编制出 PLC接线图，如图三所示3. 2 程序设计程序功能: 泵单按钮起动，泵起动后，机械手才能有动作; 操作分为手动模式和自动模式，自动模式又分为单周期运行和连续自动运行，手动采用点动方式，机械手在等待状态下，泵自动卸荷。
其状态流程图如图5 所示3. 3 助记符程序:LD 00108 泵起停DIFU( 13) 2000LD2000LD2000AND 01100KEEP( 11) 01100 泵单按钮起停控制LD NOT 00201AND NOT 00202AND NOT 00203AND NOT 00204AND NOT 00205AND NOT 00206AND NOT 00207AND NOT 00208AND NOT 00209AND NOT 00210AND 01100OUT 00200 手动等待/自动切换( 按下起动按钮00008 为 ON 后，自动进入自动模式)LD 00210AND 00009AND 00003LD 00200AND 00008OR LDOR 00201AND NOT 00202 AND NOT 00007 OUT 00201 工步1 LD 00201OR 00202AND 00000AND NOT 00203 AND NOT 00007OUT 00202 工步2LD 00202OR 00203AND 00004AND NOT 00204AND NOT 00007OUT 00203 工步3LD 00203AND 00104OR 00204AND NOT 00205AND NOT 00007OUT 00204 工步4( 部分)参考文献1 液压机械手技术与市场 1997-06-28 期刊 0 2762 基于PD型迭代学习的液压机械手轨迹控制张琦湖南科技大学学报(自然科学版) 2005-03-30 期刊 6 1683 基于机电液一体化的液压机械手设计及其控制赵旭东北大学 2010-06-01 硕士4 深海水下液压机械手驱动系统压力适应型控制器研制张艳浙江大学 2012-02-10 硕士5 放射源运输车及其应用液压机械手的设计研究贾起军吉林大学 2011-10-01 硕士326 基于液压机械手的绿化带自动浇灌装置设计王增娣机械工程与自动化 2012-12-15 期刊7 基于PLC的液压机械手控制系统改造张文汉科技广场 2008-07-01 期刊 1 1778 基于PLC的液压机械手的控制系统付愚湖南工程学院学报(自然科学版) 2005-06-25 期刊 4 5929 Lopez-Guede, J.M.,Fernandez-Gauna, B.,Graa, M. et al.Improving the control of single robot hose transport[J].Cybernetics and Systems,2012,43(1/4):261-275.10 Nouyan, S.,Gross, R.,Bonani, M. et al.Teamwork in Self-Organized Robot Colonies[J].IEEE transactions on evolutionary computation,2009,13(4):695-711.考文献目录序号题名作者来源发表时间来源数据库被引频次下载频次1 液压机械手技术与市场 1997-06-28 期刊 0 2762 基于PD型迭代学习的液压机械手轨迹控制张琦湖南科技大学学报(自然科学版) 2005-03-30 期刊 6 1683 基于机电液一体化的液压机械手设计及其控制赵旭东北大学 2010-06-01 硕士4 深海水下液压机械手驱动系统压力适应型控制器研制张艳浙江大学 2012-02-10 硕士5 放射源运输车及其应用液压机械手的设计研究贾起军吉林大学 2011-10-01 硕士326 基于液压机械手的绿化带自动浇灌装置设计王增娣机械工程与自动化 2012-12-15 期刊7 液压机械手电液比例系统模糊PID控制研究杨晶机械科学与技术 2013-06-15 期刊8 一种全自动液压机械手在马钢车轮公司的应用虞长银安徽冶金科技职业学院学报2011-01-15 期刊 0 579 基于AMESim的液压机械手负载敏感系统仿真研究王光磊矿山机械 2011-12-10 期刊 1 13610 三自由度液压机械手的PLC控制研究詹贵印可编程控制器与工厂自动化2007-07-15 期刊 3 61811 四自由度液压机械手液压系统设计胡海洪南昌大学 2012-06-30 硕士12 基于PLC的液压机械手控制系统改造张文汉科技广场 2008-07-01 期刊 1 17713 液压机械手科技简报 1975-03-12 期刊 0 11214 分解组装制动缸液压机械手铁道车辆 1977-04-01 期刊 0 2315 液压机械手握力的软抓取控制林建亚液压与气动 1987-05-01 期刊 1 7716 PC在全液压机械手中的应用姜佩东冶金自动化 1990-10-28 期刊 0 3917 复杂柔性车载液压机械手振动主动控制方法研究马振书系统仿真学报 2011-09-08 期刊 0 5418 基于PLC的液压机械手的控制系统付愚湖南工程学院学报(自然科学版) 2005-06-25 期刊 4 59219 配电作业液压机械手系统沼波正卫水利电力施工机械 1994-05-15 期刊 0 3420 数控机床液压机械手的PLC控制系统王焱玉机床与液压 2005-04-30 期刊 8 49421 关节式液压机械手脉码调制控制研究王宣银机械工程学报 2002-12-30 期刊 0 9022 新型液压升船机的设计和研究李昕涛中北大学学报(自然科学版) 2007-08-15 期刊 1 7923 水下作业液压机械手夹持力模糊控制技术的研究谭定忠机床与液压 2001-02-28 期刊 2 12924 基于多传感器信息融合的液压机械手控制模型研究张琦机床与液压 2005-03-30 期刊 2 13725 人工神经网络在机械手动力学辨识和位置控制中的应用陈默子机器人 1993-10-28 期刊 9 12426 液压机械手捣固机的研制杜丽红铁道建筑 2010-08-15 期刊 1 6027 压力适应型深海水下液压机械手及主从式多关节复合控制研究章艳浙江大学2006-11-01 硕士 4 30828 复杂柔性车载液压机械手弹性动力学建模方法研究马振书中国机械工程2010-01-25 期刊 0 15929 用于方形物件装卸液压机械手的设计何芹机床与液压 2010-09-28 期刊 1 15230 基于三菱FX1N PLC的液压机械手控制系统设计裴艳芳机床电器31] Lopez-Guede, J.M.,Fernandez-Gauna, B.,Graa, M. et al.Improving the control of single robot hose transport[J].Cybernetics and Systems,2012,43(1/4):261-275. [32] Nouyan, S.,Gross, R.,Bonani, M. et al.Teamwork in Self-Organized Robot Colonies[J].IEEE transactions on evolutionary computation,2009,13(4):695-711. [33] Nouyan, S.,Gross, R.,Bonani, M. et al.Teamwork in Self-Organized Robot Colonies[J].IEEE transactions on evolutionary computation,2009,13(4):695-711. [34] Zhang, D.,Wang, L.,Yu, J. et al.Coordinated Transport by Multiple Biomimetic Robotic Fish in Underwater Environment[J].IEEE Transactions on Control Systems Technology,2007,15(4):658-671.DOI:10.1109/TCST.2007.899153.[35] Bernheisel, J.D.,Lynch, K.M..Stable transport of assemblies: pushing stacked parts[J].IEEE transactions on automation science and engineering,2004,1(2):163-168.DOI:10.1109/TASE.2004.835575.。