四自由度棒料搬运机械手设计
搬运场合应用的球类机械手设计【7KG】【液压】【4自由度】
XX学院课程设计(论文)搬运场合应用的球类机械手设计【7KG】所在学院专业班级姓名学号指导老师摘要搬运场合应用的各类机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一。
该装置涵盖了可编程控制技术，位置控制技术、检测技术等，是机电一体化的典型代表仪器之一。
本文介绍的搬运场合应用的各类机械手是由P LC 输出三路脉冲，分别驱动横轴、竖轴变频器，控制搬运场合应用的各类机械手横轴和竖轴的精确定位，微动开关将位置信号传给P LC 主机；位置信号由接近开关反馈给P LC 主机，通过交流电机的正反转来控制搬运场合应用的各类机械手手爪的张合，从而实现搬运场合应用的各类机械手精确运动的功能。
本课题拟开发的物料搬运,搬运场合应用的各类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，并可根据工件的变化及运动流程的要求随时更改相关参数。
关键词：搬运场合应用的各类机械手, 交流电机，AbstractManipulator industrial robot systems traditional mandate, Robot is one of the key components. Manipulator using the mechanical structure of screw-ball, slider, and other mechanical devices composition; Electric have AC motor, inverter, sensor, and other electronic device components. The device covers a programmable control technology, position control technology, detection technology, Mechatronics is a typical representative of one of the machines. This paper presents a manipulator by three PLC output pulse, driving horizontal, the vertical axis transducer, control manipulator axis horizontal and vertical positioning precision,micro-switches position signal transmission will host PLC; location close to the switching signal from the feedback from the mainframe to the PLC, through the exchange of Motor reversion to control the manipulator gripper Zhang, thus achieving accurate manipulator movement functions. The topics to be developed by the Manipulator grasping be up in space objects, movements flexible, diverse, can replace the artificial heat and dangerous operation conducted operations, According to the workpiece can change the campaign process and the requirements of any changes to the relevant parameters.Key Words:Manipulator, AC motor目录摘要 (2)Abstract (2)目录 (3)1 绪论 (5)1.1 课题背景及目的 (5)1.2 机器人的定义与发展状况 (5)1.2.1 定义 (5)1.2.2 机器人的发展 (6)1.3课题研究意义 (6)2 搬运场合应用的各类机械手介绍分析 (8)2.1搬运场合应用的各类机械手 (8)2.2搬运场合应用的各类机械手的组成 (11)2.3搬运场合应用的各类机械手的应用................... 错误！未定义书签。
4自由度机械手设计
四自由度机械手设计摘要：工业机械手由机械本体、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。
特别适合于多品种、变批量的柔性生产。
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。
生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平，可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产机械手的结构形式比较简单，通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。
本课题将设计一个四自由度机械手，其中，三个移动自由度，需完成X、Y、Z三维空间内的移动要求，另外一个旋转自由度，完成手部的旋转运动要求。
它能实现平面运动，具有柔顺性，全臂在垂直方向的刚度大，在水平方向的柔性大，广泛用于装配作业中。
关键字：机械手；机电一体化；自由度The design of four degrees freedom mechanical handAbstract: Industrial manipulator is composed of machine body, controller, servo drive system and detection sensor device, a humanoid operation, automatic control, can repeat programming, to complete the electromechanical integration automatic production equipment of various operations in three-dimensional space. Especially suitable for the production of a variety of flexible, variable volume. Its stability, improve product quality, improve production efficiency, plays a very important role in improve working conditions and the rapid upgrading of products. Production of mechanical hand can improve the automation level of production, can reduce labor intensity, to ensure product quality, realize the structure safety of the manipulator is relatively simple, general machinery hand can quickly change the working procedure, strong adaptability, widely cited small batch production so it is in changing varieties in production.This paper will design a four DOF Manipulator, wherein, three degrees of freedom of movement, to complete the X, Y, mobile Z in the three-dimensional space, another rotational degree of freedom, rotational movement of the hand requirements. It can achieve planar motion, with the flexibility, the arm in the vertical stiffness, flexibility in the horizontal direction of the large, widely used in assembly operations.Keywords：Manipulator; mechatronics; degree of freedom目录摘要................................................................................................ 错误!未定义书签。
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。
四自由度物料搬运工业机器人设计——任务书
[3]原焕林.搬运机器人智能控制系统的设计[D].上海交通大学,2014.
[4]张红霞.国内外工业机器人发展现状与趋势研究[J].电子世界,2013.
[5]李晓冬.并联机器人的特点及应用分析[J].黑龙江科技信息,2008.
4.撰写初稿，基本完成毕业设计初稿框架，开始做实验；
5.继续撰写毕业设计初稿,继续开展实验，整理实验数据；
6.完成毕业设计初稿，原理图等支撑文件；
7.完善毕业设计内容，规范格式，全部完成毕业设计工作；
8.打印、上交毕业设计材料；准备毕业设计答辩。
五.参考文献:
[1]毛丽.码垛搬运机器人机构设计与仿真[D].南京林业大学,2014.
[6]刘凤臣,姚赟峰,刘黎明,金杰锋,林纪良,郭湖兵.高速搬运机器人产业应用及发展[J].轻工机械,2012.
[7]王智兴,樊文欣,张保成,史源源.基于Matlab的工业机器人运动学分析与仿真[J].机电工程,2012.
指导教师（签字）：
年月日
教研室主任（签字）：
年月日
3.对并联机器人结构的主要参数进行初步计算；
4.对主要构件的受力部分进行有限元分析，对该结构进行优化设计；
5.完成毕业设计的全部工作，并审查。
四、进度安排：
1.课题调研，文献检索（中英文），整理文献，撰写开题报告；
2.制定毕业设计技术方案，完成外文翻译任务；
3.列出毕业设计章节提纲，准备所需实验设备；
3.到实地考查，开展有关研究；
4.做出毕业设计图，写出8000字以上毕业设计文字说明；
5.请专业技术人员对毕业设计方案进行指导与评议；
6.完成一篇3000汉字以上的外文资料的翻译工作。
四自由度棒料搬运机械手的设计
目录设计总说明 (III)INTRODUCTION ............................................................................................................... I V 第一章绪论. (1)1.1 工业机器人的概述与发展 (1)1.2 本设计中的四自由度棒料搬运机械手所实现的功能 (2)1.3 本设计中的四自由度棒料搬运机械手设计的意义 (2)2 机械手的总体设计 (3)2.1 设计要求 (3)2.2 机器手的组成 (3)2.3 总体方案拟定 (4)2.4 机器人的工作空间 (4)2.5 机械手驱动系统设计 (5)2.5.1 机械手驱动器 (5)2.5.2 机械手传动机构 (5)3 机械手的传动设计 (7)3.1 滚珠丝杠的选择 (7)3.2 谐波齿轮减速器参数的确定 (8)4 机械手的各电动机的选择 (12)4.1 机械手手臂升降步进电机的选择 (12)4.2 机械手底座回转驱动电动机的选择 (15)5 机械手各气动件的设计计算 (18)5.1 气爪夹紧力的计算与气爪的选择 (18)5.1.1 气爪夹紧力要求 (18)5.1.2 缸径的确定 (19)5.1.3 行程的确定 (20)5.1.4气缸的运动速度 (20)5.1.4 摆动气缸的选择 (21)5.2 手臂伸缩气缸的选择 (23)6 机器人控制系统设计 (26)6.1 机械手控制器的选择 (26)6.2 机器手控制系统的特点及对控制功能的基本要求 (26)6.3 控制系统的总体设计 (27)7 手臂验算与机械手参数 (29)7.1 手臂平衡的验算 (29)7.2 机械手参数 (30)设计总结 (31)鸣谢 (31)参考文献 (32)设计总说明在社会不断发展的今天，机器人在工业现场中的应用也越来越广泛，用机器的力量代替人力，而将人类从繁重的体力劳动中解放出来是历史发展的趋势。
球坐标式四自由度机械手项目设计方案
球坐标式四自由度机械手项目设计方案2 设计参数2.1设计题目球坐标式四自由度机械手设计2.2 初始参数与设计要求（1）抓重：100N（2）自由度：4个（3）臂部运动参数：表 2-1（4）腕部运动参数：表 2-2（5）手指夹持范围：棒料，直径φ40-φ60mm，长度450-1200mm（6）定位方式：电位器（或接近开关等）设定，点位控制（7）驱动方式：液压（中、低压系统）（8）定位精度：±3mm（9）控制方式：PLC控制3设计方案的拟定3.1初步分析该工业机械手的坐标形式是球坐标式，其臂部的运动由一个直线运动和两个转动组成，即沿X轴的伸缩，绕Y轴的俯仰和绕Z轴的回转。
这种机械手臂部的俯仰运动能抓取到地面上的物件，为了使手部能够适应被抓取对象方位的要求，常常设有手腕上下摆动，使其手部保持水平位置或其它状态。
这种形式的机械手具有动作灵活，占地面积小而工作范围大等特点，它适用于沿伸缩方向向外作业的传动形式。
但结构较复杂，此外，臂部摆角的误差通过手臂会引起手部中心处的误差放大。
3.2 执行机构3.2.1手部手部是用来直接抓取或握紧（或吸附）工件的部件。
由于被抓握工件的形状、尺寸大小、轻重和材料的性能、表面状况等不同，工业机械手的手部结构是多种多样的，大部分的手部结构都是根据工件的要求而设计的。
常用的手部结构有夹钳式、气吸式、电磁式以及其他形式。
夹钳式手部设计的基本要求（1）应具有适当的夹紧力和驱动力（2）手指应应具有一定的开闭范围（3）应保证工件在手指内的夹紧精度（4）要求结构紧凑、重量轻、效率高（5）应考虑通用性和特殊要求3.2.2腕部连接手部与臂部的部件，主要作用是在臂部运动的基础上进一步改变或调整手部在空间的方位，使机械手适应复杂的动作要求。
要求0-180°的回转动作，因此选用具有单自由度的回转液压缸驱动结构。
此结构特点是结构紧凑，灵活，但回转角度较小，并且要求严格密封，否则就很难保证稳定的输出扭矩。
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。
浅析四自由度物料搬运机械手的初步设计
ＺＨＡＯ Ｚｈ ｏ ｎ ｇ — ｖ ｕ， ＧＥ Ｚｈ ａ ｎ — ｆ ｕ
（ Ｗｕ ｗｅ ｉ Ｏｃ ｃ ｕ ｐ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ， Ｗｕ ｗｅ ｉ ７ ３ ３ ０ ０ ０ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： ［ ｎ ｒ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｙ ｅ ａ ｒ ｓ ， ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｎ ｔ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｓ ｏ ｃ ｉ ｅ ｔ ｙ ， ｐ ｅ ｏ ｐ ｌ ｅ ｕ ｓ ｅ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｍｏ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｍ ｏ ｒ ｅ ｐ ｒ ｏ ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ， ｔ ｈ ｅ
手臂伸 缩 、 手爪 升降 、 手 爪松 紧 ） 的动作 完成物 料搬运 的工 作 。大 臂 、 小臂 、 手爪动作 的执行原件采用 气缸和气动马 达 ，
行程 可调节 。
械手的设计 ， 一 般应先做一下几项工 作 ： ①根据机械 手的使
用场合 ， 明确设计 械手的 目的和 任务 。 ②分 析机械手所 在
运 物 料 到指 定位 置 。 本 文主 要 完成 了机 械手 的 总体 结 构 、 驱动 系统和 控制 系统 的初 步设计 。
关键 词 ： 四 自由度 ； 机 械手 ； 结构 设 计 中图 分 类号 ： Ｔ Ｐ ２ ４ １ 文 献标 识 码 ： Ａ
文章 编号 ： １ ０ ０ ２ — ５ ０ ６ ５ （ ２ ０ １ ７ ） １ ７ — ０ ２ ８ ２ — ２
Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏｎ Ｅｌ ｅｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｒ ｙ Ｄｅ ｓｉ ｇｎ ｏ ｆ Ｍａ ｔ ｅｒ ｉ ａ ｌ Ｈａ ｎｄｌ ｉ ｎ ｇ Ｍａｎ ｉ ｐ ｕｌ ａ ｔ ｏｒ Ｗｉ ｔ ｈ Ｆ ｏｕ ｒ Ｄｅ ｇｒ ｅｅ ｓ ｏ ｆ Ｆｒ ｅ ｅ ｄｏｍ
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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。
编号
无锡太湖学院
毕业设计（论文）
题目：四自由度棒料搬运机械手设计
信机系机械工程及其自动化专业
学号：
学生姓名：
指导教师：（职称：讲师）
（职称：）
2013年5月25日
无锡太湖学院本科毕业设计（论文）
诚信承诺书
本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）《四自由度棒料搬运机械手设计》是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用、表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。
6、所有非标零件需画出零件图。
四、接受任务学生：
机械92班姓名
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
〔学科组组长研究所所长〕签名
系主任签名
2013年5月2泛，用机器的力量代替人力，而将人类从繁重的体力劳动中解放出来是历史发展的趋势。
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.
1、机械手的总体设计，包括型式选择、基本参数确定、总体布置与主要结构设计。并绘制整体装配图。
2、机械手传动机构的设计，包括滚珠丝杠的选择，谐波齿轮减速器参数的确定。
3、机械手各种电机的选择。包括机械手手臂升降步进电机的选择，机械手底座回转驱动电动机的选择。
4、机械手各气动件的设计计算。
5、设计说明书一份。
三、本设计（论文或其他）应达到的要求：
机械手类型
四自由度圆柱坐标型
抓取重量
2Kg
自由度
4个（2个回转2个移动）
底座
长290mm，回转运动，回转角240°
手臂升降机构
长550mm，升降运动，升降范围400mm
手臂伸缩机构
长826mm，伸缩运动，伸缩范围270mm，气缸驱动，活塞位置控制
气爪旋转机构
旋转运动，旋转角180度，气缸驱动，行程开关控制
This scheme introduced a cylindrical robot for four degree of freedom. It is composed of two linear axes and two rotary axis current
This paper mainly use at the transporting of circular good material that quality is short to 2KG. The different fingernail finger was Choice for transporting the good material that diameter is smaller than 60mm.
关键词：四自由度；机械手；搬运；工业机器人
Abstract
Today that develop continuously in the society, The robot are more and more Using at industry scene application. Replaces the manpower with the machine strength, It‘s the historical development tendency that liberates the humanity from the arduous physical labor.
近十几年来，机器人的开发不仅越来越优化，而且涵盖了许多领域，应用的范畴十分广阔。
在工业上，自动控制系统有着广泛的应用，如工业自动化机床控制，计算机系统，机器人等。而工业机器人是相对较新的电子设备，它正开始改变现代化工业面貌。
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。
In the recent several years, the robot development not only more and more optimizes, but also moreover has covered many domains.
Industrially, automatic control systems are found in numerous applications, such as automation machine tool control, computer systems and robotics. Industrial robots are relatively new electromechanical devices that are beginning to change the appearance of modern industry.
班级：
学号：
作者姓名：
2013年5月25日
无锡太湖学院
信机系机械工程及其自动化专业
毕业设计论文任务书
一、题目及专题：
1、题目四自由度棒料搬运机械手设计
２、专题
二、课题来源及选题依据
机器人工程是近二十多年迅速发展起来的，目前已应用与许多生产领域。由目前的发展状况看，在可预见的将来它将在生产中扮演越来越重要的角色。本机械手就是基于此并为提高劳动生产率、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。在社会不断发展的今天，机器人在工业现场中的应用也越来越广泛，用机器的力量代替人力，而将人类从繁重的体力劳动中解放出来是历史发展的趋势。