气动机械手的毕业设计说明
PLC气动机械手两工位机械手毕业设计
PLC气动机械手两工位机械手毕业设计第一章绪论1.1选课背景———————————————————————— 21.2设计目的及主要内容——————————————————— 31 .2.1设计目的————————————————————— 31.2.2主要内容——————————————————————3第二章 PLC及机械手的介绍及选择———————————————— 42.1可编程控制器PLC————————————————————— 42.1.1PLC概况——————————————————————— 52.1.2PLC的结构及基本配置————————————————— 62.1.3PLC选型——————————————————————— 72.2机械手——————————————————————————— 82.2.1机械手简介—————————————————————— 82.2.2机械手的选择————————————————————— 10 2.2.3搬运机械手的应用简况————————————————— 11 2.2.4机械手的应用意义——————————————————— 11 第三章机械手总体设计—————————————————————— 133.1机械手实物————————————————————————— 13 3.2台达WPLsoft编程器————————————————————— 15 3.3机械手控制系统工作见面——————————————————— 15 3.4机械手的电路控制及设计——————————————————— 17 3.5机械手控制的动作流程———————————————————— 19 3.6机械手控制原理——————————————————————— 24 3.7PLC外部接线图———————————————————————— 28 3.8IO 分配表—————————————————————————— 29 3.9程序设计—————————————————————————— 30 3.9.1梯形图—————————————————————————— 30 3.9.2指令表—————————————————————————— 34 第四章总结——————————————————————————— 40 第五章参考文献————————————————————————— 41第一章绪论1.1选题背景大学三年的专科学习即将结束，毕业设计是其中最后一个环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。
PLC控制气动机械手的毕业设计
PLC控制气动机械手的毕业设计PLC（可编程逻辑控制器）是一种用于工业自动化控制系统的数字计算机。
在工业领域，气动机械手是一种常见的机械装置，用于执行各种复杂的操作。
结合PLC技术来控制气动机械手，可以提高工作效率、减少人力成本，并且具有高度的可编程性和灵活性。
因此，本毕业设计的目标是使用PLC控制气动机械手的行为。
首先，需要设计和搭建气动机械手的机械结构。
这包括选择适当的材料和组件，设计机械臂的关节、连接方式和传动机构等。
机械结构的设计应该能够实现所需的运动范围和精度，以及承受所需负载的能力。
其次，需要选择合适的气动元件，如气缸和气动阀门等。
这些气动元件将被连接到机械结构上，并通过PLC进行控制。
气缸的选择应考虑所需的推力和速度，以及气动阀门的选择应考虑所需的控制方式和流量。
接下来，需要设计和编程PLC控制系统。
根据机械手的操作需求，编写PLC的程序来控制气动元件的开关和运动。
这可以通过使用PLC的编程软件来实现，例如Ladder Diagram（梯形图）或Structured Text（结构化文本）等。
编程应包括气动机械手的起始、终止、运动和停止等操作。
然后，需要设计和搭建PLC控制系统的电气部分。
这包括选择适当的传感器来监测机械手的位置、速度和负载等参数，并将其与PLC连接。
同时，需要选择适当的开关、继电器和电源，以确保PLC系统的稳定性和可靠性。
最后，需要对设计的气动机械手进行测试和调试。
通过设置适当的测试场景和运行指令，检查气动机械手的运动是否符合预期，并对PLC控制系统进行调整和优化。
在测试和调试阶段，需要对机械手的运动速度、力度和位置进行准确的测量和记录，以确保其性能和精度。
在本毕业设计中，将使用PLC技术来控制气动机械手的行为。
通过设计和搭建机械结构、选择气动元件、编程PLC控制系统和搭建电气部分，可以实现对气动机械手的精确控制和自动化操作。
这样的设计不仅可以提高工作效率和准确性，还可以减少人力成本和操作风险。
气动机械手的设计-毕业论文
中南大学网络教育毕业论文论文题目气动机械手的设计姓名石银法学号13131051012001专业机械制造及其自动化层次专升本学习中心菏泽学习中心指导教师张亚静2015年10月30中南大学网络教育毕业论文（设计）任务书学生姓名石银法学号13131051012001管理中心入学时间2013年秋专业机械设计制造及其自动化学习中心菏泽学习中心毕业论文（设计）题目气动机械手的设计题目类型[1]理论研究题目来源[2]模拟或虚构题毕业论文（设计）时间2015年9月15日至2015年12月10日1．毕业论文（设计）内容要求（或内容纲要；字数>500字）：现代科学技术的发展，推动了不同学科的交叉渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。
机械手是近代自动控制领域出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要构成。
它是机器人的一个分支,近几十年发展起来的高科技生产设备,它可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能性和适应性。
机械手作业准确且能在各种环境下完成作业，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。
这次毕业论文的目的是采用气动通用机械手。
相对于专用机械手，通用机械手的自由度可变，控制程序可调，因此适用面更广。
方法是通过对气压传动系统工作原理图的参数化绘制，大大提高了绘图速度，节省了大量时间和避免了不必要的重复劳动，同时做到了图纸的统一规范。
机械手采用PLC控制，具有可靠性高、改变程序灵活等优点，无论是进行时间控制还是行程控制或混合控制，都可通过设定PLC 程序来实现。
可以根据机械手的动作顺序修改程序，使机械手的通用性更强。
在设计机械手臂座的时候，用两个电机提供动力。
左边电机1通过谐波减速器减速后，通过齿轮来控制手臂的回转，而手臂弯曲动作的动力，由右边2电机提供。
电机2同样也是通过谐波减速器减速后，通过一个长轴，把动力传到底部的小齿轮上，再由小齿轮与大齿轮的啮合，把动力传到竖直的锥齿轮上，又通过锥齿轮之间的啮合，把动力与运动传递到横轴上，这样，再通过键连接，就能把动力传到带轮上。
半导体芯片气动搬运机械手设计毕业设计
毕业设计论文任务书一、题目及专题：１、题目半导体芯片气动搬运机械手设计２、专题二、课题来源及选题依据由于本人曾在上海凯虹半导体电子公司暑期实习，一次在处理SONY 谋型号六自由度机械手臂故障后，让我感触很深。
Sony该型号机械手臂造价昂贵，功能强大，但在6英寸单晶硅芯片的生产线上用作简单动作的转运机械手似乎有点大材小用，且运营维护成本也非常昂贵。
为此，我设想研制一套由PLC控制的气动机械手完成相同的动作，从而降低生产成本。
恰逢此次毕业设计，和指导老师交流后，得到了老师的大力支持，他认为此课题非常具有可行性，且适合本人作为毕业设计。
本课题的任务是研制半导体芯片自动化生产线中用于搬运8英寸芯片的气动机械手。
该机械手要实现芯片的抓取、释放、搬运等动作，要求结构合理，动作准确迅速。
三、本设计（论文或其他）应达到的要求：①查阅资料，了解机械手的发展史和发展前景.②查阅资料，了解气动机械手的发展史和发展前景③根据生产需要完成气动机械手的结构设计④完成气动机械手的气动系统设计I⑤完成气动机械手PLC电气自动控制系统的设计⑥根据设计要求，绘制气动原理图一套，PLC程序图一套，编辑PLC程序，完成毕业设计说明书一份，要求一万五千字以上。
⑦查阅资料和参考文献，翻译有关气动方面的外文资料要求翻译一万字以上。
四、接受任务学生：五、开始及完成日期：自2010 年10 月25 日至2011年5 月22 日六、设计（论文）指导（或顾问）：II摘要本文设计了一种用于半导体芯片自动化生产线中的搬运气动机械手。
该机械手实现芯片的抓取、释放以及搬运等4个自由度的动作，结构合理，动作准确迅速，安全可靠性高。
采用日本三菱公司的FX2N系列PLC对机械手的上下、左右、回转以及芯片吸取运动进行自动化控制。
利用可编程技术结合相应的硬件装置控制机械手完成搬运动作，来配合和实现生产上的要求。
该气动机械手作为特定工位的搬运机械手，能够取代国外进口的的多功能通用机械手，节约设备成本和维护成本80%以上，在自动化生产国产化进程中具有积极的意义。
机械毕业设计579电控气动机械手设计论文
图书分类号：密级：毕业设计(论文)电控气动机械手设计THE DESIGN OF AN ELECTRICAL CONTROL PNEUMATIC MANIPULAT学生姓名学院名称机电工程学院专业名称机械设计制造及其自动化指导教师2011年5月27日本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
论文作者签名：日期：年月日摘要科学发展观为我国工程技术的发展开辟了广阔道路，而机械手作为一种高科技自动化生产设备，已经广泛应用于国民经济的各个领域，这就对我们的教育培训部门提出了新的要求。
因此，为了适应社会发展的形势，在现有技术基础上设计一台教学型机械手有着深远的科教意义。
本课题设计的教学型搬运机械手，主要包括机械手的总体方案设计、机械手的机械结构设计以及驱动、控制系统设计等，实现了机械手手部的四自由度运动：手臂的升降、伸缩和手腕、手臂的回转。
设计中分析了教学型机械手的功能要求和现实意义，通过气压缸来实现手臂的升降和伸缩，采用回转气压缸来实现手腕和手臂的回转。
设计的机械手结构简单、便于操作，在单片机的控制下完成预期的动作，能给学生以直观的印象，达到教学演示的目的。
关键词机械手；教学型；四自由度；单片机AbstractScientific concept of development of engineering technology has opened up a broad road, while the robot as a high-tech automated production equipment, has been widely used in various fields of national economy, which the education and training sector of our proposed new requirements. Therefore, in order to adapt to the situation of social development, based on existing technology to design a teaching type robot science has far-reaching significance.The subject of design for teaching handling robots, mainly consists of robot's overall design, robot mechanical structure design, as well as drive, control system design, implementation of the manipulator hands of four degrees of freedom: the arm movements, stretching and wrist, arm, rotary. The design of the teaching function of mechanical hand requirements and practical significance, achieved by pneumatic cylinders push the arm movements and stretching,rotary pneumatic cylinders used to achieve arm and wrist rotation.Manipulator design simple, easy to operate, under the control of the MCU to complete the desired action, giving the students a visual impression, to achieve the purpose of teaching demonstration.Keywords Manipulator Teaching type Four Degrees of Freedom SCM目录1 绪论 (1)1.1 机械手概述 (1)1.2 机械手的组成和分类 (1)1.2.1 机械手的组成 (1)1.2.2 机械手的分类 (4)1.3 国内外发展状况 (5)1.4课题研究的主要内容 (6)1.5教学用机械手的功能要求及现实意义 (6)1.5.1 教学用机械手的功能要求 (6)1.5.2 教学用机械手的现实意义 (7)2 机械手的设计方案 (8)2.1 机械手的座标型式与自由度 (8)2.1.1 机械手的坐标型式 (8)2.1.2 机械手的自由度 (9)2.2 机械手的手部结构方案设计 (9)2.3 机械手的主要参数 (11)2.4 机械手的技术参数列表 (11)3 机械手机械系统设计 (13)3.1 手部结构设计 (13)3.1.1 设计时考虑的几个问题 (13)3.1.2手爪夹持装置的机构选型 (13)3.1.3 手部夹紧气缸的设计 (15)3.2手腕结构设计 (19)3.2.1 手腕的自由度 (19)3.2.2 手腕的驱动力矩的计算 (19)3.3手臂结构设计 (23)3.3.1手臂伸缩与手腕回转部分 (23)3.3.2手臂升降和回转部分 (25)3.3.3手臂升降气缸的设计 (26)3.3.4手臂回转缸体的设计 (29)4机械手气压系统的设计 (31)4.1气压传动系统工作原理图 (31)4.2气动元件介绍 (31)5 机械手控制系统设计 (35)5.1 控制系统的结构分类 (35)5.2 控制方式 (35)5.3机械手的控制 (36)6 结论 (38)7致谢 (39)参考文献 (40)1 绪论1.1 机械手概述机器人由操作机(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。
机械毕业设计气动机械臂设计(含全套cad图纸)
编号无锡太湖学院毕业设计（论文） 题目：气动机械臂设计信机 系机械工程及自动化 专业学 号：学生姓名：指导教师： （职称：副教授）2013年 5月 25日II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） 气动机械臂设计 是 本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设 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。
班 级：学 号：作者姓名：2013 年 5 月 25 日II无锡太湖学院信 机 系 机械工程及自动化 专业毕 业 设 计论 文 任 务 书一、题目及专题：1、题目气动机械臂设计2、专题二、课题来源及选题依据机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要 标志。
因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。
新的世纪，生产水平及科学技术的不断进步和发展带动了整个机械行业的快 速前进与发展。
在现代化工业中，加工和装配等生产时不连续的。
单靠人力 将这些不连续的生产工序衔接起来，不仅费时而且效率相当低下。
同时人的 劳动强度非常大，有时还会出现伤害和失误。
显然，这严重影响和制约了整 个生产过程的效率和自动化程度。
机械臂的应用很好的解决了这一情况，它 不存在重复偶然的失误，也能有效避免了人身事故。
三、本设计（论文或其他）应达到的要求：① 熟悉机械臂的发展历程，特别是近十几年来的发展状况；② 熟练掌握气动技术，尤其是执行件的结构；③ 熟练掌握气动机械臂的结构原理及工作流程；④ 完成气动机械臂的整体方案设计；I⑤ 完成气动机械臂装配图的绘制及主要零部件的绘制；⑥ 完成说明书的撰写，翻译一篇外文资料。
四、接受任务学生：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2012 年 11月 12 日II本文简要介绍了工业机器人的概念，讲述了机械臂的分类与历史还有当今国内外的发 展状况，机械臂硬件和软件的组成，即机械臂各个部件的整体尺寸设计与校核，气动技术 的特点与优点，PLC控制的特点，PLC控制的气动机械臂系统的工作原理。
机械气动扳手的毕业设计
机械气动扳手的毕业设计机械气动扳手是一种常用的工业工具，用于紧固和松开螺栓和螺母。
在工业领域中，它们被广泛应用于汽车制造、航空航天、机械制造和电子设备等多个行业。
本篇文章将以机械气动扳手的设计作为毕业设计的主题，设计并制造一款性能稳定、高效可靠的机械气动扳手。
在进行机械气动扳手的设计之前，必须了解气动原理和机械原理。
气动系统由压缩空气和气动元件组成，通过压缩空气的动力来驱动机械气动扳手的运动。
而机械原理则包括杠杆原理、传动原理、摩擦原理等。
在设计机械气动扳手时，需要充分考虑这些原理，以确保设计的合理性和可操作性。
首先，我们需要确定机械气动扳手的使用需求和性能指标。
例如，工作压力、扭矩要求、重量、尺寸等。
这些指标将指导整个设计过程，并且对于后续的零件选型和结构设计非常重要。
接下来，我们需要进行气动元件的选型。
气动元件主要包括气缸、驱动装置、控制装置等。
在选择气缸时，需要考虑工作压力和扭矩要求，以确保气缸的动力能够满足工作需求。
同时，驱动装置和控制装置的选型也需要与气缸相匹配，以实现机械气动扳手的稳定运行。
然后，我们需要进行机械结构的设计。
机械结构主要由杠杆机构、传动机构、支撑装置等组成。
在设计杠杆机构时，需要根据工作需求选择合适的杠杆比例，以保证扭矩传递的效果。
在传动机构的设计中，可以选择螺旋传动、齿轮传动等方式，以实现高效的能量转换。
另外，支撑装置的设计也非常重要，需要保证机械气动扳手在工作中具有足够的稳定性和可靠性。
最后，我们需要进行零件的选型和装配的设计。
在选型过程中，需要注意零件的质量和可靠性，以确保机械气动扳手的使用寿命和性能。
在装配设计中，需要考虑零件之间的配合尺寸和装配顺序，以确保装配的正确性和方便性。
总结起来，机械气动扳手的毕业设计包括气动元件的选型、机械结构的设计、零件的选型和装配的设计等多个方面。
在设计的过程中，需要充分考虑气动原理和机械原理，并根据使用需求和性能指标进行设计。
(最新版)气动机械手费下载毕业设计论文
人生最大的幸福，是发现自己爱的人正好也爱着自己。
三门峡职业技术学院毕业设计三门峡职业技术学院毕业设计（论文）题目气动机械手毕业设计论文指导教师陈桂芳系部机电工程系专业机电一体化（人本）姓名陈衬意2011年12 月06 日目录第一章绪论 11.1 气动机械手概述 11.2 机械手的组成和分类 11.2.1机械手的组成 11.2.2机械手的分类 31.3 国内外发展状况 41.4课题的提出及主要任务61.4.1课题的提出61.4.2课题的主要任务7第二章机械手的设计方案82.1机械手的坐标型式与自由度82.2 机械手的手部结构方案设计92.3 机械手的手腕结构方案设计92.4 机械手的手臂结构方案设计92.5 机械手的驱动方案设计92.6 机械手的控制方案设计102.7 机械手的主要参数102.8 机械手的技术参数列表102.9 前法兰式气缸的简介11第三章手臂伸缩、回转气缸的尺寸设计与校核12 3.1手臂伸缩气缸的尺寸设计与校核123.1.2 平衡装置143.2手腕回转气缸的尺寸设计与校核143.2.1 尺寸设计143.2.2 尺寸校核14第四章气动系统设计 164．1 气压传动系统工作原理图 16第五章机械手的PLC控制设计 185.1可编程序控器的简介185.2 PLC的结构种类和分类185.3 FX2n系列三菱PLC特点205.4 接近开关传感器215.5 IO接口简介215.6 行程开关的介绍225.6.1 行程开关的概念225.6.2 行程开关的作用及原理225.7电路的总体设计235.7.1 回路的设计235.7.2 系统输入输出分布表245.7．3机械手的程序设计255.7.4 步进电机的运行控制255.7.5 各模块的程序设计26第六章结论35结束语36参考文献37第一章绪论1.1 气动机械手概述气动机械手由操作机(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机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术是当代研究十分活跃应用日益广泛的领域机器人应用情况是一个国家工业自动化水平的重要标志机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力从某种意义上说它也是机器的进化过程产物它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备.机械手是模仿着人手的部分动作按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置在工业生产中应用的机械手被称为"工业机械手"生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率:可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中它代替人进行正常的工作意义更为重大因此在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用.机械手的结构形式开始比较简单专用性较强仅为某台机床的上下料装置是附属于该机床的专用机械手随着工业技术的发展制成了能够独立的按程序控制实现重复操作适用范围比较广的"程序控制通用机械手"简称通用机械手由于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1.2 机械手的组成和分类1.2.1机械手的组成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各系统相互之间的关系如方框图1-1所示图1-1机械手组成方框图:Pane chart of composition of manipulator(一)执行机构包括手部、手腕、手臂和立柱等部件有的还增设行走机构1、手部即与物件接触的部件由于与物件接触的形式不同可分为夹持式和吸附式手在本课题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是与物件直接接触的构件常用的手指运动形式有回转型和平移型回转型手指结构简单制造容易故应用较广泛平移型应用较少其原因是结构比较复杂但平移型手指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取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位(是外廓或是内孔)和物件的重量及尺寸常用的指形有平面的、V形面的和曲面的:手指有外夹式和内撑式;指数有双指式、多指式和双手双指式等而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务传力机构型式较多时常用的有:滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母弹簧式和重力式等2、手腕是连接手部和手臂的部件并可用来调整被抓取物件的方位(即姿势)3、手臂手臂是支承被抓物件、手部、手腕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.工业机械手的手臂通常由驱动手臂运动的部件(如油缸、气缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋机构和凸轮机构等)与驱动源(如液压、气压或电机等)相配合以实现手臂的各种运动4、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5、行走机构当工业机械手需要完成较远距离的操作或扩大使用范围时可在机座上安滚轮式行走机构可分装滚轮、轨道等行走机构以实现工业机械手的整机运动滚轮式布为有轨的和无轨的两种驱动滚轮运动则应另外增设机械传动装置6、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(二)驱动系统驱动系统是驱动工业机械手执行机构运动的动力装置调节装置和辅助装置组成常用的驱动系统有液压传动、气压传动、机械传动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)系统组成控制系统有电气控制和射流控制两种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(三)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)系统组成控制系统有电气控制和射流控制两种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(四)位置检测装置控制机械手执行机构的运动位置并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.1.2.2机械手的分类工业机械手的种类很多关于分类的问题目前在国内尚无统一的分类标准在此暂按使用范围、驱动方式和控制系统等进行分类(一)按用途分机械手可分为专用机械手和通用机械手两种:1、专用机械手它是附属于主机的、具有固定程序而无独立控制系统的机械装置专用机械手具有动作少、工作对象单一、结构简单、使用可靠和造价低等特点适用于大批量的自动化生产的自动换刀机械手如自动机床、自动线的上、下料机械手2、通用机械手它是一种具有独立控制系统的、程序可变的、动作灵活多样的机械手格性能范围内其动作程序是可变的通过调整可在不同场合使用驱动系统和控制系统是独立的通用机械手的工作范围大、定位精度高、通用性强适用于不断变换生产品种的中小批量自动化的生产通用机械手按其控制定位的方式不同可分为简易型和伺服型两种:简易型以"开一关"式控制定位只能是点位控制:可以是点位的也可以实现连续轨控制；同时还可分为伺服型和一般型的机械手伺服型具有伺服系统定位控制系统一般的伺服型通用机械手属于数控类型(二)按驱动方式分1、液压传动机械手是以液压的压力来驱动执行机构运动的机械手其主要特点是:抓重可达几百公斤以上、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏但对密封装置要求严格不然油的泄漏对机械手的工作性能有很大的影响且不宜在高温、低温下工作若机械手采用电液伺服驱动系统可实现连续轨迹控制使机械手的通用性扩大但是电液伺服阀的制造精度高油液过滤要求严格成本高2、气压传动机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手其主要特点是:介质李源极为方便输出力小气动动作迅速结构简单成本低但是由于空气具有可压缩的特性工作速度的稳定性较差冲击大而且气源压力较低抓重一般在30公斤以下在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作3、机械传动机械手即由机械传动机构(如凸轮、连杆、齿轮和齿条、间歇机构等)驱动的机械手它是一种附属于工作主机的专用机械手其动力是由工作机械传递的它的主要特点是运动准确可靠用于工作主机的上、下料动作频率大但结构较大动作程序不可变4、电力传动机械手即有特殊结构的感应电动机、直线电机或功率步进电机直接驱动执行机构运动的械手因为不需要中间的转换机构故机械结构简单其中直线电机机械手的运动速度快和行程长维护和使用方便此类机械手目前还不多但有发展前途(三)按控制方式分1、点位控制它的运动为空间点到点之间的移动只能控制运动过程中几个点的位置不能控制其运动轨迹若欲控制的点数多则必然增加电气控制系统的复杂性目前使用的专用和通用工业机械手均属于此类2、连续轨迹控制它的运动轨迹为空间的任意连续曲线其特点是设定点为无限的整个移动过程处于控制之下可以实现平稳和准确的运动并且使用范围广但电气控制系统复杂这类工业机械手一般采用小型计算机进行控制1.3 国内外发展状况国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势:(1) 工业机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修)而单机价格不断下降平均单机价格从91年的10.3万美元降至97年的65万美元(2) 机械结构向模块化、可重构化发展例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化:由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机;国外已有模块化装配机器人产品问市(3) 工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展便于标准化、网络化;器件集成度提高控制柜日见小巧且采用模块化结构:大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性(4) 机器人中的传感器作用日益重要除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制;多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用(5) 虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人(6) 当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统而是致力于操作者与机器人的人机交互控制即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统使智能机器人走出实验室进入实用化阶段美国发射到火星上的"索杰纳"机器人就是这种系统成功应用的最著名实例(7) 机器人化机械开始兴起从94年美国开发出"虚拟轴机床"以来这种新型装置已成为国际研究的热点之一纷纷探索开拓其实际应用的领域我国的工业机器人从80年代"七五"科技攻关开始起步在国家的支持下通过"七五"、"八五"科技攻关目前己基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术生产了部分机器人关键元器件开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人;其中有130多台套喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线(站)上获得规模应用弧焊机器人己应用在汽车制造厂的焊装线上但总的来看我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离如:可靠性低于国外产品:机器人应用工程起步较晚应用领域窄生产线系统技术与国外比有差距;在应用规模上我国己安装的国产工业机器人约200台约占全球已安装台数的万分之四以上原因主要是没有形成机器人产业当前我国的机器人生产都是应用户的要求"一客户一次重新设计"品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低而且质量、可靠性不稳定因此迫切需要解决产业化前期的关键技术对产品进行全面规划搞好系列化、通用化、模块化设计积极推进产业化进程.我国的智能机器人和特种机器人在"863"计划的支持下也取得了不少成果其中最为突出的是水下机器人6000m水下无缆机器人的成果居世界领先水平还开发出直接遥控机器人、双臂协调控制机器人、爬壁机器人、管道机器人等机种:在机器人视觉、力觉、触觉、声觉等基础技术的开发应用上开展了不少工作有了一定的发展基础但是在多传感器信息融合控制技术、遥控加局部自主系统遥控机器人、智能装配机器人、机器人化机械等的开发应用方面则刚刚起步与国外先进水平差距较大需要在原有成绩的基础上有重点地系统攻关才能形成系统配套可供实用的技术和产品以期在"十五"后期立于世界先进行列之中1.4课题的提出及主要任务1.4.1课题的提出进入21世纪随着我国人口老龄化的提前到来近来在东南沿海还出现在大量的缺工现象迫切要求我们提高劳动生产率降低工人的劳动强度提高我国工业自动化水平势在必行将机械手应用于工业自动化生产线把工业产品从一条生产线搬运到另外一条生产线实现自动化生产减轻产业工人大量的重复性劳动同时又可以提高劳动生产率现在的机械手大多采用液压传动液压传动存在以下几个缺点:(1)液压传动在工作过程中常有较多的能量损失(摩擦损失、泄露损失等):液压传动易泄漏不仅污染工作场地限制其应用范围可能引起失火事故而且影响执行部分的运动平稳性及正确性(2)工作时受温度变化影响较大油温变化时液体粘度变化引起运动特性变化(3)因液压脉动和液体中混入空气易产生噪声(4)为了减少泄漏液压元件的制造工艺水平要求较高故价格较高;且使用维护需要较高技术水平鉴于以上这些缺陷本机械手拟采用气压传动气动技术有以下优点:(1)介质提取和处理方便气压传动工作压力较低工作介质提取容易而后排入大气处理方便一般不需设置回收管道和容器:介质清洁管道不易堵存在介质变质及补充的问题.（2)阻力损失和泄漏较小在压缩空气的输送过程中阻力损失较小(一般不卜浇塞仅为油路的千分之一)空气便于集中供应和远距离输送外泄漏不会像液压传动那样造成压力明显降低和严重污染(3)动作迅速反应灵敏气动系统一般只需要0.02s-0.3s即可建立起所需的压力和速度气动系统也能实现过载保护便于自动控制(4)能源可储存压缩空气可存贮在储气罐中因此发生突然断电等情况时机器及其工艺流程不致突然中断(5)工作环境适应性好在易燃、易爆、多尘埃、强磁、强辐射、振动等恶劣环境中气压传动与控制系统比机械、电器及液压系统优越而且不会因温度变化影响传动及控制性能(6)成本低廉由于气动系统工作压力较低因此降低了气动元、辅件的材质和加工精度要求制造容易成本较低传统观点认为:由于气体具有可压缩性因此在气动伺服系统中要实现高精度定位比较困难(尤其在高速情况下似乎更难想象)此外气源工作压力较低抓举力较小虽然气动技术作为机器人中的驱动功能已有部分被工业界所接受而且对于不太复杂的机械手用气动元件组成的控制系统己被接受但由于气动机器人这一体系己经取得的一系列重要进展过去介绍得不够因此在工业自动化领域里对气动机械手、气动机器人的实用性和前景存在不少疑虑1.4.2课题的主要任务本课题将要完成的主要任务如下:(1) 进行气动机械手的总体研究并进行整体运动方式设计；(2) 设计气动机械手气路设计进行关键部件的设计计算；(3) 用PLC对机械手控制的总体设计；第二章机械手的设计方案对气动机械手的基本要求是能快速、准确地拾-放和搬运物件这就要求它们具有高精度、快速反应、一定的承载能力、足够的工作空间和灵活的自由度及在任意位置都能自动定位等特性设计气动机械手的原则是:充分分析作业对象(工件)的作业技术要求拟定最合理的作业工序和工艺并满足系统功能要求和环境条件;明确工件的结构形状和材料特性定位精度要求抓取、搬运时的受力特性、尺寸和质量参数等从而进一步确定对机械手结构及运行控制的要求;尽量选用定型的标准组件简化设计制造过程兼顾通用性和专用性并能实现柔性转换和编程控制.2.1机械手的坐标型式与自由度按机械手手臂的不同运动形式及其组合情况其坐标型式可分为直角坐标式、圆柱坐标式、球坐标式和关节式由于本机械手在上下料时手臂具有升降、收缩及回转运动因此采用圆柱坐标型式相应的机械手具有四个自由度为了弥补升降运动行程较小的缺点增加手臂摆动机构从而增加一个手臂上下摆动的自由度图2-1 机械手的运动示意图2.2 机械手的手部结构方案设计为了使机械手的通用性更强把机械手的手部结构设计成可更换结构当工件是棒料时使用夹持式手部;当工件是板料时使用气流负压式吸盘2.3 机械手的手腕结构方案设计考虑到机械手的通用性同时由于被抓取工件是水平放置因此手腕必须设有回转运动才可满足工作的要求因此手腕设计成回转结构实现手腕回转运动的机构为回转气缸2.4 机械手的手臂结构方案设计按照抓取工件的要求本机械手的手臂有四个自由度即手臂的伸缩、左右回转和升降运动手臂的回转和升降运动是通过立柱来实现的立柱的横向移动即为手臂的横移手臂的各种运动由气缸来实现2.5 机械手的驱动方案设计由于气压传动系统的动作迅速反应灵敏阻力损失和泄漏较小成本低廉因此本机械手采用气压传动方式2.6 机械手的控制方案设计考虑到机械手的通用性同时使用点位控制因此我们采用可编程序控制器(PLC)对机械手进行控制当机械手的动作流程改变时只需改变PLC程序即可实现非常方便快捷2.7 机械手的主要参数1.机械手的最大抓重是其规格的主参数由于是采用气动方式驱动因此考虑抓取的物体不应该太重查阅相关机械手的设计参数结合工业生产的实际情况本设计设计抓取的工件质量为1公斤2.基本参数运动速度是机械手主要的基本参数操作节拍对机械手速度提出了要求设计速度过低限制了它的使用范围而影响机械手动作快慢的主要因素是手臂伸缩及回转的速度该机械手最大移动速度设计为0.1ms最大回转速度设计为平均移动速度为0.08ms平均回转速度为2.8 机械手的技术参数列表一、用途:用于自动输送线的上下料二、设计技术参数:1、抓重1千克2、自由度数4个自由度3、坐标型式圆柱坐标4、手臂运动参数伸缩行程100mm伸缩速度40mms升降行程150mm升降速度100mms回转范围回转速度5、手腕运动参数回转范围回转速度6、手指夹持范围棒料: ?10-?409、定位方式行程开关10、定位精度11、驱动方式气压传动12、控制方式点位程序控制(采用PLC)2.9 前法兰式气缸的简介气缸是使机械装置进行直线往复运动的气动执行元件气缸的类型有很多种根据使用的需要进行选择前法兰式气缸的特点：它是用螺钉紧固易于安装它的缺点是螺钉所承受的轴向力较大！第三章手臂伸缩、回转气缸的尺寸设计与校核。
气动机械手-设计说明书(20210408234430)
、设计要求为卸码垛机械手臂配制造附件，即夹持工件的手指机构。
机构应根据工件的形状、尺寸、工件质量大小、表面性质等因素专门设计。
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。
设计手指机构的机械结构，机构自身重量控制在10kg以内，手指的动力驱动方式自选。
二、具体设计方案本次机械手的主要设计构思来源于实验室的机械手模型，通过对实验室机械手的一系列观察研究，开始了如下方案的设计。
首先，我们选择了气动的方式来驱动机械手的运动，而对于气缸的选择，因为在这方面的学习还不够，而且对于我们所设计的机械手结构在气缸方面的要求不高，故在此不作进一步研究。
根据实验室的机械手模型，我们仿照其结构把机械手设计为平行式夹持手爪，接下来是对一些重要尺寸的确定做一较为详细的介绍。
2. 1机械手手爪伸缩运动的设计通过查阅相关资料，对于夹持型手爪进行受力分析如图所示，两个手指总夹持力2 yF必须大于夹持工件的重力mg故应满足2卩F〉mg即F>mg/2卩式中卩为摩擦系数，本次设计的手指夹持处设有辅助件，材料取为硬质橡胶，一般令卩=0. 65 ；另外已知m为5kg ；由此可得F〉nig/2 八二x 9. 8/(2 X 0.65)二38N机械手的结构图如下:此部分为机械手的夹持部分，由图中可知，此结构主要是以齿轮齿条的啮合运动来实现手指的夹紧与放松，而通过两个类似于单缸气缸的腔体充气和放气产生推动力。
因此根据公式可得：D= (4F/ (n Pn))?其中n为负载率,一般取0. 4。
代入相关数据可得：D=0. 017m又知腔体中受压缩气体作用的面积为一圆环，即s=n * ( R2-r 2) =n *D2/4 (其中R为腔体外半径，r为轴半径)只要圆环面积s大于n *D2/4即可，现取D二0. 02m=20mm r=10mm R=20mm则s的面积足够大，能提供足够的推力来满足运动。
之后根据所夹持件尺寸的要求是90至110mm则按照90mm来计算(最小的工件尺寸)，若能夹到的话，则llOmn的也一定能夹到，然后通过一系列的尺寸推导运算(该部分是通过先初步设计尺寸，然后在建模过程中不断修改所得)，即可设计出如上所示的机械手结构。
气动四自由度机械手的结构设计-任务书
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）任务书学生姓名系部机电工程系专业、班级指导教师姓名职称高工从事专业机械外聘是题目名称气动四自由度机械手的结构设计一、设计（论文）目的、意义机械手能够降低工人的劳动强度、提高生产率、实现自动化生产，通过本次设计锻炼学生的综合结构设计能力。
二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）1、自拟一个套类零件图,完成对该零件实现夹持能力的气动四自由度机械手，设定夹持位置的高度、夹持力的大小、夹持范围、臂展长度及俯仰角度。
2、设计气路工作原理图。
三、设计（论文）完成后应提交的成果完整的设计图纸一套，毕业设计论文一本。
(1)计算说明部分：设计说明书一份(2)图纸部分：完成A0图纸2张，零件图若干四、设计（论文）进度安排1、2013.9.10 ----2013.930 收集资料；2、2013.10.1----2013.10.15 初步设计阶段；3、2013.10.16---2013.11.10 总体结构设计；4、2013.11.11---- 2013.12.9 机构设计；5、2013.12.10------- 撰写论文、检查图纸，准备答辩。
五、主要参考资料[1] 陈奎生. 液压与气压传动[M]. 武汉理工大学出版社，2001.8：3.[2] 张树森. 机械制造工程学[M]. 东北大学出版社，2001.3：228-258.[3] 付亚军. 花键轴自动线上下料机械手的设计[J]. 十堰大学学报（自然科学版）.1997，（1）：36-39.[4] 梁梅超. 一种数控车床气动自动夹紧送料装置[J]. 机械制造. 2005.8，43（492）：67-68.[5] 朱光力. 三坐标气动机械手气动控制回路设计[J]. 机械设计与制造.2003.4，（2）：61-62.[6] 高微，杨中平，赵荣飞等. 机械手臂结构优化设计[J]. 机械设计与制造.2006.1，（1）：13-15.六、备注指导教师签字：2013年9月10日教研室主任签字：年月日。
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气动机械手的毕业设计说明
气动机械手是利用压缩空气作为动力源的一种机械手装置。它可以通
过控制气动元件的工作来实现对物体的抓取、移动、放置等操作。气动机
械手在工业生产中具有广泛的应用，如装配线上的零件抓取、产品堆叠等
工作。本毕业设计旨在设计并制作一台气动机械手，并进行性能测试和优
化。
本毕业设计的主要内容包括以下几个方面：
1.设计和选型：根据实际需求和功能要求，对气动机械手进行设计和
选型。主要包括机械结构设计、气动元件选型和气路设计等。在设计中应
考虑机械手的负载能力、运动范围、精度和稳定性等因素。
2.制作：根据设计图纸和材料清单，进行机械手的制作和装配。制造
过程中需要注意工艺和工作精度，以确保机械手的质量和性能。
3.控制系统设计：设计气动机械手的控制系统，包括气路控制和电气
控制。气路控制主要包括气动元件的布置和连接，以及气源和排气系统的
设计。电气控制包括传感器和执行器的选型，以及电气线路的设计和焊接。
4.性能测试与优化：对设计的气动机械手进行性能测试，包括负载能
力、准确性、稳定性等方面的测试。根据测试结果进行优化，调整机械手
的结构和控制参数，以提高性能和稳定性。
5.安全性和可靠性评估：评估气动机械手的操作安全性和可靠性。包
括对机械手进行负载能力测试和稳定性测试，确保机械手在正常工作条件
下的安全和可靠性。
本毕业设计的预期目标是设计和制作一台功能完善、性能稳定的气动
机械手，并进行性能测试和优化。在设计和制作过程中，需要深入了解气
动元件的工作原理和控制方法，掌握机械设计和加工技术，以及电气控制
和焊接技术。通过本毕业设计的完成，可以提高对气动机械手的理论和实
践的理解，培养动手能力和解决问题的能力。
该毕业设计的总设计周期为半年，主要分为设计准备、设计和制作、
性能测试和优化等阶段。在设计和制作过程中，还需要进行一定的文献研
究和团队合作，以确保项目的顺利实施和高质量的完成。同时，还需要注
意设计和制作过程中的安全和环境保护，遵守相关的规定和标准。
通过本毕业设计的完成，可以提高对气动机械手相关知识的掌握和应
用，培养系统设计和实践的能力，为以后的工程实践和研究奠定基础。在
实际工作中，气动机械手的应用范围广泛，对现代工业自动化水平的提高
有重要的推动作用。