通用液压机械手设计
机械手设计已整理
机械手设计摘要本文简要地介绍了工业机器人的概念，机械手的组成和分类，机械手的自由度和座标型式，气动技术的特点，PLC控制的特点及国内外的发展状况。
本文对机械手进行了总体方案设计，确定了机械手的座标型式和自由度，确定了机械手的技术参数。
同时，分别设计了机械手的夹持式手部结构以及吸附式手部结构;设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩;设计了机械手的手臂结构，设计了手臂伸缩、升降用液压缓冲器和手臂回转用液压缓冲器。
设计出了机械手的气动系统，绘制了机械手气压系统工作原理图。
利用可编程序控制器对机械手进行控制，选取了合适的PLC型号，根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案，画出了机械手的工作时序图和梯形图，并编制了可编程序控制器的控制程序。
关键词：工业机器人；机械手；气动；可编程序控制器(PLC)；机械手设计第一章绪论1.1机械手概述工业机器人由操作机(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。
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。
一种物流园专用上货机械手液压控制系统设计
务１ 匐 似
设 计其 液 压控 制 系统如 图３ 所示 。 调 整 ，则 在 回路 中设 置 点 动 控 制 回路 ， 即 １ ＹＡ、
罗 纲’ ，姚玲峰 ，肖世德
Ｌ ＵＯ Ｇａ ｎ ｇ‘ ，Ｙ ＡＯ Ｌ ｉ ｎ ｇ ． ｆ ｅ ｎ ｇ 。ＸＩ ＡＯ Ｓｈ ｉ － ｄ ｅ
（ １ ． 成都纺织高等专科学校 机械工程学院 ，成都 ６ １ １ ７ ３ １ ；２ ． 西 南交通 大学 机械工程学 院，成都 ６ １ ０ ０ ３ １ ） 摘 要 ：根据某大型物流 园的上货需要设计了一种专用上货机械手及机械手主 要功 能的液压控制线路 ， 根据 机械手功 能要 求分析 了液 压控制 线路的性 能特点 ，提出 了采 用双液 压缸 同步 回路举升 货 物 的设计思 路 ，并计 算了双液 压缸 同步举升的 液压缸驱 动力 ，且 对举升 线路进行 同步误差 实 验和 液压缸 速度提升 实验 。结 果表 明 ，此机械 手及其液 压控制线 路能基 本满足物 流园上货 的
设计需要 。 关键词 ；同步 ；控 制；机械手 ；液 压 中图分类号 ：Ｔ Ｐ２ ７ ８ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ９ —０ １ ３ ４ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ３ （ 上） 一Ｏ １ ３ ３ —０ ４
Ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ Ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ －０ １ ３ ４ ． ２ ０ １ ４ ． ｏ ３ （Ｅ） ． ３ ８
基盒项目：特种材料及制备 四川省高校 重点实验室开放基金 （ ￥ ２ Ｊ Ｊ ２ ０ ０ ９ — ０ １ ８ ） 作者简介：罗纲 （ １ ９ ７ ４ 一 ），男，副教授，硕士 ，主要从事机械设计、模具技术、数控技术、Ｃ Ａ Ｄ ／ Ｃ Ａ Ｍ 的教学和科研工作。
机械手手臂设计
仲恺农业工程学院《机械系统》课程设计说明书设计题目：工业机械手设计—臂部伸缩指导老师：张日红关秋菊院系：机电工程学院班级：机械072班姓名：蔡钟文学号：200710824224前言 (3)一、设计要求及主要参数： (3)二、机械手臂伸缩机构设计 (4)1、结构初设计 (4)2、结构改进 (5)3、手臂伸缩驱动力计算 (5)4、手臂伸缩液压缸参数计算 (6)三、液压传动与控制系统设计 (9)四、机械手的控制 (11)1、电气控制系统： (11)2、机械手可编程顺序控制 (11)五.总结 (17)六．参考文献 (17)前言机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产品。
不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供的性能，质量和成本，都对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的影响。
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。
工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。
工业机械手是工业机器人的一个重要分支。
它能模仿人手的某些动作功能，按照编程来完成各种预期的作业任务。
在某些方面它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，显著地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，采用机械手是最有效的。
不仅如此，机械手还能在高温、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以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门，具有强大的生命力。
随着机械手在工业的各个领域地广泛应用，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展将起着重要的作用。
一、设计要求及主要参数：1、运动简图：2、抓重：50N,100N,150N,200N,250N,300N3、自由度：4个4、臂部运动参数：5、腕部参数：6、定位方式：电位器（或接近开关等）设定，点位控制；7、手指夹持范围：棒料直径ø50~ø70mm ，长度450～1200mm8、驱动方式：液压（中、低压系统）9、定位精度：+/-3mm10、控制方式：PLC控制此次设计我们以5人为一小组的形式对机械手执行机械进行设计，本人负责的是手臂伸缩机械的设计，下文将就这部分进行说明。
(完整版)具有五个自由度的机械手设计毕业论文设计
具有五个自由度的机械手设计摘要随着工业自动化发展的需要，机械手在工业应用中越来越重要。
文章主要叙述了机械手的设计计算过程。
首先，本文介绍机械手的作用，机械手的组成和分类，说明了自由度和机械手整体座标的形式。
同时，本文给出了这台机械手的主要性能规格参量。
机械手采用液压传动，使传动系统简单可靠；选用可编程控制器对机械手的动作进行控制，使控制程序简单，系统维护方便。
设计过程中，对机械手和液压缸部分做了详细的设计计算。
同时，对机械手的通用性主要是采用可更换式手部结构来实现，通过更换手部，可使机械手抓取外圆零件和内圆零件，从而实现了系统的多功能化。
机械手总体结构能够实现手臂的水平伸缩、垂直升降、旋转和抓取等功能，这些动作都是可编程控制器控制，用液压缸驱动机械手来完成的。
文章中介绍了搬运机械手的设计理论与方法。
全面详尽的讨论了搬运机械手的手部、腕部、手臂以及机身等主要部件的结构设计。
最后使用软件对机械手PLC控制仿真。
关键词：机械手；液压传动；液压缸；PLC仿真；AbstractThe applying of the manipulators are more and more important in the industry, with the development of industrial automation. The paper mainly narrated the design and calculation of light and transfer manipulator.The first，The paper introduces the function,composing and classification of the manipulator,tells out the free-degree and the form of coordinate.At the same time,the paper gives out the primary specification parameter of this manipulator. Manipulator use system can be simple and reliable. The manipulator and in this paper. The movements of mechanical be convenient. And the universal ability of manipulator is based on the interchangeability of the grasp cylindrical parts and inner parts through the replacement of and captures the semifinished materials. All those movements are controlled by programmable controller and realized by industry manipulator's design theory and method. The comprehensive exhaustive discussion ,which the major structural design computation. Finally uses the software to carry out the PLC control simulation for manipulator's ；Hydraulic cylinder；Programmable logic Controller simulation;目录1 绪论 (1)1.1前言 (1)1.2 工业机械手的简史 (1)1.3工业机械手在生产中的应用 (3)1.4 机械手的组成 (4)1.5工业机械手的发展趋势 (5)2 机械手的总体设计方案 (7)2.1 机械手基本形式的选择 (7)2.2机械手的主要部件及运动 (7)2.3驱动机构的选择 (8)2.4 机械手的技术参数列表 (8)3 机械手手部的设计计算 (9)3.1 手部设计基本要求 (9)3.2 典型的手部结构 (9)3.3机械手手抓的设计计算 (9)3.4 机械手手抓夹持精度的分析计算 (13)3.5弹簧的设计计算 (14)4 腕部的设计计算 (17)4.1 腕部设计的基本要求 (17)4.2 腕部的结构以及选择 (17)4.3 腕部的设计计算 (18)5 臂部的设计及有关计算 (23)5.1 臂部设计的基本要求 (23)5.2 手臂的典型机构以及结构的选择 (24)5.3 手臂直线运动的驱动力计算 (24)5.4 液压缸工作压力和结构的确定 (27)6 机身的设计计算 (29)6.1 机身的整体设计 (29)6.2 机身回转机构的设计计算 (30)6.3 机身升降机构的计算 (34)6.4 轴承的选择分析 (37)7 液压驱动系统设计 (38)7.1液压驱动的特点 (38)7.2液压系统设计 (39)8 PLC控制系统设计 (40)8.1 PLC的特点 (40)8.2 PLC的选择及IO分配 (40)8.3 PLC程序设计及仿真 (42)结论 (50)致谢 (51)参考文献 (52)附录 (53)1.绪论1.1前言用于再现人手的的功能的技术装置称为机械手。
热处理机械手---液压系统设计
热处理上下料机械手的液压系统设计摘要作为现代机械设备实现传动与控制的重要技术手段，液压技术在国民经济各领域得到了广泛的应用。
与其他传动控制技术相比，液压技术具有能量密度高﹑配置灵活方便﹑调速范围大﹑工作平稳且快速性好﹑易于控制并过载保护﹑易于实现自动化和机电液一体化整合﹑系统设计制造和使用维护方便等多种显著的技术优势，因而使其成为现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素。
液压机械手主要用于将沉重的零件或者是重复简单的劳动的设备，适用于热处理炉的上下料和一般工件工序的自动化生产。
本文根据热处理上下料机械手的用途﹑特点和要求，利用液压传动的基本原理，拟定出合理的液压系统图，再经过必要的计算来确定液压系统的参数，然后按照这些参数来选用液压元件的规格和进行系统的结构设计。
热处理上下料机械手的设计是轨道小车移动，液压支撑架的上下移动，结构简单，方便快捷，并应用自动电气控制，达到机电液一体化的生产，自动化程度高。
关键词液压系统；过载保护；机电液一体化Heat Treatment Unloading ManipulatorHydraulic SystemAbstractAs one of the modern machinery equipment transmission and control important technical means, hydraulic technology in the field of national economy has been widely used. Compared with other transmission control technology, hydraulic technology has high energy density, flexible and convenient configuration, large speed range, rapid and smooth work ability, easy to be controlled and overload protection, easily realized automation and electromechanical integration ,system integration design ,easy maintenance in manufacturing operation and other significant advantages in technology , which make it become the basic technology of modern mechanical engineering and the basic technology of modern control engineering.The hydraulic press and pressure machine is the main equipment for molding plastic injection and repressing material formation, such as stamping, bending, flanging, metal sheet drawing, etc. Also it can be engaged in the adjustment, the mounting indentation, the grinding wheel formation, the swaging metal parts formation, the plastic products and the powder products suppressed formation. This article according to the usage, characteristics and requirements of the purposes of the YB32-150 type hydraulic pressure press machine uses the basic principle of hydraulic transmission, draws up a reasonable hydraulic system and undergoes the necessary calculation to determine the parameters of hydraulic system which determine to choose hydraulic components and system structure of the specification. The hydraulic system of YB32-150 hydraulic pressure press Machine is rectangulararrangement .its' external appearance is new and original beautiful, the driving force system adopts hydraulic pressure system that makes the structure simple and compact, the action quick and reliable. This machine is equipped with the foot switch which can realize the semiautomatic craft movement circulation.Keywords hydraulic system;overload protection;electromechanical integration目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (6)1.1 液压传动的发展概况 (6)1.2 液压传动在机械行业中的应用 (6)1.3 液压机械手的发展及工艺特点 (7)1.4 液压系统的基本组成 (8)1.5 本章小结 (8)第2章液压系统的计算和元件选型 (9)2.1 确定液确定液压缸主要参数 (9)2.1.1 液压缸内径D和活塞杆直径d的确定 (9)2.1.2 液压缸实际所需流量计算 (10)2.2 液压元件的选择 (10)2.2.1 确定液压泵规格和驱动电机功率 (10)2.2.2 阀类元件及辅助元件的选择 (12)2.2.3 管道尺寸的确定 (12)2.3 液压系统的验算 (16)2.3.1 系统温升的验算 (17)2.4 本章小结 (17)第3章机械手的液压系统原理设计 (19)3.1 热处理上下料机械手的基本结构 (19)3.2 确定液压系统原理 (19)3.2.1 液压油的选择 (19)3.2.2 确定供油方式 (19)3.2.3 同步回路的设计 (20)3.2.4 保压回路的设计 (20)3.3 液压系统图的总体设计 (21)3.3.1 升降缸运动工作循环 (21)3.3.2 伸缩缸运动工作循环 (22)3.3.3 夹紧缸工作循环 (22)3.4 本章小结 (23)第4章液压站结构设计 (24)4.1液压站的结构型式 (24)4.2 液压泵的安装方式 (24)4.3 液压油箱的设计 (24)4.3.1液压油箱有效容积的确定 (24)4.3.2 液压油箱的外形尺寸设计 (25)4.3.3 液压油箱的结构设计 (25)4.4 液压站的结构设计 (27)4.4.1 电动机与液压泵的联接方式 (27)4.4.2 液压泵结构设计的注意事项 (28)4.4.3 电动机的选择 (28)4.5 本章小结 (29)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录 (33)第1章绪论1.1液压传动的发展概况液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。
轴瓦体机械手液压系统设计
轴瓦体机械手液压系统设计摘要轴瓦体机械手是模仿人的手部动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置。
它特别是在高温、高压、多粉尘、易燃、易爆、放射性等恶劣环境中，以及笨重、单调、频繁的操作中代替人作业，因此获得日益广泛的应用。
机械手一般由执行机构、驱动系统、控制系统及检测装置三大部分组成，智能机械手还具有感觉系统和智能系统。
本篇介绍的工业机械手属圆柱坐标式、全液压驱动机械手。
本篇根据液压系统设计的一般程序，分四步详细地介绍了工业机械手液压系统设计过程，其中第3步拟定液压系统原理图是重点。
关键词机械手；液压；电气目录摘要...... . (I)第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 机械手的定义与分类 (2)1.3 机械手应用及组成结构 (3)1.4 机械手的发展趋势 (4)1.5 轴瓦体 (5)第2章机械手的工作特点及基本动作 (6)2.1 机械手的工况特点及要求 (6)2.2 轴瓦体传送机械手的基本动作 (6)2.3 液压系统分析 (9)第3章液压系统原理设计 (10)3.1 手部抓取缸 (10)3.2 腕部摆动液压回路 (11)3.3 小臂伸缩缸液压回路 (12)3.4 总体系统图 (13)第4章抓取机构设计 (15)4.1 手部设计计算 (15)4.1.1 对手部设计的要求 (15)4.1.2 拉紧装置原理 (15)4.2 腕部设计计算 (17)4.3 臂伸缩机构计算 (18)第5章机身机座的机构设计 (21)5.1 常用的定位方式 (21)5.2 影响平稳性和定位精度的因素 (21)5.3 机械手运动的缓冲装置 (22)第6章机械手的控制 (23)致谢 (24)参考文献 (25)第1章绪论1.1课题背景随着现代工业技术的发展，工业自动化技术越来越高，生产工况也有趋于恶劣的态势，这对一线工人的操作技能也提出了更高的要求，同时操作工人的工作安全也受到了相应的威胁。
机械手(码垛机)液压与PLC系统的设计与仿真
组员：xxx
目录
液压系统的设计 PLC控制 触摸屏
引言
PLC控制的机械手（码垛机）工作性能稳定、 结构简单、灵活多样、故障率低、维修经费低、 易保养、维修。整个控制操作可在触摸屏上实现， 操作简单，通用性强。通过更换机械手的抓手即 可完成对不同货物的码垛及拆垛，相对降低了生 产成本，降低了客户的购买成本。 基于 PLC 的机械手控制系统具有较高的性价 比，在自动化生产线上得到较好地应用。本文介 绍以 PLC 为控制核心的机械手控制系统设计。
机械手结构图
整个机械手结构由机械手躯干及机械手夹紧机构组成。其中机械手 （码垛机）用于生产 上将工件从A点搬运到B点。结构示意图如图所示：
流程图
根据结构示意图及对机械手的控制要求分析，机械手的动作流程如图所 示：
本次设计要求
1）当检测到信号时，机械手下降并夹紧，夹紧到 位上升，到达上限位时机械手实现左移动并下降 松开砖（放5层），原路返回到原点，并循环此工 作过程。 2）在机械手运行过程中，若按下急停按钮，则油 泵电机停止运转和机械手停止运行。 3）要实现手动工作过程和自动工作过程。 4）按下停止按钮则停止工作。
报警视图
谢谢观看！
Plc外部接线图
I/O分配表
自动顺序功能图 /自动回原点顺序功能图
触摸屏
本次设计利用Wincc flexible组态软件的MP 270” Touch与S7-200相连接实现对外围设 备的控制操作。
系统主界面
右图为系统主画面点击 操作画面进入操作画 面，点击报警视图， 进入报警画面。
操作画面
2.液压原理图
电磁铁动作顺序表
液压元件选型表
三自由度机械手毕业设计
摘要机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，由其控制系统执行预定的程序实现对工件的定位夹持。
完全取代了人力，节省了劳动资源，提高了生产效率。
本设计以实现铣床自动上下料为目的，设计了个水平伸缩距为200mm，垂直伸缩距为200mm具有三个自由度的铣床上下料机械手。
机械手三个自由度分别是机身的旋转，手臂的升降，以及机身的升降。
在设计过程中，确定了铣床上下料机械手的总体方案，并对铣床上下料机械手的总体结构进行了设计，对一些部件进行了参数确定以及对主要的零部件进行了计算和校核。
以单片机为控制手段，设计了机械手的自动控制系统，实现了对铣床上下料机械手的准确控制。
关键词：机械手；三自由度；上下料；单片机AbstractManipulator , an automation equipment with function of grabbing and moving the workpiece ,is used in an automated production process.It perform scheduled program by the control system to realize the function of the positioning of the workpiece clamping. It completely replace the human, saving labor resources, and improve production efficiency.This design is to achieve milling automatic loading and unloading .Design a manipulator with three degrees of freedom and 200mm horizontal stretching distance, 120mm vertical telescopic distance. Three degrees of freedom of the manipulator is body rotation, arm movements, as well as the movements of the body. In the design process, determine the overall scheme of the milling machine loading and unloading manipulator and milling machine loading and unloading manipulator, the overall structure of the design parameters of some components as well as the main components of the calculation and verification. In the means of Single-chip microcomputer for controlling, design the automatic control system of the manipulator and achieve accurate control of the milling machine loading and unloading.Key words: Manipulator; Three Degrees of Freedom; Loading and unloading; single chip microcomputer目录摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．I第1章绪论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.1选题背景．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． (1)1.2设计目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.3国内外研究现状和趋势．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21.4设计原则．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2第2章设计方案的论证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32.1 机械手的总体设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32.1.1机械手总体结构的类型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32.1.2 设计具体采用方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42.2 机械手腰座结构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52.2.1 机械手腰座结构设计要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52.2.2 具体设计采用方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52.3 机械手手臂的结构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．62.3.1机械手手臂的设计要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．62.3.2 设计具体采用方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72.4 设计机械手手部连接方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72.5 机械手末端执行器（手部）的结构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．82.5.1 机械手末端执行器的设计要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．82.5.2 机械手夹持器的运动和驱动方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92.5.3 机械手夹持器的典型结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92.6 机械手的机械传动机构的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．102.6.1 工业机械手传动机构设计应注意的问题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．102.6.2 工业机械手传动机构常用的机构形式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．102.6.3 设计具体采用方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．122.7 机械手驱动系统的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．122.7.1 机械手各类驱动系统的特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．122.7.2 机械手液压驱动系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．132.7.3机身摆动驱动元件的选取．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．132.7.4 设计具体采用方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．142.8 机械手手臂的平衡机构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14第3章理论分析和设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．163.1 液压传动系统设计计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．163.1.1 确定液压传动系统基本方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．163.1.2 拟定液压执行元件运动控制回路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．173.1.3 液压源系统的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．173.1.4 确定液压系统的主要参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．173.1.5 计算和选择液压元件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．243.1.6机械手爪各结构尺寸的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26 第4章机械手控制系统的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．284.1 系统总体方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．284.2 各芯片工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．284.2.1 串口转换芯片．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．284.2.2 单片机．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．294.2.3 8279芯片．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．304.2.4 译码器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．314.2.5 放大芯片．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．324.3 电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．334.3.1 显示电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．334.3.2 键盘电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．334.4 复位电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．334.5 晶体振荡电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．344.6 传感器的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38CONTENTS Abstract (I)Chapter 1 Introduction (1)1.1 background (1)1.2 design purpose (1)1.3 domestic and foreign research present situation and trends (2)1.4 design principles (2)Chapter 2 Design of the demonstration (3)2.1manipulator overall design (3)2.1.1 manipulator overall structure type (3)2.1.2 design adopts the scheme (4)2.2 lumbar base structure design of mechanical hand (5)2.2.1 manipulator lumbar base structure design requirements (5)2.2.2specific design schemes (5)2.3mechanical arm structure design (6)2.3.1 manipulator arm design requirements (6)2.3.2 design adopts the scheme (7)2.4 design of mechanical hand connection mode (7)2.5 the manipulator end-effector structure design (8)2.5.1 manipulator end-effector design requirements (8)2.5.2 manipulator gripper motion and driving method (9)2.5.3 manipulator gripper structure (9)2.6 robot mechanical transmission design (10)2.6.1 industry for transmission mechanism of manipulator design shouldpay attention question (10)2.6.2 industrial machinery hand transmission mechanism commonlyused form of institution (10)2.6.3 design adopts the scheme (12)2.7 mechanical arm drive system design (12)2.7.1 manipulator of various characteristics of the drive system (12)2.7.2 hydraulic drive system for a manipulator (13)2.7.3 Body swing the selection of drive components (13)2.7.4 Design the specific use of the program (14)2.8 mechanical arm balance mechanism design (14)Chapter 3 Theoretical analysis and design calculation (16)3.1 hydraulic system design and calculation (16)3.1.1 the basic scheme of hydrauic transmission system (16)3.1.2 formulation of the hydraulic actuator control circuit (17)3.1.3 hydraulic source system design (17)3.1.4 determine the main parameters of the hydraulic system (17)3.1.5 calculation and selection of hydraulic components (24)3.1.6 Manipulator calculation of the structural dimensions (26)Chapter 4 The robot control system design (28)4.1 Overall scheme (28)4.2 Chip works (28)4.2.1 serial conversion chip (28)4.2.2 MCU (29)4.2.3 8279 chip (30)4.2 .4 decoder (31)4.2.5 amplifier chip (32)4.3 Circuit design (33)4.3.1 show the circuit design (33)4.3.2 The keyboard circuit design (33)4.4 Reset circuit design (33)4.5 crystal oscillation circuit design (34)4.6 sensor selection (34)Conclusion (36)Acknowledgements (37)References (38)第1章绪论1.1选题背景机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。
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I 摘 要 本次设计的多功能机械手为液压通用机械手，主要由手爪、手腕、手臂、机身、机座等组成，具备上料、翻转和转位等多种功能，并按自动线的统一生产节拍和生产纲领完成以上动作。本机械手机身采用机座式，自动线围绕机座布置，其坐标形式为圆柱坐标式，具有立柱旋转、手臂伸缩、腕部转动和腕部摆动等4个自由度；驱动方式为液压驱动，利用油缸、齿轮、齿条实现直线运动；利用油缸与齿轮、齿条或链条实现回转运动。液压驱动的优点是压力高、体积小，出力大，动作平缓，并能在中间位置停止。本次设计的机械手能对不同物体完成多种动作。
关键词： 机械手；圆柱坐标；液压驱动 II
Abstract The design of multi-manipulator hydraulic manipulator general, mainly by the gripper, wrist, arm, body, base etc., with the material, flip, and a variety of functions such as translocation, in accordance with the unified automated production line beat and production program have done so. This machine adopts the base-type mobile phone, automatic wire around the base layout, its coordinates in the form of cylindrical coordinate type, with column rotation, arm stretching, wrist rotation and wrist swing and so four degrees of freedom; drive mode for the hydraulic drive, use fuel tank, gear, rack to achieve linear motion， use of tanks and gear, rack or chain to achieve rotary motion. Hydraulic drive has the advantage of high pressure, small size, contribute to a large, gentle movement and can stop in the middle. The design of the robot can complete a variety of different objects in action.
Keywords: mechanical hand; cylindrical coordinate; fluid power drive III
目 录 摘 要 ............................................................................................. I Abstract .......................................................................................... II
目 录 ........................................................................................... III 第1章 绪论 .................................................................................. 1 1.1 机械手的基本概念 ............................................................ 1 1.2 机械手的发展现状及应用 ................................................. 1 1.2.1 发展现状 ................................................................... 1 1.2.2 应用 .......................................................................... 3 第2章 方案的确定 ....................................................................... 7 2.1 直角坐标型机械手 ............................................................ 8 2.2 圆柱坐标式机械手 ............................................................ 9 2.3 球坐标式机械手 ................................................................ 9 2.4 关节式机械手 ................................................................. 10 第3章 手部结构设计 ................................................................. 11 3.1 设计的原始参数 .............................................................. 11 3.2 夹持式手部结构 .............................................................. 11 3.2.1 手指的形状和分类 ................................................... 11 3.2.2 设计时考虑的几个问题 ........................................... 12 3.2.3 手部夹紧油缸的设计 ............................................... 13 第4章 手腕结构设计 ................................................................. 17 4.1 手腕的自由度 ................................................................. 17 4.2 手腕的驱动力矩的计算 ................................................... 18 4.2.1 手腕转动时所需的驱动力矩 .................................... 18 4.2.2 手腕回转油缸的驱动力矩计算................................. 21 4.2.3 手腕回转缸的尺寸及其校核 .................................... 22 第5章 手臂工作油缸的设计与计算 ............................................ 27 5.1 手臂伸缩油缸的设计与校核 ............................................ 27 5.1.2 尺寸校核 ............................................................... 27 5.1.3 导向装置 ............................................................... 33 IV
5.1.4 平衡装置 ............................................................... 33 5.2 手臂升降油缸的设计与校核 ............................................ 33 5.2.1 尺寸设计 ................................................................. 33 5.2.2 尺寸校核 ................................................................. 33 5.3 手臂回转油缸的设计与校核 ............................................ 34 5.3.1 尺寸设计 ................................................................. 35 5.3.2 尺寸校核 ................................................................. 35 第6章 其它零部件的选择设计 ................................................... 38 6.1 油缸的密封 ..................................................................... 38 6.1.1 活塞式油缸的泄漏与密封 ........................................ 38 6.1.2 回转油缸的泄漏与密封 ........................................... 42 6.2 控制调节阀的选择 .......................................................... 44 6.3 辅助装置的选择 .............................................................. 44 6.4 液压传动机械手的缓冲与定位 ........................................ 45 结论 .............................................................................................. 47 致谢 .............................................................................................. 48 参考文献 ....................................................................................... 49