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专业：
机电一体化
学 生 姓 名：
学 号：
指 导 教 师： 完 成 日 期： 2011.3.15
机械手结构优化设计
摘 要
在机械制造业中，机械手已被广泛应用，从而大大的改善了工人的劳动条件，显 著的提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐，本设计通过对机械 手各主要组成部分（手部、手腕、手臂和机身等）分析，从而确定各主要组成部分的 结构， 在此基础上对机械手进行设计计算， 从而确定装配总图。 通过此次机械手设计， 掌握相关机械手设计的主要步骤，对于 CAD/CAM 软件应用方面有了进一步的提高。
关键词：机械手，设计，手部，手腕，手臂，机身，结构
目录
摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„Ⅱ 1 2 3
绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 机械手设计要求„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 机械手总体设计方案„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1
3.1 机械手的组成„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1
3.1.1 执行机构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1
3.1.2 驱动机构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
3.1.3 控制机构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
3.2机械手在生产中的应用„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
3.3 机械手的主要特点„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
3.4机械手的技术发展方向„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
3.5机械手坐标形式与自由度选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
3.5.1 机械手坐标形式选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
3.5.2 机械手自由度选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
3.6 3.7 机械手的规格参数„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 机械手手部设计计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
3.7.1 手部设计基本要求„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
3.7.2 手部力学分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
3.7.3 夹紧力与驱动力的计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7
3.7.4 手抓夹持范围计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
3.7.5 手抓夹持精度的分析计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„10
3.8 机械手腕部设计计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11
3.8.1 腕部设计基本要求„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11
3.8.2 腕部的结构选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12
3.8.3 腕部回转力矩计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12
3.8.4 腕部工作压力计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14
3.8.5 液压缸盖螺钉计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15
3.8.6 动片和输出轴联接螺钉计算„„„„„„„„„„„„„„„„„16
3.9 机械手臂部设计计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17 - III -
机械手结构优化设计
3.9.1 臂部设计的基本要求„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17
3.9.2 臂部的结构选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17
3.9.3 手臂伸缩驱动力计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„18
3.9.4 手臂伸缩液压缸参数计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„19
3.10 机身升降机构计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„21
3.10.1 手臂偏重力矩计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„21
3.10.2 升降导向立柱不自锁条件„„„„„„„„„„„„„„„„„22
3.10.3 手臂升降驱动力计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„23
3.10.4 手臂升降液压缸参数计算„„„„„„„„„„„„„„„„„24
3.11 机身回转机构计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„25
3.11.1 手臂回转液压缸驱动力矩计算„„„„„„„„„„„„„„„25
3.11.2 手臂回转液压缸参数计算„„„„„„„„„„„„„„„„„26
3.11.3 液压缸盖螺钉计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„27
3.11.4 动片和输出轴联接螺钉计算„„„„„„„„„„„„„„„„28 结论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„29 致谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„30 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„31
绪论
工业机械手设计是机械制造、机械设计等方面的一个重要的教学环节，是学完技 术基础课及有关专业课以后的一次综合设计， 通过这一环节把有关课程中所获得的理 论知识在实际中综合的加以应用，使这此知识能够得到巩固和发展，并使理论知识和 生产密切的结合起来，通过设计培养学生独立思考能力树立正确的设计思想，掌握机 械产品设计的基本方法和步骤，为自动机械设计打下良好的基础。
2 机械手设计要求
要求本设计能鲜明体现设计构思，并在规定的时间内完成以下工作：
（1） 拟定机械手的整体设计方案，特别是机械手各主要组成部分的方案。
（2） 根据给定的自由度和技术参数选择合适的手部、腕部、臂部和机身的结构。
（3） 各主要部件（手部、腕部、臂部）的设计计算。
（4） 工业机械手装配图的绘制。
（5） 编写设计计算说明书。
3 机械手总体设计方案
3．1 机械手的组成
工业机械手由执行机构、驱动机构和控制机构三部分组成。
3．1．1 执行机构
（1）手部 即直接与工件接触的部分，一般是回转型或平移型，（多为回转型，因其结构简单），手部多为二指（也由多指），根据需要分为外抓式和内抓式两种， 也可以用负压式或真空式的空气吸盘和电磁吸盘。 传力机构形式也很多，常用的有：滑槽杠杆式、连杆杠杆式、齿轮齿条式、丝杠 螺母式、弹簧式、重力式。
（2）腕部 是联接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓物体的方位，以扩大机 械手的动作范围，并使机械手变的更灵巧，适应性更强。 目前，应用最为广泛的手腕回转运动机构为回转液压缸，它的结构紧凑、灵巧， 但回转角度小，并且要求严格密封，否则就难保证稳定的输出扭矩。
（3）手臂
是支撑被抓物体手部、腕部的重要部件，并带动它们做空间运动，它
的主要作用是带动手指去抓取工件，并按预定要求将其搬运到给定的位置，一般手臂 需要三个给定自由度才能满足要求，即手臂的伸缩、左右旋转、升降运动。
（4）行走机构
3．1．2 驱动机构 驱动机构是工业机械手的重要组成部分，根据动力源的不同大致可分为气动、液 压、电动和机械式四种。采用液压机构速度快，结构简单，成本低，臂力大，尺寸紧 凑，控制方便。
专业论文
工种：家用电器产品维修工
题目：Plc机械手
毕业论文
姓名：岳朋
身份证号：11010819930513461x
等级： 技师
准考证号：××××
2014年××月××日
目 录
Ⅰ第1章 前言————————————————————————2
摘要————————————————————————————————2
2
3
3
3
第2章 PLC的介绍与选择———————————————————3
2.1 PLC的特点—————————————————————————3
2.2 PLC的选型—————————————————————————4
2.3三菱FX系列的结构功能————————————————————5
第3章 设计主体部分—————————————————————7
3.1控制要求——————————————————————————7
3.2控制流程图—————————————————————————7
3.3I/O分配——————————————————————————8
3.4梯形图———————————————————————————8
3.5指令表———————————————————————————11
3.6PLC连线图—————————————————————————14
3.7模拟调试——————————————————————————15
第4章 总结————————————————————————15
结束语——————————————————————————16
参考文献—————————————————————————16
摘 要
机械手 能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下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。
机械手主要由手部和运动机构组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度 。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机 械手设计的关 键参数。自由 度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2～3个自由度。
机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，
在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手
第1章 前言
1.1选题背景
技师的学习即将结束，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。随着我国经济的迅速发展，采用PLC的技术得到愈来愈广泛的应用。
在完成技师四年的课程学习和课程、生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的。对于PLC对搬运机械手的控制设计这个实践性非常强的设计课题，我进行了大量的实习。经过在几家单位的生产实习，我对于PLC对搬运机械手的控制设计有了一个全新的认识，丰富了许多PLC方面的知识，而对于PLC方面的制造工艺更是实现了零的突破。在指导老师的协助下，同时在现场查阅了很多相关资料，明确了PLC的一般工作原理、制造、工艺过程。并在图书馆借阅了许多相关手册和书籍，设计中，将充分利用和查阅各种资料，并与同学进行充分讨论，尽最大努力搞好本次毕业设计。
1.2设计目的及主要内容
1.2.1设计目的
1、培养机械设计能力；2、扩展知识结构；3、培养综合运用能力；4、是课堂教学的有益补充。通过本次论文，进一步加强自己对机械手和PLC的认识，以及它们在生活中广泛应用。
1.2.2主要内容
A正确选用机械手和PLC类 B绘制I/O分配 C设计梯形图 D指令表 E模拟调试
第二章 PLC的介绍与选择
对于机械手的控制系统可以采用多种方式，如继电器控制、单片机控制、PLC控制等。但由于PLC可编程控制器操作灵活性强和稳定性较好，所以，我们选择PLC控制。
2.1 PLC的特点
可编程控制器是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发起来的，现已广泛应用于工业控制的各个领域。它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。
高可靠性（1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离；（2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10～20ms；（3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰；（4）采用性能优良的开关电源。（5）对采用的器件进行严格的筛选；（6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大；（7）大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高。
丰富的I/O接口模块PLC 针对不同的工业现场信号，如：交流或直流、开关量或模拟量、电压或电流、脉冲或电位、强电或弱电等。有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈、控制阀等直接连接。
采用模块化结构 为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，
绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU、电源、I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。
编程简单易学 PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。
安装简单，维修方便 PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。
总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在
实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。
2.2 PLC的选型
对于PLC的选择，我们必须考虑多方面的因素。例如输入、输出的最多点数，扫描速度，内存容量，指令条数，功能模块等。同时还要考虑其经济实用性以及工作环境对其的影响。
1. 常用PLC介绍
PLC发展这么多年，技术成熟，各种型号的也很多，各个厂家生产的也有一定区别，各个重点发展方向也不同，所以我们必须根据自己设计需要，考虑如何选择。
西门子的中国业务是其亚太地区业务的主要支柱，活跃在中国的信息与通讯、自动化与控制、电力、交通、医疗、照明以及家用电器等各个行业中，其核心业务领域是基础设施建设和工业解决方案。
欧姆龙S7-200系列PLC 突出的特点：可靠性高、操作简便；丰富的内置集成功能；强劲通讯能力；丰富的扩展模块；简单、易用的Micro/WIN编程软件。
OMRON的可编程序控制器更加小型化。SYSMAC CPM1A的大小仅相当于一个PC卡(对于10点的机型来说)，从而使安装体积大幅度减小，同时也进一步节省了控制柜的空间。它不仅具备了以往小型PLC所具备的功能，而且还可连接可编程序终端，为生产现场创造了新的环境。编程环境与CQM1及SYSMAC A等机种相同。由于原有SYSMAC支持软件及编程器都可继续使用，故而系统的扩展及维护都可简单进行。
三菱FX系列可编程控制器是当今国内外最新，最具特色、最具代表性的微型PLC。在FX中，除基本的指令表编程方式外，还可以采用梯形土编程及对应机械动作流程进行顺序设计的SFC顺序功能图编程，而且这些程序可互相转换。在FX系列PLC中设置了高数计数器，对来自特定的输入继电器的高频脉冲进行中断处理，扩大了PLC的应用领域。其FX2N PLC还可以采用作为扩展设备的硬件计数器，可获取最高50kHz的高速脉冲。
2. 确定型号FX1N－60MR
综上，对于被控对象，采用PLC系统与采用其它形式的控制系统相比较，力求具有较好的性价比，使用和维修方便；选用的PLC主机和配置、控制功能等必须能满足被控对象的各种控制要求；选用的PLC主机及配置必须是功能较强的新一代PLC机型，一般最好不要选用旧机型（若采用三菱公司的PLC，则选FX系列，不选F1系列）。同时还应当考虑将来工艺的变化和扩展，在满足确定
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。
本文通过分析现代机械手的作用，发展简史，组成（包括执行机构，驱动机构，控制系统），全面详尽地讨论了直角坐标机械手的手部，腕部，手臂以及机身等主要部件的结构设计，其中包括机械部分的零部件，比如滚珠丝杠，联轴器，单轴驱动器的使用条件，种类选型，设计基本要求，优点特点分析，结构设计，基本参数的选定，计算与校核，以及安全性的分析。还有控制部分的各电机的马达型号，种类，简介，控制步骤分析，部分控制程序的编写，运行特性分析，基本参数的计算和校核。
最终实现的目标包括：实现步进电机的开环控制，通过手臂的执行机构实现空间任意位置的抓取，实现手部快速，有效的抓取物体，有良好的传感和限位功能使每个自由度上的运停快速，准确。做到尽量体积小，重量轻，功耗低，维护方便，外形美观，动作灵敏，传动平稳，程序简洁，运行误差小等优点。
关键词：机械手，滚珠丝杠，单轴驱动器，步进电机，手臂，手部，直角坐标
The design of the Cartesian coordinate manipulator
ABSTRACT
In 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 article elaborates the structure design of the major parts of the Cartesian coordinate manipulator, such as hand, wrist, arm and the machine body. In which includes designing the components of the mechanical part. Such as ball screws, coupling, single axis actuator, mainly describing the use condition, type selection, basic requirement of design, analysis of the strong point, characteristic, calculate and proofread the basic parameter, analysis of security. Besides, it also includes designing of the control part. Such as the motor model, kind, brief
introduction, analysis of the control steps, compile control procedure partly, analysis of the motion characteristic, designate, calculate and proofread the basic parameter.
The target which should be terminally realize including: achieving the open loop control of the step motor, achieving grabbing object in space arbitrarily position by the actuator of the arm. Realizing grabbing object by hand quickly, effectively. Possessing the good function of sense and limiting position, which makes the motion and stop quickly and precisely. Realizing the merits including small volume, light weight, low power dissipation, easy maintenance, beautiful appearance, sensitive action, smooth transmission, succinct procedure, operation in small error. Key words: manipulator, ball screws, single axis actuator, step motor, arm, hand, Cartesian coordinate
简易小型直角坐标机械手设计
0 引言
0.1 机械手的简介
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提供耐用消费品的产业，不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械设备。机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。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指标。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济战略重点之一。
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，工业机械手的工业机器人的一个重要分支，它的特点是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和适应性，机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。
机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置，在现代化生产过程中，机械手被广泛的运用于自动化生产线中，机器人的研制和生产已成为高技术领域内，迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它
机械手的设计
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)
Design on the Currency Pneumatic Loading
and Unloading Manipulator
ABSTRACT
At first,the paper introduces the conception of the industrial robot and the elertary information of the development briefly. What's more,the paper accounts for background and the primary mission of thetopic.
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.
This paper designs the structure of the hand and the equipment of the drive of the manipulator,and analyzes the error of the orientation of the fingers.
The paper designs the structure of the wrist,computes the needed
moment of the drive when the wrist wheels and the moment of the drive of the pump.
The paper designs the structure of the arm,and designs the hydraulic pressure buffer when the manipulator's arm flexes,ascend,descend and wheels .
The paper designs the system of air pressured rive and draws the work principle chair.
The manipulator uses PLC to control.The paper institutes two controls chemes of PLC acordine to the work flow of the manipulator.The paper draws out the work time sequence chart and the trapezia chart.What’smore,the paper work out the control program of the PLC.
KEY WORDS industrial robot, manipulator, pump, air pressure drive, PLC
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。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2-1所示。
图1-1机械手的组成方框图
Fig.l-1 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部。
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，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。
吸附式手部主要由吸盘等构成，它是靠吸附力(如吸盘内形成负压或产生电磁力)吸附物件，相应的吸附式手部有负压吸盘和电磁盘两类。
对于轻小片状零件、光滑薄板材料等，通常用负压吸盘吸料。造成负压的方式有气流负压式和真空泵式。
对于导磁性的环类和带孔的盘类零件，以及有网孔状的板料等，通常用电磁吸盘吸料。电磁吸盘的吸力由直流电磁铁和交流电磁铁产生。
用负压吸盘和电磁吸盘吸料，其吸盘的形状、数量、吸附力大小，根据被吸附的物件形状、尺寸和重量大小而定。
此外，根据特殊需要，手部还有勺式(如浇铸机械手的浇包部分)、托式(如冷齿轮机床上下料机械手的手部)等型式.
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。
手臂可能实现的运动如下
:
手臂在进行伸缩或升降运动时，为了防止绕其轴线的转动，都需要有导向装 置，以保证手指按正确方向运动。此外，导向装置还能承担手臂所受的弯曲力矩和扭转力矩以及手臂回转运动时在启动、制动瞬间产生的惯性力矩，使运动部件
摘要
本文所设计的工业机械手用于搬运工件，工件总重30Kg,长50cm,宽30cm，高20cm，臂总长为1.8m。为了增加本机械手的通用性，在结构尽可能紧凑的情况下，最大限度地使工业机械手具有较大的抓取范围。【机械手论文】
本文主要介绍了工业机械手的概念、组成和分类，机械手的自由度和坐标形式、运动及国内外的发展状况。对工业机械手进行总体方案设计，首先确定了机械手的坐标形式为圆柱坐标型，自由度数为5，接着确定了机械手的驱动装置为液压缸，然后确定了机械手的主要技术参数。同时，设计了机械手的手部结构形式为滑槽杠杆式钳爪、手腕的结构形式为采用电机带动腕回转、臂部结构形式采用双导向杆导向，机身结构形式为升降缸置于回转缸之上的结构形式，计算出了夹紧工件所需的驱动力、手腕转动时所需的驱动力矩、手臂伸缩所需的驱动力、手臂俯仰所需的驱动力、手臂升降所需的驱动力和手臂回转所需的驱动力矩。继而设计了工业机械手的各个部分液压缸的尺寸和结构及各个部分之间连接与支承部件的结构与尺寸。
关键词：工业机械手，液压驱动，液压缸。
Abstract
The design of the industrial robot used for carrying workpieces, workpiece, gross weight, wide 30Kg 30cm long centimeters high, chief of
1.8 20cm m. In order to increase the generality of the manipulator, as far as possible in the structure is compact, under the situation of utmost ground to industrial robots have larger grab range.
This design of introduces the concept of industrial robots, composition and classification of the manipulator, freedom and coordinates, sports and the development at home and abroad. For industrial robots are overall design of manipulator, the first identified for cylindrical coordinates coordinates type, free degree, then determined for five of the manipulator device drivers for the hydraulic cylinder, then determines the main technical parameters of the robot. At the same time, the design of manipulator hand structure sliding channel for leveraged plier, wrist motor driven by structure form for turning wrist, arm adopts double guide bar structure form, the structure and form to turn over in the cylinder cylinder structure form, calculated the clamping workpiece, the driving force for the wrist curls driving torque arm, the driving force for expansion, the force required arms pitch, arm movements of the arms and driving force for driving torque required rotation. Then the design of industrial robots each part of hydraulic cylinder size and structure and connection between the parts and components of supporting structure and size.
Keywords: industrial robots, hydraulic drive, hydraulic cylinder.
目录
摘要 .......................................................................................................................................................... I ABSTRACT ................................................................................................................................................. II
1 绪论 ...................................................................................................................................................... 1
1.1 工业机械手的含义 ................................................................................................................ 1
1.2工业机械手的产生、应用与发展 ............................................................................................... 1
1.3工业机械手的组成与运动 ........................................................................................................... 5
2工业机械手的手部设计 ..................................................................................................................... 13
2.1概述 ............................................................................................................................................. 13
2.2手部机构形式 ............................................................................................................................. 13
2.3钳爪式手部机构的选用要点 ..................................................................................................... 14
2.4 滑槽杠杆式钳爪的夹紧力分析与计算 ..................................................................................... 15
2.5 滑槽杠杆式钳爪手部机构的驱动力计算 ................................................................................. 17
2.6 手部夹紧液压缸的设计与计算................................................................................................. 18
3 工业机械手的腕部设计 .................................................................................................................... 21
3.1 概述 ............................................................................................................................................ 21
3.2 腕部回转力矩的计算 ................................................................................................................ 22
4 工业机械手臂部的设计 .................................................................................................................... 24
4.1概述 ............................................................................................................................................. 24
4.2工业机械手臂部的结构形式 ..................................................................................................... 25
4.3工业机械手臂部运动驱动液压缸的设计与计算 ..................................................................... 28
4.4工业机械手的液压缓冲装置 ..................................................................................................... 34
5 结论 .................................................................................................................................................... 35
5.1工业机械手主要规格参数 ......................................................................................................... 35
5.2 设计总结 .................................................................................................................................... 35
6 致谢 .................................................................................................................................................... 37
7参考文献 ............................................................................................................................................. 38
本文来源：http://www.gbppp.com/jd/443012/
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