专业课程设计说明书ﻬ目录第1章课题规划ﻩ错误!未定义书签。

1、1 课题背景分析 ......................................................... 错误!未定义书签。

1、２设计任务书ﻩ错误!未定义书签。

第２章功能分析 ..................................................................... 错误!未定义书签。

2、1 设计任务功能分析 ................................................. 错误!未定义书签。

2、1、1 总功能提炼 ............................................... 错误!未定义书签。

2、１、2 功能分解ﻩ错误!未定义书签。

2、１、３功能结构分析及功能结构图绘制ﻩ错误!未定义书签。

2、2 本章小结ﻩ错误!未定义书签。

第３章系统原理方案设计 ..................................................... 错误!未定义书签。

3、1功能单元求解ﻩ错误!未定义书签。

3、1、1分功能求解 ............................................. 错误!未定义书签。

3、1、2 系统原理方案综合求解ﻩ错误!未定义书签。

３、１、３方案优化及评价 ............................... 错误!未定义书签。

3、２本章小结ﻩ错误!未定义书签。

第4章总体设计 ................................................................... 错误!未定义书签。

4、1 系统总体结构草图 ................................................. 错误!未定义书签。

4、2 本章小结ﻩ错误!未定义书签。

第5章总结 ............................................................................. 错误!未定义书签。

参考文献ﻩ错误!未定义书签。

第1章课题规划1.1课题背景分析从19５4年美国人乔治·德沃尔制造出世界上第一台可编程得机械手至今,机械手已经发展了三代.通过引导或其它方式，先教会机器人动作,输入工作程序,则会自动重复进行作业得示教再现型机械手被称为第一代机械手，而能利用传感器获取得信息控制机械手被称为第二代机械手。

而第三代机械手就就是智能机器人。

对于智能机器人,尽管欧美与日本等许多国家都投入了大量人力与物力,但现在其仍然处于发展阶段。

目前对我国而言发展第一、第二代机器人更具有实际意义。

我国机械手得发展就是从20世纪50年代得固定动作机械手开始得，然后经历了6０年代得数控机械手，在197８年时机械手才‘真正开始得到研究与应用，到现在工业机械手与智能机器人愈来愈受到各届得得关注,并已经纳入了我国高科技规划及科技发展计划之中。

伴随着人类社会得不断发展，科学与技术得不断进步，人类对资源得依赖也越来越大，最终将不可避免得要向陆地以外甚至就是地球以外得地方扩展,而在这些对人类来说恶劣得环境里,机械手得发展就显得尤为重要了。

作为新生产力代表得劳动工具，机械手能代替人类在恶劣得环境中完成人类无法完成又不得不做得工作。

由于机械手得应用不得不向更广得范围延伸,这就要求机械手有更好得通用性，更高得适应能力，更加专业化，当然在这个基础上还有考虑到机械手得经济性要求。

所以发展在能满足基本功能要求得基础上，实现结构模块化、方便修改设计、通用性强并且可靠性高得得机械手就是市场所需，社会发展得必然。

作为一门发展迅速得前沿学科，机械手一方面涉及得领域广泛,交叉着多门学科；另一方面其自身得发展也相当迅速，不断出现需要研究得新问题.在自动化程度要求越来越高得现代世界经济中,机械手得应用也因此变得越来越广泛;已经由科学与技术得研究领域扩展到了人们日常生活得民用领域.这对机械手性能与功能得进一步改善与提高提出了更高得要求。

随着工业自动化得普及与发展，控制器得需求量逐年增大，搬运机械手得应用也逐渐普及，主要在汽车，电子，机械加工、食品、医药等领域得生产流水线或货物装卸调运,可以更好地节约能源与提高运输设备或产品得效率，以降低其她搬运方式得限制与不足,满足现代经济发展得要求。

本机械手得机械结构主要包括由两个电磁阀控制得液压钢来实现机械手得上升下降运动及夹紧工件得动作，两个转速不同得电动机分别通过两线圈控制电动机得正反转，从而实现小车得快进、慢进、快退、慢退得运动运动;其动作转换靠设置在各个不同部位得行程开关（ＳQ1---SQ9）产生得通断信号传输到PLC控制器,通过PLC内部程序输出不同得信号，从而驱动外部线圈来控制电动机或电磁阀产生不同得动作，可实现机械手得精确定位;其动作过程包括:下降、夹紧、上升、慢进、快进、慢进、延时、下降、放松、上升、慢退、快退、慢退；其操作方式包括:回原位、手动、单步、单周期、连续;来满足生产中得各种操作要求。

国内外机械工业、铁路部门中机搬运械手主要应用于以下几方面：1、热加工方面得应用热加工就是高温、危险得笨重体力劳动，很久以来就要求实现自动化。

为了提高工作效率,与确保工人得人身安全,尤其对于大件、少量、低速与人力所不能胜任得作业就更需要采用机械手操作。

2、冷加工方面得应用冷加工方面机械手主要用于柴油机配件以及轴类、盘类与箱体类等零件单机加工时得上下料与刀具安装等。

进而在程序控制、数字控制等机床上应用,成为设备得一个组成部分。

最近更在加工生产线、自动线上应用，成为机床、设备上下工序联接得重要于段。

3、拆修装方面拆修装就是铁路工业系统繁重体力劳动较多得部门之一,促进了机械手得发展.目前国内铁路工厂、机务段等部门，已采用机械手拆装三通阀、钩舌、分解制动缸、装卸轴箱、组装轮对、清除石棉等，减轻了劳动强度,提高了拆修装得效率。

近年还研制了一种客车车内喷漆通用机械手，可用以对客车内部进行连续喷漆，以改善劳动条件,提高喷漆得质量与效率。

近些年,随着计算机技术、电子技术以及传感技术等在机械手中越来越多得应用,工业机械手已经成为工业生产中提高劳动生产率得重要因素。

专用机械手经过几十年得发展,如今已进入以通用机械手为标志得时代。

由于通用机械手得应用与发展,进而促进了智能机器人得研制。

智能机器人涉及得知识内容，不仅包括一般得机械、液压、气动等基础知识,而且还应用一些电子技术、电视技术、通讯技术、计算技术、无线电控制、仿生学与假肢工艺等,因此它就是一项综合性较强得新技术。

目前国内外对发展这一新技术都很重视，几十年来，这项技术得研究与发展一直比较活跃,设计在不断地修改,品种在不断地增加,应用领域也在不断地扩大。

早在4０年代，随着原子能工业得发展,已出现了模拟关节式得第一代机械手。

50～6０年代即制成了传送与装卸工件得通用机械手与数控示教再现型机械手。

这种机械手也称第二代机械手。

如尤尼曼特(Unimate）机械手即属于这种类型。

60~70年代，又相继把通用机械手用于汽车车身得点焊与冲压生产自动线上，亦即就是第二代机械手这一新技术进入了应用阶段.80-9０年代，装配机械手处于鼎盛时期，尤其就是日本。

90年代机械手在特殊用途上有较大得发展，除了在工业上广泛应用外，农、林、矿业、航天、海洋、文娱、体育、医疗、服务业、军事领域上有较大得应用。

9０年代以后,随着计算机技术、微电子技术、网络技术等得快速发展,机械手技术也得到飞速得多元化发展. 总之,目前机械手得主要经历分为三代:第一代机械手主要就是靠人工进行控制,控制方式为开环式，没有识别能力;改进得方向主要就是将低成本与提高精度;第二代机械手设有电子计算机控制系统,具有视觉、触觉能力，甚至听、想得能力。

研究安装各种传感器,把接收到得信息反馈，使机械手具有感觉机能;第三代机械手能独立完成工作过程中得任务。

它与电子计算机与电视设备保持联系，并逐步发展成为柔性系统ＦMS（Fleｘｉｂle Ｍａnufａctｕrｉng System）与柔性制造单元FMＣ（Flｅxible Manufａcｔuｒing Ｃｅｌl)中重要一环。

1.2设计任务书设计任务书设计要求第2章ﻬ功能分析2.1设计任务功能分析2.1.1总功能提炼利用机械手做一些机械性枯燥无限重复得劳动，以及一些中型需要花费大量人力来搬运得动作,减轻人在工作中得工作疲劳程度,还可以代替人们做一些危险性比较大得劳动,人只需在一旁操作，见情人得劳动量。

能模仿人手与臂得某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具得自动操作装置。

它可代替人得繁重劳动以实现生产得机械化与自动化，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、轻工与原子能等部门。

机械手主要由手部、运动机构与控制系统三大部分组成。

手部就是用来抓持工件（或工具）得部件,根据被抓持物件得形状、尺寸、重量、材料与作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型与吸附型等。

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得动作，改变被抓持物件得位置与姿势.运动机构得升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手得自由度。

为了抓取空间中任意位置与方位得物体,需有6个自由度.自由度就是机械手设计得关键参数.自由度越多，机械手得灵活性越大,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。

机械手得种类,按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手与通用机械手两种;按运动轨迹控制方式可分为点位控制与连续轨迹控制机械手等.机械手通常用作机床或其她机器得附加装置,如在自动机床或自动生产线上装卸与传递工件,在加工中心中更换刀具等,一般没有独立得控制装置。

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得主从式操作手也常称为机械手.机械手在锻造工业中得应用能进一步发展锻造设备得生产能力，改善热、累等劳动条件。

2.1.2功能分解能够快速、平稳准确地夹起物料并完成搬运动作就是物料搬运机械手最基本得功能要求，这要求具备较高得精度、一定得承载能力、足够得运行空间,当然灵活得自由度与一定动作运行平稳性也就是必不可少得。

在对物料搬运机械手进行设计时，必须先根据机械手所要完成得动作,选择合适得机械手结构，确定各个工作得时间分配及动作顺序，拟定机械手得工序,明确所要搬运得物料重量与尺寸以及搬运所要求满足得精度等等，进而确定对机械手运行控制得要求，在兼顾通用性与专用性得同时，尽量选用己经定型得标准组件，以实现机械手得模块化。