《机电一体化系统设计》课程综合训练项目报告

综合训练项目 机械手设计研究

一、综合训练项目任务书

综合训练项目 机械手设计研究 目的和要求：锻炼学生实际设计计算能力及对机械系统结构的掌握。要求设计具有一定功能的机械手，完成其机械结构设计，包括支撑机构、工作机构、传动机构、执行机构的设计计算，并完成传动机构及各组成结构的动力学特性分析及优化。 成果形式：设计计算说明书（不少于5000字）及图纸（装配图、零件图）。 相关参数：参看《工业机械手设计手册（4-6自由度机械手设计）》。 详细设计要求： （1）试设计一机械手，具有一定的功能及应用价值； （2）完成机械手的结构设计，对关键尺寸等要有一定的计算公式及说明； （3）对机械手的控制要求及功能进行一定的陈述。 二、指导教师评阅意见

指导教师签字：

三、综合训练项目设计内容

搬运机械手设计研究 一、机械手总体设计方案 1.1工业机械手的各部分组成及其关系简述 普通机械手可以分为五个子系统即：人机交互系统、控制系统、驱动系统、机械机构系统、感受系统。一般的机械手由三大部分组成，即：控制部分、机械部分、传感部分。 工业机械手的机械结构系统主要包括末端执行机构、机身（立柱）、手腕、手臂等结构。 工业机械手的驱动。机械手的驱动装置是将外部获得的动力转化为机械手所需动力的装置。交流电机驱动、液压驱动、步进电机驱动、直流电机驱动、气压驱动等都是工业机械手常见的驱动的形式。另外，随着对工业机械手的进一步发展，一些新的驱动形式也加入了进来，比如说超声波驱动等等。 工业机械手的控制系统。工业机械手有很多的控制方式，根据具体的要求，我们可以进行不同的选择。当下比较流行的工业机械手的控制方式有连续轨迹控制方式、智能控制方式、力控制方式、点位控制方式等等。需要我们根据不同的需求具体选择。 1.2 工业机械手设计的具体分析 1.2.1 本次任务设计要求 生产线上的工作往往是重复的，并且比较繁重，生产效率低下，重复工作量大，工作环境得不到质的提高。为了提高现代化水平，提高工厂的生产效率，提高工人的工作环境。需要根据生产工艺设计一台能完成重复性操作的机械手，代替工人的手工劳作。提高生产率，给公司带来更好的效益。 根据具体下发的任务书，本次设计的机械手需要完成如下动作：机械手臂前伸→机械手指抓紧物料→手臂部分上升→手臂部分缩回→整个机身回转一百八十度→手腕的部分转动九十度→手臂部分下降→手臂部分前伸→机械手指放下物料→手臂回缩→整个机身回转一百八十度→手腕部分复位→等待下次循环。这个过程是不断的往复循环的。 1.2.2搬运机械手总体设计任务分析 (1)工业机械手的运动形式有： 关节型、圆柱坐标型、球坐标型、平面关节型、直角坐标型等。 关节型机械手的手臂是与人类的手臂雷同的，是一种仿生机构。它拥有三个回转自由度。关节型机械手一般有大臂和小臂，大臂和立柱之间构成类似人类肘关节的部分，机械手得大臂可以做俯仰运动和回转运动，机械手的小臂可以做上下摆动。关节型机械手的优点是，通用性强，工作范围大，动作灵活等。 圆柱坐标型机械手一般具有三个自由度，它的优点时，所占面积较小，工作范围较大，