式。手爪的张合，手臂和腰部的伸缩，机座和手腕的旋转都采用气缸驱动。此机械手可以运用于工业流水线上，完成把指定物件从个地方运送至另地方的任务。机械手的系统控制由可编程序控制器完成，按照机械手的动作流程，完成了相应的接线图和程序编制。关键词机械手，工业领域，气缸，可编程序控制器目录绪论.机械手的概述.机械手的发展史.气动技术及气动机械手的发展过程.机械手未来的发展趋势.本课题研究内容.课题研究的意义机械手的总体设计方案.机械手的工作原理及系统组成.机械手基本形式的选择.驱动机构的选择.机械手详细设计参数.本章小结机械手手部结构设计及计算.手部结构.机械手手爪设计计算.夹紧气缸的设计.手爪夹持范围计算.机械手手爪夹持精度的分析计算.弹簧的设计计算.本章小结腕部的设计计算.腕部设计的基本要求.腕部的结构以及选择.腕部的驱动力矩计算.腕部工作压力的计算.气压缸盖螺钉的计算.动片和输出轴间的连接螺钉.本章小结机械手手臂机构的设计.手臂的设计要求.伸缩气压缸的设计.导向装置.本章小结机械手腰部和基座结构设计及计算.结构设计.控制手臂上下移动的腰部气缸的设计.导向装置.平衡装置.机身回转机构的计算.本章小结机械手的控制系统设计.气压传动系统工作原理图.可编程序控制器的选择及工作过程.可编程序控制器的使用步骤.机械手可编程序控制器控制方案.本章小结结论参考文献致谢绪论计算机技术的不断进步和发展使机器人技术的发展次次达到个新水平。上至太空船宇宙飞船下至微型机器人深海开发，机器人技术已拓展到全球经济发展的诸多领域，成为高科技中极为重要的组成部分。人类文明的发展，科技的进步已和机器人的研究应用产生了密不可分的关系。人类社会的发展已离不开机器人技术，而机器人技术的进步又对推动科技发展起着不可替代的作用。.机械手的概述机械手也被称为自动手，能模仿人手和臂部的些动作功能，可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。机械手主要由手部运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓取工件或工具的部件，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。般专用机械手有个自由度。机械手的种类，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和通用机械手两种按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。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，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。机械手在锻造工业中的应用能进步发展锻造设备的生产能力，改善热累等劳动条件。.机械手的发展史机械手首先是从美国开始研制的。年美国联合控制公司研制出第台机械手。它的结构是机体上安装个回转长臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形的。年，美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制成台数控示教再现型机械手。商名为即万能自动。运动系统仿照坦克炮塔，臂可以回转俯仰伸缩用液压驱动控制系统用磁鼓作为存储装置。不少球坐标通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司,专门生产工业机械手。年美国机械制造公司也实验成功种叫机械手。该机械手的中央立柱可以回转升降采用液压驱动控制系统也是示教再现型。虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手发展的基础。年美国公司和斯坦福大学，麻省理工学院联合研制种型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差小于毫米。联邦德国机械制造业是从年开始应用机械手，主要用于起重运输焊接和设备的上下料等作业。联邦德国公司还生产种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制。日本是工业机械手发展最快应用最多的国家。自年从美国引进两种机械手后大力从事机械手的研究。前苏联自六十年代开始发展应用机械手，至年底，其中半是国产，半是进口。目前，工业机械手大部分还属于第代，主要依靠工人进行控制改进的方向主要是降低成本和提高精度。第二代机械手正在加紧研制。它设有微型电子计算控制系统，具有视觉触觉能力，甚至听想的能力。研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，是机械手具有感觉机能。第三代机械手则能独立完成工作中过程中的任务。它与电子计算机和电视设备保持联系，并逐步发展成为柔性制造系统和柔性制造单元中的重要环。.气动技术及气动机械手的发展过程气动技术是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，进行能量传递或信号传递的工程技术，是实现各种生产控制自动控制的重要手段之。大约开始于年，发明能产生个大气压左右压力的空气压缩机。年，人们第次利用气缸做成气动刹车装置，将它成功地用到火车的制动上。世纪年代初，气动技术成功地应用于自动门的开闭及各种机械的辅助动作上。至年代初，大多数气压元件从液压元件改造或演变过来，体积很大。年代，开始构成工业控制系统，自成体系，不再与风动技术相提并论。在年代，由于气动技术与电子技术的结合应用，在自动化控制领域得到广泛的推广。年代进入气动集成化微型化的时代。年代至今，气动技术突破了传统的死区，经历着飞跃性的发展，人们克服了阀的物理尺寸局限，真空技术日趋完美，高精度模块化气动机械手问世，智能气动这概念产生，气动伺服定位技术使气缸高速下实现任意点自动定位，智能阀岛十分理想地解决了整个自动生产线的分散与集中控制问题。气动机械手作为机械手的种，它具有结构简单重量轻动作迅速平稳可靠节能和不污染环境等优点而被广泛应用。气动机械手强调模块化的形式，现代传输技术的气动机械手在控制方面采用了先进的阀岛技术可重复编程等，气动伺服系统可实现任意位置上的精确定位，在执行机构上全部采用模块化的拼装结构。年代初，由布鲁塞尔皇家军事学院•教授领导的综合技术部开发研制的电子气动机器人“阿基里斯”六脚勘探员，是气动技术控制技术和传感技术完美结合产生的“六足动物”。个脚中的每个脚都有个自由度，个直线气缸把脚提起放下，个摆动马达控制脚伸展退回运动，另个摆动马达则负责围绕脚的轴心做旋转之用。由汉诺威大学材料科学研究院设计的气动攀墙机器人，它集遥感技术和真空技术于体，成功地解决了垂直攀缘等视为危险工作的操作问题。电子气动机器人，能与人亲切地握手，它的头部腰部手能与人类样弯曲运动，并且有良好的柔韧性。在幕后操纵人员的操作下或通过自身的编程控制能与人进行对话，或作自我介绍等。电子气动机器人集电子技术气动技术和人工智能为体，它告诉我们，气动技术能够实现机器人中最难解决的灵活的自由度，具有在足够工作空间的适应性高精度和快速灵敏的反应能力。.机械手未来的发展趋势重复高精度精度是指机器人机械手到达指定点的精确程度，它与驱动器的分辨率以及反馈装置有关。重复精度是指如果动作重复多次，机械手到达同样位置的精确程度。重复精度比精度更重要，如果个机器人定位不够精确，通常会显示个固定的误差，这个误差是可以预测的，因此可以通过编程予以校正。重复精度限定的是个随机误差的范围，它通过定次数地重复运行机器人来测定。随着微电子技术和现代控制技术的发展，以及气动伺服技术走出实验室和气动伺服定位系统的成套化。气动机械手的重复精度将越来越高，它的应用领域也将更广阔，如核工业和军事工业等。模块化有的公司把带有系列导向驱动装置的气动机械手称为简单的传输技术，而把模块化拼装的气动机械手称为现代传输技术。模块化拼装的气动机械手比组合导向驱动装置更具灵活的安装体系。它集成电接口和带电缆及气管的导向系统装置，使机械手运动自如。由于模块化气动机械手的驱动部件采用了特殊设计的滚珠轴承，使它具有高刚性高强度及精确的导向精度。优良的定位精度也是新代气动机械手的个重要特点。模块化气动机械手使同机械手可能由于应用不同的模块而具有不同的功能，扩大了机械手的应用范围，是气动机械手的个重要的发展方向。智能阀岛的出现对提高模块化气动机械手和气动机器人的性能起到了十分重要的支持作用。因为智能阀岛本来就是模块化的设备，特别是紧凑型阀岛，它对分散上的集中控制起了十分重要的作用，特别对机械手中的移动模块。无给油化为了适应食品医药生物工程电子纺织精密仪器等行业的无污染要求，不加润滑脂的不供油润滑元件已经问世。随着材料技术的进步，新型材料如烧结金属石墨材料的出现，构造特殊用自润滑材料制造的无润滑元件，不仅节省润滑油不污染环境，而且系统简单摩擦性能稳定成本低寿命长。机电气体化由“可编程序控制器传感器气动元件”组成的典型的控制系统仍然是自动化技术的重要方面发展与电子技术相结合的自适应控制气动元件，使气动技术从“开关控制”进入到高精度的“反馈控制”省配线的复合集成系统，不仅减少配线配管和元件，而且拆装简单，大大提高了系统的可靠性。而今，电磁阀的线圈功率越来越小，而的输出功率在增大，由直接控制线圈变得越来越可能。气动机械手气动控制越来越离不开，而阀岛技术的发展，又使在气动机械手气动控制中变得更加得心应手。总之，随着机械手发展的深度和广度以及机器人智能水平的提高，机械手已在众多领域得到了应用。从传统的汽车制造领域向非制造领域延伸。如采矿机器人建筑业机器人以及水电系统用于维护维修的机器人等。在国防军事医疗卫生食品加工生活服务等领域机械手的应用也越来越多。在未来几年，传感技术，激光技术，工程网络技术将会被广泛应用在机械手工作领域，这些技术会使机械手的应用更为高效，高质，运行成本低。据猜测，今后机器人将在医疗保健生物技术和产业教育救灾海洋开发机器维修交通运输和农业水产等领域得到应用。.本课题研究内容研究内容是设计个由控制的四自由度气动式机械手，机械手能完成手爪夹紧放松，手腕旋转，手臂伸缩，腰部的上升下降和机座的旋转功能。并且画出机械手的总装图和各部件的零件图。并且根据课题，设计出机械手的气路系统，包括元器件的选取和回路的设计，画出气路原理图。机械手控制部分由完成，通过设计要完成的选型的外部接线图以及根据机械手的流程图编写出梯形图。.课题研究的意义伴随着机电体化在各个领域的应用，机械设备的自动控制成分显得越来越重要，由于工作的需要，人们经常受到高温腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危机生命。因此机械手就在这样诞生了,机械手是机械手系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之。如蛇形机械手的出现，帮助人类完成了许多危险区域的任务。其中

（图纸） PLC接线图 A3.dwg

（图纸） 基座 A3.dwg

（图纸） 气路原理图 A3.dwg

（图纸） 手腕转动体 A3.dwg

（图纸） 手抓装配图 A1.dwg

（论文） 说明书.doc

（图纸） 转动壳体 A3.dwg

（图纸） 装配图 A0.dwg