度快，结构简单，成本低。

但工作不大稳定，冲击大，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大。

电动机械手直接用直线电机，功率步进电机和具有特殊结构的感应电动机等来驱动，动力源简单，不需要能量转换机构，维护使用方便。

机械式机械手由工作机械带动机械手运动，工作可靠，动作频率高，结构简单，成本低。

但动作固定不可变。

按控制系统可分为点位控制连续控制。

点位控制只能控制工业机械手运动的几个点的位置，运动轨迹不受控制。

目前使用的专用和通用的工业机械手均属于此类。

连续控制工业机械手按给定的速度沿给定的路线轨迹实现平稳准确的运动。

特点是设定点是无限的，整个运动过程都要求在控制之下。

这类工业机械手般采用小型计算机进行控制。

⒊工业机械手的自由度所谓工业机械手的自由度就是整机手臂和手腕相对于固定坐标所具有的运动。

有几个运动就有几个自由度。

手指的抓取动作不计在自由度数目内。

工业机械手自由度数的多少，决定着工业机械手动作多样化的程度。

自由度数越多，它的动作越灵活，应用越广。

但同时也使控制系统和机械结构越复杂，定位精度难以保证，整机的造价高，自重大。

所以，应按生产实际需要选用最少的自由度数。

目前国内外现有的工业机械手的自由度数目为个。

工业机械手手臂的坐标形式按照工业机械手手臂所具有的运动及其组合情况，若以坐标形式可分为下列四种直角坐标式手臂的运动是由三个直线运动组合而成。

圆柱坐标式手臂的运动是由两个直线运动和个回转运动组成。

球坐标式手臂运动是由个直线运动和两个回转运动组成。

关节式手臂运动是由三个回转运动组成。

㈡工业机械手的结构组成目前国内工业机械手的种类和型式比较多。

从结构型式分析，主要由执行机构驱动系统和控制系统等组成。

⒈执行机构由手部手腕手臂和行走机构等运动部件组成。

手部它具有人手种单动作的功能。

是机械手直接用于抓取和握紧工件进行操作的部件，要求其抓取工件牢固定位准确小损伤工件。

由于抓取物件的形状不同，手部有夹持式和吸附式等型式。

夹持式手部是由手指和传力机构组成。

手指是直接与物件接触的构件。

常用的手指运动型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结构比较复杂，应用较少。

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，因此适宜夹持变化范围大的工件。

手腕手腕是连接手部和手臂的部件，用来改变或调整工作的方位即姿势。

它可以有上下摆动左右摆动和绕自身轴线的回转三个运动，如有特殊要求将轴类零件放在顶尖上，将筒类盘类零件卡在卡盘上等，手腕还可以有小距离的横移。

也有的工业机械手没有手腕。

手臂手臂是机械手执行结构中的部件。

其作用是将被抓住工件传送到规定位置上，它具有手臂伸缩升降回转三个自由度。

工业机械手的手臂是支撑通常由驱动手臂运动的部件如油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。

行走机构当工业机械手需要完成较远距离的操作时，可在机座轮，轨道等行走机构，以实现工业机械手的整机运动。

⒉驱动系统驱动系统是驱动工业机械手执行机构运动的动力装置。

通常由动力源控制调节装置和辅助装置组成。

⒊控制系统控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统。

目前工业机械手的控制系统般由程序控制系统和电气定位或机械挡位系统组成。

现状及国内外发展趋势国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势工业机器人性能不断提高高速度，高精度，高可靠性，便于操作和维修，而单机价格不断下降，平均单机价格从年的万美元降至年的万美元。

机械结构向模块化，可重构化发展。

例如关节模块中的伺服电机，减速机，检测系统三位体化由关节模块，连杆模块用重组方式构造机器人整机国外已有模块化装配机器人产品问市。

工业机器人控制系统向基于机的开放型控制器方向发展，便于标准化，网络化器件集成度高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构大大提高了系统的可靠性，易操作性和可维修性。

机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置，速度，加速度等传感器外，装配，焊接机器人还应用了视觉，力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉，声觉，力觉，触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。

虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真，预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。

当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。

美国发射到火星上的索杰纳机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。

机器人化机械开始兴起。

从年美国开发出虚拟轴机床以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之，纷纷探索开拓其实际应用的领域。

我国的工业机器为机械手的气动控制系统。

控制系统设计及及端口分配图的设计端口分配图设计输入部分包括手动控制自动控制停止急停保护和手动单个动作操作以及行程开关输入接点。

输出部分为驱动电磁阀线圈的个输出接点和四个表示功能方式转换的信号输出接点。

机械手动作流程图见动作流程图。

端口分配图见端口分配图。

梯形图的设计考虑到双动电磁阀的两侧线圈不能同时带电，故在梯形图的设计中将输出驱动线圈回路加入互锁功能，保证双动电磁阀两侧线圈不会同时通电。

由于手动和自动控制按钮的常开接点在按下启动后自行复归断开。

故在手动和自动启动回路中设计自锁回路，以保证在启动按钮复归后仍可维持输出辅助继电器接点的接通闭合。

考虑到手爪的夹紧动作适合使用延时控制防式，故在梯形图中使用时间继电器进行手爪夹紧气缸的电气控制，同时可以节省两个输入接点。

自动循环的功能由时间继电器接点和行程限位共同串联启动。

的控制程序的控制程序如下心得体会经过本次的工业机械手设计，本人对机械设计，原理，液压，气路控制，以及的编程等知识已经从原来的肤浅认识到有深入的了解，能得到本次这么丰富的知识积累，也是对本人在以后的工作道路上的成功的保证。

通过这设计，也能趁这段宝贵时间对自己在这四年当中所学到的知识作次全面的检阅和加强，绝对是件非常有意义的事情。

随着设计的不断深入，很多意想不到的问题也随之出现，这使我们感觉到自身知识的不足，明白到当初学校为我们所设置的课程在应用中的意义。

所以，我衷心感谢学校在这四年对本人的教育，能使我学到工作以外的文化知识，也感受的学校里的老师对同学的热切关怀，希望学校的所有老师的文化教育水平能随时间的增长而更进步，致谢在整个设计过程当中，全组上下都工作得十分愉快。

我们特别要感谢具有丰富经验的李克天老师的指导，从老师的身上，我们明白到自己的不足，往后，我们还要不断努力，充实和完善自己。

这次毕业设计历时十周，我们在本课题的指导导师李老师的悉心指导下，顺利地完成了设计任务。

老师不但有严谨的治学态度，很高的学术研究水平，还有丰富的实践经验，因此在老师的指导和帮助下，我们设计过程中遇到的各种问题都迎刃而解，并且还学到许多课本上没有的知识和经验，拓宽了我们的视野，加强了我们对过去几年所学知识的理解和综合运用，同时也提高了我们理论联系实际的能力，真是获益良多。

在此，我们小组的同学向老师致以最衷心的感谢，感谢老师在过去两个多月的时间里对我们不辞劳苦的教导，也真挚地祝愿李老师，在以后的教学科研生涯中不断地取得丰硕的成果，参考文献同济大学，上海交通大学何铭新，钱可强主编高等教育出版社机械制图王晓初主编学校出版可编程序控制器东南大学章宏甲上海工业大学黄宜编写机械工出版社液压传动年月刘鸿文主编高等教育出版社材料力学第三上下册年月清华大学王先逵主编机械工业出版社机械制造工艺学年月西北工业大学濮良贵纪名刚主编高等教育出版社机械设计第六版年月何元庚主编高等教育出版社机械零件与机械原理年月公司的五通先导式电磁阀系列金属密封闭产品样品版年月肇庆方大产品样品版可编程序控制器使用手册三菱公司机械零件设计手册第三版上册东北大学编写冶金工业出版社年月余灏主编机械工业出版社年月机械设计手册第版第卷机械设计手册第版第卷机械设计手册第版第卷机械设计手册第版第卷机械设计手册第版第卷王承义编写机械工业出版社机械手及其应用年月东北工学院郑洪生主编机械工业出版社气压传动年月曲以义编写上海交通大学出版社气压伺服系统年月上海大学史美堂主编上海科学技术出版社金属材料及热处理年月赵容主编辽宁科学技术出版社互换性与测量技术基础年月工业机械手设计学校主编年月山东科技大学毕业设计论文姓名程泉论文摘要本次毕业设计的题目为四自由度工业机械手的设计。

本设计是根据三年专科所学的课程进行的，主要有机械零件设计，机械零件图测绘，液压与气动技术，电子编程技术，理论力学，工程力学等。

设计共分为六章，第章绪论是说明本次毕业设计的目的，意义，研究范围及要达到的技术要求，简述本课题在国内外的发展概况及存在的问题。

第二章总体设计以及总体说明，对工业机械手的工作原理组成及其种类型式进行介绍，确定整个机械手的总体方案。

第三章工业机械手的机械部分设计，是介绍各部件的选择及相关数据的确定性能的分析和各参数的计算第四章工业机械手驱动系统气动系统的设计，包括回路设计，执行元件选择，控制元件选择以及动作顺序表等进行介绍。

第五章工业机械手的电气控制系统的设计，主要介绍了的程序梯形图。

第六章是设计的总结。

在本次的毕业设计中，能顺利的完成，最重要的是由三位优秀的，具有丰富经验的导师王晓初和李克天老师的详细耐心的解说，教导。

而本人也通过毕业设计指导书机械设计手册可编程序控制器以及参考其它有关机械手设计的专业书籍，经过十三周的努力终于把此毕业设计编制而成。

关键字机械手，气动系统目录绪论课题设计的论述工业机械手的技术概述现状及国内外发展趋势工业机械手设计的基本步骤总体设计设计的基本内容总体说明驱动方式的选择和设计整体机构的确定工业机械手的机械部分设计工业机械手的规格参数工业设计手的参数计算手部质量计算机械手的爪部夹紧气缸的选择腕部传动气缸的选择伸缩气缸的选择对伸缩导杆的校核配重计算升降部分计算对升降导杆的核算挠度计算转台型齿杆式回转摆动气缸的计算工业机械手的控制部分设计回路计算执行元件选择控制元件选择执行元件用气量的计算和空压机的选择