（图纸+论文）通用型气动工业机器手结构及控制设计（全套完整）

若气缸动态参数要求较高且工作频率高，其载荷率般取。

气缸动态参数要求般，且工作频率低，基本是匀速运动，其载荷率可取。

则由以上分析得单作用气缸的直径代入有关数据，可得所以查机械设计手册圆整，得由，可得活塞杆直径圆整后，取活塞杆直径缸筒壁厚的设计缸筒直接承受压缩空气压力，要有定厚度。

般气缸缸筒壁厚与内径之比小于或等于，其壁厚可按薄壁筒公式计算式中缸筒壁厚，单位气缸内径，单位气缸实验压力，取，缸筒材料许用应力，本课题手爪夹紧气缸缸筒材料用为铝合金，代入己知数据，则壁厚为取，则缸筒外径为手部活塞杆行程长计算活塞杆的位移量气缸活塞行程与其使用场合及工作机构的行程比有关。

多数情况下不应使用满行程，以免活塞与缸盖相碰撞，尤其用于夹紧等机构。

为防止活塞与缸壁碰撞，活塞行程应留有定的余量，按计算行程多加的行程余量。

故查机械设计手册圆整为。

校核活塞杆稳定性的验算当活塞杆的长度较小时，可以只按强度条件校核计算活塞杆直径有其中则所以满足设计要求。

气缸推力验算由以上计算可知气缸能产生的推力大于夹紧工件所需的推力。

所以该气缸满足要求。

耗气量的计算气缸的耗气量与缸径行程工作频率和从换向阀到气缸的连接管路容积死容积有关，气缸每分钟消耗的压缩空气流量为式中，气缸缸径，活塞杆直径，活塞行程，气缸活塞每分钟往复的次数此公式未考虑气缸内的死容积，因此计算值比实际值偏小，设计时要根据具体情况加以修正。

气缸进排口的计算气缸的进排气口当量直径的大小与气缸的耗气量有关。

特殊情况外，般气缸的进气口排气口尺寸相同。

气缸进排气口当量直径用下式计算式中，工作压力下气缸的耗气量，空气流经进排气口的速度，般取把计算出来的气缸进排气口当量直径进行圆整后，按照气缸气口螺纹选择合适的气口螺纹。

因此，手爪部分总质量估重其中手爪部分和活塞杆材料采用钢，缸筒和端盖连接材料采用铝合金查机械设计手册，号钢密度为.的密度为.手爪部分总质量约为缸筒与缸盖的连接形式设计缸筒与缸盖的连接形式主要有拉杆式螺栓连接螺钉式缸筒螺纹卡环等，参见表。

对于双头螺栓和螺栓连接，般是四根螺栓，但是对于工作压力高于时，定要校核螺栓强度，必要时增加螺栓数量。

查阅机械设计手册，选择螺钉式连接，采用个螺钉。

该结构简单，易于加工，易于装卸。

由于工作压力小于，故无须校核螺钉强度。

表缸筒和缸盖的连接密封形式的选择密封的好坏，直接它主要实现的动作包括提抓弧焊焊具自动装配用工具喷漆用喷枪喷水加工工具和加热喷灯等。

利用不同的工具安装能够简化机械结构，减轻机械本身重量使工作更可靠。

手指作为和物件直接接触的部件，手部对工件的松开和夹紧，都是通过手指的张合来实现的。

.手指的形状和分类手指结构取决于被抓取工件表面形状被抓部位和物件的重量及尺寸。

常用的指形有平面形面和曲面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，按其握持工件的工作原理，可分为夹持式和吸附式。

夹持式按工作部位不同，又可分为内撑式和外夹式。

吸附式可分为气吸式和磁吸式。

传动机构是通过向手指传递运动和动力，实现夹紧和松开动作的机构。

根据手指开合的动作特点分为回转型和平移型。

回转型传动机构结构简单，制造容易，得到广泛应用。

回转型分为支点回转和多支点回转。

根据手爪夹紧是摆动还是平动，分为摆动回转型和平动回转型。

回转型手部，其手指就是对杠杆，般再同斜锲滑槽连杆齿轮蜗轮蜗杆或螺杆等机构组成复合式杠杆传动机构，用以改变传动比和运动方向等。

平移型夹钳式手部是通过手指的指面做直线往复运动或平面移动来实现张开或闭合动作的，常用于夹持具有平行平面的工件如冰箱。

但其结构较复杂，不如回转型手部应用广泛。

平移型在传动机构方面，可分为直线往复移动机构和平面平行移动机构。

.设计时考虑的几个问题应具有适当的夹紧力和驱动力手指握力大小要适宜，力量过大则动力消耗大，结构庞大，不经济，甚至会损坏工件，力量过小则夹持不住或产生松动脱落。

在确定我历史，除考虑工件重量外，还应考虑传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证工件安全可靠。

手指具有定的开闭范围手指应具有足够的开闭角度手指从张开到闭合绕支点所转过的角度或开闭距离对平移型手指从张开到闭合的直线移动距离，以便于持取或退出工件。

应保证工件在手指内的夹持精度应保证每个被加持的工件，在手指内都有准确的相对位置，这对些有防伪要求的场合更为重要。

要求结构紧凑，重量轻，效率高在保证本身刚度强度的前提下，尽可能使结构紧凑，重量轻，以利于减轻手臂的负载。

应考虑通用性和特殊要求般情况下，手部多为专用的，为了扩大它的适用范围，可以考虑他的通用化程度，以适应夹持不同的尺寸和形状的工件需要，通常采用改变手指的方法。

.手部夹紧气缸的设计手部驱动力计算本此设计气动机械手的手部结构如图所示。

图齿轮齿条式手部工件重量，形手指的角度摩擦系数根据手部结构的传动示意图，其驱动力为根据手指夹持工件的方位，可得握力计算公式式中安全系数，取.工作情况系数，主要考虑惯性力的影响。

可近似估算为式中运载工件时重力方向的最大上升加速度重力加速度，.取时，因此方位系数，根据手指与工件形状以及手指与工件位置不同选取即被抓取工件所受重力，单位所以，因为传动机构为齿轮齿条传动，故取夹持工件时所需夹紧气缸的驱动力为。

气缸的直径气缸工作压力的确定由液压传动与气压传动表取气缸工作压力负载工作压力.表气压负载常用的工作压力气缸内径和活塞杆直径的确定本气缸属于单作用气缸。

单作用气缸的特点是仅端进排气，结构简单，耗气量小。

用弹簧力或膜片力等复位，压缩空气能量的部分用于克服弹簧力或膜片张力，因而减小了活用以及军事领域用机器人。

今后，机器人技术不论在研究生产及应用上都将有个高速的发展，并将形成个庞大的机器人产业。

机械手最早产生于美国，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，控制系统是示教型。

我国机械手学研究起步晚，但进步快。

近年来我国的机械手自动化技术取得了长足发展，但是与世界发达国家比较，仍有定的差距。

当前我国的机械手生产都是应用户的要求，“个客户，次重新设计”，品种规格多批量小零部件通用化程度低供货周期长成本也不低，而且质量可靠性不稳定。

因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化通用化模块化设计，积极推进产业化进程，使其实现通用性。

现在工业机械手的发展趋势越来越多的趋向智能化，通用化发展，但我国的技术和应用规模与世界发达国家相比差距还是很大，这是我们更迫切的需要生产和设计本土化的通用型工业机械手以满足庞大工业市场的需求。

从三代机器人发展过程中，从另个方面，我们对机器人从应用的角度进行了分类，比如说工业机器人，它包括点焊弧焊喷漆搬运码垛，在工业现场中工作的这种机器人，我们统称为工业机器人，那么从不同的应用中，到水下去作业的叫水下机器人，到空间作业的叫做空间机器人，同时又存在农业林业牧业，对医疗机器人叫医用机器人，还包括娱乐机器人，建筑和居室上用的机器人，所以从应用分类，它包括从行业应用角度，也可以进行这样简单的分类。

目前国内外主要应用的机器人有工业机器人，极限作业机器人和服务机器人。

服务机器人的应用随着社会需求的不断扩大，随之出现了包括些国家开发像高层建筑的清洗机器人，汽车加油机器人，导盲机器人，导游礼仪机器人，家务机器人，表演娱乐机器人。

.课题的来源主要目的课题的提出本课题来源于企业实际生产中的应用，随着我国老龄化的提前到来，在全国各地出现了缺工现象，迫切要求我们提高劳动生产率，降低工人的劳动强度，提高我国工业自动化水平势在必行，本设计的目的就是设计个气动搬运机械手，应用于工业自动化生产线，把工业产品从条生产搬运带另外条生产线，实现自动化生产，减轻产业工人大量的重复性劳动，同时又可以提高劳动生产率。

课题的主要任务随着工业机械化和自动化的发展以及气动技术自身的些优点，气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业。

本课题设计的机械手，它采用气动驱动，控制。

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。

气动机械手的发展和应用，将会大大提高自动化生产的效率，而通用型的设计能够满足多种不同用途的需求，真正实现机多用的生产需求。

此次设计的机械手是通用气动上下料机械手，采用圆柱坐标型，自由度为个，基本满足在上下料中对位置的要求。

本课题是对机械手的部分进行设计，包括手部，手腕，手臂的机械结构，并通过计算进行校核。

在驱动方面，采用气动的驱动方式，并绘出气动原理图控制的方面，将采用的控制方法，要选取合适的型号，根据机械手的工作流程编制出程序，并画出梯形图。

机械手的总体设计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。

在程序控制的条件下，采用气压传动方式，来实现执行机构的相应部位根据规定要求，有顺序，有运动轨迹，有定速度和时间的动作。

同时按其控制系统的信息对执行机构发出各种指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。

位置检测装置可以随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，使执行机构以定的要求达到设定位置。

本次设计的机械手是通用气动上下料机械手，是种适合于成批或中小批生产的可以通过改变动作程序进行自动搬运，运动强度较大和操作频繁单的生产场合。

.机械手的坐标类型选定和自由度的选取根据机械手手臂的坐标形式来分，坐标形式可分为直角坐标型圆柱坐标型球坐标型关节坐标型和平面关节型。

其中通用型，气动，工业，机器，结构，控制，节制，设计程序，毕业设计，全套，图纸绪论.机械手的概述机器人早期通常出现在科幻小说和动画片里面，“机器人”这词最早出现在年捷克作家写的剧本罗萨姆的万能机器人中，主要表现为个能够像和奴隶样进行生活劳作的机器。

在我们现实生活中，机器人不只是简单意义上能够代替人进行劳动的工具，而是综合了人和机器两者特长的拟人化的电子装置。

这种装置既有人对待生存环境的快速反应判断能力，又有机器能够长时间不停进行工作精准度高抗恶劣环境强的能力。

定意义上来说，机器人是机器在人类发展中进化得到的产物，是制造技术领域不可缺少的自动化生产装备，是工业和非产业界重要生产设备。

机器人的定义随着时代的进步在发生着变化。

机器人技术是综合了计算机信息和传感技术人工智能控制论机构学仿生学等多种学科构成的高新科技技术，在很多领域这项研究相当活跃。

所以，机器人的发展和应用是个国家工业自动化水平的重要标志。

工业机器人是用在工业生产中的机器人。

世纪年代出现了种附属于自动机自动线上，能够代替人进行传递和装卸工件的机械手。

到了年代出现能够由操作者直接对其控制的半自动化操作机，到了年代出现了可以实现多种操作且自动控制的工业机器人。

工业机器