文档介绍：河南工业职业技术学院
毕业设计论文
班级：
机制0806
姓名：
张九阳
专业：
机械设计与制造
指导教师：
苏静
答辩日期：
20011年5月28日
河南工业职业技术学院毕业设计
I
摘要
机械手在先进的产品。欧系中主要有德国的KUKA、CLOOS、瑞典
的ABB、意大利的CO毗U及奥地利的工GM公司。
我国机械手起步于20世纪70年代初期，经过30多年发展，大致经历了3个阶段:
70年代萌芽期，80年代的开发期和90年代的应用化期。在我国，机械手市场
份额
大部分被国外机械手企业占据着。在国际强手面前，国内的机械手企业面临着相当
大的竞争压力。如今我国正从一个“制造大国”向“制造强国”迈进，中国制造业
面临着与国际接轨、参与国际分工的巨大挑战，对我国工业自动化的提高迫在眉睫，
政府务必会加大对机器人的资金投入和政策支持，将会给机械手产业发展注入新的
动力。
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。
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随着机械手技术的飞速发展和机械手应用领域的不断深化，不仅要求其控制可
靠性强、使用灵活性高和操作灵活性好，还要其成本低、可开发经济性强。本论文
主要通过学习机械手的工作原理熟悉搬运机械手的运作原理，在此基础上确定机械
手的基本系统结构，进行简单的分析和设计：
（1）搬运机械手执行系统的分析与选择
执行系统是由传动部件与机械构件组成，是机械手赖以实现各种运动的实体。
主要包括机身、手臂、末端执行器3部分组成，其中每一部分都可以具有若干的自由
度。执行系统的设计主要是对机械手的手部、手臂和机座进行设计。
（2）搬运机械手驱动系统的分析与选择
驱动系统是向执行系统各部分提供动力的装锵。通过对液压、气压、电气三种
驱动方式的比较，本设计选择气压驱动的方式。内容包括气动元件的选择及其工作
原理、气动回路的设计和气动原理图的绘制。
（3）搬运机械手控制系统的设计
控制系统是机械手的指挥系统，它控制驱动系统，让执行系统按规定的要求和
时序进行工作。本机械手采用可编程控制器（PLC）对机械手进行控制，主要包括对
PLC的型号选择、传感器类型进行选择、I/O口的选择、对控制系统原理图、自动程
序梯形图的绘制等内容。

1解决机械手机械结构的设计问题，要求机械手结构简单、经济、具有一定的代表性。
2执行部件的运动精度的问题。
3机械手的控制系统，包括控制系统的电路和控制程序，并解决工件和控制系统的协调问题。
4元件的匹配规则和知识的获取及其表达形式。
5传感器的类型选择。
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第二章机械手总体形式设计
机器手的执行结构是机械手赖以实现各种运动的实体。执行机构的布局类型直
接影响到机械手的工作性能。

机械手的基本型式较多，按手臂的坐标型式而言，主要有四种基本型式：直角
坐标式、圆柱坐标式、球坐标式和关节式。下面就各型式机械手作简单的分析对比：
1、直角坐标式机械
直角坐标式机械手是适合于工作位将成行排列或与传送带配合使用的一种机械手。
它的手臂可作伸缩、左右和上下移动，按直角坐标形式X、Y、Z三个方向的直线
行运动。
其工作范围可以是一个直线运动；两个直线运动或三个直线运动。如在X、Y、Z
三个直线运动方向上个具有A、B、C三个回转运动，即构成六个自由度。
直角坐标式机械手的优点：
（1）产量大，节拍短，能满足高速的要求；
（2）容易与生产线上的传送带和加工装配机械相配合；
（3）适于装箱类、多工序复杂的工作，定位容易变更；
（4）定位精度高，载重发生变化是不回影响精度；
（5）易于实行数控，可与开环或闭环数控机械配合使用。
缺点：机械手的作业范围较小。
2、圆柱坐标式机械手
圆柱坐标式机械手是应用最多的一种型式，它适用于搬运和测量工件。具有直观性
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好，结构简单，本体占用的空间较小，而动作范围较