摘 要
本设计如今，随着工业技术几十年的发展，机械手在工业生产中得到了广泛的应用，它可以代替工人来进行各种循环单调，危险，以及高疲劳强度的工作，从而提高生产效率和质量，降低了生产作业中的安全隐患。
机械手主要由手部和运动机构组成。手部是用来抓住工件或工具的部件，根据被抓住工件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式。机械手配件运动机构，使手部完成各种转动、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。
本文介绍了过对曲轴搬运机械手的结构设计，详细讨论了机械手的手抓、手臂、机身等主要部件的设计与选择，并给出了所需要的参数和计算。
最后通过本次设计，将大学所学的知识进行了巩固和应用，提高了动手和动脑的能力。
关键词 机械手；液压驱动；液压缸；PLC
Auto loading and unloading manipulator structure design
Abstract
Now, with industrial technology develops several decades, robots industrial production is in a wide range of applications, it can replace workers for doing various acyclic monotonically, risk, and high fatigue strength work, so as to improve the work efficiency and quality and to reduce the production operation of security lapses.
Manipulator is mainly consisted of hand and movement mechanism. The hand is used to catch work-piece or tool parts, according to the shape of the workpiece is caught, size, weight, materials and operational requirement a variety of structure. Manipulator accessories movement mechanism, make hand finish all kinds of rotating, mobile or composite motion to achieve the specified action, change the position of the object caught with gesture.
This paper introduces the structure of the crankshaft carrying manipulator, and discusses the design of the manipulator hand grasp, arm, airframe etc., the main components of the design and selection, and gives the necessary parameters and calculation.
Finally through this design, we consolidate and application the knowledge of university, and improve the ability about ion of the hand and the brain coordination.
Key words: manipulator; the hydraulic pressure drive; hydraulic cylinder；PLC
目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 机械手的概念 1
1.2 机械手的简史 1
1.3 机械手的组成 2
1.3.1 执行机构 2
1.3.2 驱动机构 2
1.3.3 控制机构 2
1.4 机械手的生产应用简述 2
第2章 机械手的设计 4
2.1 机械手的总体设计 4
2.1.1 机械手的总体结构类型 4
2.1.2 机械手的总体设计 5
2.2 机械手的手部设计 5
2.2.1 手部概述 5
2.2.2 手部的设计方案 6
2.3 机械手的手臂设计 7
2.3.1 手臂概述 7
2.3.2 手臂的设计 8
2.4 机械手的驱动系统设计 9
2.4.1 驱动系统概述 9
2.4.2 驱动系统的选择原则 9
2.4.3 机器人液压驱动系统 10
2.4.4 驱动系统的设计方案 10
第3章 液压系统设计与计算 11
3.1 确定液压系统基本方案 11
3.2 拟定液压执行元件运动控制回路 12
3.3 液压源系统的设计 12
3.4 绘制液压系统图 12
3.5 确定液压系统的主要参数 13
3.6 选择液压元件 17
3.7 液压系统性能的验算 18
第4章 机械手控制系统的设计 19
4.1 机械手控制系统硬件设计 19
4.2 机械手的作业流程 19
4.3 机械手操作面板布置 20
4.4 控制器的选型 20
4.5 控制系统原理分析 21
4.6 PLC外部接线设计 22
结论 23
致谢 24
参考文献 25
第1章绪论
1.1 机械手的概念
机械手是指用于再现人手功能的技术装置。机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为工业机械手。
工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分，这种新技术发展很快，逐渐成为一门新兴的学科——机械手工程。机械手涉及到力学、机械学、电器液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。
工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间。
机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用的更为广泛。在我国近几年也有较快的发展，并且取得一定的效果，受到机械工业的。
机械手是一种能自动控制并可从新编程以变动的多功能机器，他有多个自由度，可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。
机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强。 随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。
1.2 机械手的简史
机械手首先是从美国开始研制的。
1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。
1962年，美国机械铸造公司在上述方案的基础之上又试制成一台数控示教再现型机械手。商名为Unimate(即万能自动)。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司（Unimaton）,专门生产工业机械手。
1962年美国机械铸造公司也试验成功一种叫Versatran机械手，原意是灵活搬运。
1978年美国Unimate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制一种Unimate-Vic-arm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，定位误差可小于±1毫米。
第二代机械手正在加紧研制。它设有微型电子计算机控制系统，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，使机械手具有感觉机能。目前国外已经出现了触觉和视觉机械手。
第三代机械手（机械人）则能独立地完成工作过程中的任务。它与电子计算机和电视设备保持联系。
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