搬运机器人毕业设计

毕 业 设 计

（说 明 书）

题 目： 搬运机器人毕业设计

姓 名： 李颖颖

学 号： [1**********]

平顶山工业职业技术学院

2016年5月25日

平顶山工业职业技术学院

毕 业 设 计 任 务 书

姓名

专业班级 13矿山机电十班

任务下达日期 2015 年 月 日

设计开始日期 2015 年 月 日

设计完成日期 2016 年 月 日

设计题目： 搬运机器人毕业设计

指 导 教 师

院（部） 主 任 郭 宗 跃

20 年 月 日

平顶山工业职业技术学院

毕业设计答辩委员会记录

电力工程 学院 矿山机电 专业，学生 李颖颖 于2016年 6 月 8 日进行了毕业设计（论文）答辩。

设计题目： 搬运机器人毕业设计

指导老师：

答辩委员会根据学生提交的毕业设计材料，根据学生答辩情况，经答辩委

员会讨论评定，给予学生 毕业设计成绩为 。

答辩委员会 人，出席 人

答辩委员会主任（签字）：

答辩委员会副主任（签字）：

答辩委员会委员： ， ， ， ， ， , 。

平顶山工业职业技术学院

毕业设计评语

第 页

毕业设计及答辩评语：

摘 要

工业机器人技术是近年来新技术发展的重要领域之一，是以微电子技术为主导的多种新兴技术与机械技术交叉、融合而成的一种综合性的高新技术。这一技术主要应用于工业、农业、办公自动化及生活服务等特别是在生产建设和科研工作中发挥着重要的作用。这一技术的发展，极大地促进了机器人研究水平的提高。目前，工业机器人主要承担着搬运、焊接、喷涂及堆垛等重复性并且劳动强大极大的工作。从长远看，机器人产品的生产成本会大大降低，性能会愈加完善，据美国电气和电子工程师协会统计，世界各地已经部署了100万台各种工业机器人，其中日本工业机器人密度居世界首位，比排在第二位的新加坡多出了一倍。虽然排在前三位的都在亚洲，但欧洲却是世界上工业机器人密度最大的地区。因此，亚洲还有待研究开发。

本课题主要对搬运机器人的总体结构展开讨论， 搬运机器人在实际的工作上就是一个机械手，搬运机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，搬运机械手被广泛的运用于自动生产线中。机器人的研制和生产已成为高技术领域内，迅速发展起来的一门新兴的技术，它更加促进了搬运机械手的发展，使得搬运机械手的应用更为广泛。

关键词： 自动搬运； 机械手；气压系统；系统设计方案

目 录

摘 要 ........................................................................................................................................... I 目 录 ....................................................................................................................................... II

第1章 绪论 ...................................................................................................................... 4

1.1机器人的应用与发展 .................................................................................................. 4

1.1.1机器人的应用 ................................................................................................... 4

第2章 搬运机器人系统设计 .......................................................................................... 6

2.1.1总体设计 ........................................................................................................... 6

第3章 A720机器人 ......................................................................................................... 7

第4章 搬运机器人机械手 ............................................................................................ 10

4.5吸附式气动机械手方案设计 ........................................................................................... 13

1)对于吸盘式气动的机械手，其工件的运动只需较少的自由度就能完成。气液联合控制

和电液联合控制则使系统和结构上很复杂，故采取气压传动仿方式。 .......................... 13

2）本机械手是专用自动机械手，选择智能控制方式中的PLC程序控制方式，这样可以

使机械手的结构更加紧凑和完美。 ...................................................................................... 13

3)本机械手的执行系统是手部机构。手部机构形式多样。但综合其总体构型，可分为：气吸式、电磁式和钳爪式3种。根据本组合机床加工工件的特征，选择气吸式（真空吸

盘式）手部结构。 .................................................................................................................. 13

第5章 吸盘元件的设计及参数计算 ............................................................................ 15

第6章 机械手臂部的设计 ............................................................................................ 18

第7章 可编程控制器的气动系统设计 ................................................................................ 20

参考文献 .................................................................................................................................. 23

致谢 .......................................................................................................................................... 24

附录 .......................................................................................................................................... 25

序号 .......................................................................................................................................... 25

图样代号 .................................................................................................................................. 25

图纸名称 .................................................................................................................................. 25

图纸大小 .................................................................................................................................. 25

备注 .......................................................................................................................................... 25

1 ................................................................................................................................................ 25

SQDJX-04-02 ........................................................................................................................... 25

机械手气压系统原理图 .......................................................................................................... 25

A1 ............................................................................................................................................. 25

打印 .......................................................................................................................................... 25

2 ................................................................................................................................................ 25

SQDJX-05-01 ........................................................................................................................... 25

机械手气压系统原理图 .......................................................................................................... 25

A1 ............................................................................................................................................. 25

打印 .......................................................................................................................................... 25

第1章 绪论

有关机器人的定义随着时代的进步在发生着变化。简单的说，具有仿生功能，具有自动化、智能化特征，并集成一系列的机电技术等特点的为机器人。而机器人与工业机器人的最大区别就是工业机器人模仿人的手臂。在现实的生活中，机器人并不是在简单意义上代替人工劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置。这种装置既有人对环境状态的反应和分析判断能力。从某种意义上说，机器人是机器进化过程的产物，是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。

1.1机器人的应用与发展

1.1.1机器人的应用

第一台机器人是由开始研发制造的，1958年，第一台机器人在美国联合控制公司诞生，它的结构特点是一回转长臂被安置在机体上，前端安置电磁铁的包装件抓放机构，

控制系统是演示教学型的，亚洲的日本是工业机器人革新最快，技术最先进的国家之一。 目前，全球正在加紧研发第二代机器人，它内部装有微型电子计算机控制系统，具有触觉功能和视觉功能，甚至还具有思考和听录的功能。各种传感器安置在机器人上，把感觉到的信息反馈控制中心，使机器人具有感觉功能。

至于第三代机器人，它能独立地完成工作过程中的操作，电子计算机和远程设备与它相连接。

在社会的进步和科学技术的迅速发展的产业中，一些企业对机器人系统本身提出越来越多的要求。由于机器人需要适应不同的应用场地和多品种、大小批量的生产流程，故制造业要求机器人系统要有更好的柔性和更先进的编程环境。

在人类社会中，都能看到机器人的身影。机器人的特点是帮助人们完成重复的、精确度高、单调的工作，帮助人们在恶劣的工作场地中完成人类不能完成的或不想完成的操作。所以，机器人的诞生大大提高了人类的生产效率。

综上所述，工业机器人的应用给人类带来了许多好处，不仅减少了劳动费用，提高了生产效率；还改进了产品质量，减少了材料浪费；并降低了生产成本及消除了危险和恶劣的劳动岗位。

1.1.2机器人的发展

随着现代化生产技术的提高，机器人设计生产能力进一步得到加强，尤其当机器人的生产与柔性化制造系统和柔性制造单元相结合，从而改变目前机械制造的人工操作状态，提高了生产效率。

就目前来看，总的来说现代工业机器人有以下几个发展趋势：

1）提高运动速度和运动精度，减少重量和占用空间，加速机器人功能部件的标准化和模块化，将机器人的各个机械模块、控制模块、检测模块组成结构不同的机器人；

2）开发各种新型结构用于不同类型的场合，如开发微动机构用以保证精度；开发多关节多自由度的手臂和手指；开发各类行走机器人，以适应不同的场合；

3）研制各类传感器及检测元器件，如，触觉、视觉、听觉、味觉、和测距传感器等，用传感器获得工作对象周围的外界环境信息、位置信息、状态信息以完成模式识别、状态检测。并采用专家系统进行问题求解、动作规划，同时，越来越多的系统采用微机进行控制。

1.1.3本文主要研究内容

本文主要研究搬运机械手，通过学习机械手的工作原理，熟悉了搬运机械手的运动机理，在此基础上，确定了搬运机械手的基本系统结构，对搬运机械手的运动进行了简单的力学模型分析，完成了机械手机械方面的设计(包括传动部分、执行部分、驱动部分）和简单的三维实体造型工作。

1.1.4本章小结

本章重要内容是搬运机器人应用领域、发展趋势等方面，并通过对现在工业生产中使用搬运机器人的主要工作种类的列举，提出了未来搬运机器人的几种先进发展模式和本文的主要研究内容。

第2章 搬运机器人系统设计

2.1搬运机器人总体系统设计

2.1.1总体设计

主要从两方面设计：一是硬件设计，主要由传感装置与控制装置两部分组成。1.A720机器人是通用机器人，2.这一硬件的设计的重要部分是手爪即末端操作器（专用），3还有就是周边配套环境的设置（包括传送、定位、检测）。二是软件设计，主要指控制软件1.包括工作流程图2.轨迹规划3.编程设计及检测。

本文主要设计手爪即末端操作器，因为工业机器人机械部分的设计是工业机器人设计的重要部分。其他系统的设计应有各自的独立要求，但必须与机械系统相匹配，相辅相成，才能组成一个完整的机器人系统。

1.该机器人采用气吸附式取料手。因为，气吸附式取料手与夹钳式取料手相比，具有结构简单、重量轻、吸附力分布均匀，具有快速反应、一定的承担能力、足够的空间和灵活的自由度及在任意位置都能自动定位等特性。并广泛应用于非金属材料或不可有剩磁的材料的吸附。

2.该机器人选择双支点连杆杠杆式，通过连杆推动两杆手指各绕其支点做回转运动，从而使手指松开或闭合。

3.该机器人采用圆柱坐标型，具有三个自由度，即手臂的伸长、缩短、手臂的上升、下降和整体旋转。

4.该机器人采用气动驱动。气动驱动是最简单的驱动方式，原理与液压相似。这种机器人结构简单，动作迅速，价格低廉。此机器人应用于自动生产线上，因此，它应该能够按照控制程序自动运行，既具有自动运行模式。

2.2.2系统设计时必须考虑的问题

1) 防止在自动化生产线上掉落，必须是设计上已经稳定的物品；

2) 预定的自动化生产线各工序的加工精度，应比较稳定；

3) 应有足够化的场地保证自动化生产线的设置；

4) 应估计该搬运物品的重量及选用的材料；

5) 应确立方向及压觉。

第3章 A720机器人

3.1硬件组成

A720机器人硬件组成部分主要有IPC，电控箱，本体，示教器，机械臂，传感器，电路

板等。

如图所示3-1

1）IPC（工业电脑）：含运动控制卡、USB接口（出厂时已被禁用特殊用途可以开放）、RS232接口、Bhernet接口等。

2）电控箱：主要含伺服驱动器、IPC、输入输出控制面板、控制电路等。

3）本体：主要含伺服马达、减速机、机构件等。

4）示教器：目前有一代和二代示教器（带摇杆操作）。

5）机械臂：手臂部件是机械手的重要握持部件。它的作用是支撑腕部和手部（包括工作或夹具），并带动他们做空间运动。臂部运动的目的：把手部送到空间运动范围内任意一点。如果改变手部的姿态（方位）则用腕部的自由度加以实现。因此，一般来说臂部具有三个自由度才能满足基本要求。从臂部受力情况分析，它在工作中既受腕部、手

部和部件的静、动载荷，而且自身运动较为多，受力复杂。因此，它的结构、工作范围、 灵活性以及抓重大小和定位精度直接影响机械手的工作性能。

6）传感器：激光传感器、视觉传感器和力传感器在机器人系统中已得到成功应用，并 实现了焊缝自动跟踪和自动化生产线上物体的自动定位以及精密装配作业等，大大提高了机器人的作业性能和对环境的适应性。

7)电路板：作业机器人系统正朝着高速、高精度、开放化、智能化、网络化发展，对运动控制系统也提出了更高的要求。移动机器人要实现高速、高精度的位置控制必须依赖先进的控制策略和可靠、优良的运动控制系统。因此，以高性能处理器为核心的运动控制系统是运动控制系统的发展趋势。通过本课题的设计，来提高机器人控制电路的响应特性、可靠程度、抗干扰性等。

3.2功能特点

1）通用性：某种执行不同的功能和完成多样的简单任务的实际能力。（多功能）

2）适应性：对环境的自适应能力。包括：运行传感器感测环境和自我姿态的能力；分析任务空间和执行操作规划的能力；自动指令模式能力。（避险或避障）

3.3自由度数目

A720机器人自由度数目为3自由度（不包含冗余自由度）。 自由度是指机器人所具有的独立坐标坐标轴运动的数目，不包括手爪（末端操作器）的开合自由度。在三维空间中描述一个物体的位置和姿态（简称位姿）需要6个自由度。但是，工业机器人的自由度是根据其用途而设计的。并且利用冗余自由度可以增加机器人的灵活性、躲避障碍物和改善动力性能。人的手臂（大臂、小臂、手腕）共有7个自由度，所以工作起来很灵巧，手部可回避障碍而从不同方向到达同一个目的点。

3.4工作载荷

A720机器人在规定的性能范围内，机械接口处能承受的最大载荷量

3.5工作空间

机器人的工作空间是指机器人末端操作器工具中心点所能到达的空间点的集合。一般而言，臂部的自由度主要用来确定手部及工件（或工具）在空间运动的范围或位置，而腕部的自由度主要是用来调整手部及工件（或工具）在空间的姿态。机器人的工作空间取决于臂部的运动。而A720的工作空间范围为0~180度。

第4章 搬运机器人机械手

4.1结构研究

该机器人采用吸附式取料手，及吸盘式机械手。因为本文设计的是在自动化生产线上将饮料输送到目的地。搬运饮料从A点到B点。机械手动作循环运行过程：真空吸附吸取工件—大臂上升—大臂回转—手臂延伸—真空吸盘放下工件—手臂收缩—大臂反转—大臂下降。

主要技术参数：吸持力0.5kg;自由度数为3,；运动形式为圆柱坐标；手臂伸缩行程范围0-300mm,手臂升降行程范围0-200mm；手臂回转行程范围0-180度；定位方式为定位快；控制方式为点位式、PLC控制；驱动方式为气压传动系统。

4.2基本功能

1）吸附与行走功能， 吸附与行走是机器人所需具备的两个基本功能，因此机器人应具有一定的吸附能力，其产生的摩擦力能够大于机器人的重力，防止坠落；同时，还应当有驱动机构，能够使机器人在空间里自由行走移动。

2) 具有识别方向功能，本文所设计的是利用吸盘来搬运饮料，而为了节省时间，机器需要有方向性。

3）转向功能，机器人需要按照一定的路径在空间里自由行走，为了完成工作，需要机器人能够自由的转向，从而提高效率。

4） 适应能力

机器人能够逾越较小的障碍，即要求机器人具有一定的适应凹凸不平的能力这也是机器人的工作性质和工作环境决定的。

4.3工作原理

图4-1

吸盘工作原理：真空的产生可以是由电动机，真空泵以及各种真空器件所组成的真空系统来提供，也可以由压缩空气通过真空发生器所产生的二次真空来提供。前者需要配置独立的真空系统，而后者可以利用一般生产过程中已有的空气压缩系统。因此，特别在各种包装作业过程中，利用二次真空方法显得十分方便、经济。

真空发生器的原理是：压缩空气通过收缩的喷嘴后，从喷嘴喷射出的高速气流卷吸 周围的静止流体和它一起向前流动，从而在接受室形成负压，诱导二次真空。这样的真空系统，尤其对于不需要大流量真空的工况条件更显出它的优越性。用真空吸盘来抓取物体，可以根据物体的不同形状来实现任意角度的传递。

真空吸盘式机械手设计的主要技术参数

表4.1主要技术参数

吸盘吸持力 0.5kg

运动形式 圆柱坐标

手臂伸缩行程范围 0-300mm

手臂升降行程范围 0-200mm

手臂回转行程范围 0-180度

定位方式 定位快

控制方式 点位式、PLC控制

驱动方式 气动传动系统

自由度数 3

4.4机械手的结构原理及分析

吸盘式机械手的结构原理融合了吸盘式真空吸附和移动方式的优点，克服了机器人在夹持物品时所出现的问题，克服了本身所存在的缺点。而夹钳式机械手正是因为满足不了本章所设计的条件，所以不适合。所以整体上讲，吸盘式机器人结构原理具有以下特色：

1）吸盘的离散分布特点和自身的柔性使得在工作台上能够相对容易的逾越障碍物，具有识别功能。如凸起或平面不整、玻璃碎片、灰尘等。机械手不直接与不平滑平面接触，大大提高了机器人的工作寿命。

2）吸盘真空式吸附方式适用于非导磁壁面，克服了磁吸附原理对材料性质要求较高的缺点，扩大了机器人的工作范围。

4.5吸附式气动机械手方案设计

1)对于吸盘式气动的机械手，其工件的运动只需较少的自由度就能完成。气液联合控制和电液联合控制则使系统和结构上很复杂，故采取气压传动仿方式。

2）本机械手是专用自动机械手，选择智能控制方式中的PLC程序控制方式，这样可以使机械手的结构更加紧凑和完美。

3)本机械手的执行系统是手部机构。手部机构形式多样。但综合其总体构型，可分为：气吸式、电磁式和钳爪式3种。根据本组合机床加工工件的特征，选择气吸式（真空吸盘式）手部结构。

4）常见的工业机械手根据手臂的动作形态，按坐标形式大致可以分为以下4种：直角坐标型机械手、圆柱坐标型机械手、球坐标（极坐标）型机械手、多关节型机机械手。其中圆柱坐标型机械手结构简单紧凑，定位精度较高，占地面积小，且根据本机械手坐标形式分析本机械手臂的运动形式及其组合情况，采用圆柱坐标形式。因此方案确定机械手采用气压传动方式，PLC控制，真空吸附式手部结构，圆柱坐标形式。如图所示

图4-3

图4-4

4.6吸盘式机械手结构原理的研究价值

从结构原理的分析评价可以看出，现在相关科研人员的注意力也主要集中在机器人的结构原理的研究开发上，现有的科研成果的缺点与不足需要由进一步的研究来弥补。

本文所研究吸盘式机器人结构原理有效地将真空吸附和移动相结合，探索实验一种新的 机器人的结构原理，该项研究的价值有：

1）在已有研究成果的基础上将真空吸附和移动的优点相叠加，利用这一研究开发 出相应的机器人，对机器人结构原理做了有益的创新与探索。

2）现有的科研成果拓宽了机器人的使用市场。

3）配气盘结构的研究与设计为解决旋转装置供气、供水、供油等问题提供了设计思路和参考模型。

4.7本章小结

本章主要介绍结构原理与研究价值。分析了吸附方式的特点，提高了工作的可靠性，必将带来很高的社会效益与经济效益。

第5章 吸盘元件的设计及参数计算

5.1真空吸盘吸持工件的动力学分析

如图所示在产品包装、物品传输和机械装配等自动作业线上，使用真空吸盘来抓取物体的案例越来越多。柔而有弹性的吸盘可以很方便地实现诸如工件的吸持、脱开、传递等搬运功能，并确保不损坏其作用之对象。而吸持力靠真空系统维持，真空的产生可以是由电动机、真空泵以及各种真空器件所组成的真空系统来提供，也可以由压缩空气通过真空发生器所产生的二次真空来提供。前者需要配置独立的真空系统，而后者可以利用一般生产过程中已有的空气压缩系统。因此，特别在各种包装作业过程中，利用二次真空方法显得十分方便、经济。真空发生器的原理是压空气通过收缩的喷腾后，从喷嘴喷射出的高速气流卷席周围的静止物体和它一起向前流动，从而在接受室形成负压，诱导二次真空。这样的真空系统，尤其对于不需要大流量真空的工况条件更显出它的优越性。真空发生器的结构及参数设计，可以根据需的真空度设计出所需的真空发生器。用真空吸盘来抓取物体，可以根据物体的不同形状实现任意角度的传递。

在此次设计中，工件平放；故从水平方向对真空吸盘的受力分析进行动态分析。如图所示为真空吸盘用于水平位置工作时的安装方位。在图吸盘水平安装时，除了要吸持

图所示为真空吸盘用于水平位置工作时的安装方位。在图吸盘水平安装时，除了要吸持住工件负载外，还应该考虑吸盘移动时因工件的惯性力对吸力的影响。

Pu

图5-1 Fr

5.2真空吸盘的选取

为了确保真空吸盘能完成给定的任务，需考虑一定的安全系数，根据理论与实践经验，真空吸盘的安全系数

提升力/N。如图所示1-7

N一般取2.5，因此，许用提升重量=理论提升重量/N=垂直

5.3真空发生器设计

真空发生器的工作原理是利用喷管高速喷射压缩空气,在喷管出口形成射流,产生卷吸流动.在卷吸作用下,使得喷管出口周围的空气不断地被抽吸走,使吸附腔内的压力降至大气压以下,形成一定真空度. 如图1所示.

由流体力学可知,对于不可压缩空气气体(气体在低速进,可近似认为是不可压缩空气)的连续性方程 A1v1= A2v2

式中A1,A2----管道的截面面积,m2 v1,v2----气流流速,m/s

由上式可知,截面增大,流速减小;截面减小,流速增大. 对于水平管路,按不可压缩空气的伯努里理想能量方程为 P1+1/2ρv12=P2+1/2ρv22

式中P1,P2----截面A1,A2处相应的压力,Pa v1,v2----截面A1,A2处相应的流速,m/s ρ----空气的密度,kg/m3

由上式可知,流速增大,压力降低,当v2>v1时,P1>P2.当v2增加到一定值,P2将小于一个大气压务,即产生负压.故可用增大流速来获得负压,产生吸力.

笔者认为对真空发生器的抽吸机理和影响其工作性能因素的分析研究,对正负压气路的设计和选用有着不可忽视的实际意义.

真空发生器用于产生真空，结构简单，体积小，无可动机械部件，安装和使用都很方便，因此应用很广泛，真空发生器产生的真空度可达到88Kpa，真空发生器的工作原理如图所示。它是由先收缩后扩张的拉瓦尔喷管1、负压腔2、接收管，有供气口、排气口和真空口，当供气口的供气压力高于一定值后，喷管射出的超声速射流。由于气体的粘性，高速射流卷吸走负压腔内的气体，使该腔形成很低的真空度，在真空口A处接上真空吸盘，靠真空压力和吸盘吸取物体。

5.4其他元器件的选用

一个完整的真空吸附系统还包括真空过滤器、供给阀、破坏阀等。真空过滤器的选择ZFB-200-06型，流量是30L每分钟，大于真空发生器的最大流量24L每分钟，满足需求，真空节流阀选择KLA系列单向节流KLA-L6，公称通径是6mm，有效截流面大于5mm,泄漏量小于50cm每分钟，单向阀开启压力为0.05Mpa。

第6章 机械手臂部的设计

一个手臂部件是机械手的主要握持部件。它的作用是支撑腕部和手部（包括工件或

工具），并带动它们作空间运动。手臂运动应该包括3个运动：伸缩、翻转和升降。

臂部运动的目的：把手部送到空间运动范围内任意一点。如果改变手部的姿态（方位），则用腕部的自由度加以实现。因此，一般来说臂部应该具备3个自由度，才能满足基本要求，既手臂伸缩、左右回转、和升降运动。手臂的各种运动通常用驱动机构和各种传动机构来实现，从臂部的受力情况分析，它在工作中即直接承受腕部、手部和工件的静、动载荷，而且自身运动较多。因此，它的结构、工作范围、灵活性等直接影响到机械手的工作性能。

由于本设计需要，手部、腕部无需设计，只需设计手臂即可。

6.1臂部设计的基本要求

臂部应承受能力大、刚度好、自重轻：根据受力情况，合理选择截面形状和轮廓尺寸；提高支撑刚度和合理选择支撑点的距离；合理布置作用力的位置和方向；注意简化结构；提高配合精度。

臂部运动速度要高，惯性要小：机械手手部的运动速度是机械手的主要参数之一，它反映机械手的生产水平。对于高速度运动的机械手，其最大移动速度设计在1000至1500mm/s，最大回转角速度设计在180度/s内，大部分平均移动速度为1000mm/s平均回转角速度在90度/s。在速度和回转角速度一定的情况下，减小自身重量是减小惯性的最有效，最直接的办法，因此，机械手臂部要尽可能的轻。

手臂动作应该灵活：为减少手臂运动之间的摩擦阻力，尽可能用滚动摩擦代替滑动摩擦。对于悬臂式的机械手，其传动件、导向件和定位件布置合理，使手臂运动尽可能平衡，以减少对升降支撑轴线的偏心力矩，特别要防止发生机构卡死（自锁现象）。为此，必须计算使之满足不自锁的条件。

总结：以上要求是相互制约的，应该综合考虑这些问题，只有这样，才能设计出完美的、性能良好的机械手。

6.2手臂的典型机构以及结构的选择

常见的手臂伸缩机构有以下几种： （1）双导杆手臂伸缩机构

（2）手臂的典型运动形式有：直线运动，如手臂的伸缩，升降和横向移动；回转运动，如手臂的左右摆动，上下摆动；符合运动，如直线运动和回转运动组合，两直线运动的

双层气压缸空心结构。 （3）双活塞杆气压缸。 （4）活塞杆和齿轮齿条机构。 手臂运动机构的选择

通过以上，综合考虑，本设计选择双导杆伸缩机构，使用气压驱动，气压缸选取双作用气压缸。

6.3手臂直线运动的驱动力计算

先进行粗略的估算，或类比同类结构，根据运动参数初步确定有关机构的主要尺寸，在进行校核计算，修正设计。如此反复，绘出最终的结构。

做水平伸缩直线运动的气压缸的驱动力根据气压缸运动时所克服的摩擦、惯性等几个方面的阻力，来确定气压缸所需要的驱动力。气压压缸活塞的驱动力的计算。 F=F摩+F密+F回+F惯

摩擦力的计算，不同的配置和不同的导向截面形状，其摩擦阻力是不同的，要根据具体情况进行估算。

第7章 可编程控制器的气动系统设计

本项目主要研究气动系统和可编程控制器，提供了一个有效的和简单的方法来控制序列的气动执行器的运动和状态的气动系统。该项目的一个特定的控制器的气动应用加入自动化研究设计和控制加工气动系统的电子设计基于单片机实现资源的控制器。 1介绍

自动化系统使用的电气技术的形成主要是由三种元素：电机，传感器或按钮和控制元件，如阀。如今，大多数的控制元件用来执行逻辑的系统取代了由可编程逻辑控制器（LC）。传感器和开关连接输入和直接控制阀门执行器插入输出。一个内部程序，执行所有必要的逻辑序列的运动，模拟其他组件的计数器，定时器和控制系统状态。

与使用的可编程的控制器，项目获得的灵活性，因为它可以创建和模拟系统多次需要。因此，可以节省时间，减少风险，错误和复杂性可以增加使用相同的元素。

传统的，有可能在市场上找到许多公司，提供了许多资源，甚至不是用来控制系统，

气动系统是一种新型的应用。可编程控制器可以非常灵活和强大的应用在各种工业应用或安全系统和自动化的建筑物。

因为这些特点，在某些应用中提供许多资源，甚至不是用来控制系统，气动系统是一种新型的应用。使用可编程控制器，尤其是对小规模的系统，可以非常昂贵的自顶化工程。

另一种是在这种情况下创建一个特定的控制器，可以提供一个准确的规模和资源，该项目需要[3,4]。这可以用微控制器为基础的控制器。

该控制器，单片机，是非常具体的，只适合一种机器或它可以作为一个通用的控制器可以编辑为通常与工作的逻辑，是可以改变的。所有这些特性取决于什麽是需要的，多少经验的设计师与开发一个电子电路和微控制器的固件。但主要的优势，设计控制器，微控制器，设计总的控制器，这使得它可以控制大小的控制器，变化的复杂性和它的应用。这意味着项目得到更加独立于其他公司，但在同一时间，负责控制系统的设计师手中。 2气动系统

关于自动化系统可以发现三个基本组成部分前面提到的，加上控制逻辑电路系统，一个适当的技术项目所需的逻辑电路和集成所有的组件来执行正确的动作序列。 一个简单的动作一个直观的直接序列方法可以使用[1,5]，但间接的或更复杂的序列的直觉可以生成一个复杂的电路和信号错误。要使用另一种方法，可以节省时间的项目，创造一个清洁的电路，可以消除重叠和重复偶尔信号电路。

该方法被称为一部一部的或算法[1]，它是有效的气动和电动气动系统，它被用来作为这项工作的基础。

结论

毕业设计对我们大家来说是一次非常难得的机会对于我们学习的提高。通过对搬运机器人气动机械手的设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。希望在以后的社会生活中能够不断地进步，不断地提高。 在设计中应用的是真空吸盘，真空吸盘具有结构简单、安装方便、外形美观、吸持力强等特点。在机械日益发展的今天，真空吸盘设备将会得到更广泛的应用。 由于经验知识水平、时间的局限，设计难免有不到之处。

参考文献

[1]徐元昌.工业机器人.北京：中国轻工业出版社，1999.

[2]罗志增.机器人感觉与多信息融合.北京：机械工业出版社，2002. [3] 白井良明[日]，机器人工程.北京：机械工业出版社，2001. [4]余达太.工业机器人应用工程. 北京：冶金工业出版社，1999. [5] 王天然.机器人. 北京：化学工业出版社，2002.

[6] 费仁元.机器人机械设计和分析.北京：北京工业大学出版社，1998. [7] 张铁.机器人学.广州：华南理工大学出版社，2001.

[8] 吴振彪，工业机器人.2版. 武汉：华中科技大学出版社，2006. [9] 蔡自兴.机器人学基础.北京：机械工业出版社，2009. [10] 李团结.机器人技术.北京：电子工业出版社，2009. [11] 徐德.机器人视觉测量与控制.北京：国防工业出版社，2011 [12] 大熊繁[日].机器人控制.北京：科学出版社，2002.

[13] 萨哈[印].机器人导论（Introduction to Robotics).北京：机械工业出版社，2010.

致谢

学生签名：李颖颖 日 期 ：2015年12月

附录