论文总字数：12657字

摘 要

随着现代工业的飞速发展，促进了机械行业的生产向自动化和智能化方向的发展。传统的工厂的生产线多采用专机操作或者工人来进行上下料，这种劳动密集型的生产方式已经不能满足现代工业快速发展的工业需求。现今，在生产线中引进通用机械手完善自动生产线，不仅可以实现非常高的生产效率，还可以提高产品的精度以及质量要求。

论文简要介绍了什么是工业机器人，以及工业机器人中的工业机械手由哪些部件组成和分为哪几类，机械手臂坐标形式，使用可编程控制器（PLC）控制的特别之处及上下料机械手在我国以及国外的发展趋势。总体的设计了上下料机械手的结构，确定了圆坐标式的上下料机械手，同时确定了上下料机械手的各个参数。同时，对上下料机械手的夹持部分进行了设计，确定了机械手的手臂结构。

然后在画完机械手的二维图形之后利用SolidWorks进行三维建模，并对其装配之后进行仿真。

关键词 工业机器人；机械手；SolidWorks建模；仿真

Structural design and motion simulation of loading and unloading manipulator

Abstract

With the rapid development of modern industry, the production of machinery industry promoted automation and intelligent direction of development of traditional factory production line adopts special operation or more workers for the loading, the labor-intensive production mode have already can't meet the demand of modern industry rapid development of industry today, the general manipulator is introduced in production line automatic production line, not only can you achieve high production efficiency, you can also improve product accuracy and quality requirements.

This paper briefly introduces the concept of industrial robots, composition and classification of the manipulator, the degrees of freedom and the coordinates of the manipulator, the characteristics and development situation at home and abroad of PLC control to the overall scheme design of manipulator, determine the coordinates of the manipulator and the degrees of freedom, determine the technical parameters of the manipulator at the same time, the design of the manipulator hand clamping type structure, the design of the manipulator arm structure and the control mode of the manipulator were determined.

Solidworks is used for modeling and assembly of various parts of the manipulator, and motion simulation of the manipulator

KEY WORDS : industrial robot,manipulator,SolidWorks Modeling, emulation

目 录

摘要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1选题背景 1

1.2设计的目的 1

1.3国内外发展现状和趋势 1

第二章 机械手的介绍 3

2.1 工业机械手概述 3

2.2机械手的组成部分及其不同分类 3

2.2.1机械手的组成部分 3

2.2.2 机械手的不同分类 4

第三章 上下料机械手的设计方案 6

3.1上下料机械手臂的坐标形式 6

3.2上下料机械手的手部结构 6

3.3上下料机械手的驱动 6

3.4上下料机械手的控制 6

3.5上下料机械手的一些主要参数 6

3.6上下料机械手的其他技术参数列表 7

第四章 执行机构中的手的结构设计 8

4.1夹持式手的结构的设计 8

4.1.1手指的分类 8

4.1.2设计手指应要考虑的问题 8

4.1.3机械手手部的夹紧气缸的设计 8

第五章 其余参数计算校核 13

5.1地脚螺丝的设计 13

5.2联轴器的选择 13

5.3连接件的设计 14

第六章 基于SOLIDWORKS 的三维建模 15

6.1底部旋转部建模 15

6.2安装块的建模 15

6.3机械手总装配 16

第七章 机械手的运动仿真 17

第八章 总结 19

8.1本文总结 19

8.2展望 19

致谢 20

参考文献 21

绪论

1.1选题背景

21世纪以来，随着工业的发展，目前机械手应用已经越来越多元化，特别在工业行业中运用最为广泛，近年来各国家都投入了许多来推动机械手的技术水平。机械手被越来越多的运用到产品的生产线中，机械手的应用日益广泛，可以运用到组装、搬运工件，装卸，特别是在自动化生产上应用更为广泛，并且可以代替大量的人力，提高工作效率，但是现今中国的机器人和机械手臂的技术以及它们在工程方面应用的水平和程度与国外都有着一段不小的距离，且应用程度和产业化的水平比较低，机械手臂的设计研究以及再次的开发会影响我国工程行业和制造行业的水平，从经济上以及技术上考量都是非常有必要的，所以，进行机械手臂的研究开发有很大意义。

1.2设计的目的

当前，中国大多数制造业工厂的生产线依然需要依靠很多的工人操作来完成，并且随着我国人口老龄化的提前到来，近几年在东南沿海地区甚至还出现在大量的缺工现象，这使我们迫切需要提高我们的劳动生产率，降低劳动者的劳动强度，因此必须要提升我国机器自动化水平，本设计的目的就是设计一个上下料搬运机械手臂，将机械手臂应用到工厂自动化生产线中，把劳动者从这些重复并且枯燥的工作中释放出来，并把制作产品从这一条工作线搬运到另外一条工作线之中，实现自动化，同时也能提升产品生产率与合格率。

1.3国内外发展现状和趋势

今天使用的机器人可以主要分为极坐标机器人和铰接式机器人，这些机器人提供了大的工作空间。^[1]

机械手最初出现于于二十世纪四十年代，那时随着世界核能工业的发展，已经通过模拟人手臂关节制造出了世界上第一代机械手。二十世纪五十到六十年代，已经开发了通用机器人臂和用于移动，装载和卸载工件的数控，可再现的操纵器，也称为第二代机器人。如尤尼曼特（Unimate）机械手就是属于这种第二代机械手。第二代机械手这种新的技术用于应用中的标志为20世纪60-70年代将通用型机械手用在汽车车身的焊接以及冲压自动生产线上。

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