编号： 毕业设说明书题 目： 中成药瓶盖旋紧机械手设计 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师单位： 姓 名： 职 称： 教授 题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 2008年6月5日 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告纸 第 2 页 共 2页摘 要随着现代机械工业的不断发展，科学技术日新月异，尤其是微机单片机等技术的出现以及他们的优越的性能不断完善，还有现代测试技术的渗透发展，为了能在21世纪激烈的竞争中立于不败之地，对各行各业提出了更高的要求，尤其是科技含量还有就是效率，效率决定竞争的胜败，因此很多传统的手工作业，特别是机械行业必须要求用现代化、自动化的机械代替人的工作，这样可以节省人力，提高效率，提高竞争力。因此就出现了工业机器人，可以代替人做不同的工作。后来为了使机器人更加专用化，减少成本，简单化，又要求一种特别的机器人，专用机械手就是其中一个。在这里我将设计一个药瓶盖旋紧机械手，他是一个集机械、电气、测试、微机于一体的典型的机电一体化产品。由机械部分作为他的执行机构，电气和液压作为驱动机构，各种传感器和电位器作为测试元件，单片机作为控制机构的一个专用机械手。本设计本着简单、实用、经济、高效的原则，仅是为瓶盖旋紧而特地设计的专用机械手，他只有三个自由度，包括手臂的升降、手臂的旋转还有手腕的旋转的三个自由度。他是由液压控制手臂的升降、回转和手指的夹紧放松，用步进电机实现旋紧动作，用压力传感器测定是否夹紧，防止夹坏或者夹不稳。这种设计既简单又能实现所要的功能，是一个圆柱坐标式机械手。本论文将对这个专用机械手进行方案的设计、分析、比较然后确定最优方案，还要进行强度硬度等有关的校核、以及尺寸的确定，最后画出总装配图。关键词：专用机械手；旋紧；单片机控制；混合驱动；计算校核AbstractAs the mechanical industry unceasingly develops, science and technology change with each passing day, especially the appearance of microcontroller and microcomputer makes it develop faster with their excellent function that is perfecter, meanwhile, which is with infiltration of development of modern measuring and testing technique. For standing up for ever in cutthroat competition in the 21st century, pushing all walks of life needs higher requirement, especially including Scientific and technological content and efficiency, because efficiency decides who will be winner, much traditional work of hand esecially for Machinery Industry must require to use the machines of modernization and automation to do work commonly done by persons, so it can save manpower, improve efficiency and improve the competitive power. So industrial robot appears with the very reasons, who can replace people to do different jobs. Then for the purpose of speciality in robot , reducing cost and simplification, it requires a kind of special robot, to which special manipulator belongs. Here I will design a manipulator using for tightening cover of medicine bottle, it is typically a kind of product about mechanotronics, which includes mechnism、electric、testing and microcomputer. The parts of machine is actuator, electric and hydraulic pressure is driver, all kinds of sensors and potentiometer are used for testing components, microcontroller controls manipulator as control mechnasm. The special manipulator used for tightening the cover of medicine bottle has three DOF. Hydraulic pressure controls the movement and rotation of the arm and clamping and disentwining of hand of manipulator with wrist owning three DOF. Using step motor realize the action of tightening ,using force sensors measures whether it is clamped, which prevented parts to be broken or instable. This design is not only simple ,but also it can realize some function we need, it is a rectangular coordinates manipulator. This paper decides to most excellent solution through designing , anlyzing and comparing manipulators solution , meanwhile, by checking intensity, rigidity and so on and ensuring responding dimension, at last I draw general assembly drawing. Key words： special manipulator; tightening; microcontroller control; couple driving; checking calculation 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告纸 第 2 页 共 2页目 录引言11 绪论31.1 机械手设计的目的31.2 机械手设计的内容31.3 机械手设计的要求32 机械手的方案选择42.1 机械手的组成42.1.1执行机构42.1.2驱动机构52.1.3控制系统52.1.4基体62.2 方案的比较选择62.2.1手部的选定62.2.2腕部的选定72.2.3臂部的选定82.2.4驱动系统的选定93 计算校核123.1 计算机械手手部的夹紧驱动力123.2 腕部回转力矩的计算143.3 臂部与机身的计算153.3.1手部作升降运动的液压缸驱动力的计算153.3.2手臂回转液压缸的计算174 驱动的选择194.1 液压控制部分194.1.1液压控制简介194.1.2液压系统传动方案的确定194.2 步进电机控制部分254.2.1步进电机的介绍254.2.2选择步进电机284.2.3选择步进电机的联轴器294.2.4步进电机的驱动方式选择295 检测和控制326 设计总结34谢 辞35参考文献36附录137附录238 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告纸 第 40 页 共 40页引言首先我介绍一下机器人产生的背景，机器人技术的发展，它应该说是一个科学技术发展共同的一个综合性的结果，同时，为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战中各国加强了经济的投入，就加强了本国的经济的发展。比如说日本，战后以后开始进行汽车的工业，那么这时候由于它人力的缺乏，它迫切需要一种机器人来进行大批量的制造，提高生产效率降低人的劳动强度，这是从社会发展需求本身的一个需求。另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果，也是人类自身发展的必然结果，那么人类的发展随着人们逐渐的这种社会发展的情况，人们越来越不断探讨自然过程中，在改造自然过程中，认识自然过程中,来需求能够解放人的一种奴隶。那么这种奴隶就是代替人们去能够从事复杂和繁重的体力劳动，实现人们对不可达世界的认识和改造，这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。但另一方面，尽管人们有各种各样的好的想法，但是它也归功于电子技术，计算机技术以及制造技术等相关技术的发展而产生了提供了强大的技术保证。那么下面我谈一下就人们很关心的问题，为什么要发展机器人?那么简单说，机器人有三个方面是我们必要去发展的理由:一个是机器人干人不愿意干的事，把人从有毒的、有害的、高温的或危险的，这样的环境中解放出来，同时机器人可以干不好干的活，比方说在汽车生产线上我们看到工人天天拿着一百多公斤的焊钳,一天焊几千个点，就重复性的劳动，一方面他很累，但是产品的质量仍然很低；另一方面机器人干人干不了的活，这也是非常重要的机器人发展的一个理由，比方说人们对太空的认识，人上不去的时候，叫机器人上天，上月球，以及到海洋，进入到人体的小机器人，以及在微观环境下，对原子分子进行搬迁的机器人，都是人们不可达的工作。上述方面的三个问题，也就是说机器人发展的三个理由。那么什么是机器人呢?这个问题是一个非常有意思的一个问题。但人们一般的理解，机器人是具有一些类似人的功能的机械电子装置或者叫自动化装置，它仍然是个机器。它有三个特点：一个是有类人的功能，比如说作业功能；感知功能；行走功能；还能完成各种动作，它还有一个特点是根据人的编程能自动的工