摘要：机械手是机电一体化产品的典型代表，它由机械本体、动力与驱动装置、传感与检测、执行机构、控制及信息处理五部分构成。机械手集合许多学科知识的产物，在这之中涉及到数学、计算机、控制理论、传感检测、神经生理学、信息处理、仿生学等。它能作出像人一样的动作来完成任务，通过事先设定的工作程序，可以做到不用人操作机器自动运行，完成所要求的任务。现如今机械手的应用十分普遍。

本课题论述了机械手国内外发展现状和应用，根据要求采用圆柱式机械手设计。其工作方向为两个直线方向和一个旋转方向，直线方向上手臂的伸缩和升降通过滚珠丝杆来实现，机身的旋转采用步进电机带动基座实现。手爪的开合使用液压缸驱动，通过单片机控制手部动作。

关键词：三自由度；圆柱坐标；步进电机；单片机

ABSTRACT：The robot is a typical electromechanical integration product, which consists of mechanical body, power and drive device, sensing and detection, actuator, control and processing of five parts. Robot technology encompasses a lot of knowledge, including mechanics, computer, control theory, sensor detection,  information processing, bionics and so on. It can mimic human operation, can be programmed several times, to achieve automatic control, in three-dimensional space to complete a variety of operations. Robot plays an important role in improving product quality, improving production efficiency and improving workers' working conditions. In today's society the robot has a very wide range of applications.

This paper expounds the present situation and application of the robot at home and abroad, and adopts the design of cylindrical manipulator according to the requirement. Two working direction thereof is a rotational direction and linear. direction, straight line arm stretching and lifting through the ball screw to achieve, the body of the rotation using stepper motor drive base to achieve. The opening and closing of the gripper is driven by a hydraulic cylinder. In the control part of the use of single-chip control, the end of the workpiece to grab and release the workpiece.

Key words: three freedom；The cylindrical coordinate system；stepper motor；single chip microcomputer

第一章 绪论 1

1.1机械手的定义 1

1.2课题研究的背景和意义 1

1.3机械手在国内外的发展现状 1

1.3.1机械手在国内的发展现状 1

1.3.2机械手在国外的发展现状 1

1.4机械手的应用 2

第二章 总体方案机构设计 4

2.1设计概念 4

2.2机械手工作原理 4

第三章 机械手机械结构设计及计算 5

3.1机械手基座结构设计及计算 5

3.1.1结构设计 5

3.1.2电动机的选取 5

3.1.3轴承的选择 6

3.1.4联轴器的选择 7

3.2机械手伸缩臂设计 8

3.2.1滚珠丝杆的选择 8

3.2.2电机的选择 9

3.3机械手升降臂设计 9

3.3.1滚珠丝杆的选择 10

3.3.2电机的选择 10

3.4末端执行器设计与计算 10

第四章 机械手控制系统设计 12

4.1控制系统结构设计 12

4.2单片机系统电路设计 12

4.2.1单片机最小系统 12

4.2.2光耦隔离电路 13

4.2.3电机的控制 14

4.2.4传感器的选型 15

4.3机械手运行流程图设计 15

结束语 20

致 谢 21

参考文献 22

附录 23

第一章 绪论

1.1机械手的定义

机械手是能够模仿人类手臂动作并按事先设定好的程序独立完成工作的辅助设备。机械手涉及到许多学科的知识如计算机，机械等学科，它在当今社会的各个行业中都有所涉及。

机械手的迅速发展可以追溯到上个世纪，它的迅速发展代表了传统机械行业又有了新的发展，即与电子控制理论相结合。在制造业中，机械手的应用十分普遍。机械手具有的高度自动化，在工作中不知疲倦是工人劳作所不能睥睨的，使用机械手既提高了产能又改善了工人的工作环境，可以说是一次现代工业技术。