机械手设计论文范文精选

摘要：文章首先论述了我国机械教育课程现状及需要采取的人才培养思路，在此基础上笔者以机械产品的生产流程为主线，具体论述了如何构建以能力培养为目标的机械教育人才培养模式。

关键词：能力培养；机械；创新；人才培养；思考

中图分类号：g632 文献标识码：a 文章编号：1000－8136（2010）33－0139－02

1机械基础教育课程现状与人才培养思路

1.1机械基础教育课程现状中国论文联盟

目前我国有关机械教育课程虽然侧重对学生动手和理论知识的培养，但在实际教学过程中效果并不好，用人单位也普遍反映当前一些通过机械教育相关专业知识培养出来的学生进入企业后动手实际操作能力较弱，相关的实践经验也十分匮乏，甚至许多机械技术相关基础常识都了解模糊，且相应的协作能力较差。之所以出现这种状况，主要是当前在一些机械基础教育课程中内容多，且枯燥乏味，学生难以理解，导致学习热情不高，从而在实际操作过程中无从下手。

这种现状和问题的出现与人才培养模式有关，这种模式侧重于采用学科本位教学体系。在这一体系中，课程的内容侧重于理论知识阐述，教学方式也采用传统的课堂教授的形式，学生学起来非常被动，在课堂中师生没有互动，学生主体意识不强，教师对学生技能训练不够重视，这造成学生动手能力差，无法达到真正的机械教学目的，同时也无法满足用人单位的要求。此外，由于在实际教学过程中，缺乏相应的实践教学，导致原本具体的动手程序和方法变得难以理解，学生只能通过死记硬背的方法来应付相关知识，学生学习枯燥，缺乏兴趣。

1.2机械基础教育人才培养思路

摘要：本文以仿人机械手运动控制系统为研究对象，提出了针对机械手运动控制系统的设计方案。重点放在了控制系统的构成和设计方面。系统以STC15F204EA单片机为控制核心，通过位置及力矩传感器采集检测机械手对被抓物体的夹紧力的大小，反馈给单片机运算得出机械手指运动位移量并发出指令给驱动器，带动微电机运转，实现机械手的物体抓握。

关键词：仿人 机械手 单片机STC15F204EA 驱动器 步进电机

中图分类号： TP241 文献标识码：A 文章编号1672-3791（2015）04（a）-0000-00

中国在《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中，把“服务机器人”研发作为重点项目。机械手是“服务机器人”的关键部位，在各种护理机器人、陪护机器人、中医按摩机器人中，机械手是机器人完成“服务”任务必不可缺的一部分。设计并制造具有感知能力的拟人化机器手，并对拟人机械手的材质、机械结构、控制技术进行了深入的调查研究。将微小型步进电机和齿轮减速器引入拟人化灵巧机械手设计结构中，实现机械手的大扭矩抓取和拟人化；机械手装有位置、力、力矩等多种传感器，可实现机械手认知能力，且所有部件均集成在手指和手掌内。开发具有认知能力的拟人化灵巧机械手集机、电、计算机软硬件、信号源处理于一体。有5个相同结构的模块化手指，具有拟人化手形外观及认知抓取能力。通过对拟人化灵巧机械手的研究，带动更多前沿学科与机器人技术的交叉和融合，促进我国“机器人”的进一步发展，提高其技术水平和国际竞争力。

1 仿人机械手工作机理分析

仿人机械手主要由手掌、手指机构、拇指机构和所有的手指驱动机构组成。手掌内放的驱动直流小电机，节约了手的空间，缩小了体积；手指机构包括小指、无名指、中指和食指，它们都由相同的构件组成，包括两个关节前指和后指，前指和后指使用螺钉连接，可以减小手指的大小。各指之间使用轴连接，用轴套保持之间的距离，防止发生碰撞。拇指机构是单独的零件体，单独与四指机构用连杆连接，减小了机构的复杂性，有利于优化机构。传动机构包括电机轴齿轮、减速齿轮、驱动手指机构的半齿和带动拇指的连杆组成。仿人机械手运动的过程是以手掌为基座，电机固定在手掌内，带动齿轮实现各级减速，半齿连接在四指上，当半齿转动时带动四指张合，四指和拇指是由连杆连接，所以四指动的时候拇指也随之而动，且与四指相反，从而最终实现物体抓握。

2仿人机械手控制系统硬件设计

2.1控制系统硬件结构设计

摘要:机械设计在机械生产中所占比重非常大，没有科学合理的设计方案，会对后续机械工作埋下很大的安全隐患，因此对制造质量进行控制十分必要。主要对机械设计标准进行系统性阐述，并针对当前机械设计在机械制造中的应用进行分析，提出了机械制造中的质量控制方法及相关技术手段，希望为我国机械设备制造提供参考。

关键词:机械设计;标准;制造;质量控制

1机械设计标准的内容

当前我国机械制造企业的发展势头迅猛，引入了很多全新的技术手段，现代化的机械制造企业已经不能采用传统的机械设计标准进行设计，需要在传统机械设计标准的基础上不断改进和完善，这也是当前机械制造企业发展的关键。由于我国的生产方式正由粗犷型逐渐转向集约型，因此对机械设计制造的要求也越来越高。机械设计企业要在保证地区环境的基础上发展自身经济，因此要求机械生产企业在运营过程中要始终坚持环境保护的理念。机械的设计标准主要从以下两方面入手:第一，在保证机械设计的安全标准基础上，技术人员要不断树立机械设计的安全理念，保障设备安全及技术手段的先进性。运用符合国家标准的机械设备，引入科学合理的方式和方法对其进行维护，确保机械设备的正常运行。此外，还要求机械设备的设计生产原材料坚固可靠，这样能在设备运行中有效防止对工作人员产生的伤害，提高机械设备的安全性。技术人员还要做好对机械设备安全事故的评估工作，对已经发生的事故要及时做好备案，将其作为实例对技术人员进行培训，这样能对操作人员进行安全性的提示。最后，在进行机械设计时技术人员要坚持以人为本的原则，不断提高标准的智能化，这样可有效避免工作人员在实际操作中出现使用疲劳的现象，提升工作人员的工作积极性和主动性，对提升机械制造的整体效率十分有益。

第二，机械企业在进行机械设计时，要在绿色设计的标准上，遵循环境保护理念，否则企业无法实现长期发展。很多企业因为没有遵循环境保护理念而被当地政府取缔，因此坚持环境保护理念也是当前我国现代化市场竞争机制及资源整合的实际需求。坚持环境保护理念也是现代化机械制造企业必须要落实的机械设计标准，当前环境保护设计在机械产品中的分类有以下三方面:其一是资源属性绿色设计，其二是生态环境属性绿色设计，其三是对人身心健康影响的基本属性。绿色设计理念始终贯穿于机械设计中，并在不同阶段呈现出不同的设计标准。在结构设计阶段，技术人员须在保证设计产品质量的前提下，细化机械设计产品所使用的原材料，降低物料成本，遇到具体的机械设计问题时，技术人员要明确设计产品的质量和体积，保障机械设计成本策略的实现，促进结构设计可以在绿色环保理念下进行。在物料准备阶段，机械设计人员在设计初期就要体现出绿色保护这一理念，尤其是在选材环节，应尽量选择环境优良、污染少、能循环使用的材料，不要因价格问题而选择存在高污染等质量问题的原材料。在机械制造阶段，技术人员要保证减少废水、废气及废物的排放，降低工作人员的操作难度，这是提高资源利用率的有效表现形式。在产品使用时，还要对消费情况进行监督和控制，体现绿色设计的理念。消费者也应树立环境保护意识，共同推进环境保护理念的形成。

2机械制造质量控制

2.1质量控制概念

机械制造企业在社会各个领域的发展下得到了极大提升，机械制造所面临的选择也是多方面的，不管机械制造的种类有多少，永远是用产品的质量说话，也就是说产品的质量才是影响消费者选择的首要因素。产品的质量控制一般都是通过机械制造的质量控制实现的，单从这个层面来说，机械制造的质量控制在整个机械制造中所起的作用是非常关键的。

摘 要 通过设计一种六自由度机械手臂实验装置，由底座、手臂、手腕、手部组成，采用直流电机驱动，程序控制，为控制算法和控制理论的测试、检验提供了实验平台，更好的进行对机械手的控制研究。本文从三方面：机械手臂机构设计、机械手臂驱动设计、机械手臂控制系统设计，对六自由度机械手臂实验装置的设计进行论述分析。

关键词 机械手 结构设计 控制系统

0引言

随着科技的飞速发展，机械手在大规模劳动密集型生产中得到了重要应用，成为自动化生产线上不可或缺的一员。机械手提高了生产自动化程度，降低了劳动强度和用工成本，提高了生产效率和产品合格率，提高了生产自动化程度。机械手在生产中仍有许多机械结构和控制系统问题存在，不断加大对机械手的研究，增强其智能性、适应性、准确性和稳定性，满足日益提高的F代化生产要求。

1机械手臂机构设计

1.1底座结构设计

底座是整个机械手臂的支撑部分，是执行腰部360度回转的机构，也是安装动力源、控制系统和驱动系统的部位。

1.2手臂结构设计

摘要：结合国家一流专业建设和新工科建设对应用型本科学生培养的新要求，本文针对机械设计课程设计的课程特点、教学现状及存在的问题，从教学方法和教学手段出发，提出了一系列教学改革新举。从教学组织模式、教学方法改革、成绩评定体系方式三方面进行改革探索。

关键词：一流专业建设；机械设计课程设计；教学改革

随着当今经济社会智能化、信息化发展，各行业对专业优秀人才的需求量急剧增长，对专业人才的培养质量和高校教学质量提出了更大的挑战和更高的要求与标准。教育部也先后发布了关于高等教育改革的系列文件并推出了一系列重大举措，于2019年印发了《关于实施一流本科专业建设“双万计划”的通知》。要求全面开展一流本科课程建设,树立课程建设新理念，推进课程改革创新，并就一流课程建设的总体要求及建设内容提出了具体实施意见[1]。在此背景下，加快建设高水平本科教育和全面提高人才培养能力势在必行。“新工科”建设旨在培养新时期具有深厚工程素养的专业人才以适应社会人才需求，并为我国科技创新与产业发展提供人才支撑。相比以往的人才培养要求，一流的工科专业需要培养工程能力强、服务意识强、具备国际竞争力的卓越工程师，这也是“建设工程教育强国”和“产学合作协同育人”的要求。完善的实践教学体系是保障工程领域一流专业人才培养的关键，为培养学生的工程意识、创新精神、协作能力以及运用理论知识解决设计问题的能力提供了途径。长春光华学院机械工程学院始建于2007年，设有机械工程、机械电子工程、汽车服务工程、机械设计制造及其自动化4个本科专业，以及智能机电技术1个专科专业,其中机械工程专业于2019年被教育部批准为首批国家一流本科专业建设点、吉林省一流专业、“十三•五”吉林省特色高水平建设专业，拥有1个省级优秀教学团队，1个省级实验教学示范中心。为了落实贯彻国家对本科人才培养的政策，在一流专业背景下如何建设好机械工程专业，为国家和地方培养更多的优秀人才，专业团队在这方面有些思考。本专业以立德树人为根本，培养具有家国情怀和社会责任感，具备机械工程专业基础理论和工程应用能力，能在机械工程领域从事设计制造、维修与检测、智能制造生产的，具有创新能力的高素质应用型人才。具体培养目标如下：

1.注重学生养成教育，热爱祖国，遵守法纪，富有社会责任感和人文精神。

2.具有一定的自然科学基础，较好的人文社会科学基础，并熟练掌握一门外国语。

3.系统地掌握本专业所涉及的领域知识，例如包括机械学、机械制造技术、力学、电工电子技术、基本理论、实践课程以及实验技能。

4.系统地掌握机械制图、数据计算、实验分析、文献检索的基本理论和应用技术，具有相应的研究、应用和开发的基本能力。

5.获得较好的机械工程学科实验能力及相关领域的工作实践训练。

引言：数字化技术如CAD/CAE/CAM虚拟现实设计等技术的飞速发展深刻的改变了农业机械化设计的格局与模式，本文首先详细梳理虚拟设计技术与理论研究现状及发展趋势，结合分析了农机产品设计制造现状，进而细致深入地分析基于数字化技术农业机械产品设计的未来的发展趋势，针对信息技术如互联网、虚拟现实等技术对农业机械的数字化发展提供的历史机遇，研究面向农机产品开发过程的数字化设计平台体系与设计模式。以期为我国农业机械的数字化设计探索提供有益参考的新途径。

当前，随着我国工业化、信息化、城镇化和农业现代化的迅猛的发展，工业化和和信息化已步入深入融合阶段，信息化与农业现代化也进入蓬勃发展期，经济全球化、贸易自由化和社会信息化倒逼我国农业现代化，现代农业机械只有通过信息化的手段进一步提高设计水平、降低生产成本，才能在激烈的市场竞争中取胜。如何有效的农机产品开发周期，如何达到最优农机产品质量，如何有效降低农业机械的成本与价格，如何完善农业机械的售后服务等，这一系列的问题不断的拷问我国农业的现代化进程，信息化与数字化是解决上述的问题的有效手段。通过信息化与数字化的手段可以有效提高农业机械的设计水平，通过数字化设备能有效的调控农业机械的精密的制造与加工，通过企业信息化与数字化的管理手段能否实现严格的生产管理与用户反馈。本文主要对农业机械产品研发的研究现状及其发展趋势，以及农业机械的数字化设计方法与技术，并结合从事农机产品多年的设计与制造经验和数字化设计特点，以及 CAD/CAM/CAE、虚拟样机、虚拟测试等新技术的应用加以深入的讨论与研究。

一、数字化驱动下农业机械设计研发

农业机械是衡量一国农业现代化发展的水平的主要指标之一，因而提供数字化手段提高我国农业装备的设计水平，对于在贸易全球化背景下提升农业装备制造业企业在国际上的竞争力具有不言而喻的历史意义。随着信息技术与数字化技术的迅猛发展，数字化设计已经全方位多层次的渗透到农业机械设计、生产中的方方面面，也给农业设计带来了巨大的变化。

1）信息技术与数字化的应用极大降低设计成本。

农业机械的产品创新设计涉及到数据开采、知识发现及其重用技术、知识的表达与组织、知识数据库的开发、基于知识的决策技术等。农业机械的设计可以在线上进行互动设计，企业可以与用户进行反馈论证与修改。设计者可以在线农业机械的设计效果，用户可以在线反馈设计过程中存在的问题，相比于以前农业机械设计都在纸质上进行绘图，在线农业机械设计的极大的促进农业机械设计与实践； 以往产品创新主要集中于具体设计过程，如今从产品的概念设计到详细设计的各个阶段均强调创新设计。如基于蓝牙技术的变量施肥机速度采集系统设计、温室环境下黄瓜采摘机器人信息获取设计、基于RFID 的农机安全监理现场巡检系统设计、基于资源管理和Silverlight技术的农业装备信息网络平台，以及Ajax 技术在农业装备信息网中的应用。均是信息技术与数字化技术在农业设计领域中应用的典范

2）数字化技术强调产品协同设计。

农业现代化的发展催生了许多新需求，这些新需求也亟需新的设计的方法，就目前农业机械数字化设计水平来看主要三种主流的设计方法，一是德国设计理论的系统化设计方法，二是TRIZ（Theory of Inventive Problem Solving）三是公理设计（AxiomaticDesign，AD），对于目前我国而言，需要对先进的设计方法进行引进、消化、吸收再创新。更需要产品设计师跨区域的进行交流互动，跨部门甚至跨企业共同协作进行产品设计与制造等。数字化的设计平台能够为设计者之间提供实时的交流平台。基于互联网信息技术进行学习，可实现跨实现跨部门、跨行业、跨区域的设计者之间的沟通与交流。数字化虚拟设计实现了设计与需求的协同统一，锻炼设计者虚拟想象空间，提升农业机械的设计水平，有效实现零污染的设计理念，促进绿色设计理念的形成与发展。如基于离散元法的数字化设计、精密播种机数字化设计、拖拉机队列自动控制系统、秧盘育秧精准播种的穴孔同步对中装置及其控制系统，以及基于力控组态软件的温室监控系统均是农业机械协同设计的样例。

【摘要】要提高机械设计基础课程教学效果，就要采用符合课程特点和学生的教学方法和手段，本文针对机械设计基础目前存在的问题，论述了在构建机械设计基础体系，实践教学内容的组成和教学方法及手段的改革问题，并提出了如何加强学生创新能力的培养以及如何提高学生的自学能力。

【关键词】机械设计基础 教学 创新能力

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）01-0227-01

一、前言

机械设计基础实际上包括了机械原理和机械设计两门课的内容，它囊括了从机械方案设计（原理设计）、参数设计到结构设计的所有内容，它是高等工科院校近机类和非机类各专业必修的一门技术基础课程，主要研究机械中的常用机构和通用零部件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法等，为学生学习后续课程和将来从事工程技术工作打下良好的技术基础，对培养学生的设计思维和创新能力有着非常重要的作用。因此，机械设计基础不仅在教学计划中有承上启下的作用，而且在人才培养上还有其特殊的作用。

现代机械产品中机电一体化技术的应用日益广泛，机、电、光、液、气一体化趋势越来越明显，它们的优点已日益显现出来。所有这一切都要求机械设计基础课程的体系、内容和教学方法与科学技术发展趋势相配合，与社会需求相一致。但是，目前机械设计基础课程仍存在许多不能适应现代人才培养需求的问题，如联系工程实际不够、实践教学环节薄弱、对学生创新能力培养不够等。因此，有必要且必须对机械设计基础课程进行改革。

二、机械设计基础课程的体系结构

在课程内容体系的构建上，突破该课传统内容的不系统性和零散性，构建以机械系统设计为主线，创新能力为培养目标新的课程体系框架。该体系突出了机械的整体观、系统观、创新观和发展观，从总体和系统的角度将教学内容拓展为“五大模块”，行成课程的知识体系和“四位一体”，即理论教学、课程实践、课程设计和课外实践的课程体系。新的课程体系更加贴合工程实际和人才培养的规律，充分体现了学生设计能力培养的循序渐进性。

摘 要：针对机械手是一个复杂、高度耦合的非线性时变系统，难以建立数学模型，并且在伺服控制过程中，机械手具有高的振荡极点和低阻尼，控制中容易产生弹性变形和振荡等问题，提出了一种自适应滑模控制的方法，使之在保证系统强鲁棒性之外，克服系统的不确定性和消除系统的高频抖震。首先，分析了双关节机械手的动力学方程，然后设计了自适应理论下的滑模控制器。MATLAB仿真分析结果表明，自适应滑膜控制能够有效地消除抖震，提高跟踪精度，对机械手有良好的控制效果。

关键词：机械手；自适应；滑模控制；MATLAB

引言

机械手是一种能够自动定位，用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作的机器。目前机械手常采用电力驱动的方式，采用伺服电机控制，通过伺服电机，将电脉冲信号转换为相应的角位移或者直线位移，达到控制机械手运动的目的[2]。机械手的核心是控制系统，为了实现高精度快速跟踪和减少不确定性因素的干扰，必须采取合适的控制策略。除了外界的扰动和系统自身的不确定性，由于机械手各个关节处存在相互耦合，使得机械手的非线性特性十分明显，难以建立数学模型。文章介绍了通过把滑模控制和自适应理论相结合的方法对双关节机械手设计一种自适应滑膜控制器，以提高伺服精度，克服抖震问题，减少干扰误差，实现机械手高精度位置跟踪控制。

1 双关节机械手动力学方程

文章选用双关节机械手进行研究，对于双关节机械手，它的动力学方程为：

（1）

它是一种非线性微分方程，其中，q=[q1 q2]T，？子=[？子1 ？子2]T，H，C，G是与？琢、？茁、？着、？浊相关的矩阵。其中？琢、？茁、？着和？浊为与机械手物理参数相关的常数[6]。对上面的方程进行适当的变换，取a=[？琢 ？茁 ？着 ？浊]T，■=[■ ■ ■ ■]T。令■=■-a，由于a为常数向量，则 。则有

【摘要】提出机械设计与制造专业应有效地提升学生的专业能力和职业素质，并对专业课程合理化设置和衔接方面进行探究及实践，将理论教学与实践教学有机结合为一体，促进专业建设和课程改革的可持续发展。

【关键词】高职机械设计与制造课程设置合理化

【中图分类号】G【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2012）10C-0056-02

根据相关调查显示，机械设计与制造专业大部分毕业生在地方区域企业就业，工作岗位有初次就业岗位、发展岗位和拓展岗位三个层次的岗位，具体岗位主要为普通机床操作工、数控机床操作工、产品质量检测员、产品售后服务员、工艺装备设计员等八种。随着汽车等机械制造业的发展壮大，企业急需应用型机械设计与制造专业人才。为有效地提升学生的专业能力和职业素养，高职教育必须将专业建设主动融入地方工业产业链，围绕地方经济发展需要，积极推进专业建设及课程改革，本文就机械设计与制造专业课程改革中专业课程的合理化设置进行探讨。

一、专业培养目标

高职的机制专业即机械设计与制造专业，该专业是面向工程机械、通用机械、汽车制造业等机械行业，培养从事零件制造、产品质量检测、零件加工工艺规程编制、工艺装备设计、产品售后服务、产品销售、生产管理等工作，具有良好职业道德及可持续发展能力的高素质高技能人才。

二、专业课程设计

摘 要：《机械原理》作为机械类及近机械类专业的一门主干专业基础课，在培养学生工程实践及创新能力方面具有举足轻重的地位。项目组以学院大学生科技创新中心及校外实践教学基地为纽带，通过重组课程教学内容、优化教学手段、构建分段实践教学、加强创新性师资建设等手段，旨在促进《机械原理》课程教学改革与实践，培养学生的工程实践能力和创新能力。

关键词：创新型人才 机械原理 教学改革

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（b）-0180-03

Reform and Practice of the Mechanical Principle Course Based on the Innovative Talent Training

Wang Min Luo Xiaolin

（College of Mechanical Engineering， Guangdong Polytechnic Normal University， Guangzhou Guangdong ， 510665， China）

Abstract： As a backbone professional basic course of machinery majors，the mechanical principle course has a pivotal position in training students’engineering practice and innovation ability.With science innovation center and off-campus practice teaching base as linkages， the teaching reform and practice of the mechanical principle course were promoted and the students’ project practice ability and innovation ability were cultivated through restructuring the teaching content， optimizing the teaching means， constructing piecewise practice teaching and strengthening the construction of innovative teachers.

Key Words： Innovative talents； Mechanical principle； Educational reform