模拟现代工业自动化生产线的机电一体化技术教学培训系统,作为教学仪器系统需要体现模拟的真实性和特殊性,其中搬运环节选取了能吸引学生学习兴趣的多自由度多关节机械手设计方案。根据方案要求设计一种结构紧凑、简单,控制功能较强,重量较轻,成本较低的机械手对于整个课题能起到创新的增色作用,兼具实用性、通用性,体现了研制的必要性。本文首先根据实际工况和设定技术参数,利用图解法分析了机械手平面运动工作空间,得到了本体结构设计的关节间距,经分析比较各结构设计绘制了示意图,确定了传动驱动方式,得到了整体结构示意图。其次,对控制系统进行了硬件设计,设计了主控制电路板及对各端口接线进行了列图列表说明,并设计了控制面板;对软件的设计,则根据实际工况利用FXGPWIN软件对PLC进行了程序设计,达到了应用目的。再次,进行了运动学分析,用D-H法建立了坐标变换矩阵,推算了运动学方程的正、逆解,并得到了验证、应用。最后,利用Pro/E软件完成零件建模及虚拟样机设计,得到了各零件图纸,并对虚拟样机进行了运动仿真,验证了运动学分析的正确性。通过本文的分析与研究,为机械手的实物制造和运动控制提供了理论支撑;为后续动力学分析、结构优化设计和工作过程的进一步研究奠定了理论基础。