机器人的机械设计精选(九篇)

第1篇：机器人的机械设计范文

本文在简要介绍了并联机械腿与六足机器人的基础上，对机器人整体及机械腿构型进行了分析，并重点阐述了基于并联机械腿的六足机器人的整体设计问题，希望能够为有关人员提供参考。

【关键词】并联机械腿 六足机器人 设计

六足机器人是机器人中的一种主要类型，传统六足机器人机械腿的设计往往采用串联的形式来完成，由此导致的机器人或体型过于单薄或行动不够灵活的问题对设计水平的提高造成了严重阻碍，基于并联机械腿的六足机器人的设计能够有效解决这一问题。1 六足机器人与并联机械腿

六足机器人是多组机器人中的一种，是以仿生学为基础所设计的机器人形式，主要仿照蜘蛛的爬行方式所设计。传统的履带式机器人在崎岖不平的路面行走时，很容易受到路面状况的影响而出现行走不流畅的问题，六足机器人的出现使得这一问题得到了很好的解决，就目前的情况看，六足机器人的设计已经成为了机器人领域的重点。

并联机械腿是相对于串联机械腿的一大概念，是多足机器人机械腿设计的一种主要方法，相对于传统的以串联为主的机械腿设计形式而言，有研究认为，并联机械腿在平衡性方面更好，同时也能够达到行动更加灵活的效果。

2 机器人整体及机械腿构型分析

2.1 机器人整体构型

六足机器人仿照六足动物而设计，根据对六足动物腿部结构的观察发现，一般存在两种结构，第一种结构中，六条腿的自由度数量以及类型均相同，各条腿之间呈现复制关系；第二种结构中，六条腿的结构对称相同。本文中六足机器人的整体设计采用第一种构型方式。六足动物腿与躯干的连接点在躯干的布局形式主要包括两种，一种为轴对称布局，另一种为面对称布局。其中，第一种情况下，六条腿均匀分布在躯干的各个方向，而第二种情况下，六条腿在分布在躯干的左右两侧。根据对力学理论等的考虑，决定将六足机器人的整体构型选择为轴对称的方式。

2.2 机械腿整体构型

六足机器人足的形式包括两种：一种与地面之前采用点接触的方式；第二种与地面之间采用面接触的方式。两种方式所遵循的力学原理不同，同时对于机械腿的要求也不尽相同。根据对力学等方面的数据的计算与分析，将机械腿的整体构型确定为了2-UPS+UP的形式。

3 基于并联机械腿的六足机器人的整体设计

3.1 基于（U+UPS）P+UPS机构的六足机器人设计

基于（U+UPS）P+UPS机构的六足机器人的设计，其机械腿采用了轴对称的布局方式，在这一布局方式的基础上，六足机器人的每一条腿在躯干中都呈均匀分布，以此为基础，完成了机器人的设计。

机器人主要包括7个组成部分，分别为控制计算机、躯干、伺服电机驱动器、机械腿连接器、机械腿、球面副与足。

（1）控制计算机，功能在于实现对机器人行为的全面控制；

（2）躯干，是机器人的主要组成部分；

（3）伺服电机驱动器，功能在于实现对六条腿的驱动，以使机器人能够实现行走；

（4）机械腿连接器，功能在于将躯干、驱动器以及计算机控制器三者与机械腿连接起来，以为上述三者对机械腿的共同控制成为可能。

（5）机械腿，功能在于在1、2、3的控制下，实现行走；

（6）球面副；

（7）表足。将6与7连接的目的在于使足能够贴近地面，以保证机器人行走的稳定性。

3.2 基于2-UPS+UP机构的六足机器人试验样机研制

在2-UPS+UP机构的基础上，通过对六足机器人各项参数的计算，最终研制出了具体的试验样机，其构成情况如图1。

在试验样机中，1代表躯干组件，组件中包括与躯干有关的众多部件。2代表控制系统，即以计算机技术为基础的，实现对机器人行走以及行为方式的控制的核心系统，是机器人行走实现的主要保证。3代表机械腿连接架，功能在于将机械腿与核心部件以及躯干相连接。4代表驱动通信组件；5、6、7分别代表机械腿、弹簧球面副和足。

通过将上述设计效果应用与实践发现，该机器人在真正构建完成之后，其结构十分紧凑，因此不会出现串联机械腿中六足机器人体型过于庞大的问题，实践证明，及时在狭小的空间内，该机器人也能够灵活行动。通过以并联机械腿代替串联机械腿的方法，使得该机械人的承载能力得到了极大程度的提高，通过实践发现，其承载力能够得到150kg的标准。

由于机器人的核心控制系统处于躯干顶部，因此即使在穿越沼泽以及其他路况较差的区域时，其核心控制系统也不会被破坏，这对于机器人性能的保证具有极大的价值。通过蓝牙通信的方式，工作人员还能够利用平板电脑等设备，对机械人进行自由的控制。

4 结论

相对于传统的串联机械腿而言，并联机械腿具有行动灵活且承载力强的特点，以此为基础所设计的六足机器人，性能更加完善，因此，有必要将并联机械腿应用到六足机器人的设计过程中。需要注意的是，为保证设计效果，必须提高各项参数计算的准确性，这样才能使机器人各部分结构功能得以正常发挥，同时能够保证机器人各部分功能得到综合，这对于其功能的实现十分重要。

参考文献

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[2]荣誉，金振林.3-DOF并联机械腿动力学建模与伺服电机峰值预估[J].光学精密工程，2012（09）：1974-1983.

[3]荣誉，刘双勇，韩勇，林峰，李凯.六足制孔机器人三自由度并联机械腿的误差模型及验证[J].农业工程学报，2016（15）：18-25.

作者单位

第2篇：机器人的机械设计范文

[关键词]机械设计；安全设计；危险识别

机械是现代化生产中各行各业不可缺少的生产设备，从机械的发展历史看，机械是用来代替人的劳动，目前已从简单的工具发展到完全自动化的机械。在生产的人机环境系统中，机械与人相比，它有许多人所不可能具备的优点，主要是：提高劳动生产率、能量大、功率大、精度高、灵敏度好、耐用性强、可靠性高、运转速度快、适应性强等。

由于人与机械的广泛接触，就有可能对人产生损伤或者危害人的健康，机械作业是一种事故多发性作业，近年来，机械设备的事故比较多，发生机械事故的原因可归纳为人的不安全行为、设备的不安全状态和环境的不安全因素等三个方面，据统计，造成机械伤害事故中的直接原因，由于设备的不安全状态，因防护缺陷（没有防护、防护不当、保险装置、信号装置缺乏等）而造成的各类事故占机械伤害事故的71.56%。我国机械伤害事故中，多数事故也与防护不当有密切有关，因此，重视机械的安全性是十分重要的。

为了从根本上防止机械伤害的隐患，应尽量采用各种有效地先进的技术手段，从根本上消除危险的存在；使机器具有自动防止误操作的功能；使机器具备完善的自我保护能力；优先采用安全保护措施，就必须从设计入手。在机械的设计时，就要考虑机械的本质安全，设计有安全可靠的各种防护措施、安全保障装置等。全面分析、研究机械运行、使用、维修中可能存在的不安全因素、可能发生事故的可能性及事故的危害程度，把保证机械的运行、使用、维修安全贯穿于整个设计中。

机械安全设计作为现代设计方法的重要组成部分，随着先进制造技术的推动和市场对机械产品需求的多样化，通过10多年来对传统安全工程的摒弃、扩展和延伸，逐步形成了以系统工程理论为指导，以基础科学、工程技术以及管理科学构成的多层次的安全科学。机械安全设计的主要包括以下内容：

1、危险识别

危险识别在机械安全设计中占有十分重要的地位，它的目的是描述危险的性质和识别它们各自危险所产生的后果。在对机械进行安全设计、制定有关安全标准和风险评价时，必须要对机器可能产生的危险进行识别。它是安全评价和安全设计的主要依据，危险识别的准确与否，直接影响到安全性能的好坏。机器可能产生的危险主要分为2大类：

（1）机械危险 主要包括挤压危险、剪切危险、切割危险、缠绕危险、吸人或卷入危险、冲击或碰撞危险、刺伤或扎伤危险、摩擦和磨损危险、高压流体喷射危险等。

（2）非机械危险 主要包括电气危险、热危险、噪声危险、振动危险、辐射危险、材料或物质产生的危险、未遵循人类工效学原则而产生的危险及综合性危险等。

2、安全评价

风险评价是在危险分析的基础上，根据现有工艺水平对机器在每种危险状态下可能产生伤害的概率和严重度进行全面评估和判定。安全评价的目的是帮助设计者根据现有技术水平，以及由此引起的各种约束确定最优的安全措施，使机器达到最高安全水平。

（1）风险评价要素 风险评价通常包括以下3个方面的要素： ①评估可能伤害的严重度。可通过伤害的范围、伤害的限度、伤害的严重度等因素进行评估；②人们暴露于危险区的频率。通过对进入危险区的性质、频次、持续时间和人数等因素来进行评估；③预测危险出现的概率。主要对以下因素进行预测：机器及其它元器件的可靠性及有关统计数据，类似机器事故历史资料。

（2）风险评价的定性方法：风险要素评估完成后，需对机器进行危险评价，以确定机器是否达到安全要求。

（3）综合运用各种系统安全分析和评价方法：采用系统工程方法进行风险评价已有近20年的历史，发展了数十种系统安全分析方法，能从各种不同的角度对系统进行风险评价。从分析的数理角度出发，这些方法可分为定性分析和定量分析。从分析的逻辑观点出发，又可分为归纳法和演绎法。其中，不少方法是相似的、重复的，但是按照系统寿命周期的时间进程，这些系统安全分析方法之间又互有联系，各有利弊。

在伤亡事故分析预测方面，比较常用的系统安全分析方法有初步危险分析（PHA）、故障类型和影响危险度分析（FMECA）、事件树分析（ETA）、故障树分析（FTA）、管理疏忽和危险树分析（MORT）等。其中，在我国乃至国际上应用最广泛的是故障树分析。

3、机械安全设计

根据风险评估的结果进行安全设计，在选择安全设计的最优方法时，必须遵循以下原则：

（1）结构安全设计 机械安全设计的第一步是对其进行结构设计，结构安全设计应考虑的主要因素如下：

①使机器外观达到本质安全的结构设计，在不影响正常功能实现、使用的情况下，凡人体易接近的机械外形结构应平整、光滑、不应有易引起损伤的锐角、尖角、突出物、粗糙表面等。

②使机器有关运动参数达到安全的设计； 直线运动部件之间或直线运动部件与静止部件（包括墙、柱）之间的距离，必须符合有关安全距离的规定，应保证不该通过的身体部位不能通过。限制操作力、运动件的质量和速度、往复运动件的运动距离和加速度、机器的噪声和振动、机器的表面温度等。

③合理规定和计算零部件的强度和应力；

④合理选用材料；

⑤选用本质安全技术和动力源；使机器与所有动力源或其他供给断开。断开必须做到既可见（动力源连续性明显中断），又能通过允许检查断开装置上操纵器的位置而确认，并且还必须明确表示出机器的那些部分已被断开。如果需要（例如：对于大型机器或在设施中），将所有切断装置锁定在“断开”位置。机械的动力源不管什么原因中断或波动后，要重新建立时不得导致危险状态。

尤其是：

A、机器不得意外起动；B、一旦停机命令发出，机器必须停止运转；C、机器的运动部分或由机械夹持的工件不得落下或抛出；D、不得防碍自动或手动停止机器的运动部分；E、防护装置必须保持完全有效；F、采取措施保证在断开点的下游不再有：位能（如：电解、可以释放的液压或机械能）；动能（如：通过惯性可以继续运动的部件）。

在一旦停机命令发出，机器必须停止运转的措施效果通过工作安全系统进行验证。这些措施会使机器达到“0能量状态”；断开和能量泄放可提供很高的安全水平。

⑥应用强制机械作用原则；⑦应用人机工程原则；⑧应用人类工效学原则；⑨提高机器及零件的可靠性；10使机器的调整、维修点位于危险区之外。

第3篇：机器人的机械设计范文

关键词：机械基础 课程教学内容 课程体系 综合设计

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（c）-0226-03

机械原理和机械设计两门课程是学习机械基础课程综合设计的基础，相关专业的学生在进入大学两年后才能开始实践操作机械设计，在开始动手设计一般机械之前，学生必须熟练掌握相关的机械工程材料、原理、设计等理论知识，能够在实践过程中灵活应用理论力学、材料力学和工程图学等的相关知识。

1 机械基础课程设计存在的问题及分析

1.1 机械原理课程设计存在的不足

多年来，很多高职院校传统的课程设计有3个步骤：（1）制定设计题目。机械原理课程设计的题目基本一致，都是分析机器中的导杆系统的动态静力情况和运动状况，常见的机器就是用于机械制造和自动化设计的插床和刨床等。（2）观察转动过程中的飞轮。在设计题目的基础上，观察飞轮的转动情况，从而计算出它在运动过程中的惯性力量。（3）设计机器结构。通过对机器导杆和飞轮的分析，实现能够为这些机器设计凸轮和齿轮结构并使之相适应的最终目的。

教学体制设计的手段和方法上均上存在不足。通常情况下，教学过程中学生的设计题目几乎都一致，这些大同小异的题目暴露了学生在操作实践过程中敷衍了事，以完成任务的学习态度对待整个课程设计，没有及时纠正以往设计的课程中的错误，在自己的课程设计中依旧重犯这些错误，使用乏味的设计题目单一的设计方法、手段，即使勉强通过了有关考核，学生的实际知识能力也没有得到提高。

其次，培养体系缺乏全局性和准确性。以往的课程设计中，学生只注重分析机器的执行程序，忽略可机器的原动机和中间传动系统，无法实现机器3个部分的协调统一，没有经过全面系统的机械设计训练，以至于设计理念不完整，设计结果不尽人意。

最后也是最主要的问题，学生的积极性、主动性和创造性不足。传统的机械操作实践往往为学生准备好了要设计的机器机构和设计方案，学生只需要按照既定的方案完成操作，不需要发挥过多的主观能动性。我国21世纪的教育战略是培养创新型人才，所以必须改变学生在传统设计过程中创造性思维和自主设计能力得不到提高的局面，增强学生的理论知识教育和动手能力。

1.2 机械操作实践设计现状分析

随着科学技术的不断进步和市场需求的不断发展，高职院校机械设计的传统课堂已经不能满足时代进步的需要，必须对旧的机械设计课堂进行改革，现将传统的教学现状分析如下。

教学方法和教学内容都无法为学生的实践能力服务。教学过程中多采用“填鸭式”的教学方法，教学内容中的设计题目和设计目标都在老师事先限定的范围，题目离不开对机器齿轮减速器的分析，学生完全按照老师讲授的经验完成整个设计过程，不积极发挥自己的主观能动性，老师的主要职责也仅仅是为学生提供设计的模板，监督设计过程是否和自己的要求一致，在整个设计过程中，学生只需要掌握相关的设计公式和应用原理，将公式和原理死搬硬套进自己的课程设计中，并利用图解法参考其他机器的减速器设计，没有将减速器的设计与所用的机器联系起来，只要完成经验型的手工设计就相当于此次机械设计的圆满完成。

机器的设计说明书的准确度和可信度不高。机器的说明书需要解释清楚机器各个零部件和它们之间的相关关系，而传统模式下的机器说明书显示出，学生不完全知晓自己所设计机器的零部件之间的运动和装配关系，甚至连零部件的形状和性能也不清楚，说明书上的内容也只是参阅其他机器的说明书，只知道说明书上描述的是这样却不知道为什么要这样描述。

机械操作实践的要求不够严格，上课过程没有达到专业化和专门化。一方面，教室无法满足许多个机械设计课堂同时上课，阻碍了正常的设计程序，影响了机械设计的最终结果，另一方面，许多学生的自我约束能力不高，在机器的数据记录和编写过程中存在造假行为，这一行为尽管节省许多设计时间、加快了设计进度，但是学生的课程设计质量和实践能力都没有得到提高。

综上3种现状，都严重阻碍了机械操作实践的变革，必须加大力度培养学生的专业理论素养和实践操作能力，以改变当前的落后现状。

2 课程体系综合设计研究

第4篇：机器人的机械设计范文

关键词：医疗器械；人机工程学；医院；提高

人机工程学是近年来新兴词汇，国际人机工程学会为人机工程学做出明确解释：人机工程学是研究人与系统中其他因素之间的互相作用，以及应用相关理论、原理、数据等方法来设计，最终达到优化人类和系统效能的科学。人机工程学注重人的价值，能将人的价值作为工作研究的首位。针对我国医疗器械中的不足，人机工程学与医疗器械的融合已迫在眉睫。

一、在医疗器械中实施人机工程学的意义

人机工程学作为一种新兴的系统科学，将人的人体科学、安全科学等因素完美的结合起来，进一步上升了人的高度。人机工程学以研究人与机械等外部环境的关系，完成对人的进一步阐释。

医疗器械作为一种特殊的使用工具，在保证人的生命安全上具有重要的意义。但机械不同于人类，毫无情感可言，不利于医院实施人性化服务。在以人机工程学为背景进行医疗机械改进的情况下，会把人作为研制医疗器械的主要依据，保证相关机械性能好、操作简单、服务更人性化、医治效率更高，保证医院能更好地开展医疗活动，提高医院服务质量。

医院医疗器材种类繁多，在研制、使用过程中不可避免的会出现各种问题。在我国现代医院中，医院的消耗品超过50种类别、2000多种分支，医生在使用相关物品过程中，势必会保持高度的紧张感，使治疗过程更加死板。这种情况不但不利于医生开展治疗工作，也会降低患者对医院的评价。在医疗器械中应用人机工程学，会把使用医疗器械的过程简单化、舒适化，缓解医生工作压力，提高患者对医院评价，方便医院开展更深层次的治疗活动。

二、在医疗器械中应用人机工程学的措施

在医疗器械中应用人机工程学，要把人作为工作的核心，从中分析应用人机工程学的具体措施。

2.1以人为中心

人是人机工程学的核心，在医疗器械中应用人机工程学必须要把人作为工作的出发点和归属点。在应用以人为中心过程中，要保证要坚持三点原则：第一，要确保医疗人员能参与到医疗器械设计环节中，方便医护人员能根据日常治疗、护理行为，为改进医疗器械提出更多的建议；第二，合理分配医护人员分工，保证在医疗过程中能科学有效的使用医疗器械；第三，及时对护理人员和患者反应回来的信息作整理总结，针对反应结果实施对医疗器械的改良改进工作，方便医护人员能更高效的使用医疗器械，保证患者能接受到更方便的医学治疗。

医院护士呼叫器是医院最常见的医疗器械，保证患者24小时能在病床上呼叫护士。护士呼叫器具有声音大、持续时间长等特点，能保证护士在最短时间内为患者服务。但患者的需求具有突发性，如果护士正在处理医疗设备，护士呼叫器突然响了，会使护士受到惊吓，影响护士工作效率；在夜间护士呼叫器的弊端更为明显，如果护士站离病房较近，护士呼叫器很可能影响到其他患者休息，影响治疗过程。在以人为中心进行医疗器械改进过程中，可以将呼叫声音制作成音乐，或对响铃过程进行设置，让响铃前两秒的声音降低，保证护士能有一个接受的过程。

在具体操作过程中，要将坚持四个方式：第一，详细说明医疗器械的使用要求；第二，确立医疗器械解决方案；第三，根据相关医疗器械的使用要求进行评价分析；第四，详细说明相关医疗器械的具体使用范围。上述四点能有效保证在使用医疗器械过程的规范性，确保医护人员能科学的使用相关仪器，在相关医疗设备出现出现故障时，医护人员也能及时的采取补救措施，确保医护工作能合理有效的进行。

2.2简化操作界面

医疗设备操作界面复杂，是我国医疗器械中的通病。德国Sturgart设计中心曾为评判医疗器械操作难度制订了5方面标准：第一，医疗产品与人体的尺寸、外形和用力特点是否匹配；第二，医疗产品是否顺手好用；第三，相关操作人员在操作器械过程中是否存在发生危险的可能；第四，各个操作、显示单元是否清晰可见；第五，相关医疗器械是否方便保养维护。我国医疗设备或多或少的不符合上述五个标准，有些医疗机械体积大、精密度高，不利于保养维护；一些器械指示灯过多，导致医护人员无法清晰的分析指示功能；一些医疗器械使用不顺手，影响正常的医疗过程。

在简化操作界面过程中，首先要坚持合理性原则。操作界面是医护人员操作机械的基础，因此要保证系统设计具有合理性和明确性，将相关信息能完整的、科学的呈现出来，保证有效的进行操作活动。其次要遵循动态性原则。动态系统方便操作管理，这是全社会的共识，将动态原则融入到操作界面中，能降低操作界面的操作难度，使相应管理范围一目了然的出现在视野中，简化了医护人员操作程序，使相关医疗器械更具灵活性；最后要遵循安全性原则。医疗设备设计范围很多：电磁、超声波、放射线等，不能科学操作相关医疗设备，会对患者造成二次伤害。在简化操作界面过程中，要明确医疗器械的危险性，对相关注意事项作特殊标记，将安全工作落实到实处。

结束语：人机工程学是有效提高医院治疗水平和服务水平的重要保证。人机工程学能改善现阶段我国医疗器械中的弊端，保障医疗器械提供更人性化服务。人机工程学在未来会有更广阔的发展空间，在这期间，需要设计研究人员、医护人员和患者的参与协作，减少医疗器械中的不足，提高医疗器械功能的可行性，提高医疗器械为患者服务的能力。

参考文献

[1]王殊秩，钱省三. 医疗器械设计中的人机工程设计研究[J].上海理工大学学报，2012（8）：45-48

[2]李震，张金海. 人机工程在医疗器械设计中的应用[J].设计与制造.专题，2013（12）：78-83

[3]崔云. 医用器材中的人机工程学问题[J]. 武汉理工大学学报・信息与管理工程版，2014（1）：105-106

第5篇：机器人的机械设计范文

【关键词】码垛机械手；实体建模；PLC；电气原理图

圆柱型四自由度码垛机械手是我们工业生产领域中重要的组成部分，它可以满足各种各样的生产要求，其组成结构相对简单、成本低、结构紧凑，在机械自动化生产中应用的较为广泛，例如工业四自由度搬运机器人。在实际生产过程中，圆柱型码垛机械手更多的是采用气动技术和PLC控制技术[1-4]为主控制器，通过外界传感器接收信号，将信号传递到主控制器上，主控制器作出反应来控制执行器，执行器再对机器人末端做出反应，从而使得机器人按照实际要求做出相应反应。

1码垛机械手组成结构

图1是圆柱型四自由度码垛机械手结构图。结构包括：末端执行器，小臂，大臂，底座[5]。其原理如下：底座通过气缸伸缩实现旋转作用；大臂主要通过气缸伸缩实现升降作用；小臂的作用是实现前后伸缩；末端执行是机械手抓取工作，主要是通过气缸伸缩实现抓取。

2气动部分设计

2.1气动回路设计

本文设计的码垛机械手控制系统的动力来源是气压。相对于液压传动，气压传动的优点是不会污染环境，符合环保设计。因此，在设计过程中采用气压作为动力来源。如图2所示，使我们设计的四自由度码垛机械手控制的气动回路。如图2所示，气动回路图由气缸、电磁阀、减压阀、压力表组成。气缸的作用做钥匙控制底座、大臂、小臂、末端执行器的动作。电磁阀的左右换向决定了气缸的伸缩，从而决定码垛机械手动作。具体执行过程如下：如图2所示，从左侧到右侧，气缸依次控制码垛机械手末端执行器、小臂、大臂、底座。通过气缸1的伸缩来控制码垛机械手末端抓取工作，如图3所示，气缸1的伸缩运动由开关按钮SB1、SB2控制。当按下SB1开关，SB2处于中位时，气缸1此时处于静止状态。当按下开关SB2，电磁阀左侧的店，气缸伸出，末端执行器实现抓取；当SB2关闭时，电磁阀右侧得电时，气缸1缩回，末端执行器将会松开。通过气缸2的伸缩来控制码垛机械手小臂伸缩工作，如图3所示，气缸2的伸缩运动由开关按钮SB3、SB4控制。当按下SB3开关，SB4处于中位时，气缸2此时处于静止状态。当按下开关SB4，电磁阀左侧的店，气缸伸出，小臂实现伸出状态；当SB4关闭时，电磁阀右侧得电时，气缸2缩回，小臂将会收回。通过气缸3的伸缩来控制码垛机械手大臂升降工作，气缸3的伸缩运动由开关按钮SB5、SB6控制。当按下SB5开关，SB6处于中位时，气缸3此时处于静止状态。当按下开关SB6，电磁阀左侧的店，气缸伸出，大臂实现上升状态；当SB6关闭时，电磁阀右侧得电时，气缸3下降，大臂处于下降状态。通过气缸4的伸缩来控制码垛机械手底座旋转工作，气缸4的伸缩运动由开关按钮SB7、SB8控制。当按下SB7开关，SB8处于中位时，气缸4此时处于静止状态。当按下开关SB8，电磁阀左侧的店，气缸伸出，底座实现顺时针旋转；当SB8关闭时，电磁阀右侧得电时，气缸3缩回，底座处于逆时针旋转状态。

2.2PLC控制设计

工业生产过程中，码垛机械手控制系统的设计十分重要。本文主要是气压传动结合PLC控制技术来控制圆柱型码垛机械手。在这里我们选择了三菱PLC作为本设计的主控制器，通过传感器接受外界信号传入主控器中进行动作分析，然后给执行器气缸发出指令，从而控制码垛机器人进行相应的操作。通过图3码垛机械手气缸控制图，对输入和输出进行I/O分配，其图4为机械手I/O接线图[6]为机械手I/O分配表。2.3PLC控制梯形图设计结合码垛机械手I/O接线图和I/O分配表以及码垛机械手控制原理，通过三菱PLC编程软件[7]柱型码垛机械手控制程序，将程序代码输入软件进行仿真，其梯形图如图5所示。

3总结

根据圆柱型码垛机械手实现的生产要求，设计了码垛机械手结构，并设计了PLC控制系统，通过电磁阀换向来控制气缸的伸缩，从而控制码垛机械手运动。利用三菱编程软件进行实验仿真，实验结果表明该控制系统设计的合理性，符合生产要求。

参考文献

[1]徐福玲,陈尧明.液压与气压传动[M].北京:机械工业出版社,2007.

[2]杨慧娟.气压传动与控制在可控震源上的应用[J].物探装备,2005(3):31-34.

[3]黄伟,胡青龙.机械手PLC控制系统的设计[J].机电工程技术,2008(11).

[4]陶建国,刘廷荣,杨文凯.一种模块式气动机械手及其作业分析[J].机械工程师,1997(3).

[5]阳险峰.三菱FX系列PLC[M].北京:中国电力出版社,2015.

[6]李金城.三菱PLC功能指令应用详解[M].北京:电子工业出版社,2011.

第6篇：机器人的机械设计范文

2008年1～11月，我国医疗仪器设备及器械制造业累计工业总产值为677.35亿元，同比增长32.53%，增速比上年同期上升了11.11个百分点；累计工业销售产值为656.25亿元，同比增长32.23%，增速比上年同期上升了9.43个百分点；产销率为96.89%，比上年同期减少了0.22个百分点。去年11月末，产成品资金占用为47.50亿元，同比增长25.23%，增速比上年同期上升了8.23个百分点。其中：医疗诊断监护及治疗设备制造业、口腔科用设备及器具制造业、实验室及医用消毒设备和器具制造业、医疗外科及兽医用器械制造业、机械治疗及病房护理设备制造业、假肢人工器官及植（介）入器械制造业、其他医疗设备及器械制造业累计工业总产值分别为244.32、10.82、28.83、217.78、44.01、29.20、102.40亿元。

一、医疗仪器设备及器械制造业运行情况

（一）行业规模

2008年1～11月，我国医疗仪器设备及器械制造业累计实现产品销售收636.49亿元，同比增长28.48%，增速比上年同期上升了6.31个百分点。去年11月末，我国医疗仪器设备及器械制造业资产总计为606.38亿元，同比增长17.45%，增速比上年同期上升了0.92个百分点；企业数为915 个，比上年同期增加了109个;从业人员年均人数为18.72万人，比上年同期增加了12.26万人。其中：医疗诊断监护及治疗设备制造业、口腔科用设备及器具制造业、实验室及医用消毒设备和器具制造业、医疗外科及兽医用器械制造业、机械治疗及病房护理设备制造业、假肢人工器官及植（介）入器械制造业、其他医疗设备及器械制造业企业数分别为239、33、45、280、79、60、179 个，占行业比重分别为26.12%、3.61%、4.92%、30.60%、8.63%、6.56%、19.56%。

医疗诊断监护及治疗设备制造业、口腔科用设备及器具制造业、实验室及医用消毒设备和器具制造业、医疗外科及兽医用器械制造业、机械治疗及病房护理设备制造业、假肢人工器官及植（介）入器械制造业、其他医疗设备及器械制造业从业人员年均人数分别为4.60、0.40、0.69、8.15、1.10、1.15、2.61万人，占行业比重分别为24.57%、2.14%、3.69%、43.54%、5.88%、6.14%、13.94%;医疗诊断监护及治疗设备制造业、口腔科用设备及器具制造业、实验室及医用消毒设备和器具制造业、医疗外科及兽医用器械制造业、机械治疗及病房护理设备制造业、假肢人工器官及植（介）入器械制造业、其他医疗设备及器械制造业人均资产总计分别为52.70、26.56、42.59、18.97、24.84、30.50、40.76万元/人，比行业平均水平分别多20.30、少5.84、多10.19、少13.43、少7.56、少1.90、多8.36万元/人。

医疗诊断监护及治疗设备制造业、口腔科用设备及器具制造业、实验室及医用消毒设备和器具制造业、医疗外科及兽医用器械制造业、机械治疗及病房护理设备制造业、假肢人工器官及植（介）入器械制造业、其他医疗设备及器械制造业累计产品销售收入分别为229.42、9.53、27.85、207.23、39.39、28.00、95.07亿元，占行业比重分别为36.04%、1.50%、4.38%、32.56%、6.19%、4.40%、14.94%；累计产品销售收入同比增长分别为24.69%、31.76%、34.45%、28.92%、29.05%、28.08%、35.19%，比行业平均水平分别低3.79、高3.28、高5.97、高0.44、高0.57、低0.40、高6.71个百分点。

医疗诊断监护及治疗设备制造业、口腔科用设备及器具制造业、实验室及医用消毒设备和器具制造业、医疗外科及兽医用器械制造业、机械治疗及病房护理设备制造业、假肢人工器官及植（介）入器械制造业、其他医疗设备及器械制造业资产总计分别为242.58、10.63、29.35、154.71、27.40、35.19、106.51亿元，占行业比重分别为40.00%、1.75%、4.84%、25.51%、4.52%、5.80%、17.56%;资产总计同比增长分别为17.89%、10.97%、13.82%、15.60%、14.98%、23.47%、19.69%，比行业平均水平分别高0.44、低6.48、低3.63、低1.85、低2.47、高6.02、高2.24个百分点。

（二）产销情况

2008年1～11月，我国医疗仪器设备及器械制造业累计工业总产值为677.35亿元，同比增长32.53%，增速比上年同期上升了11.11个百分点；累计工业销售产值为656.25亿元，同比增长32.23%，增速比上年同期上升了9.43个百分点；产销率为96.89%，比上年同期减少了0.22个百分点。去年11月末，产成品资金占用为47.50亿元，同比增长25.23%，增速比上年同期上升了8.23个百分点。其中：医疗诊断监护及治疗设备制造业、口腔科用设备及器具制造业、实验室及医用消毒设备和器具制造业、医疗外科及兽医用器械制造业、机械治疗及病房护理设备制造业、假肢人工器官及植（介）入器械制造业、其他医疗设备及器械制造业累计工业总产值分别为244.32、10.82、28.83、217.78、44.01、29.20、102.40亿元，占行业比重分别为36.07%、1.60%、4.26%、32.15%、6.50%、4.31%、15.12%;累计工业总产值同比增长分别为31.21%、43.19%、48.00%、27.64%、36.30%、24.48%、43.20%，比行业平均水平分别低1.32、高10.66、高15.47、低4.89、高3.77、低8.05、高10.67个百分点。

医疗诊断监护及治疗设备制造业、口腔科用设备及器具制造业、实验室及医用消毒设备和器具制造业、医疗外科及兽医用器械制造业、机械治疗及病房护理设备制造业、假肢人工器官及植（介）入器械制造业、其他医疗设备及器械制造业累计工业销售产值分别为234.98、10.32、27.33、215.79、41.77、26.37、99.70亿元，占行业比重分别为35.81%、1.57%、4.16%、32.88%、6.36%、4.02%、15.19%；累计工业销售产值同比增长分别为29.42%、47.35%、46.17%、29.75%、31.84%、27.57%、41.67%，比行业平均水平分别低2.81、高15.12、高13.94、低2.48、低0.39、低4.66、高9.44个百分点。

（三）盈利情况

2008年1～11月，我国医疗仪器设备及器械制造业累计利润总额为63.56亿元，比上年同期增加了11.06亿元；亏损企业累计亏损额为4.80亿元，同比增长40.32%，增速比上年同期上升了37.56个百分点。11月末，我国医疗仪器设备及器械制造业亏损面为21.86%，比上年同期增加了4.36个百分点;亏损深度为7.55%，比上年同期增加了2.25个百分点。其中：医疗诊断监护及治疗设备制造业、口腔科用设备及器具制造业、实验室及医用消毒设备和器具制造业、医疗外科及兽医用器械制造业、机械治疗及病房护理设备制造业、假肢人工器官及植（介）入器械制造业、其他医疗设备及器械制造业累计利润总额分别为26.51、0.53、2.10、14.46、2.73、4.12、13.11亿元，占行业比重分别为41.71%、0.83%、3.30%、22.75%、4.30%、6.48%、20.63%。

二、进出口情况

（一）医疗仪器及器械

2008年1～12月，我国医疗仪器及器械累计出口额为44.95亿美元，同比增长30.0%，增速比上年同期下降了5.9个百分点;累计进口额为28.79亿美元，同比增长18.5%，增速比上年同期上升了0.8个百分点；实现贸易顺差16.16亿美元，比上年同期的贸易顺差10.28亿美元，顺差增加了5.88亿美元。

（二）医疗、外科、牙科或兽医用仪器及器具

进出口总体情况。2008年1～12月，我国医疗、外科、牙科或兽医用仪器及器具累计出口额为25.76 亿美元，同比增长34.70%，增速比上年同期上升了2.57个百分点;累计进口额为20.07亿美元，同比增长31.07%，增速比上年同期上升了15.96个百分点；实现贸易顺差5.69亿美元，比上年同期的贸易顺差3.81亿美元，顺差增加了1.88 亿美元。

分地区进出口情况。2008年1～12月，我国医疗、外科、牙科或兽医用仪器及器具累计出口额25.76 亿美元，其中，累计出口额前5个省（市、区）是广东、江苏、上海、浙江、辽宁，累计出口额分别为6.48、4.98、4.54、3.15、2.23亿美元，其累计出口额合计占全国的比重为82.96%。累计出口额集中度比上年同期上升了0.64个百分点。去年1～12月，我国医疗、外科、牙科或兽医用仪器及器具累计出口额同比增长34.70%。其中，累计出口额同比增长较快的是海南、、湖南、内蒙古、重庆等省（市、区），累计出口额同比增长分别为413.95%、248.05%、152.05%、102.97%、100.99%，增速分别高于全国平均水平379.25、213.35、117.35、68.27、66.29个百分点。

分国家进出口情况。2008年1～12月，我国医疗、外科、牙科或兽医用仪器及器具主要出口目的地是亚洲和欧洲，累计出口额分别为9.07、8.03亿美元，占出口总额（25.76 亿美元）的比重分别为35.20%、31.15%；累计出口额同比增长高于全国增速的是大洋洲、欧洲、非洲、拉丁美洲等地区，同比增长分别为42.12%、36.82%、35.65%、35.35%，比全国（34.70%）高7.42、2.12、0.95、0.65个百分点。2008年1～12月，我国医疗、外科、牙科或兽医用仪器及器具主要进口来源地是北美洲和欧洲，累计进口额分别为7.40、6.31亿美元，占进口总额（20.07 亿美元）的比重分别为28.73%、24.47%；累计进口额同比增长高于全国增速的是非洲、拉丁美洲、欧洲、亚洲等地区，同比增长分别为498.44%、60.64%、35.93%、34.44%，比全国（31.07%）高467.37、29.57、4.86、3.37个百分点。 从贸易平衡看，表现为我国贸易顺差的是亚洲、非洲、欧洲、拉丁美洲、大洋洲等地区，与北美洲等地区是贸易逆差。

三、行业动态

（一）2009年我医疗器械出口机遇大于挑战

据业内专家预测，国际药械市场消费量不会因经济危机出现而发生较大变化，有固定的消费群体，在全球经济环境极其恶化的情况下仍然保持较为理想的发展势头。而且，我国是中低端诊治设备、医用敷料、中低值耗材类产品的生产和出口大国，许多品种在国际市场上占有相对优势，有的产品已经占据了国际市场一定份额，这些产品不可能在短时间内被其他国家替代。相反，欧美日等成熟市场应对危机势必选择符合注册上市标准、更高的安全性要求和性价比越来越高的产品，为我国医疗器械达标产品提供了机遇，进而使其他发达或发展中国家选购同质的我国产品成为可能。同时，我国医疗器械企业应对危机中采取了加大对新兴国家市场的开拓力度，转变营销模式和研发资金重点投入潜力的产品，这在一定程度上，为我国医疗器械产品2009年出口继续保持稳定增长提供了潜在势头。此外，国际货币汇率变化不确定性、市场监管力度加大和环保要求提高等因素，影响着经营企业心理预期，再加上原材料、能源、劳动力成本的持续增加，医疗器械重点品种的成本预计将呈上升之势，并进而推动价格上升。但由于许多涨价因素是刚性的，最终生产经营企业和客商将共同消化涨价压力，预计部分产品的出口量将减少，同时，部分产品如医用敷料、医用家具等产品尚有调整出口退税率的空间，适度化解了上涨成本，即便如此，在整体环境萧条的背景下，我国医疗器械产品出口额仍将维持在18%～24%的增长幅度。

（二）医疗器械行业将受益于新医改方案

今年1月21日，国务院原则通过了《关于深化医药卫生体制改革的意见》和《2009～2011年深化医药卫生体制改革实施方案》。据了解，国务院通过的新医改方案指出，2009～2011年各级政府预计投入8500亿元用于保障五项基本改革。由于目前政策并未对这8500亿元作出分配说明，分析人士对这一投资的流向有颇多猜测。具体到8500亿元在这三个领域中的分配比例，分析人士表示很难进一步猜测，但可以预见，这部分投资将给药品及医疗器械市场带来较大增量。中信建设研发部研究员周鸣杰认为，国家加大投入将会给政府采购品种带来高速增长，这包括基础医疗器械和疫苗行业，但尽管整个行业存在扩容利好，但对于不同企业来说，市场份额的增减很可能参差不齐。

（三）医疗器械不良事件监测和再评价管理办法开始施行

从2008年12月30日起，卫生部和国家食品药品监管局制定的《医疗器械不良事件监测和再评价管理办法（试行）》开始施行。这个历时6年、几易其稿的《办法》也是我国第一个关于医疗器械不良事件监测和再评价管理的专门的法规性文件。 虽然我国在2002年就开始了医疗器械不良事件监测试点工作，并于2004年全面展开，但一直没有一部专门的法规，这在一定程度上制约了我国医疗器械不良事件监测工作的深入推进。时至今日，《办法》的出台终于填补了这一空白，必将推动我国医疗器械不良事件监测和再评价管理工作迈上规范化轨道。

第7篇：机器人的机械设计范文

Abstract： The hydraumatic manipulator mainly takes hydraulic manipulator as the media， and uses the liquid pressure to drive the movement of the actuator. Its main features are： First， it can realize the automation of circulation work and automatic overload protection. Then， the control is simple， convenient and effort. Finally， the non-clearance transmission can be better achieved in this way， and the operation is more smooth and steady.

关键词：液压；机械手；控制

Key words： hydraumatic；manipulator；control

中图分类号：TP241 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）01-0145-02

0 引言

机械手是模仿人手的部分动作，按给定程序、执行轨迹、实现自动抓举或搬运的自动化机械装置。产品机械手价格昂贵，一些小型机械企业望而止步。文中所研究的机械手采用液压驱动方式，主要功能是实现上下料过程的自动化。其造价低廉、控制性好，可为小型机械行业所用。现将设计过程简单介绍。

1 机械手的技术参数

①自由度（四个自由度）

臂转动 180°

臂上下运动 175mm

臂伸长（收缩） 400mm

手部转动 ±90°

②手指握力 392N

③驱动方式 液压驱动

2 主要设计内容

2.1 结构原理设计 根据设计要求绘制出其机械手结构原理图，如图1所示。

2.2 系统结构分析 本次液压机械手的设计主要是由执行机构，驱动装置，被抓取工件等部分组成，各系统之间的相互关系如图2所示。

2.3 机械手机械系统结构设计 机械手的机械结构部分主要是由执行机构构成的，其中执行机构又包括末端操作器、手腕、手臂和机身。

2.3.1 末端操作器

机械手为了进行作业，在手腕上装上了操作机构被定义为末端操作器。它的最为基本作用是：直接抓取工件、工具或物体等，末端操作器的功能与人手相似，工件的形状和特征直接决定末端操作器的机构形式。本次设计手部的结构选择为滑槽杠杆式夹钳。

2.3.2 手腕

机器手的手腕是连接手部和手臂的桥梁，其主要用途是调节、改变工件的坐标，因此具有相对独立的自由度，从而使机器人的手部能够完成各种复杂的动作。一般，按照自由度分类，手腕可以设计为三个自由度。分别为：单自由度、二自由度和三自由度。本次设计中选用的是单自由度手腕。

2.3.3 手臂

手臂是机械手执行机构的尤为重要组成部件。手臂根据它的运动方式可以分成四种类型，它们分别是“直线运动、回转运动、俯仰运动和复合运动。此次设计选用的是直线运动、回转运动的复合运动。

2.3.4 机身

机械手的最基础的部分是机身，它的主要作用是连接、支撑。所以机械手主要承受动力装置、液压装置的重量。

通过Pro/E软件完成机械手的三维造型如图3所示。

2.4 液压驱动系统总体设计 机械手液压系统原理图如图4所示。

3 结束语

四自由度液压机械手系统运转平稳，能准确完成上下料工作，机械密封可靠，说明液压回路的设计及液压元器件的选择满足产品使用的需求。最为重要的是整套设备的制作费用在五千元左右，与产品工业机器手数万元的价格相比，很大程度上满足了小型机械企业向自动化、智能化发展的需求，可为同类产品的设计提供经验。

参考文献：

[1]康立新，马建华.工业机械手的设计[R].工程技术.

[2]谢明广，孔祥战，何宸光.机器人概述[M].哈尔滨：哈尔滨大学出版社，2013.

第8篇：机器人的机械设计范文

现在的医学发展随着科技的不断发达,已经走上了高科技领域。很多高科技的医疗器械逐渐走上舞台。从原本的望闻问切到现在用高科技检查病情,这段漫长的路走得越来越宽广。众所周知,再好的医生都会有误诊的时候,但是机器就不会,因为机器是由硬件和系统组成,这些东西经过严格的编制之后就会遵照按照编制好的程序来执行,几乎或者很少出现差错。医学技术的优劣直接影响到病人的生命,甚至是一个家庭的幸福。为此在从事医学研究时,我们就需要非常的谨慎甚至严苛,抱着对生命负责的态度。很多医学科研人员致力于研发没有差错的医疗器械,这些器械可以帮助医生做出更加准确的诊断,这对病人的治疗非常重要。

这就是医疗器械发展的由来。现在很多医疗器械都采用了高科技的计算机技术。因为机械在进行病理诊断的时候不会出现差错,这比人为的诊断更加准确而且客观。所以先进的医疗器械现在受到非常多的推崇而且可信度非常的高。这就增加了医疗器械发展的可行性。

现在,高科技的医疗器械是医学的发展趋势,这些不断发展的技术将带给医学界崭新的未来。医疗器械严格上来说是帮助医生诊治的辅助器械,他们能够非常准确的检查病症。所以,先进的医疗器械有很多的发展潜力。

2计算机编程语言在医疗器械中的运用

医疗器械,是指单独或者组合使用于人体的仪器、设备、器具、材料或者其他物品,包括所需要的软件。其用于人体体表及体内的作用不是用药理学、免疫学或者代谢的手段获得,但是可能有这些手段参与并起一定的辅助作用。

医疗器械行业涉及到医药、机械、计算机等多个行业,是一个多学科交叉、知识密集、资金密集的高技术产业。而高新技术医疗设备的基本特征是数字化和计算机化,是多学科、跨领域的现代高技术的结晶。计算机技术的发展,让各界都非常关注,医疗设备将这种高科技技术引入,带动了整个医疗行业的发展。

医疗器械是用于病人的病症检测,所以经不起半点马虎。因此,正规、严谨的技术是非常重要的。好的编程语言能够严格的控制医疗器械的运行,这样就能够保证检查的病人准确性。从发展非常久远的C++编程语言,到现在慢慢盛行起来的JAVA编程语言。这些语言,都可以应用到医疗器械发明领域中来。编程语言讲究的是稳定、严谨、零错误,这些也正是医学上所追求的。所以,编程语言很自然的被融入到医疗器械的研究中来。医疗器械从某种角度来说,更像是一台有所专攻的高智能检测仪。这台检测仪受到编程语言的控制,能够严格的按照既定的程序进行工作。

下面,我们以肛肠疾病监测设备为例,简单介绍一下医疗器械运行与计算机编程语言的内在联系。现在我国已经有能力独立自主研发电子高清晰直肠镜,研发机构与航空航天大学、清华大学等研究院所合作,开发出的电子高清晰直肠镜获得了很高的荣誉。这种仪器,应用到了严谨的计算机编程语言。开发团队聘请了很多拥有计算机编程能力的技术人员参与到医疗器械的开发中来。将计算机编程语言这种纯计算机技术方面的问题渗透到医疗器械当中去。

我国对医疗设备研发方面非常重视。利用各种形式来促进医疗设备研发领域的进步。并举办了中国国际医疗器械博览会、中国国际医疗电子技术大会等等医学盛世,吸引了众多群众和相关专家的高度重视。医疗电子市场的年复合增长率在所有领域中最高,甚至已经达到了14.6%,由此可见,医疗器械的发展前景是非常广泛的。在这种好的前景下,计算机编程语言的强势引进,让这个领域更加的活跃起来。

计算机编程语言,我们拿C++来说,C++是个强大的编程语言,这种语言就像是一把钥匙,开启了很多领域的潜力。很多医疗器械正是看到了这一点,纷纷将这门语言引用到了自己的医疗器械中。计算机编程语言,准确、完整、有序的像人们表达他们的意图,也能够非常严格的按照人们寄予他们的权限来开展工作。医疗器械运行,正是要按照原先研发人员设定出的道路来行走。编程语言就像是一个个帮助记忆的符号,这些程序被灌输到医疗器械之后,医疗器械就能够按照机器语言编写的程序那样直接、明确的识别和执行这些记忆。他们将这些预先植入医疗器械的操作指令一一的加以翻译和加工,在一定的条件下,有选择性的进行语言命令的执行。计算机编程语言拥有简洁、丰富、可移植等特点,这些特点帮助医疗器械有序的工作。只有当这些编程语言所编写出来的程序万无一失的时候,医疗器械进行的检测工作才能够有序的进行。

3结语

就像一开始我们提到的那样,医疗器械诊断的准确度与否,直接影响到病人的病情诊治,严重甚至会发生生命危险。所以在这里就需要非常注意,当这些医疗器械研发的时候,他们的大脑储存的各种指令的编写,必须极其准确甚至是严格精确的。所以,我们需要将医疗器械和计算机编程语言完全的融合,这样才能够开发出高质、高校的高科技医疗器械。

现在将其引入医学界,我认为是一种非常正确的做法,计算机技术本身的很多优点将会推动医疗器械,甚至是整个医学界的发展。医疗器械的正常运行,受到了计算机编程语言的推动。编程语言代替了人们手动的操作,它快速精准的反映,使得医疗器械现在受到了社会各界的广泛关注和诸多好评。

参考文献

[1] 王华生,孙雪莹,梁树森,等.影响医疗器械清洗质量的因素[J].中华医院感染学杂志,2007(5).

[2] 赵于前,汤井田,桂卫华,等.我国医疗器械产业发展现状及对策分析[J].高技术通讯,2003(9).

[3] 孙勤,严梁.欧美医疗器械管理经验及对中国医疗器械法规体系改革的启示[J].中国医学器械杂志,2006(1).

第9篇：机器人的机械设计范文

下面，我们就从绪论开始学习。机械设计基础，顾名思义研究对象就是机械的。大家在生活中接触到了许许多多的机械，那大家能不能举出几个机械的实例来呢？机械的种类还有很多。到底什么是机械呢？广义地说，任何简单的工具都是机械。从这个角度上来说，170万年前元谋人所使用的石器就是最早的机械，由此拉开了机械史的序幕。随着人类社会的进步，人们逐渐创造出了各种多件实物的组合体，用来减轻或者替代人类的劳动。而从制造简单工具演变到制造多个零件、部件组成的现代机械，经历了漫长的过程。机械由简单到复杂的发展过程一般可分为原始机械、传统机械和现代机械三个阶段。

一、原始机械

在远古时代，人类就创造并使用了杠杆、滑轮、斜面、螺旋等简单机械。当人类从石器时代进入青铜时代，再进而到铁器时代，用来吹旺炉火的鼓风器的发展起了重要作用。有足够强大的鼓风器，才能使冶金炉获得足够高的炉温，才能从矿石中炼得金属。在中国，古代使用的水排就是利用水力鼓风炼铁，其中应用了齿轮和连杆机构。

在西汉时期，中国还发明了指南车。指南车是我国古代的文化瑰宝之一，是古代科技成果的杰出代表。在车子行驶的过程中，无论车子如何转向，车上小人的手始终指向南方。它巧妙地采用了一个自动离合的齿轮系统，通过这个齿轮系统来实现指南的动作。这一发明充分体现了古人伟大的智慧，是中国人民的骄傲。动力是发展生产的重要因素，原始机械的动力不外乎就是人力、畜力和水力，它的功能就是减轻人的体力劳动。

二、传统机械

随着各种机械的改进和发展，随着煤和金属矿石需求量的逐年增加，人们感到依靠人力和畜力不能将生产提高到一个新的阶段。于是，1765年瓦特发明了蒸汽机，揭开了第一次工业革命的序幕。

蒸汽机的出现给人们带来了强大的动力，各种由动力驱动的产业机械——纺织机、车床等如雨后春笋般出现。由于蒸汽机无法实现小型化，所以在当时的工厂里都采用集中驱动的方式。又由于蒸汽机及其锅炉等体积庞大笨重，应用很不方便。于是在19世纪末，随着第二次工业革命的到来，人们发明了电动机和内燃机。20世纪初，电动机已在工业生产中取代了蒸汽机，在机床和纺织机上都安装了独立的电机。而内燃机的出现为汽车、飞机的出现提供了可能性。与原始机械相比，传统机械有了自己的心脏—动力驱动，其功能不仅可以减轻人的体力劳动，而且可以替代人的体力劳动。

三、现代机械

20世纪后半叶，计算机技术的发明是科学发展史上划时代的大事。随着计算机和伺服电机的出现，机器人作为现代机器的代表登上了历史的舞台。这是本田公司研制出的Manoi机器人，他是类人型的机器人，有人一样的身躯、头颅、眼睛、双臂和双足，有一定的语言功能，可以动态步行，甚至可以跳舞，俨然成了一个街舞大师。

现代机械与传统机械和原始机械相比，具有自己的大脑——控制系统，其功能不只是替代人的体力劳动，而且可以替代人的脑力劳动。