机械手肩关节的设计
四轴立式关节机器人机械手设计
目录一、机械部分 (3)1、四轴立式关节机器人的总体机械结构设计 (3)2、腰部底座的结构设计 (7)3、手臂及关节处的结构设计 (7)4、腕部的结构设计 (9)5、机械手末端执行器的结构设计 (10)二、电气与PLC部分 (11)1、电机主电路 (11)2、电气元件的选型与确定 (12)3、PLC的I/O口分配 (14)4、PLC的外围接线图 (15)三、参考文献 (16)一、机械部分概述：本次设计的是专业机器人，主要附属于自动机床或自动生产线上，用以吸取机床上下料和工件传送。
这种机器人在国外通常被称之为“Mechanical Hand”，它是为主机服务的，由主机驱动。
除少数外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。
四轴立式关节机器人其结构形式为关节型机器人，其结构紧凑，所占空间体积小，相对工作空间最大，甚至能绕过基座周围的一些障碍物等这样一些特点，也是目前机器人中使用最多的一种结构形式，世界一些著名机器人的本体部分都采用这种机构形式的机器人。
1、四轴立式关节机器人的总体机械结构设计下表为本机器人的主要技术参数2、腰部底座的结构设计该机器人腰座是圆柱坐标机器人的回转基座。
它是机器人的第一个回转关节。
机器人的运动部分全部安装在腰座上它承受了机器人的全部重量。
腰座有足够大的安装面，保证了机器人在工作时整体的稳定性。
3、手臂及关节处的结构设计该机器人手臂的作用是在一定的载荷和一定的速度下，实现在机器人所要求的工作空间内的运动。
机械手的大臂旋转和小臂的旋转运动是通过齿轮传动来实现。
因为考虑到搬运工件的重量不大，属小型重量，同时考虑到机械手的动态性能及运动的稳定性、安全性、对手臂的刚度有较高的要求。
因此综合考虑两手臂的驱动均选择齿轮驱动方式。
大臂关节处的结构设计如图所示：小臂关节处的结构设计如图所示4、腕部的结构设计该机器人的手臂运动包括腰座的回转运动给出了机器人末端执行器在其工作空间中的运动位置，而安装在机器人手臂末端的手腕，则给出了机器人末端执行器在其工作空间中的运动姿态。
关节型机械手的结构创新设计_周惠明
收稿日 期 : 2007 - 04 - 04
Vol 28No 10
关节型机械手的结构创新设计
周惠明
第 28 卷第 10 期
机械手整机可分为机身、 大臂、 小臂 ( 含手腕 ) 、 手部 4 个部分 ( 见图 1) 。机身与大臂、 大臂与小臂、 小臂与手腕有 3 个旋转关节, 以保证达到工作空间 的任意位置, 手腕中又有 3 个旋转关节: 腕转、 腕曲、 腕摆, 以实现末端操作器的任意空间姿态。手腕的 端部为一法兰, 以连接末端操作器。这是一个通用 性接口, 以供用户配置多个手部装置或工具。
手臂回转 , 实现其在整个空间的活动。手臂运动的 快慢和正反向控制, 可由控制器调节电机的转速和 转向来实现。步进电机通过臂座与大臂直接相连, 不仅结构紧凑, 而且具有互换性。 4 小臂及肘关节的结构设计 ( 1) 设计要求 手臂部件( 简称臂部或手部 ) 是机械手的主要执 行部件。它的作用是支承腕部和手部, 并带动它们 在空间运动。臂部还安装一些传动、 驱动机构。 从臂部的受力情况看, 它在工作中直接承受腕、 手和工件的静、 动载荷, 自身运动又较多 , 故受力复 杂。 ( 2) 结构设计 小臂部分用一台步进电机 DJ3 实现小臂的旋转 运动, 臂壳用厚度为 2 mm, 材料为 16Mn 钢板 , 折弯 成矩形截面的方形管, 使小臂具有足够的刚度。臂 壳内装置 2 台步进电机 , DJ1 用以实现腕部的摆动, DJ2 通过锥齿轮副实现抓手的旋转运动。小臂机构
11 腕摆框 12 锥齿轮副
13 手部接口
肘关节的结构设 计与手部的旋转驱动机构类 似 , 但在这里主要考虑的是通用性、 互换性。当机械 手的抓取重量较小时, 可采用该结构 , 用步进电机通 过专用联轴器直接驱动的方式, 当抓取重量较大 ( 10 kg) 时, 可采用其他驱动方式 ( 齿 轮变速电机, 液 压缸与齿轮齿条的组合等 ) , 还可在臂尾设置配重, 以实现提高抓重能力的调节。肘关节的运动机构简 图如图 3 所示。
关节型搬运机械手设计
工业机械手是集机械、 电子、 控制、 计算机、 传感 器、 人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造 业重要的自动化装备。自从 1962 年美国研制出世 界上第一台工业机械手以来 , 机械手技术及其产品 发展很快 , 已成为柔性制造系统( F M S) 、 自动化工厂
( FA) 、 计算机集成制造系统 ( CIMS) 的自动化工具。 连接手臂和末端执行器的部件, 其功能取决于自由 工业机械手作为现代制造业主要的自动化设备 , 已 度的多少, 自由度越多则其动作越灵活, 但随着自由 度的增多, 结构和控制也越复杂 , 在本次设计中 , 手 经广泛应用于汽车、 工程机械、 电子信息、 家电等各 腕应该具有两个自由度 , 即能实现手腕的回转和俯 个行业 , 进行焊接、 装配、 搬运、 加工等复杂作业。在 仰运动 ; 手臂结合了 P UM A 机械手结构并进行了改 日本、 欧美等国得到广泛的应用 , 我国的工业机械手 进, 臂部的结构形式需根据机械手的运动形式、 抓取 技术及其工程应用 的水平和国外 比还有一定的 距 重量、 运动自由度、 运动精度等因素来确定 , 为了实 离, 因此迫切需要解决产业化前期的关键技术, 对产 现伸缩运动的平稳和动作的精确, 采用了谐波减速 品进行全面规划 , 进行系列化、 通用化、 模块化设计 , 积极推进产业化进程 [ 1- 3] 。从近几年国外机械手推 出的产品来看, 机械手技术正在向智能化、 模块化和 系统化的方向发展, 其发展趋势主要为: 结构的模块 化和可重构化; 控制技术的开放化、 PC 化和网络化 ; 伺服驱动技术的数字化和分散化; 系统的网络化和 智能化等方面
第 8 卷第 6 期 2008 年 11 月
潍坊学院学报 Jo ur nal of Weifang U niv ersity
毕业设计(论文)-平面关节型机械手设计[管理资料]
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毕业设计说明书平面关节型机械手设计学生姓名学号系别专业班级指导教师填写日期平面关节型机械手设计摘要在现代工业中，生产过程的机械化，自动化已经成为突出主题。
在机械工业中，加工、装配等环节中运用的机械手已经越来越普遍。
它可降低工人的劳动强度，提高生产效率和质量。
平面关节型机械手采用两个回转关节和一个移动关节；两个回转关节控制前后左右运动，而移动关节则实现上下运动，其工作空间如工作空间图，它的纵截面为矩形的回转体，纵截面高为移动关节的行程长，两回转关节转角的大小决定回转体截面的大小、形状。
工业机械手是一种模仿人手部分动作，按照预先设定的程序，轨迹或其他要求，实现抓取、搬运工件或操作工具的自动化装置。
它在二十世纪五十年代就已用于生产，是在自动上下料机构的基础上发展起来的一种机械装置，开始主要用来实现自动上下料和搬运工件，完成单机自动化和生产线自动化，随着应用范围的不段扩大，现在用来夹持工具和完成一定的作业。
实践证明它可以代替人手的繁重劳动，减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率。
关键字：机械手；轴承；气缸目录摘要 (I)前言 (1)第一章概论 (2)第一节机械手简史 (2)第二节机械手发展概况 (2)第三节机械手的发展趋势 (3)第四节机械手的组成、分类及型式 (4)上部分机械手的组成 (4)下部分机械手的分类及型式 (4)第五节机械手的应用及应用误区 (8)上部分机械手的应用 (8)下部分机械手应用误区 (9)第二章机械手工作原理及设计思想 (11)第三章机械手设计 (12)第一节手指设计 (13)第二节设计时要注意的问题 (13)第三节零件的设计 (13)第四节移动关节的设计 (16)第五节驱动方式的比较 (16)第六节气缸的设计 (17)第四章机械手臂部的设计及有关计算计 (18)第一节小臂的设计 (18)第二节设计时注意的问题 (18)第三节小臂结构的设计 (18)第四节轴的设计 (19)第五节轴承的选择 (19)第六节轴承摩擦力矩的设计 (20)第七节驱动选择 (21)第二部分大臂的设计计算 (22)第一节结构的设计 (22)第二节轴的设计计算 (22)第三节轴承的选择 (23)第四节轴承摩擦力矩的计算 (24)第五节伺服系统的选择 (24)第五章机身的设计 (25)小结 (26)参考文献 (27)致谢 (28)前言用于再现人手的的功能的技术装置称为。
机械手的机构设计
机械手的机构设计机械手通常是由一系列连杆和相应运动副组成的空间开式链，机构选型要考虑如下原则：（1）选择模拟人手臂工作特性的机械手，使其满足作业要求并具有良好的仿生性能。
机械手设计之前，必须了解工作环境和工作方式，分析人类工作特点，尽可能使机械手具有接近于或优越于人类的工作方式。
人的手臂具有 7 个自由度，肩部和腕部都是球面副，各具有 3 个自由度，肘部是具有一个自由度的转动副，整个手臂可以绕连接两个球面副的直线自转动，而不改变手部的位置和方向，利用这种特性可以方便的避开一些障碍物和消除手腕和肩部奇异位形的出现。
作为机器人的手臂，如果能设计的像人的手臂一样，无疑会具有很高的机能。
（2）具有最优的工作空间。
工作空间越大，工作范围越广，通用性也就越好。
选择关节配置时，当移动关节与转动关节混合存在时，尽量把转动关节放在离本体较近的地方，有利于扩大作业区域。
（3）具有较好的避障能力，采用冗余度机械手是提高避障性能的重要途径之一。
（4）机构设计合理。
这涉及到运动副型式的合理选择与配置，驱动运动的最佳传递方式和路线，驱动装置的最佳配比和空间配置等。
若机构设计不合理，可能会出现臂杆运动干涉或驱动装置无法设置，机构不能运动等问题。
在满足要求的前提下，为简化运动学和动力学分析，降低控制的复杂性，尽量采用特殊结构的机械手机构，使相邻运动副的轴线相互平行或正交。
（5）消除工作空间的奇异位形，在奇异位形处，机械手丧失一个或多个操作自由度，即工作空间内出现非工作区的情况，机器人不能正常工作。
对于非冗余度机器人，一般通过增加自由度使其具有冗余度，以解决机械手机构的奇异问题。
但冗余度机械手逆运动学解不唯一，因此会增加机构复杂性和控制难度，因此尽量采用冗余度少，机构简单的形式。
（6）采用尽量少的自由度。
一般来讲，自由度越多，灵活性越好，避障和避奇异功能越强，可操作性越好，但随之将出现机器人机械手的复杂化、刚度消弱、控制难度等问题，因此，在能满足上述选型原则的基础上，自由度尽量少。
机械手的设计
机械手的设计机械手是一种具有高度灵活性和准确性的自动化设备，广泛应用于工业生产线、医疗手术、装配和包装等领域。
机械手的设计需要考虑多方面因素，包括机械结构、电气控制和运动学算法等，下面我将从这几个方面详细介绍机械手的设计。
一、机械结构机械结构是机械手设计的核心，主要包括机械臂、关节和执行器三部分。
机械臂是机械手的主体，负责完成各种运动和动作。
关节是连接机械臂的组件，能够使机械臂在多个方向进行运动。
执行器负责将机械臂传输的运动信号转化为物理动作，例如抓取、旋转等。
机械结构的设计需要考虑以下因素：1. 功能需求：根据机械手的应用需求，确定机械手需要具备哪些功能和动作，例如抓取、旋转、移动等。
2. 机械臂的结构：机械臂的结构决定了机械手的可达性、波动和抗外力等性能。
通常有三种设计方式：串联式、并联式和混合式。
3. 关节和执行器选型：需要考虑负载、精度、速度、控制方式等因素，选择合适的关节和执行器。
4. 材料选择和加工：需要根据机械手的负载、速度和精度要求，选择合适的铝合金、碳纤维等材料，并采用先进的加工技术进行制造。
二、电气控制电气控制是机械手的另一个重要组成部分。
它负责将机械手进行的任何运动和动作转换为电信号，从而实现自动化控制和精确调节。
电气控制主要包括传感器、执行器和控制系统三个方面。
电气控制的设计需要考虑以下因素：1. 传感器：传感器能够感知机械手周围的环境信息，例如位置、速度、力矩等。
需要选择合适的传感器，避免传感器数据的误差，提高机械手的运动精度和稳定性。
2. 执行器：执行器是将电信号转换为物理动作的组件。
采用先进的执行器能够提高机械手的运动速度和精度。
3. 控制系统：控制系统是机械手的大脑，负责控制机械手的运动和动作。
需要采用先进的控制系统来保证机械手的运动稳定性和精度。
三、运动学算法运动学算法是机械手设计的重要组成部分。
它的作用是根据机械手的运动学模型，计算机械手各关节的运动轨迹和角度，从而实现机械手的各种动作和运动。
机械手臂结构设计
机械手臂结构设计引言机械手臂是一种能够模拟人体手臂运动的机械装置，由多个关节和执行器组成。
机械手臂广泛应用于工业生产、医疗卫生、军事领域等多个领域。
在设计机械手臂的过程中，结构设计是至关重要的。
本文将介绍机械手臂的结构设计，包括材料选型、关节设计以及执行器设计等方面。
材料选型机械手臂的结构设计中，材料的选型是一个关键的考虑因素。
常用的材料包括金属、塑料和复合材料等。
对于机械手臂的关键部件，如关节和机械臂的骨架，通常选择高强度的金属材料，如铝合金或钢材。
这些材料具有良好的刚性和抗压能力，能够承受机械手臂在工作过程中的变形和载荷。
对于机械手臂的其他部件，如外壳和手部抓取装置，通常采用轻质的塑料材料。
塑料具有良好的韧性和耐磨性，能够减少机械手臂的自重，提高其运动效率。
此外，一些先进的机械手臂采用复合材料作为结构材料。
复合材料由两种或多种材料的组合而成，具有重量轻、强度高和耐腐蚀等优点。
复合材料在机械手臂的设计中能够提供更多的设计自由度，并且具有良好的机械性能。
关节设计机械手臂的关节设计是结构设计的核心部分。
关节是机械手臂的运动部件，具有转动和固定两种类型。
根据机械手臂的需要和设计要求，可以选择不同类型的关节。
常见的关节类型包括旋转关节、滑动关节和万向关节。
旋转关节允许机械手臂在水平和垂直方向上旋转，以实现多个角度的运动。
滑动关节允许机械手臂在水平方向上滑动，实现平移运动。
万向关节能够实现多个方向上的转动和滑动运动。
关节的设计要考虑到机械手臂的运动需求、载荷和精度要求。
需要确定关节的旋转角度范围、最大载荷和运动速度等参数。
在选择关节类型和设计参数时，需要综合考虑机械手臂的整体性能和成本等因素。
执行器设计执行器是机械手臂的驱动装置，用于控制机械手臂的运动。
常见的执行器类型包括电动执行器和液压执行器。
电动执行器是一种常用的执行器类型，具有结构简单、控制灵活和响应速度快等优点。
电动执行器通常采用电机作为动力源，通过齿轮传动或直接驱动实现机械手臂的运动。
机械手臂关节结构设计
机械手臂关节结构设计机械手臂是一种模拟人手功能的机械装置，广泛应用于工业自动化、医疗、服务机器人等领域。
机械手臂的关节结构是实现其灵活运动的关键。
机械手臂的关节结构主要包括旋转关节和直线关节两种形式。
旋转关节一般是通过电机带动旋转轴实现关节的运动，而直线关节则是通过电机带动导轨或滑块来实现。
下面将分别对这两种关节结构的设计进行详细讨论。
首先是旋转关节的设计。
旋转关节一般包括电机、减速机、传动装置和关节结构四部分。
电机是提供动力的部件，通过减速机和传动装置将电机的高速转动转换成关节所需的低速高扭矩的转动。
关节结构负责将传动装置所提供的转动传递给机械手臂的臂段，同时承受机械手臂的负载。
在设计旋转关节时，需要考虑关节结构的刚度、承载能力和摩擦损失等因素。
此外，还要合理选择电机的类型、减速比和传动装置的形式，以满足机械手臂的运动需求。
其次是直线关节的设计。
直线关节一般包括电机、滑块或导轨及传动装置三部分。
电机通过传动装置带动滑块或导轨在一条直线上进行移动。
直线关节的设计重点在于滑块或导轨的结构和材料选择，以及传动装置的密封性和平稳性。
滑块或导轨应具备较高的刚度和承载能力，同时要尽量减小摩擦和噪音。
在选择传动装置时，应考虑其传动效率和寿命，以及其与滑块或导轨的匹配性。
在机械手臂的关节结构设计中，还需要考虑以下几个方面：1.安全性：机械手臂在工作时可能承受较大的负载和冲击，因此关节结构应具备较高的强度和稳定性，以确保机械手臂的安全运行。
2.精度：机械手臂在工作时需要达到一定的精度要求，关节结构应具备较小的误差和较高的运动精度，以保证机械手臂的定位准确性。
3.灵活性：机械手臂需要具备多样化的运动能力，因此关节结构应具备较大的运动范围和灵活性，以适应不同的工作场景和任务需求。
4.可靠性：机械手臂需要长时间稳定运行，关节结构应具备较高的可靠性和耐久性，以减少维修和更换部件的频率。
综上所述，机械手臂的关节结构设计涉及到多个方面的考虑，包括旋转关节和直线关节的设计、电机和传动装置的选择、结构强度和精度要求等。
多关节机械手机械结构设计 毕业设计
多关节机械手机械结构设计摘要自从机器人在二十世纪五十年代诞生以来，它经历了第一代工业机器人的研究、实用化、普及，第二代感知功能机器人的研究、实用化，以及第三代智能机器人的研究等各个阶段。
在六自由度机器人群体中，关节型机器人以工作范围大、动作灵活、结构紧凑、能抓取靠近机座的物体等特点备受设计者和使用者的青睐。
本次设计针对多关节机械手结构进行设计。
各个关节处采用独立的电机驱动。
设计完成的机械手包括腰回转、大小臂转动、手臂回转、手腕摆动和手腕回转六个关节。
它们具备以下功能：（1）实现末端的空间位置确定；（2）实现末端的方位变化。
本文对多关节机械手的多种结构方案进行比较，确定了最佳的结构方案；对各关节的传动和电机的选择进行了设计计算，并对齿轮进行校核计算。
关键词：多关节型机械手；结构设计；工业机械手The articulated manipulator structural designAbstractSince the robot birthed in the 1950s, it has experienced three stages as following: the first gener ation industry robot’s research, practical application and popularization, the second generation sensational function robot’s research and practical application, as well as the third generation intelligence robot’s research. In thegroup of six degrees of freedom robots, the articulated robot is cared by designer and user for its broad work range, flexible movement,compact structure, catching the object near the machine plinth.the structure of the articulated manipulator was designed,which has six degrees of freedom. Each joint is drived by the independent electric motor. The manipulator designed includs waist rotary joint, big arm rotary joint, small arm rotary joint, the arm rotation, skill swinging and the skill rotary joint. They have function as following: (1 realize terminal space position determination; (2 realize terminal change of location.The best plan is selected through compareing with many kinds of structure plan of the articulated manipulator in this article,The design and calculation is did in the selectiong of various joints transmission and the electrical motor, and the gear is checked.Key words: articulated manipulator ,Structural design,Industrial manipulator目录摘要Abstract1 绪论11.1引言11.2 机器人的现状发展趋势12 机器人的工作要求 33 机器人结构方案和驱动方案的对比分析及选用 43.1 腰部回转关节 43.2 大臂和小臂转动关节 43.3 腕部活动关节 53.4 机器人驱动方案的对比分析及选择 54 机器人结构设计 64.1 腕部回转关节设计 74.1.1 步进电机的选择 74.1.2 第一圆柱齿轮传动设计 74.1.3换向锥齿轮传动设计 114.1.4 第四级圆柱齿轮传动设计 11 4.1.5 轴的计算 114.2 腕部摆动关节设计 124.2.1 步进电机的选择 124.2.2 圆柱齿轮传动设计 124.2.3 直齿锥齿轮传动设计 164.3 手臂回转关节设计 194.3.1 步进电机的选择 194.3.2 圆柱齿轮传动设计 204.4 小臂转动关节设计 204.5 大臂转动关节设计 214.6 腰部回转关节设计 224.7 机器人总体效果图 225 结论 24参考文献附录致谢多关节机械手机械结构设计1 绪论1.1 引言我国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。
机械设计基础中的机械手臂设计
机械设计基础中的机械手臂设计机械手臂是一种能模拟人手动作的机械装置，被广泛应用于自动化生产线、仓储物流和医疗辅助等领域。
机械手臂的设计涉及到机械结构、运动控制、传动系统等多个方面，本文将重点介绍机械设计基础中的机械手臂设计要点。
一、机械手臂的结构设计1. 动力系统设计机械手臂的动力系统通常由电动机、减速器和运动控制器组成。
在设计时，需要根据手臂的负载要求，选择合适的电动机和减速器，并考虑到运动控制的精度和稳定性。
2. 关节机构设计机械手臂的关节机构决定了它的运动范围和灵活度。
常见的关节机构包括旋转关节、摆动关节和滑动关节。
设计时需要考虑关节的运动范围、力矩要求以及机构的刚度和精度。
3. 末端执行器设计机械手臂的末端执行器根据实际应用需求，可以选择夹具、工具或传感器等不同类型。
设计时需要考虑到末端执行器的负载能力、精度等方面，以确保其能够有效完成所需操作。
二、机械手臂的运动控制1. 轨迹规划机械手臂的轨迹规划是指通过计算机控制，确定机械手臂末端在运动过程中的轨迹。
常用的轨迹规划方法包括直线插补、圆弧插补和样条插值等。
设计时需要根据具体任务要求选择适合的轨迹规划方法，并考虑到运动平滑性和精度要求。
2. 运动控制器设计机械手臂的运动控制器通常由传感器、控制算法和执行器组成。
传感器用于实时监测机械手臂的位置和姿态信息，控制算法负责计算运动轨迹和控制信号，执行器用于实际控制机械手臂的运动。
设计时需要选择合适的传感器和执行器，并优化控制算法，以实现稳定、精确的运动控制。
三、机械手臂的传动系统设计1. 传动机构选择机械手臂的传动系统通常由齿轮、链条、皮带等传动机构组成。
在选择传动机构时，需要考虑到负载要求、传动效率和精度等因素。
同时，还要根据机械手臂的结构特点，合理选择传动比和传动方式。
2. 传动装置计算机械手臂的传动装置需要进行计算，以确定齿轮、链条等传动部件的尺寸和参数。
通过计算，可以确保传动装置的强度和精度满足设计要求。
基于教学的关节型机械手的结构设计
基于教学的关节型机械手的结构设计一、引言随着科技的发展和社会的进步，越来越多的教育机构和企业开始引入教学机器人来进行教学活动。
而关节型机械手作为一种重要的教学工具之一，在教学中发挥了重要作用。
本文将基于教学的目的和需求，对关节型机械手的结构进行设计。
二、关节型机械手的结构设计要求1.灵活性：关节型机械手应具备较高的灵活性，能够在不同的教学场景中完成各种动作。
它应该有足够的自由度，以适应各种姿势和动作。
2.精度：关节型机械手应具有较高的精度和控制能力，可以精准地完成各种动作。
它应该能够精确控制每个关节的位置和力度，以满足教学需求。
4.易操作性：关节型机械手的结构应简单明了，易于操作和控制。
教学者和学生应能够轻松地理解和掌握其使用方法，提高教学效果。
三、关节型机械手的结构设计方案基于以上要求，以下是一个可能的关节型机械手的结构设计方案：1.关节设计：机械手可采用类似于人的手臂的结构，由多个关节连接而成。
每个关节都应具备自由度，可以进行旋转和弯曲动作。
关节的设计应注重灵活性和精度，以满足不同教学需求。
2.手指设计：机械手的手指应具备完整的运动能力，包括握取、抓取和放置等动作。
手指的设计可参考人的手指结构，采用多个关节连接的方式，每个关节都可进行弯曲和伸展动作，实现不同的手指姿势。
3.控制系统设计：机械手的控制系统应具备较高的精度和灵敏度，能够准确地控制每个关节的位置和力度。
可以采用传感器来感知机械手的位置和力度，然后通过电子控制系统来进行控制。
控制系统应具备人机交互界面，方便教学者和学生进行操作和控制。
5.动力源设计：机械手可采用电动或气动等方式提供动力。
电动机驱动的机械手可以提供较高的精度和控制能力，适用于精细操作的教学需求。
气动机械手则具有较高的动力和速度，适用于较大力度的教学需求。
四、结论关节型机械手是一种重要的教学工具，合理的结构设计可以提高教学效果。
本文基于教学的目的和需求，提出了关节型机械手的结构设计方案。
4自由度机械手设计
4自由度机械手设计机械手是一种用于配合工业生产的机械装置，它通过模拟人类手臂的运动来进行各种操作。
在工厂生产线上，机械手能够替代人类完成一些重复性、精确性要求高的工作，提高了生产效率和产品质量。
在设计机械手时，需要考虑到其自由度，即机械手能够自主调节其位置和姿态的能力。
在本文中，将讨论一个具有4自由度的机械手设计。
在机械手的设计中，自由度是一个重要的设计参数。
自由度决定了机械手可以进行的运动方式和工作范围。
一个具有4自由度的机械手可以进行四种独立的运动，包括平移和旋转。
在这种机械手设计中，通常会将其运动分为基座运动、肩膀运动、肘部运动和腕部运动。
基座运动是指机械手在水平方向上进行的运动。
在这种设计中，可以使用一个转动关节实现机械手在平面上的旋转。
通过控制转动关节的角度，机械手可以改变其朝向和工作范围。
肩膀运动是指机械手在垂直方向上进行的运动。
在这种设计中，可以使用一个副地方转动关节实现机械手在垂直方向上的旋转。
通过控制转动关节的角度，机械手可以实现上下移动。
肘部运动是指机械手在前后方向上进行的运动。
在这种设计中，可以使用一个副地方转动关节实现机械手在前后方向上的旋转。
通过控制转动关节的角度，机械手可以实现前后伸缩。
腕部运动是指机械手末端执行器的运动。
在这种设计中，可以使用一个转动关节实现机械手末端执行器的旋转。
通过控制转动关节的角度，机械手可以实现执行器的转动。
在设计机械手时，需要考虑到其机械结构、传动机构和控制系统等方面的问题。
机械结构的设计需要考虑到机械手的稳定性、刚度和重量等因素。
传动机构的设计需要考虑到机械手的精度、速度和可靠性等方面的要求。
控制系统的设计需要考虑到机械手的运动轨迹规划、力控制和位置控制等方面的问题。
总结来说，一个具有4自由度的机械手设计需要考虑到其基座运动、肩膀运动、肘部运动和腕部运动等方面的设计问题。
在设计过程中，需要综合考虑机械结构、传动机构和控制系统等方面的要求，以满足机械手在工厂生产线上的工作需求。
多自由度关节式机械手的结构设计
目录1前言 (1)1.1 设计题目的背景及目的 (1)1.2 概述 (1)1.3. 机械手发展简史 (2)1.5 机械手应用概况 (3)1.6 发展趋势 (4)2 工业机械手设计概述 (5)2.1机械手设计目的及意义 (5)2.2 本次机械手的设计内容 (5)3 设计要求及方案论证 (6)4总体设计及分析 (8)4.1 系统原理介绍 (8)4.2 系统结构论述 (9)4.2.1机械手结构设计的特点 (10)5机械手各部分设计及计算 (10)5.1驱动系统的选择 (10)5.2 机械手基座部分设计 (12)5.2.1机械手基座结构的设计原则 (12)5.2.2 基座部分的设计计算 (13)5.2.3计算传动装置的运动和动力参数 (16)5.2.4主要传动尺寸的确定 (16)5.3 机械手手臂部分设计及计算 (23)5.3.1机械手手臂结构设计的原则： (23)5.3.2机械手手腕部分设计及其计算 (32)6 直接示教轻动化设计 (36)7 总结 (37)参考文献 (38)谢辞 (39)1前言1.1 设计题目的背景及目的机器人是近30年来发展起来的一种高科技自动化生产设备。
机械手是机器人的一个重要分支。
它的特点是可通过变成完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其是体现了人的智能和适应性，机器作业的准确性和在各种环境完成作业的能力。
本设计完成了多自由度关节式机械手的运动方案设计和驱动方式选择，并对机座，手臂及末端执行器等机械装置进行了结构设计。
本次设计的内容是多自由度关节式机械手的结构设计，属于工业机械手机械部分设计，本次设计的机械手属于专业机械手，主要附属于某一主机，如自动机床或生产线上，用以解决机床的上下料及工件的传输等任务，动作比较单一，只能完成某些特定的任务。
1.2 概述机器人是一种人类很早就梦想制造的、具有仿生性且处处听命于人的自动化机器，它可以帮助人类完成很多危险、繁重、重复的体力劳动或者进入各种服务领域。
毕业设计(论文)关节型机械手设计【三维sw】【六自由度】
XX学院毕业设计说明书(论文)作者: 学号：学院(系):专业:题目: 关节机械手设计2014 年 4 月毕业设计说明书（论文）中文摘要机械手是一种典型的机电一体化产品，关节机械手是机械手研究领域的热点。
研究关节机械手需要结合机械、电子、信息论、人工智能、生物学以及计算机等诸多学科知识，同时其自身的发展也促进了这些学科的发展。
本文对一种使用在关节机械手的结构进行设计，并完成总装配图和零件图的绘制。
要求对机械手模型进行力学分析，估算各关节所需转矩和功率，完成电机和减速器的选型。
其次从电机和减速器的连接和固定出发，设计关节结构，并对机构中的重要连接件进行强度校核。
关键词：结构设计，机器臂，关节型机械手，结构分析毕业设计说明书（论文）外文摘要目录1 绪论 (1)1.1 引言 (4)1.2 关节机械手研究概况 (5)国外研究现状 (5)国内研究现状 (6)1.4 关节机械手的总体结构 (7)1.5 主要内容 (7)2 总体方案设计 (8)2.1 机械手工程概述 (8)2.2 工业机械手总体设计方案论述 (9)2.3 机械手机械传动原理 (10)2.4 机械手总体方案设计 (10)2.5 本章小结 (12)3 机械手大臂部结构 (13)3.1 大臂部结构设计的基本要求 (13)3.2 大臂部结构设计 (14)3.3 大臂电机及减速器选型 (14)3.4 减速器参数的计算 (15)3.5承载能力的计算 (19)柔轮齿面的接触强度的计算 (19)柔轮疲劳强度的计算 (19)4小臂结构设计 (24)4.1 腕部设计 (24)4.2 小臂部结构设计 (37)4.3 小臂电机及减速器选型 (37)传动结构形式的选择 (38)几何参数的计算 (38)4.4 凸轮波发生器及其薄壁轴承的计算 (39)柔轮齿面的接触强度的计算 (40)柔轮疲劳强度的计算 (41)4.5 轴结构尺寸设计 (42)4.6 轴的受力分析及计算 (42)4.7 轴承的寿命校核 (43)5机身设计 (45)5.1 步进电机选择 (45)5.2 齿轮设计与计算 (50)5.3 轴的设计与计算 (57)5.4 轴承的校核 (65)5.5 键的选择和校核 (68)5.6 机身结构的设计 (69)总结与展望 (70)致谢全套设计加197216396或401339828 (71)参考文献 (72)1 绪论1.1 引言机械手是一种典型的机电一体化产品，关节机械手是机械手研究领域的热点。
机械手肩关节的设计
摘要在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。
也正是如此机器手在各个领域应用的日益广泛，许多场合要求机械手具有力控制的能力。
此次设计是设计一个可以进行半球轴运动的手肩关节的设计，设计一个多关节机械手（包括2个移动关节，2个转动关节和末端执行机构），配合壳体驱动系统来实现此任务。
在机械手工作过程中，通过步进电机带动丝杠转动，从而旋转关节1通过链传动来完成平面内的旋转动作，旋转关节2直接在伺服电机的驱动下完成平面内的旋转动作本次设计工作首先对机械手肩关节的进行了运动学分析（包括运动学方程的建立，运动学方程的正问题、逆问题及其解）。
设计内容包括机械手肩关节旋转关节的结构设计，传动部分的设计等。
其中，重点是对步进进给系统的设计（包括工作台的设计，丝杠的设计，直线导轨、步进电机和减速器的选取等）。
最后对系统中主要部件的刚度、强度等性能参数进行了计算与校核。
关键词：机械手肩关节多关节运动学分析步进电机刚度计算AbstractIn today's large-scale manufacturing enterprises to improve productivity , ensure product quality , universal attention degree of automation of the production process , industrial robots , as an important member of the automated production line , gradually being recognized and adopted enterprise . This is true in all areas of robot applications increasingly widespread , many occasions asked the robot has the ability to force control . The design can be a hemispherical design hand axis shoulder design, the design of a multi -joint robot ( including the movement of the joint 2 , two rotating joints and the end actuator) , with the housing to achieve this task the drive system . In robotic operation, the screw is rotated by a stepper motor driven rotary joint so by a chain drive to complete a rotation operation plane , rotating joints 2 to complete the action within the plane of rotation is directly driven by the servo motorThe first robot designed to work shoulder kinematics analysis ( including the establishment of kinematic equations kinematics equations are problems , inverse problems and their solutions ) . Design elements include structural design robotic rotary shoulder joint , transmission part of design. Among them, the focus is on stepping feed system design ( including design , screw design, linear guide , stepper motor and gear selection table , etc. ) . Finally, the stiffness, strength and other performance parameters of the system 's major components were calculated and checked.Keywords: Robot shoulder Freedom Multi-joint Stepper motor Stiffness calculation目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)目录 (Ⅲ)前言 (1)1 机械手肩关节结构的总体方案设计 (4)1.1课题的主要内容 (4)1.2课题的研究方案 (4)1.3机械手肩关节结构的总体设计 (4)1.3.1 自由度分析 (4)1.3.2 机械手肩关节的机构形式 (4)1.3.3 电机布局分析 (4)2 机械手肩关节运动学分析 (7)2.1机械手肩关节运动学方程的建立 (7)2.2运动学方程的正解 (8)2.3运动学方程的逆解 (9)3 传动装置的设计 (12)3.1步进电机及减速器的选择 (12)3.1.1 机电领域中步进电机的选择原则 (12)3.1.2 旋转关节驱动电机及减速器的选择 (12)4 轴的设计与验算 (13)4.1轴的结构设计 (13)4.1.1 选择轴的材料 (13)4.1.2 初步估计轴径 (14)5 轴上零件的选择与计算 (14)5.1键的选择与键联接强度校核 (14)5.1.1 大臂末端电机轴上键的选择与校核 (15)5.1.2 轴上矩形花键的选择与校核 (15)5.1.3 小臂电机轴上键的选择与校核........................................... 错误！未定义书签。
肩部康复机器人的系统设计
肩部康复机器人的系统设计摘要肩关节周围炎，简称为肩周炎，是一种以肩关节疼痛与功能障碍为主要表现的骨科常见疾病[1]。
患者在康复治疗过程中，进行肩关节锻炼，可以有效减轻、消除肩关节疼痛，逐步达到痊愈的目的。
为了帮助患者在康复治疗中更简便，且更具有效率、规律地进行肩关节锻炼，本设计参考国内外研究成果，设计提出一种肩部康复器械设计方案。
本设计以电机作为动力源，主要利用齿轮传动的方式，使机械臂模拟实现上肢展收、抬升摆动及内、外旋三个自由度上的运动，来牵引支承在机械臂上的上肢运动，最后带动肩部关节进行活动，从而更有效地辅助治疗肩周炎等肩部疾病。
关键词：肩周炎；康复治疗；上肢牵引康复器械；1 引言1.1研究目的及意义在肩关节周围炎的康复治疗过程中，患者需要进行漫长周期的肩关节锻炼，因此，由于锻炼时间不足、锻炼方法不正确等原因，许多患者在此期间无法满足康复锻炼要求，导致痊愈时间过长，甚至造成二次损伤，难以痊愈。
基于此，为了帮助患者进行肩关节恢复锻炼，需要大量的康复理疗师为患者制定周密的康复训练计划，并持续监督跟进。
然而，由于社会的人口老龄化加剧，五十岁及以上人群数量越来越多，又由于五十岁左右年龄段是肩关节周围炎的高发病期，导致肩周炎患者也在不断增多，使得医护人员出现短缺状况。
随着科技的飞速发展，关于医疗器械方面的技术也日渐成熟[2]。
为了解决当下患者数量增多、医护人员短缺所带来的患者康复效果下降问题，结合前人在医疗器械方面的研究成果，设计一款肩部康复器械，使之能够结合患者实际情况辅助患者进行高效的肩关节部分康复训练，让患者得到最佳的治疗，是具有具有实际意义且满足社会需求的。
1.2国内外研究状况1.21国外发展状况在国外的肩部康复治疗器械研究中，常与上肢康复机器人联系，通过上肢牵引肩部运动，实现康复治疗，且经过多年的研究实践，其技术已十分成熟。
上世纪九十年代初，美国麻省理工学院和spaulding研究小组共同研发出了世界上第一台上肢康复训练器它的机械臂结构是一个五连杆机构，由电机驱动，可让肩部关节和肘部关节在在一个平面内做复合运动，同时，考虑到使用对象是人体上肢，它在结构设计上也具备一定的柔性，可提供防护。
机械手臂设计
动伺服技术走出实验室，气动技术及气动机械手迎来了崭新的春天。
目前在世界上形成了以日本、美国和欧盟气动技术、气动机械手三足鼎立的局面。
我国对气动技术和气动机械手的研究与应用都比较晚，但随着投入力度和研发力度的加大，我国自主研制的许多气动机械手已经在汽车等行业为国家的发展进步发挥着重要作用。
随着微电子技术的迅速发展和机械加工工艺水平的提高及现代控制理论的应用，为研究高性能的气动机械手奠定了坚实的物质技术基础。
由于气动机械手有结构简单、易实现无级调速、易实现过载保护、易实现复杂的动作等诸多独特的优点。
图2-3 长度与张力的关系2.1.3气动肌肉的模型在最简单的情况下，气动肌肉用作单作用驱动器，负载不变（如图2-4a）。
假设气动肌肉上该负载一直存在，在没有压力的情况下，肌肉将从原始状态被拉伸一段长度，这是考虑气动肌肉的技术特性的一种理想工作状态：当加压时，气动肌肉在预拉伸状态下有最大的输出力和最佳动态性能，并且耗气量最小。
在这种情况下，可用的力也最大。
如果要求气动肌肉在扩张状态时无作用力（如允许附加上负载），首先就要加上用于提升负载目的的保持力，利用它的运动来移动作用力小的元件。
(a) (b)图2-4不同外力作用下气动肌肉表现形式当外力发生变化时（如图2-4b），气动肌肉像一根弹簧；它与力的作用方向一致。
对用作“气弹簧”的气动肌肉而言，预拉伸力和弹簧刚度都是变化的。
气动肌肉在常压或体积不变的情况下可用作弹簧。
这些气动肌肉会产生不同的弹簧特性，这使得它可很好地适用于具体应用[26]。
在机械设计手的设计过程中，为了简化设计的模型，使设计过程简单明了，采用如图2-5的二维简化模型。
在三维模拟仿真阶段，由于气动肌肉所做的是拉图2-5 二维简化模型图2-6 三维简化模型伸运动，为了实现肌肉的这种运动形式，把气动肌肉中部的隔膜软管的圆柱体改为长方体,并且为了定义滑动杆运动形式的方便，把每一根气动肌肉看做是由左右两根等长的半根气动肌肉组成（如图2-6）。
机械手臂关节结构设计
内燃机与配件
机械手臂关节结构设计
Structural Design of Manipulator Joint
薛占璞 XUE Zhan-pu
（河北科技大学机械工程学院，石家庄 050018） （School of Mechanical Engineering，Hebei University of Science and Technology，Shijiazhuang 050018，China）
内部部轴承的计算校核： 设定轴承所受载荷分别为 Fr=1800N，Fa=5000N，转速 n=30r/min，安装轴承处轴的直径为 35mm。
当
时，
，当
时，
。
因为
=2.78>0.68，且工作平稳，取 fd=1，则：
P=f（d 0.67+1.41Fa）=8256N
设定预期寿命： =20000h。
求该对轴承应具有的基本额定动载荷值：
摘要院机械臂的组成部分有回转单元尧大臂尧小臂以及腕部四部分遥针对机械手臂进行设计和分析袁机械手臂的关节处成为力的主 要承受点袁对其进行设计与受力分析袁提供一定的参考价值遥
Abstract: The mechanical arm consists of four parts: turning unit, big arm, small arm and wrist. According to the design and analysis of the manipulator, the joint of the manipulator becomes the main bearing point of the force. The design and force analysis of the manipulator can provide some reference value.
机械设计中的机械手臂设计
机械设计中的机械手臂设计机械手臂是一种由多个关节连接而成的机械结构，具有类似人臂的灵活度和自主操作能力。
在机械设计领域中，机械手臂的设计是一项重要的任务，对于提升生产效率和实现自动化生产具有至关重要的作用。
本文将就机械设计中的机械手臂设计进行探讨和分析。
一、机械手臂的基本组成机械手臂一般由五个主要组成部分构成，包括机械结构、驱动系统、传感器、控制系统和终端执行器。
机械结构是机械手臂的主体部分，决定了机械手臂的运动能力和灵活度，其设计需要考虑到机械手臂的工作范围、负载能力和运动速度等因素。
驱动系统是机械手臂实现运动的关键部件，通常包括电机、减速器和传动装置等。
传感器用于感知环境中的信息，如力、力矩、位置和姿态等。
控制系统用于控制机械手臂的运动和操作，通常由计算机和控制算法组成。
终端执行器是机械手臂的工作部分，根据具体应用可以为夹具、吸盘或者工具等。
二、机械手臂的运动学分析机械手臂的运动学分析是机械设计中的重要环节之一，通过对机械手臂的位姿和轨迹进行描述，确定机械手臂的关节角度和终端位置。
在机械手臂的运动学分析中，通常会采用数学方法和仿真工具进行分析和求解。
数学方法包括解析法和数值法两种，解析法适用于简单的机械手臂结构，可以通过几何关系和三角函数等确定机械手臂的位姿和轨迹；数值法适用于复杂的机械手臂结构，通过数值计算和迭代求解，得到机械手臂的关节角度和终端位置。
仿真工具包括MATLAB、SolidWorks和ADAMS等，通过建立机械手臂的数学模型，进行仿真和优化，得到机械手臂的运动学性能和工作空间等参数。
三、机械手臂的动力学分析机械手臂的动力学分析是机械设计中的关键环节之一，通过对机械手臂的加速度、力矩和惯性等进行分析，确定机械手臂的运动特性和工作能力。
在机械手臂的动力学分析中，需要考虑到机械手臂的惯性、摩擦、重力和外部载荷等因素。
通过建立机械手臂的动力学模型，可以求解机械手臂的加速度和力矩，进而评估机械手臂的运动性能和负载能力。
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摘要在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。
也正是如此机器手在各个领域应用的日益广泛，许多场合要求机械手具有力控制的能力。
此次设计是设计一个可以进行半球轴运动的手肩关节的设计，设计一个多关节机械手（包括2个移动关节，2个转动关节和末端执行机构），配合壳体驱动系统来实现此任务。
在机械手工作过程中，通过步进电机带动丝杠转动，从而旋转关节1通过链传动来完成平面内的旋转动作，旋转关节2直接在伺服电机的驱动下完成平面内的旋转动作本次设计工作首先对机械手肩关节的进行了运动学分析（包括运动学方程的建立，运动学方程的正问题、逆问题及其解）。
设计内容包括机械手肩关节旋转关节的结构设计，传动部分的设计等。
其中，重点是对步进进给系统的设计（包括工作台的设计，丝杠的设计，直线导轨、步进电机和减速器的选取等）。
最后对系统中主要部件的刚度、强度等性能参数进行了计算与校核。
关键词：机械手肩关节多关节运动学分析步进电机刚度计算AbstractIn today's large-scale manufacturing enterprises to improve productivity , ensure product quality , universal attention degree of automation of the production process , industrial robots , as an important member of the automated production line , gradually being recognized and adopted enterprise . This is true in all areas of robot applications increasingly widespread , many occasions asked the robot has the ability to force control . The design can be a hemispherical design hand axis shoulder design, the design of a multi -joint robot ( including the movement of the joint 2 , two rotating joints and the end actuator) , with the housing to achieve this task the drive system . In robotic operation, the screw is rotated by a stepper motor driven rotary joint so by a chain drive to complete a rotation operation plane , rotating joints 2 to complete the action within the plane of rotation is directly driven by the servo motorThe first robot designed to work shoulder kinematics analysis ( including the establishment of kinematic equations kinematics equations are problems , inverse problems and their solutions ) . Design elements include structural design robotic rotary shoulder joint , transmission part of design. Among them, the focus is on stepping feed system design ( including design , screw design, linear guide , stepper motor and gear selection table , etc. ) . Finally, the stiffness, strength and other performance parameters of the system 's major components were calculated and checked.Keywords: Robot shoulder Freedom Multi-joint Stepper motor Stiffness calculation目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)目录 (Ⅲ)前言 (1)1 机械手肩关节结构的总体方案设计 (4)1.1课题的主要内容 (4)1.2课题的研究方案 (4)1.3机械手肩关节结构的总体设计 (4)1.3.1 自由度分析 (4)1.3.2 机械手肩关节的机构形式 (4)1.3.3 电机布局分析 (4)2 机械手肩关节运动学分析 (7)2.1机械手肩关节运动学方程的建立 (7)2.2运动学方程的正解 (8)2.3运动学方程的逆解 (9)3 传动装置的设计 (12)3.1步进电机及减速器的选择 (12)3.1.1 机电领域中步进电机的选择原则 (12)3.1.2 旋转关节驱动电机及减速器的选择 (12)4 轴的设计与验算 (13)4.1轴的结构设计 (13)4.1.1 选择轴的材料 (13)4.1.2 初步估计轴径 (14)5 轴上零件的选择与计算 (14)5.1键的选择与键联接强度校核 (14)5.1.1 大臂末端电机轴上键的选择与校核 (15)5.1.2 轴上矩形花键的选择与校核 (15)5.1.3 小臂电机轴上键的选择与校核........................................... 错误！未定义书签。
5.2滚动轴承的验算 (16)5.2.1 确定轴承的承载能力 (16)5.2.2 计算当量动载荷 (17)6 步进进给系统的设计与计算.............................. 错误！未定义书签。
6.1滚珠丝杠的设计 (17)6.1.1 材料的选择 (17)6.1.2 耐磨性计算 (18)6.1.3 螺杆的强度计算 (18)6.1.4 螺杆的稳定性计算 (18)6.2丝杠副的选择计算 (19)6.2.1 螺母的疲劳寿命计算 (20)6.2.2 螺母螺纹牙的强度计算 (20)6.2.3 螺母凸缘的强度计算 (21)6.5联轴器的选择与计算 (22)6.5.1 选择联轴器的类型 (22)6.5.2 联轴器的主要参数............................................................... 错误！未定义书签。
6.5.3 联轴器的计算扭矩 (23)结论 (23)致谢 (26)参考文献 (25)前言机器人是近30年来发展起来的一种高科技自动化生产设备。
机械手是机器人的一个重要分支。
它的特点是可通过变成完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其是体现了人的智能和适应性，机器作业的准确性和在各种环境完成作业的能力。
本设计完成了多自由度关节式机械手中手肩关节的的运动方案设计和驱动方式选择，并对机座，手臂等机械装置进行了结构设计。
机械手也被称为自动手，能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。
它主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。
我所设计的手肩关节部分是为整个机械手提供半球轴的运动。
运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。
运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。
为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。
自由度是机械手设计的关键参数。
自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。
一般专用机械手有2～3个自由度。
控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。
同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。
控制系统的核心通常是由单片机或dsp等微控制芯片构成，通过对其编程实现所要功能。
近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。
多关节机械手的优点是:动作灵活、运动惯性小、通用性强、能抓取靠近机座的工件，并能绕过机体和工作机械之间的障碍物进行工作.虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
例如：(1)机床加工工件的装卸，特别是在自动化车床、组合机床上使用较为普遍。
(2)在装配作业中应用广泛，在电子行业中它可以用来装配印制电路板，在机械行业中它可以用来组装零部件。
(3)可在劳动条件差，单调重复易子疲劳的工作环境工作，以代替人的劳动。
(4)可在危险场合下工作，如军工品的装卸、危险品及有害物的搬运等。
(5)宇宙及海洋的开发。
(6)军事工程及生物医学方面的研究和试验。
机械手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。
比如说日本，战争以后开始发展汽车工业，那么这时候由于它人力的缺乏，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，这是社会发展本身的一个需求。
另一方面它也是生产力发展需求的必然结果，还是人类自身发展的必然结果。
随着人类社会的发展，人们在不断认识和改造自然的过程中，需要能够解放人的一种奴隶。
这种奴隶要能够代替人们去从事复杂和繁重的体力劳动，实现人们对不可达到世界的认识和改造，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，机器人技术仍归功于电子技术，计算机技术以及制造技术等相关技术的发展，需要其提供强大的技术保证。
随着社会的进步，不仅工业机器人技术在制造业领域得到了广泛的应用，同时，特种机器人的用途也越来越广泛，机器人每年收获的农作物达数十亿吨。
有的机器人可以上山伐木，有的可以挤牛奶，有的则可以擦玻璃、洗汽车和洗飞机。