第三章 智能机械手结构设计
械手结构的设计和分析
机械手腕部的结构分析
机器手手腕的自由度数，应根据作业需要来设计。机器手手腕自由度数目愈多，各关节的运动角度愈大，则机器手腕部的灵活性愈高，机器手对对作业的适应能力也愈强。
机器手手腕要与末端执行器相联，因此，要有标准的联接法兰，结构上要便于装卸末端执行器。
机器手的手腕机构要有足够的强度和刚度，以保证力与运动的传递。
为了减轻机器手运动部分的惯量，提高机器手的控制精度，一般腰部回转运动部分的壳体是由比重较小的铝合金材料制成，而不运动的基座是用铸铁或铸钢材料制成。
腰部结构要便于安装、调整。
机械手腰座结构的设计要求分析
机械手腰座结构的具体采用方案
腰座回转的驱动形式要么是电机通过减速机构来实现，要么是通过摆动液压缸或液压马达来实现，目前的趋势是用前者。因为电动方式控制的精度能够很高，而且结构紧凑，不用设计另外的液压系统及其辅助元件。考虑到腰座是机器手的第一个回转关节，对机械手的最终精度影响大，故采用电机驱动来实现腰部的回转运动。一般电机都不能直接驱动，考虑到转速以及扭矩的具体要求，采用大传动比的齿轮传动系统进行减速和扭矩的放大。
直角坐标机器手结构
圆柱坐标机器手的空间运动是用一个回转运动及两个直线运动来实现的，这种机器手构造比较简单，精度还可以，常用于搬运作业。其工作空间是一个圆柱状的空间。
圆柱坐标机器手结构
球坐标机器手的空间运动是由两个回转运动和一个直线运动来实现的，这种机器手结构简单、成本较低，但精度不很高。主要应用于搬运作业。其工作空间是一个类球形的空间。
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机械手腰座结构的分析
腰部的回转运动要有相应的驱动装置，它包括驱动器。驱动装置一般都带有速度与位置传感器，以及制动器。
腰座要有足够大的安装基面，以保证机器手在工作时整体安装的稳定性。
机械手设计方案
机械手设计方案机械手设计方案引言：机械手是一种能模拟人手动作、完成复杂而重复的工作的机械装置。
本方案旨在设计一种功能全面、结构合理、操作简便的机械手。
一、功能设计：该机械手主要用于工业生产中的自动化操作。
设计中考虑到以下几个方面的功能需求：1.抓取能力：机械手需要具备稳定的抓取能力，能够根据需要抓取各种形状的物体。
2.运动自由度：机械手需要具备足够多的运动自由度，能够在空间中灵活操作。
3.力度控制：机械手需要根据不同任务的要求，能够对抓取力度进行精确控制。
4.操作平稳性：机械手的运动应平稳、精确，以实现高效的生产操作。
5.可编程性：机械手应具备可编程功能，可以根据不同任务需求进行多样化的操作。
二、结构设计：机械手主要分为下列几个部分：1.机械臂：机械臂是机械手的核心部分，应具备足够多的关节，以实现多自由度的运动。
同时，机械臂需要采用轻量化设计，以减小自身质量，提高运动效率。
2.末端执行器：末端执行器是机械手抓取物体的部分，应设计可自由伸缩的抓取夹具，以适应不同尺寸的物体。
3.传动系统：传动系统是机械手的动力系统，应选择高效可靠的传动装置，如电机和减速器组合，以保证机械手运动的精确性和稳定性。
4.控制系统：控制系统是机械手的智能核心，应具备高速、高精度、可编程的控制器，以实现机械手的自动化操作。
同时，控制系统应提供友好的人机界面，方便操作者使用。
三、操作流程：机械手的操作流程可分为如下几个步骤：1.输入任务指令：操作者通过控制系统输入任务指令，包括抓取位置、力度等参数。
2.开机准备：机械手启动后，进行预热和校准动作，以确保机械手处于正常工作状态。
3.感应物体：机械手的传感器感应物体位置和大小，确定抓取位置和姿态。
4.抓取物体：机械手根据输入的指令和感应到的物体信息，进行相应的运动和力度控制，将物体抓取起来。
5.完成任务：机械手将抓取的物体移动到指定位置，完成任务，并将完成情况通过控制系统反馈给操作者。
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。
智能机械手的设计与实现
智能机械手的设计与实现第一章：引言随着技术的发展，机械设备的智能化已经成为一个不可逆转的趋势。
智能机械手是其中的一个重要部分，它可以完成各种复杂的操作，不仅提高了生产效率，还减轻了人工劳动强度。
本文就智能机械手的设计与实现进行探讨，并提出一些具体的解决方案。
第二章：智能机械手的设计要点智能机械手的设计需要考虑以下要点：2.1 机械结构设计机械结构设计是智能机械手设计的基础。
应该根据使用需求和工作环境，选择合适的机械结构，并保证机械手的稳定性和精度。
同时还应该考虑机械手的可靠性和寿命，避免机械结构复杂或容易损坏。
2.2 控制系统设计控制系统设计是智能机械手设计的核心，应该选择适合机械手的控制器和传感器，并编写相应的程序，实现机械手的自动化控制。
控制系统必须具备良好的稳定性和可靠性，能够实现高精度的控制，同时还应该具备较强的扩展性和灵活性，方便后续的升级和改造。
2.3 智能识别和感知设计智能机械手需要具有较高的识别和感知能力，能够识别和感知不同形状、尺寸、材料和颜色的物体。
这需要使用一些先进的传感器技术，如视觉传感器、力传感器、接近传感器等，进行物体识别和位置控制。
第三章：智能机械手的实现方案基于上述智能机械手设计要点，本文提出以下实现方案：3.1 机械结构设计方案机械手的机械结构可以采用并联机构或串联机构。
并联机构具有较高的机动性和灵活性，适合用于特定的操作场合，如装配线上的自适应操作。
串联机构具有较高的精度和稳定性，适合用于精密加工、检测等场合。
机械手的机械结构可以采用轻质材料，如碳纤维增强复合材料，以减轻机械手的质量。
3.2 控制系统设计方案控制系统可以采用PLC控制器或单片机控制器，根据不同的需求进行选择。
控制系统应该具有良好的稳定性和可靠性，能够适应不同的工作环境和工作要求。
控制程序应该实现机械手的自动化控制、逆向运动控制、力控制等功能，以满足不同的操作需求。
3.3 智能识别和感知设计方案智能识别和感知技术可以采用图像识别技术和声学识别技术。
机械手的设计
机械手的设计机械手的设计机械手是一种能够模拟人手动作，在工业生产、仓储物流、医疗卫生、科研等领域得到广泛应用的机器人产品。
机械手的设计不仅要考虑它的外形外观，还要考虑其功能和性能。
1. 机械手的结构设计机械手的结构设计是机械手设计的重要一环，机械手的结构主要包括机械臂、手爪和伸缩装置。
在机械臂的设计中，需要考虑机械臂的材料、长度、角度和运动方式等因素。
机械臂材料对机械臂的质量和强度影响很大，因此需要选择质量好、强度高的材料；机械臂的长度和角度需要根据使用需求来确定，而机械臂的运动方式也是设计时需要考虑的因素。
对于机械手的手爪部分，设计师需要考虑到材料的选用、爪子的形状、爪子的打开和关闭方式等因素。
材料的选择对机械手的摩擦力、承受重量和寿命等都有影响，因此需要选择适当的材料。
此外，爪子的形状也应该根据使用需求来决定，并且在爪子的设计中应该考虑到爪子的打开和关闭方式，以便不同工作条件时能够更加灵活地使用。
在机械手的伸缩装置的设计中，设计师也需要考虑到材料的选用、长度以及形状等因素。
伸缩装置主要是用来调节机械臂长度，使之适应不同工作需求。
因此，在伸缩装置的设计中，应该考虑到其长度的可变性和自由度以及材料的硬度和强度等因素。
2. 机械手的控制系统机械手的控制系统是机械手设计中最重要的一环，它主要包括控制器和传感器。
控制器是机械手的“大脑”，主要负责控制机械手的动作和运行。
传感器则可以感知机械手运行时的环境和状态，向控制器发送信号。
在机械手的控制器设计中，需要考虑到控制器的功能、性能、稳定性以及可靠性等因素。
控制器应该能够对机械手的动作进行细致的控制，并且要求响应速度快、误差小，以达到更加精确的操作。
此外，控制器也应该是稳定可靠的，以保证机械手在运行时不会出现故障。
机械手的传感器设计也很重要，传感器可以感知机械手周围的环境和状态，将这些信息传递给控制器。
设计师需要根据使用需求和机械手的特点选择适当的传感器，例如光电传感器、超声波传感器、接触传感器等。
机械手的机械结构设计与精度分析
机械手的机械结构设计与精度分析一、引言机械手作为一个复杂的机电一体化系统，在现代工业中扮演着重要的角色。
它能够完成复杂的操作，如抓取、搬运、组装等，广泛应用于生产线自动化以及其他领域。
机械手的机械结构设计以及精度分析对其工作性能有着直接的影响。
本文将深入探讨机械手的机械结构设计与精度分析。
二、机械手的机械结构设计1. 关节结构设计机械手的关节结构设计是机械手设计中最关键的部分之一。
关节的设计需要兼顾结构的刚性和运动的灵活性。
常见的关节结构包括球面关节、回转关节和滑动关节等。
在设计中，需考虑关节的承载能力、运动范围和摩擦等因素，以保证关节的可靠性和稳定性。
2. 运动链设计运动链是机械手的运动组织结构，决定了机械手的工作空间和自由度。
运动链的设计需要满足机械手工作的要求，如抓取物体的大小和形状、工作速度等。
常见的运动链结构有串联结构、并联结构和混合结构等。
在设计中，需平衡机械结构的复杂性和运动灵活性，以提高机械手的工作效率和稳定性。
3. 结构材料选择机械手的结构材料选择直接关系到机械手的刚性和重量。
常见的结构材料有钢、铝合金和碳纤维等。
在选择材料时，需根据机械手的工作环境和负载要求进行综合考虑。
高刚性和低重量的材料能够提高机械手的工作精度和速度，同时也增加了机械手的成本。
三、机械手的精度分析1. 误差来源分析机械手的精度主要受到结构误差、运动误差和传感器误差等因素的影响。
结构误差包括制造和装配误差，运动误差包括机械间隙和传动误差等。
传感器误差包括测量误差和漂移误差等。
2. 精度评估方法机械手的精度评估方法通常包括静态精度和动态精度。
静态精度是指机械手在静止状态下达到的精度，可以通过点位误差和重复定位误差等指标进行评估。
动态精度是指机械手在运动状态下达到的精度，可以通过轨迹精度和速度误差等指标进行评估。
3. 精度优化方法为提高机械手的精度，可以采取一系列的优化方法。
例如，通过加强关节的刚性和减小结构误差来提高静态精度；通过控制机械间隙和传动系统的精度来提高动态精度；通过使用高精度传感器和改进控制算法来减小传感器误差等。
机械手的结构设计及控制
机械手的结构设计及控制机械手是一种能像人手一样完成各种工作任务的装置。
它具有高精度、高速度和可编程性等特点，广泛应用于工业自动化领域。
机械手的结构设计和控制是实现其功能的关键。
一、机械手的结构设计1. 关节型机械手关节型机械手是由一系列的关节连接而成，每个关节都有自己的自由度。
它的结构类似于人的手臂，能够模拟人的运动，灵活度较高。
关节型机械手的结构设计注重关节的精确度和稳定性，同时需要考虑到机械手的负载能力和工作范围。
2. 直线型机械手直线型机械手由一组平行移动的臂组成，可以在一个平面内进行线性运动。
它的结构设计简单，适合进行一些简单的工作任务。
直线型机械手的关键是确保臂的平移精确度和平稳度，以及确保工作范围的有效覆盖。
3. 平行四边形机械手平行四边形机械手是一种特殊的机械手结构，它由四个平行运动的臂组成。
平行四边形机械手的结构设计需要确保四个臂的平移精确度和平稳度，以及实现机械手的高速度和高精度。
二、机械手的控制机械手的控制是指通过编程控制机械手完成各种工作任务。
机械手的控制系统一般包括硬件控制模块和软件控制模块。
1. 硬件控制模块硬件控制模块包括电机驱动器、传感器、编码器等设备。
电机驱动器用于控制机械手的运动，传感器用于获取机械手与物体的位置和姿态信息，编码器用于测量电机的位置和速度。
2. 软件控制模块软件控制模块是机械手控制系统的核心部分，负责编写控制程序并实时更新机械手的运动状态。
软件控制模块可以使用编程语言如C++、Python等来实现。
控制程序需要根据任务需求编写，包括运动规划、轨迹控制、碰撞检测等功能。
机械手控制的关键是实现精确的运动控制和优化的路径规划。
在控制程序中，需要考虑到机械手的动力学模型、碰撞检测算法以及运动规划算法等。
同时还需要考虑到外部环境的变化以及机械手与物体之间的互动。
三、机械手的应用机械手广泛应用于工业自动化领域，可以完成包括搬运、装配、焊接、喷涂、夹持等多种工作任务。
7.第三章 机械手总体结构设计
第三章 机械手总体结构设计3.1 动作工况与分析气动机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。
其主 要特点是:介质源极为方便，输出力小，气动动作迅速，结构简单，成本 低。
但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大， 而且气源压力较低，抓重一般在 30 公斤以下，在同样抓重条件下它比液 压机械手的结构大，所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行 工作。
机械手的全部动作由电磁阀控制的气缸驱动。
其中,上升/下降、左移 / 右移以及摆动分别由双线圈两位电磁阀控制,机械手的放松 /夹紧由一个单线圈两位电磁阀(夹紧电磁阀)控制。
机械手的任务是将 A 工作台上的工 件搬运到 B 工作台（或 B 到 A），机械手示意图如图 31 所示：图 3-1 机械手示意图在连续自动工作方式的状态下机械手的顺序实现的动作如图 1 示意图 所示：手臂下降→手指夹紧→手臂上升→手臂右摆动→手臂右伸→手臂下 降→手指松开→手臂上升→手臂左伸→手臂左摆动（回到初始位），机械手可以反复不断的进行上述循环动作。
3.2 机械手各部分结构设计3.2.1 机械手底座的设计底座是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部件和驱动系统均安 装于机座上，故起支撑和连接的作用。
底座的设计是根据各个零件的尺寸及有助于拆装方便来设计的如图2-2 所示：图 3-2 箱座箱座内壁不需要与其他零件有配合的关系，所以内表面不需要加工。
左右厚壁上端有 M10 的螺纹孔，要求加工表面粗糙度，连接轴承下座的， 底版的光孔是用来固定整个装置的，材料为铸铁 HT200。
3.2.2 立柱结构设计立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回转运 动和升降(或俯仰)运动均与立柱有密切的联系。
机械手的立往通常为固定 不动的，但机械手的立柱因工作需要，有时也可作横向移动，即称为可移 式立柱。
a.立柱的材料及热处理由于设计功率不是太大，对其重量和尺寸无特殊要求，故选择常用材 料 45 钢，调质处理。
电动式关节型机器人机械手的结构设计
电动式关节型机器人机械手的结构设计电动式关节型机器人机械手是一种能够模拟人类手臂运动的智能设备，具有广泛的应用领域，包括工业生产、医疗辅助、科学研究等。
机械手的结构设计是其核心技术之一，直接影响到其运动精度、稳定性和适用性。
本文将针对电动式关节型机器人机械手的结构设计进行深入研究，探讨其优化方向和发展趋势。
一、机械手的结构设计原理电动式关节型机器人机械手的结构设计原理主要包括机械结构、控制系统和传感器系统三个方面。
机械结构是机械手的骨架，支撑起各个关节和执行器，直接影响到机械手的运动范围和承载能力。
控制系统是机械手的大脑，负责指挥各个关节动作，保证机械手的运动精确度和稳定性。
传感器系统则是机械手的感觉器官，用于感知外界环境和目标位置，从而实现精准抓取和操作。
机械手的结构设计需要兼顾上述三个方面的要求，才能实现优质的性能表现。
例如，良好的机械结构可以减小机械手的惯性和摩擦力，提高机械手的运动速度和精度；先进的控制系统可以实现复杂的路径规划和运动控制，提升机械手的智能化水平；精准的传感器系统可以实现对目标位置的实时监测和跟踪，确保机械手的抓取成功率和安全性。
二、机械手的结构设计优化方向针对电动式关节型机器人机械手的结构设计，有许多值得深入研究的优化方向，包括材料选择、机械结构设计、驱动系统优化等。
首先是材料选择方面，要考虑机械手的质量与强度之间的平衡，选择轻量化但又具有足够强度的材料，以提高机械手的运动速度和负载能力。
其次是机械结构设计方面，要考虑机械手的自由度和稳定性之间的平衡，设计合理的关节结构和连杆长度，保证机械手的动作范围和稳定性。
同时，还要考虑机械手的抓取方式和操作空间，设计合适的末端执行器和手抓形态，以实现多样化的操作任务。
最后是驱动系统优化方面，要考虑机械手的能效与功率之间的平衡，选择高效的电机和减速器，以提高机械手的能源利用率和工作效率。
同时，还要考虑电机控制系统和传感器系统之间的协同作用，实现机械手的智能化控制和环境感知，以提升机械手的自主操作能力。
智能仓储机械手的结构设计
智能仓储机械手的结构设计作者：王晓天来源：《企业技术开发·中旬刊》2016年第10期摘要：工业机械手在工业生产的各个方面得到广泛使用。
文章根据国内外先进的机械手技术，设计出一种用于物料搬运，结构简单，维护方便的机械手的结构。
主要设计机械手臂部分和机械手抓手部分的机构。
关键词：机械手；机械手臂；机械手抓手，结构设计中图分类号：TP242.6 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）29-0003-021 引言目前工业机械手面临的问题主要还是成本的高昂和精度控制的不易达到要求。
从工业机械手的具体应用情况来看，生产过程的机械自动化已成为现代工业的主要问题。
虽然现代机械制造业中的加工、装配等各生产工序主要是间断的，但自动化生产中装卸、搬运等工序亟待实现机械化，工业机械手的出现便可满足这一需求。
无论国内还是国外，工业机械手的应用前景广阔，而对机械手使用性能的要求则越来越高，面对越来越多样的产品需求，机械手结构上在向着小巧型，灵活型的方向发展，因此机械手结构设计的合理性变的至关重要。
2 机械手结构设计2.1 机械手手臂部分原理欲满足机械手的搬运功能，即将货物从某一水平高度提升至另一水平高度，可采用曲柄连杆机构实现规定搬运动作。
本课题应用平行四边形机构的运动特点，依靠电动推杆驱动平行四边形机构转动实现货物高度上的变化。
平行四边形机构是一种平面连杆机构，由于构件联接呈平行四边形，因此也叫做平行四边形机构。
平行四边形机构结构简单，易于分析，构件运动一致性好，广泛应用于各种实现平移搬运等功能的机构。
2.2 机械手手臂部分结构设计机械手手臂在整个工作过程中起着至关重要的作用。
本文所设计的机械手臂为平行四边形机构，由于机械手臂也是机械手负载的主要施加部位，故应具有良好的强度与刚度，保证在机械手工作中不能发生弯曲或折断的情况，同时搬运机构若过于沉重则会影响搬运功能的实现。
工业铝型材表面经氧化处理后，外观漂亮且耐脏，工作中沾染的油污易于清洗，可根据不同承重采用不同规格型材组装，同时搭配铝型材配件，无需焊接，安装拆卸方便，轻便环保，整体机械性能较好，广泛应用于生产制造行业。
智能物料机器人-机械手的结构外观设计
北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计智能物料机器人-机械手的结构外观设计摘要在工业迅速发展的时代，为达到提高生产效率、节约成本的目的，企业会购入一些自动化产品，这些自动化产品主要为了代替传统的人力去做一些重复性高、危险性高、劳动力大的工作，这其中被广泛运用的是物料搬运机器人，尤其是在汽车行业发达、物流发达的这个时代，但即便是如此，国内的物料机器人发展还是相对落后的，尤其是在搬运物料方面上，广泛运用国外的进口的物料机器人。
本次设计主要采用电动与气动结合的设计思路，采用51单片机进行控制，通过结合原始数据对智能物料机器人进行结构设计以及电机与电子元件、气缸与气动元件的计算与选型，再通过运动学分析、力学分析、强度校核分析设计的可行性，运用solidworks 软件对智能物料机器人进行三维建模。
本文详细阐述了本人设计的智能物料机器人的机械手结构外观设计全部过程，其中包括X、Y轴的平面定位、Z轴的上下移动取料、气动机械手夹取装置。
全文详细的描述了X、Y、Z轴主要部件的选型与设计，包括步进电机选型、辅助部件选型、滑轨选型、气爪选型、气动元件选型等等。
最终通过对电机及气爪的控制，实现对物料的定点夹取与运输。
北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计关键词：单片机、三维建模、步进电机、气爪Design of structure and appearance of intelligent material robot -manipulatorAbstractIn the industrial era of rapid development, in order to reach the goal of improving production efficiency, cost savings, companies will purchase some automation products, these automation products are mainly to replace traditional manpower to do some highly repetitive, high risk, labor work, which is widely used as material handling robot, especially in this era of automobile industry and developed logistics, but even so, the development of domestic material robots is still relatively backward, especially in the handling of materials. Imported material robots from abroad.This design mainly adopts the combination of electric and pneumatic design ideas, using 51 single chip microcomputer to control, through a combination of the original data for intelligent materials robot structure design, and electrical and electronic components, cylinders and pneumatic components, and then through kinematics The feasibility of analysis, mechanical analysis, and strength check analysis design, using solidworks software to carry out three-dimensional modeling of intelligent material robots.This article elaborated on the design process of the manipulator structure design of the intelligent material robot I designed, including the plane positioning of the X and Y axes, the北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计up and down movement of the Z axis, and the pneumatic manipulator gripping device. The full text describes in detail the selection and design of the main components of the X, Y, and Z axes, including the selection of stepper motors, the selection of auxiliary components, the selection of slide rails, the selection of air grippers, and the selection of pneumatic components. Finally, through the control of the motor and the air jaw, the material can be pinched and transported.KEY WORDS:Single Chip; 3 D modeling; stepper motor；gas claw目录1.绪论 (3)1.1选题背景 (3)1.2机械手的发展历史与趋势 (3)1.3研究现状 (4)1.4研究目标 (4)1.5课题的主要研究方向 (5)2.机械手的电动设计与气动设计 (5)2.1研究思路 (5)2.2气动部分的工作原理 (7)2.3机械手气动部分的系统设计 (7)2.4机械手电动部分的工作原理 (8)2.5机械手电动部分的系统设计 (8)2.6可行性分析 (8)2.7设计中用到的原始数据 (9)3. Z轴气缸与气爪的整体设计 (9)3.1气动技术的特点 (9)3.2气爪装置的设计 (10)3.2.1气爪的工作原理 (10)3.2.2气爪夹持力和夹持距的计算 (10)3.2.3确定气爪型号 (10)3.3气缸总设计 (11)3.3.1气缸输出力的有关计算 (11)3.3.2气缸耗气量相关计算 (13)3.3.3自由空气消耗量计算 (13)3.4气动元件的选择 (13)3.4.1电磁阀选型 (13)3.4.2消声器选型 (14)3.4.3节流阀选型 (15)4. 滚珠丝杠及滑块选型计算 (15)4.1 滚珠丝杠选型 (15)4.1.1滚珠丝杠导程计算 (15)4.1.2滚珠丝杠副的载荷及转速计算 (16)4.1.3滚珠丝杠扭矩计算 (16)4.1.4选定滚珠丝杠规格代号 (17)4.2 Y轴滑块选型 (17)4.2.1滑块选型计算 (17)4.2.2滑块选型确定 (18)5.步进电机的选型与计算 (19)5.1步进电机简介 (19)5.2加在电机上的转动惯量 (19)5.3加在电机上的总力矩 (19)5.4确定步进电机的型号 (20)5.5确定步进电机的控制器型号 (21)6.机械手三维建模 (23)6.1机械手整体三维结构图 (23)6.2 X轴移动机构外观设计 (25)6.3 Y轴移动机构外观设计 (26)6.4 Z轴移动机构外观设计 (28)7.部分外发加工零件编程与工程图 (30)7.1Y轴载板铣板编程 (30)7.2Y轴载板钻孔编程 (31)7.2.1加工Y轴载板孔CAD图层设置 (31)7.2.2载板与X轴固定板程序编程 (32)8.机械手装配 (33)8.1组装 (33)8.2部装 (34)8.2.1 X轴的组装 (34)8.2.2 Y轴的组装 (35)8.2.3 Z轴的组装 (35)8.3总装 (36)9.总结 (38)参考文献 (39)谢辞 (40)附录 (41)附录1 步进电机与电机驱动器实物图 (41)附录2 加强块工程图 (41)附录3 气缸安装板工程图 (42)附录4 立柱工程图 (42)附录5 KK安装板工程图 (43)附录6 机械手X轴实物图 (43)附录7 Z轴实物图 (44)附录8 物料运输装置实物图 (45)附录9 控制装置实物图 (46)1.绪论1.1选题背景近年来人口老龄化越来越严重，这意味着劳动力的减少，尤其是在以劳动力为竞争优势的中国，劳动力的减少意味着企业制造生产率的降低。
机械手的结构设计概述
机械手的结构设计概述机械手是一个具有机器运动能力的智能机器人。
它的结构设计不仅决定了它的灵活性和精度，还影响了它的可靠性、自适应性、生产效率等方面。
因此，机械手的结构设计是机械手研究的重点之一。
当前，机械手的结构设计种类繁多，但通常把它们分为以下几类：1. 串联结构机械手串联结构机械手是由一系列连接在一起的关节和杆件组成的。
它们通过各自的旋转或移动来实现运动，并在工作时组成某种形状。
串联结构机械手通常使用电机或液压装置来驱动，可以控制单个关节的角度或运动轨迹。
这种机械手结构具有自由度高、定位精度高、稳定性好的优点，在装配、搬运等方面应用非常广泛。
2.并联结构机械手并联结构机械手是由多个平行的连接在一起的链接和关节组成的，它们通过联动运动来实现工作。
并联结构机械手通常具有良好的稳定性和负载能力，并且可以同时控制多个连杆的位置和轨迹，使其在流水线、精密装配等领域的应用非常广泛。
3.混合结构机械手混合结构机械手是以上两种结构的组合，使用串联和并联结构相结合。
混合结构机械手的优缺点都与以上两种结构相尤显著。
在机械手设计过程中，各种结构的选择取决于需求和工作环境，以及对各种性能和特性的优化要求。
除了结构方面的设计，机械手还需要考虑其他因素，例如：1. 电气控制系统的设计，包括输入和输出控制信号的方式、传感器和执行器的适配，以及数据采集和处理；2. 结构材料的选择和成型方法的优化，以实现更高的刚性和韧性。
3. 负载和导向机构的设计优化，以确保精度被维持在一个最佳的范围内。
总之，机械手的结构设计是一个十分复杂的问题，需要综合考虑机械学、控制理论各方面的知识。
不同的应用环境和场合，对其要求有所不同。
因此，机械手的研究团队需要根据具体需求进行深入的研究，并合理地调整和改进机械手的各个部分，以实现更好地应用效果。
电动式关节型机器人机械手的结构设计
电动式关节型机器人机械手的结构设计电动式关节型机器人机械手的结构设计考虑到了机器人的运动能力、精度和稳定性，以下是该结构设计的一般要点：1.关节布局：电动关节机械手由多个关节连接组成，每个关节可以实现自由度的运动。
关节的布局应根据机械手的工作空间和运动需求来确定。
通常，机械手具有旋转关节和直线关节，旋转关节用于实现绕轴的旋转，而直线关节则用于实现沿直线的平移运动。
2.传动系统：机械手关节的运动通常由电机和传动系统驱动。
传动系统可能采用齿轮传动、带传动、蜗轮蜗杆传动等不同的机构形式。
在设计传动系统时，需要考虑到运动范围、速度要求、负载能力和精度要求。
3.传感器与反馈控制：为了保证机械手运动的准确性和稳定性，通常需使用传感器来获取关节位置、力矩和速度等反馈信息。
这些传感器可以包括编码器、力传感器、陀螺仪等。
反馈信息可以用于控制算法中，以校正位置误差、维持力平衡和实现闭环控制。
4.结构材料与强度：机械手在运动过程中要承受各种力和负载，因此需要采用足够强度和刚度的结构材料。
常见的材料包括铝合金、碳纤维复合材料和钢等。
在结构设计中，还应考虑到材料的质量与性能要求的平衡，以及机械手的重量和成本等因素。
5.控制系统：电动关节机械手还需要配备一个控制系统，用于运动规划和控制。
该控制系统可以包括传感器接口、运动控制器、通信模块等。
它可以接收来自传感器的反馈信息，根据预设的任务要求制定运动规划，并通过控制算法控制各个关节的运动。
总而言之，电动式关节型机器人机械手的结构设计需要综合考虑机械手的运动能力、精度和稳定性等因素。
从关节布局、传动系统、传感器与反馈控制、结构材料和强度、控制系统等多个方面进行设计，以满足具体应用的要求。
机械手的整体设计
机械手的整体设计机械手是一种能够模拟人手动作的机器装置，主要由结构、传动、控制和感知系统组成。
其整体设计需要考虑几个关键方面。
首先，机械手的结构设计要符合其应用场景和功能需求。
结构设计包括关节布置、臂长、工作空间以及末端执行器等。
关节布置决定了机械手的灵活性和工作能力，可以根据不同的任务需求选择串联或并联的关节布置。
臂长和工作空间决定了机械手的工作范围和工件的大小。
末端执行器根据实际需要可以设计成夹爪、吸盘、工具等各种形式，以满足不同的抓取和操作需求。
其次，机械手的传动系统设计要考虑到工作精度和负载能力。
传动系统一般采用电机和减速器、齿轮系统、链条或带传动等来实现。
电机和减速器的选型要根据所需的转速和扭矩来确定。
齿轮系统要考虑到传动效率和减震能力。
链条或带传动可以实现远距离传输力矩，适合大范围操作。
第三，机械手的控制系统设计必须保证其精确度和稳定性。
控制系统要能够实时获得机械手的位置、速度和力矩等信息，并能够根据需求进行实时调节和反馈。
控制系统一般包括传感器、运动控制器和执行器等。
传感器用于检测机械手各关节的位置和力量信息。
运动控制器负责解析传感器数据，计算运动轨迹和控制机械手的运动。
执行器对机械手进行动力输出，实现各关节的运动。
最后，机械手的感知系统设计要能够实时感知并识别环境中的物体和障碍物，以实现精确的操作。
感知系统一般包括视觉、力觉和力矩传感器等。
视觉传感器可以采集环境中物体的形状、颜色等信息，并通过图像处理算法进行识别和测量。
力觉传感器可以测量机械手与工件或环境之间的力量信息，实现更加精确的操作。
力矩传感器可以测量机械手各关节的力矩和负载情况，对控制系统提供实时反馈。
总而言之，机械手的整体设计需要考虑结构、传动、控制和感知等方面，以实现各种复杂的抓取和操作任务。
从结构设计到传动系统，再到控制和感知系统的设计，都要保证各个部分之间的协调和稳定性，以满足机械手在工业自动化、物流仓储、医疗卫生等领域的应用需求。
机械手的结构设计
编号:湖北文理学院理工学院本科毕业论文（设计）题目机械手的结构设计机械系机械设计制造及其自动化专业学号********学生姓名石杰指导教师丁文文起讫日期20 ~ 20第 1 页摘要本文简要介绍了电动式关节型机器人机械手的概念，机械手硬件和软件的组成，机械手各个部件的整体尺寸设计，气动技术的特点。
本文对机械手进行总体方案设计，确定了机械手的坐标形式和自由度，确定了机械手的技术参数。
同时，设计了机械手的夹持式手部结构，设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩。
设计了机械手的手臂结构。
设计出了机械手的气动系统，绘制了机械手气压系统工作原理图，大大提高了绘图效率和图纸质量，画出了机械手的装配图图。
关键词：工业机器人机械手电动电动式关节型机器人机械手第 2 页AbstractAt first, the paper introduces the conception of the industrial robot and the Eller. Dairy information of the development briefly. What ’s more, the paper accounts for the background and the primary mission of the topic. The paper introduces the function, composing and classification of the manipulator, tells out the free-degree and the form of coordinate. At the same time, the paper gives out the primary specification parameter of this manipulator,The paper designs the structure of the hand and the equipment of the drive of the manipulator. This paper designs the structure of the wrist, computes the needed moment of the drive when the wrist wheels and the moment of the drive of the pump.The paper designs the structure of the arm. The paper institutes two control schemes of according to the work flow of the manipulator. The paper draws out the work time sequencechart and the trapezium chart.KEY WORDS: Industrial robot robotelectric electric-type joints robot manipulator第 3 页目录第一章绪论 (5)1.1 绪言. (5)1.2 课题工作要求. (7)1.3 课题基本参数的确定. (8)第二章结构的设计 (10)2.1 手部的机构. (10)2.1.1 手指的形状和分类. (11)2.1.2 设计时考虑的几个问题. (11)2.1.3 手部夹紧的设计. (12)2.2 手腕结构设计. (13)2.2.1 手腕的自由度. (13)2.2.2 手腕的驱动力矩的计算. (13)2.3 手臂伸缩，升降的尺寸设计与校核. (18)2.3.1 手臂伸缩的尺寸设计与校核. (18)2.3.2 手臂升降的尺寸设计与校核 (19)第三章控制系统设计 (22)总结 (43)致谢 (44)结参考文献 (45)第 4 页第 1 章绪论1.1 绪言到目前为止，世界各国对“机器人机械手”还没有做出统一的明确定义。
机械手设计讲解
第一章绪论1.1课题研究的目的及意义随着工业自动化程度的提高，工业现场的很多易燃、易爆等高危及重体力劳动场合必将由机器人所代替。
这一方面可以减轻工人的劳动强度，另一方面可以大大提高劳动生产率。
例如，目前在我国的许多中小型汽车生产以及轻工业生产中，往往冲压成型这一工序还需要人工上下料，既费时费力，又影响效率。
为此，我们把上下料机械手作为我们研究的课题。
工业机械手是工业物流自动化中上网重要装置之一，是当今世界新技术革命的一个重要标志。
工业机械手是典型的机电一体化产品。
工业机械手的产生和推广是社会生产和发展的需要，也是现代生产和科技发展的新技术产品。
工业机械手已经在工业生产、资源开发、社会服务、排险救灾以及军事技术等方面发挥着愈来愈大的应用。
工业机械手的应用和推广已经并将获得极大的效益。
例如在机械制造工业、汽车工业等生产中采用电焊、弧焊、喷漆等机械手，可以大大提高劳动生产率，保证产品质量，改善劳动条件。
又如在微电子、医药等生产部门，采用机械手操作，可以消除人对产品的污染、确保产品质量。
机械手可以在有毒、噪音、高温、易燃、易爆等危险有害的环境中代替人长期稳定的工作，从根本上解决了操作者的安全保障问题。
因而在这方面应用和推广机器人技术是十分迫切和必要的。
近代工业机械手的原型可以从本世纪40 代算起。
当时适应核技术的发展需要开发了处理放射性材料的主从机械手。
50年代初美国提出了“通用重复操作机器人”的方案，59 年研制出第一工业机械手原型。
由于历史条件和技术水平关系，在60年代机械手发展较慢。
进入70 年代后，焊接、喷漆机械手相继在工业中应用和推广。
随着计算机技术、控制技术、人工智能的发展、机械手技术得到迅速发展，出现了更为先进的可配视觉、触觉的机器人所应用的机械手。
如美国Unimation公司PUMA系列工业机器人相关的机械手，即使由直流伺服驱动、关节式结构、多cpu 微机控制、采用专用语言编程的技术先进的机械手。
机械手的结构设计概述
机械手的结构设计概述1.引言机械手是一种能够模拟人手动作的机器人。
它由机械结构、传动系统、控制系统等组成，能够完成复杂的操作任务。
机械手的结构设计是实现其功能的关键，本文将概述机械手结构设计的基本原理和注意事项。
2.机械手结构设计的基本原理机械手的结构设计需要考虑多方面因素，包括运动范围、负载能力、精度要求等。
下面将从以下几个方面介绍机械手结构设计的基本原理。
2.1 运动范围机械手的运动范围是设计过程中需要优先考虑的因素之一。
根据实际应用需求和工作空间限制，确定机械手的自由度和关节点的数量。
通过合理的机构设计，使机械手能够在设定的空间内完成所需的运动。
2.2 负载能力机械手的负载能力是指机械手能够承受的最大负荷。
在结构设计过程中，需要确定机械手的承载能力，并采取相应的措施保证其安全可靠的运行。
2.3 精度要求机械手的精度要求是指其在执行任务过程中达到的动作精度。
根据实际应用需求，确定机械手的运动精度，并通过结构设计和控制系统的配合，实现所需的精度。
机械手的机构设计是机械手结构设计的核心内容。
根据机械手的运动范围、负载能力和精度要求，选择合适的机构类型，并进行机构参数的设计。
常用的机械手结构包括串联型、并联型、混联型等。
3.机械手结构设计的注意事项在进行机械手结构设计时，需要注意以下几点。
3.1 结构简单性机械手结构设计应尽量保持简单，以便降低制造成本和提高可靠性。
过于复杂的结构容易引入过多的摩擦和杂散力，影响机械手的运动性能。
3.2 重心分布机械手的结构设计应考虑重心分布的合理性。
合理的重心分布能够提高机械手的稳定性和运动精度。
机械手结构的刚度设计是确保机械手能够承受负载并保持稳定性的重要因素。
刚度设计需要考虑机械结构的材料、连接方式等因素。
3.4 节约能源在机械手的结构设计中，需要考虑节约能源的措施。
例如，采用合理的电力传动方式和减少摩擦损耗的材料选用等。
4.结论机械手的结构设计是实现其功能的关键。
机械手的结构设计
机械手的结构设计引言机械手是一种通过伺服驱动和控制系统来模拟人手的机械装置。
它在工业生产和其他领域中有着广泛的应用，能够完成繁重、危险或需要高精度操作的任务。
机械手的结构设计是其性能和功能的关键因素之一。
本文将介绍机械手的结构设计要点，并详细讨论机械手的关节和末端执行器设计。
机械手的结构设计要点机械手的结构设计要点包括机械结构的刚性和稳定性、关节的运动范围和精度、末端执行器的定位精度和负载能力等。
以下是具体的设计要点：1.机械结构的刚性和稳定性机械手的机械结构必须具有足够的刚性和稳定性，以确保在运动过程中不会出现过大的变形和振动。
为了提高机械结构的刚性，可以采用优质材料和适当的结构设计，例如增加加强筋和加强支撑结构。
2.关节的运动范围和精度关节是机械手中用于连接各个部件的关键部分，其运动范围和精度对机械手的性能影响很大。
关节的运动范围应能够覆盖所需操作的工作空间，并且需要具备足够的精度，以保证准确的定位和操作。
为了提高关节的精度，可以采用高精度的传感器和控制系统。
3.末端执行器的定位精度和负载能力末端执行器是机械手的工具部分，用于实际操作和执行任务。
末端执行器的定位精度和负载能力直接影响机械手的功能和应用范围。
为了提高末端执行器的定位精度，可以采用精密的传动机构和驱动系统，并进行合理的校准和校验。
为了提高末端执行器的负载能力，可以采用足够强度和刚度的材料，适当加强结构设计。
4.安全和可靠性机械手在工业生产中常常承担重要和危险的任务，因此安全和可靠性是非常重要的设计要点。
机械手的结构设计应考虑到不同应用场景的安全需求，例如设置安全保护装置、优化布局和减少潜在风险。
关节的设计关节是机械手中的关键组成部分，直接影响机械手的运动范围和精度。
以下是关节设计的要点：1.关节类型和结构关节可以分为旋转关节和平移关节两种类型。
旋转关节允许机械手在某个轴向上进行旋转运动，而平移关节允许机械手在某个轴向上进行线性运动。
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第三章智能机械手的整体结构设计智能机械手的结构设计应尽可能从仿生学的角度出发，通过设计出仿人形的多指智能手来代替人手完成各种精细复杂的操作。
它是机构、传动、控制三大系统的综合设计，人类的四肢经过了几十万年进化，经过了大自然的优胜劣汰的优化选择，可以说已经是最优的结构，所以本设计决定采用完全模仿能人手的结构。
3.1智能机械手的机构设计手的机构设计主要是确定机构的自由度、手指数目、机构原理、传动方案、关节、手掌的结构及几何尺寸、传感系统的布置位置。
首先要求机构具有较高的运动传动精度，较好的可控性和经济性;其次要求机构本身有较佳的机械特性。
本文智能机械手的设计主要包括以下七个方面：1)手指关节运动副的型式2)手指自由度3)手指数目4)手指的结构型式(关节的数目及相对姿态)5)手指材料6)手指具体结构设计7)手掌结构设计3.1.1手指关节运动副型式智能机械手的手指机构同其它任何机构一样，由若干构件组成，构件之间则通过运动副彼此相连，用来产生确定的运动。
运动副相当于人手的关节。
常见的运动副有转动副、移动副、螺旋副、圆柱副和球面副，它们的约束数分别为5、5、5、4和3，相应的自由度数目为l、1、1、2和3。
- - 16 - -由于各运动副都要借助于驱动器来实现。
而无论是转动的还是移动的驱动器又大多为一个自由度。
所以在智能机械手关节驱动中，可以采用的只有转动副、移动副和螺旋副3种。
但是采用移动副和螺旋副的关节只能够使手指获得直线运动，其灵活性明显要比只含转动副的手指要差，因此，本文所设计的智能机械手的运动副全部采用转动副。
3.1.2手指的自由度自由度多的优点是在满足指端到达空间指定点的前提下，可以调整末杆的姿态，从而保证手指与物体的接触处于最佳状态。
但是我们也可以看到，自由度增多，结构也更复杂，控制也更难。
对于2自由度的手指来说，虽然不存在抓取和操作物体的灵巧性，但其智能机械手的结构设计和控制设计都很方便。
本文设计的智能机械手每个手指有2个关节。
3.1.3手指的数目人手能够抓取各种不同形状、不同材质的物体，其根本原因在于人手能采取各种各样的抓取姿态去适应特殊的任务要求。
智能机械手的手指数目若小于3个，则无法完成对抓取物体的微细操作，当手指数为5时，是仿造人手的手指数目和结构，具有很多优势，如果技术允许可以完成人手的所有动作如图2-1，而且如果作为人的假肢则必须为5指。
若手指数目多于5，由于每个关节需要分别独立驱动，如果再加上若干传感器，规划过程和控制过程都相当复杂，很难保证实时性，所以智能机械手的手指数目一般取3到5个手指。
从仿生学角度出发，为能实现对各种不同形状物体的抓取，本文设计的智能机械手的手指数目取为5个。
- - 17 - -图3-1人类手指对任意物体的抓取方式通过对人手抓取任意物体方式的分析，可以将人手的抓取方式分为:手掌接触抓取、手指内侧接触抓取、手指侧面接触抓取、3个虚拟指的抓取、混合抓取等。
而智能机械手对物体的操作即是实现不同抓取方式之间在的转换的运动。
其中前三者为人手抓取的基本类型，可以实现其它几种类型的抓取。
(1).指端接触抓取将大拇指作为“虚拟指1”，另外四指作为“虚拟指2”的相对面抓取。
它具有良好的抓取灵活性，抓取精度较高，但在抓取稳定性及抓取力上受到一定限制。
(2).手掌接触抓取定义手掌为“虚拟指1”，除大拇指外的四指为“虚拟指2”的相对面抓取。
它以牺牲抓取灵活性以换取抓取的稳定性，手掌及各指的大面积接触被抓物使手抓充分发挥出抓取力，同时提供足够的摩擦力。
大拇指可以用以增加抓力，因此这种抓取方法保证了最大的抓取力和抓取稳定性。
(3).侧接触抓取大拇指为“虚拟指1”，食指朝大拇指的侧面为“虚拟指2”接触面的抓取，其抓取灵活性和稳定性介于指端接触抓取和手掌接触抓取之间。
- - 18 - -- - 19 - -本文所设计的五指智能机械手结构简单，易于控制，又能满足它对于各个应用环境都能很好的适应的功能要求，进而验证了选择手指数目的正确性3.1.4手指的结构形式Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ图3-2 由2个转动副构成的手指结构对于2自由度手指，按照关节轴线之间是否平行、相交垂直和交错垂直三种情况，共有9种不同的关节配置。
由于轴线相交垂直使得传动布置较为困难，去掉这些情况还有4种组合，如图3-2所示。
从手指的控制方面以及本文研究对象的具体要求，采用第Ⅱ种手指结构。
3.1.5手指的材料为减轻重量，同时也由于手指所抓取物体一般都不是很大，所以，手指的结构材料一般选用铝合金，本文设计采用7A04(超硬铝)为材料，刚度、强度好，重量轻。
在一些特殊情况下，也可以采用碳素钢、铸钢、合成朔料等。
一般在手指的表面再粘附一层橡胶或软塑料等材料，以减小手指与物体接触时的冲击，同时也可以增大接触摩擦力。
3.1.6手指具体结构设计通过以上对智能机械手手指的结构分析，我们得出了手指的具体结- - 20 - -构。
由于智能机械手采取模块化设计，五个手指结构基本相同，其具体结构如图3-3至3-5所示，具有以下特点：1.每指关节采用了由螺钉装配的活耳片，使手指关节的装拆更方便。
2.指根座上预留螺钉孔，使五指能很容易的装配在手掌上。
3.除了传动轴和手掌外，整个手指采用7A04材料;强度高，刚性好，重量轻。
4.表面材料为橡胶，可减少手指与物体接触时的冲击和增大磨擦图3-3 拇指结构图3-4 食指结构图3-5 中指、无名指、小拇指结构3.1.7 手掌结构设计研究出来的智能机械手可以分为具有手掌(以DLR手为代表)和不具有手掌(以JPL手为代表)两类。
没有手掌的智能手，其抓取和操作的灵巧性都比较好，对抓取尺寸比较小的物体并对其进行微细操作有利;而具有手掌的智能机械手，当手掌及各指的大面积接触被抓物体能使手爪充分发挥出抓取力，同时提供足够的摩擦力，从而大大提高其抓取稳定性。
就一般性和通用性而言，手指抓取应先以稳定性为前提，而且可以通过优化设计来弥补灵活性的不足，故本文研究对象选择有手掌的结构形式。
手掌结构设计较为复杂，要考虑的因素很多，因为它随着手指结构的不同而不同，几乎没有通用性。
设计手掌主要考虑了手指根指座的支撑和定位安排、电机的安装定位、信号线的布置等因素。
根据仿生学本文设计的手掌结构如图3-6所示：- - 21 - -图3-6智能机械手的手掌结构它具有以下特点：1.手掌的内部为一空腔，便于安装电机，引出驱动绳索和各种信号线；2.手掌的掌心处为一平面，便于与手指配合抓握物体；3.采用LC4为材料，刚度、强度好，重量轻。
3.2 智能机械手传动方式的设计常见的几种比较常用的机械传动机构主要有以下几种：1.齿轮传动：齿轮传动效率高，结构紧凑，工作可靠，寿命长传动比稳定等。
2.蜗杆传动：蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力，传动比大，冲击载荷小，传动平稳，噪音低；并具有自锁性。
3.带传动：带传动是由固联于主动轴上的带轮，固联于从动轴上的带轮和紧套在两轮上的传动带组成。
带传动具有结构简单，传动平稳，造价低廉以及缓冲吸振等特点。
主要的带传动类型有v带传动多楔带传动和同步- - 22 - -带传动。
4.链传动：它由链条和主，从动链轮所组成。
链轮上制有特殊齿形的齿，依靠链轮轮齿与链节的啮合来传动动力。
链传动的优点是能保持准确的平均传动比，传动效率高轴上所受径向力小；但同时存在两根平行轴只能同向回转传动不能保持恒定的瞬时传递比。
综上所述，根据智能机械手对于传动机构各种要求以及综合考虑个传动形式的优劣情况具体选择确定了各手指关节的传动机构。
拇指2个关节、食指2个关节和其余3个手指的第一个关节共7个电机。
传动方式拇指关节1采用锥齿轮传动（如图3-7所示），关节2采用蜗轮蜗杆传动；食指2个关节都采用蜗轮蜗杆传动（如图3-8所示）；中指、无名指和小拇指的关节1采用蜗轮蜗杆，关节2采用带轮传动（如图3-9所示）。
图3-7 锥齿轮传动简图- - 23 - -图3-8 蜗轮蜗杆传动简图图3-9 带轮传动简图- - 24 - -3.3 智能机械手驱动动方式的设计驱动系统是机械手的重要组成部分，对系统的性能和操作能力具有决定性的作用。
在一般情况下，机械手的驱动系统由驱动器和传动系统两部分组成。
驱动器是驱动系统的核心部件，用以产生运动和力；传动系统将运动和力从驱动器传递到智能机械手各手指的关节。
常见的驱动方式有：电驱动：它是是技术最成熟、应用最广泛的一种驱动方式,为大多数智能机械手所采用。
从电机的静态刚、动态刚度、加速度、线性度、维护性、噪音等技术指标来看，是综合性能最好的一种。
液压驱动;它具有很好的稳定性和可靠性、很高的力矩体积比、很强的阻转能力,驱动器的结构简单并且价格便宜等。
但是,在智能机械手中采用液压驱动方式有很大的难度和弊端,如:存在较大的泄漏流量,微型阀对污染物十分敏感等。
气压驱动：能量存储方便;传动介质空气来源于大气,获取很方便;气压传动具有抗燃、防爆及不污染环境;且具有柔性，但是驱动器的刚度和空气的可压缩性有关,通常是很低的,并且驱动器的动态性能较差。
其它的新型驱动；如压电陶瓷驱动、可伸缩性聚合体驱动等。
综合比较以上各种驱动方式的优缺点考虑到电驱动的技术比较成熟，而且电驱动具有良好的静态，动态刚度；大的加速度；好的线性度、易于维护、噪音低等这些优点，电驱动的综合性能明显比液压驱动和气压驱动来的所以选择电驱动作为智机械手的驱动方式。
3.4 电机的选择智能机械手的选择电机一般从电机的转速和扭矩方面的性能做为主要数据来考虑，一般根据资料人手手指的运动速度为4-5mm/s左右，根据各手指的传动比以及传动机构具体形式，根据估算得电机的转速应该在- - 25 - -1918r/min左右。
而且考虑到智能机械手的手指尺寸非常小一般的电机根本就不适用。
必须选用微型电机根据综合比较国内外个厂家生产的微型电机的性能最终选择了faulhaber公司生产的MicroMo 1516-006SR +型号的微型电机。
因为电机的转速比较大，在联接机械传动部分之前，首先通过减速发动机进行了一次减速，由于其型号要与所选的电机型号相配，通过查阅资料进行比较，选用了与其配套的Gearhead Micro 15/5型齿轮减速箱。
3.4 智能机械手总体结构尺寸的设计人类的4肢经过了几十万年进化, 经过了大自然的优胜劣汰的优化选择, 可以说已经是最优的结构。
所以，机器人智能机械手的结构尺寸可以参考人类手指的长度比例，并加以适当放大或缩小，或根据所设计的智能机械手的使用场合作适当的尺寸调整，根据测量本人手指的具体尺寸，给出智能机械手总体尺寸的参考，最后确定出智能机械手的总体结构尺寸.。
图3-10 智能机械手装配图- - 26 - -通过对智能机械手手指、手掌以及驱动和传动系统的结构设计，我们得出了智能机械手总体结构，装配图如图3-10所示。