多自由度机械手设计说明书

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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

六自由度机械手设计说明书

机械设计课程设计说明书

六自由度机械手

上海交通大学机械与动力工程学院专业机械工程与自动化

设计者：李晶（52）

李然（16）

潘楷（45）

彭敏勤（47）

童幸（49）

指导老师: 高雪官

前言

在工资水平较低的中国，制造业尽管仍属于劳动力密集型，机械手的使用已经越来越普及。那些电子和汽车业的欧美跨国公司很早就在它们设在中国的工厂中引进了自动化生产。但现在的变化是那些分布在工业密集的华南、华东沿海地区的中国本土制造厂也开始对机械手表现出越来越浓厚的兴趣，因为他们要面对工人流失率高，以及交货周期缩短带来的挑战。

机械手可以确保运转周期的一贯性，提高品质。另外，让机械手取代普通工人从模具中取出零件不仅稳定，

而且也更加安全。同时，不断发展的模具技术也为机械手提供了更多的市场机会。

可见随着科技的进步，市场的发展，机械手的广泛应用已渐趋可能，在未来的制造业中，越来越多的机械手将被应用，越来越好的机械手将被创造，毫不夸张地说，机械手是人类是走向先进制造的一个标志，是人类走向现代化、高科技进步的一个象征。因此如何设计出一个功能强大，结构稳定的机械手变成了迫在眉睫的问题。

一.设计要求和功能分析 4

二.基座旋转机构轴的设计及强度校核 5

三.液压泵俯仰机构零件设计和强度校核8

四.左右摇摆机构零件设计和强度校核11

五.连腕部俯仰机构零件设计和强度校核14

六.旋转和夹紧机构零件设计和强度校核19

七.机构各自由度的连接过程25

八.设计特色28

九.心得体会28

十.参考文献30

十一.任务分工31

十二.附录（零件及装配图）31

设计要求

3自由度机械手设计说明书

一、确定机械手设计方案 (3)

1.1、机械手基本形式和自由度数的选择 (3)

1.2、机械手手部夹紧结构方案设计 (4)

1.3、机械手的手臂（水平方向和垂直方向）结构方案设计 (4)

1.4、机械手的腰座结构方案设计 (4)

二、部分执行机构的理论分析和设计计算 (5)

2.1、手爪执行机构的分析计算及相关尺寸的确定 (5)

2.1.1、手抓的力学分析 (5)

2.1.2、手爪夹紧力和驱动力的的计算 (7)

2.1.3、液压缸主要参数的确定 (8)

2.2、水平手臂的设计和计算 (10)

2.3、机身升降机构的计算 (11)

2.3.1、手臂偏重力矩的计算 (11)

2.3.2、升降不自锁条件分析计算 (12)

2.3.3、手臂做升降运动的液压缸驱动力的计算以及相关尺寸的确定

(13)

2.4、驱动回转轴回转的电机选型有关参数计算 (15)

2.4.1、有关参数的计算 (15)

2.4.2、电机型号的选择 (16)

2.5、液压传动系统设计 (17)

2.5.1、确定液压系统基本方案 (17)

2.5.2、拟定液压执行元件运动控制回路 (17)

2.5.3、液压源系统的设计 (17)

2.5.4、绘制液压系统图 (18)

三、机械手控制系统的硬件设计 (18)

3.1、机械手工艺过程与控制要求 (18)

3.2、机械手的作业流程 (18)

3.3、机械手操作面板布置 (19)

3.4、控制器的选型 (19)

3.5、控制系统原理分析 (20)

3.6、I/O地址分配 (20)

3.7、PLC原理接线图 (21)

四、参考文献 (21)

六自由度机械手设计说明书要点

六自由度机械手设计说明书

设计参数

摘要

随着现代科技和现代工业的发展，工业的自动化程度越来越高。工业的自动化中机械手发挥了相当大的作用，小到机床的自动换刀机械手，大到整个的全自动无人值守工厂，无一不能看到机械手的身影。

机械手在工业中的应用可以确保运转周期的连贯，提高品质。另外，由于机械手的控制精确，还可以提高零件的精度。机械手在工业中的应用十分广泛，如：

一、以提高生产过程中的自动化程度

应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。

二、以改善劳动条件，避免人身事故

在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，以机械手代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。

三、可以减轻人力，并便于有节奏的生产

应用机械手代替人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产。

应用前景

工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来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，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。

五自由度机械手说明书01

1 绪论

1.1 工业机器人简介]1[

早在20世纪初，随着机床、汽车等制造业的发展就出现了机械手。1913年美国福特汽车工业公司安装了第一条汽车零件加工自动线，为了解决自动线、自动机的上下料与工件的传送，采用了专用机械手代替人工上下料及传送工件。可见专用机械手就是作为自动机、自动线的附属装置出现的。

“工业机器人”这种自动化装置出现的比较晚。但是自从世界上第一台工业机器人问世之后，不同功能的机器人也相继出现并且活跃在不同的领域，从天上到地下，从工业拓广到农业、林、牧、渔，甚至进入寻常百姓家。机器人的种类之多，应用之广，影响之深，是我们始料未及的。

本课题所指的工业机器人，或称机器人操作臂、机器人臂、机械手等。从外形来看，它和人的手臂相似，是由一系列刚性连杆通过一系列柔性关节交替连接而成的开式链。这些连杆就像人的骨架，分别类似于胸，上臂和下臂，工业机器人的关节相当于人的肩关节、肘关节和腕关节。操作臂的前端装有末端执行器或相应的工具，也常称为手或手爪。手爪是由两个或多个手指所组成，手指可以“开”与“合”，实现抓去动作和细微操作。手臂的动作幅度一般较大，通常实现宏观操作。

工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；圆柱坐标型工业机器人示意图控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。

六自由度机械手设计

在工业自动化领域中，六自由度机械手被广泛应用于各种生产线上。

机械手的设计需要考虑到其功能需求、结构设计和控制系统的设计等多个

方面。本文将从这三个角度，详细介绍如何设计一个六自由度机械手。

首先，机械手的功能需求包括其工作范围、负载能力和精度等。机械

手的工作范围决定了其能够覆盖的空间范围，而负载能力决定了其能够携

带的物体的重量。精度则决定了机械手在操作过程中的定位精度和稳定性。在设计过程中，需要根据具体的应用场景来确定这些参数，并且在满足需

求的前提下尽可能最优化。

其次，机械手的结构设计决定了其运动灵活性和稳定性。六自由度机

械手一般由基座、臂、腕和手指等部分组成，每个部分都有自己的运动自

由度。在设计过程中，需要综合考虑各个自由度的运动范围、连杆长度和

连接方式等因素。同时，还需要考虑机械手的整体结构是否牢固，是否方

便维护和安装等。

最后，机械手的控制系统设计包括运动控制和感知控制两个方面。运

动控制主要包括运动规划和轨迹控制等，通过对机械手的运动轨迹进行规

划和控制，使其能够精确地完成指定的任务。感知控制主要是通过传感器

来获取机械手和外部环境的信息，并根据这些信息来做出相应的调整。在

设计过程中，需要选择合适的传感器，并设计相应的算法来实现感知控制。

综上所述，六自由度机械手的设计需要考虑到功能需求、结构设计和

控制系统设计等多个方面。只有在这三个方面都充分考虑到，并且在满足

需求的前提下进行优化，才能设计出一台性能稳定、功能完备的六自由度

机械手。通过不断改进和创新，相信未来的六自由度机械手会在工业自动化领域有着更加广阔的应用前景。

毕业设计论文说明书：多自由度机械手设计(五个自由度)

4 机械手各部件的载荷计算 ............................................................................. 12
4.1 设计要求分析................................................................................................ 12 4.2 手指夹紧机构的设计.................................................................................... 12 4.3 手臂伸缩机构载荷的计算............................................................................ 13 4.4 手臂俯仰机构载荷的计算............................................ 错误！未定义书签。 4.5 机身摆动机构载荷力矩的计算.................................... 错误！未定义书签。 4.6 初选系统工作压力........................................................ 错误！未定义书签。

(完整版)六自由度机械手

摘要 (2)

第一章绪论 (3)

1.1. 工业机器人概述 (3)

1.2机械手的组成和分类 (4)

1.2.1. 机械手的组成 (4)

1.2.2. 机械手的分类 (5)

第二章机械手的设计方案 (7)

2.1 机械手的“坐标形式”与“自由度” (7)

2.2 机械手的主要参数 (8)

第三章手部结构的设计 (9)

3.1 末端执行器的设计 (9)

3.1.1蜗杆蜗轮型号选择 (10)

3.1.2 驱动电机型号选择 (10)

3.1.3联轴器的选择 (11)

3.2 手腕回转装置设计 (11)

3.2.1 驱动电机的选择 (12)

3.2.2 锥齿轮的设计 (13)

第四章腕部结构设计 (16)

4.1 腕部俯仰结构设计 (16)

4.1.1 驱动电机的选择 (16)

4.1.2 内啮合齿轮的设计 (17)

4.2 手腕左右摆动结构设计 (18)

第五章肘部与肩部的设计 (19)

5.1 肘部结构设计 (19)

5.1.1 驱动电机的选择 (20)

5.1.2内啮合齿轮的设计 (21)

5.2 肩部结构设计 (22)

5.2.1驱动电机的选择 (22)

5.2.2 锥齿轮的设计 (23)

第六章底座的设计 (23)

6.1 驱动电机的选择 (24)

6.2 蜗轮蜗杆的选择 (24)

第七章：ADAMS 模型的建立与仿真 (25)

7.1 手部模型的建立 (25)

致谢 (29)

参考文献 (29)

摘要

本次所设计的作品是“六自由度机械手”。六自由度即：腰部回转、肩部摆动、肘部摆动、腕部左右摆、腕部俯仰摆和腕部回转，最终实现“末端执行器”的夹持动作。

3个自由度机械手设计

机械手的结构有很多种，其中，以机械手的自由度作为分类标准可以分为三类：二自由度机械手、三自由度机械手和四自由度机械手。本文主要介绍三自由度机械手的设计。

1. 三自由度机械手简介

三自由度机械手指的是机械手自由度为3，可以完成三个轴向运动的机械手。

人们通常使用三自由度机械手进行精确的三维组装任务，如电子产品的组装等。

三自由度机械手通常由两个平移轴和一个旋转轴组成。其中，旋转轴是沿垂直

于平面运动的。机械手的三个自由度分别称为：Base、Shoulder和Elbow。

2. 三自由度机械手的设计

设计三自由度机械手的第一步是确定机械手的尺寸和负载能力。然后，需要选

择机械手所需的驱动器类型，如直流电机或步进电机等。接下来，需要确定每个自由度的运动范围，包括最大旋转角度和各轴的工作范围。

在确定机械手的基本参数后，接下来需要选择机械手的结构类型。目前，常见

的三自由度机械手结构包括球丝机械手、气动机械手和升降机械手等。其中，球丝机械手具有高精度和高信度的特点，但它的制造成本较高；气动机械手主要用于一些要求速度较快的场合，但不太适合精度要求较高的组装任务；升降机械手适用于较小的工作空间。

在选择机械手的结构类型后，需要设计机械手的关节和连接杆。机械手的关节

通常采用旋转关节和平移关节，连接杆和支撑结构需要考虑机械手的负载和刚度要求。

3. 三自由度机械手的应用

三自由度机械手具有广泛的应用前景。它们可以用于精密组装、准确定位和定

点操作等任务。下面主要从以下几个方面介绍三自由度机械手的应用。

3.1 电子产品组装

机械手设计说明书 - 制造自动化

1.总体方案设计

根据课题设计任务书的要求，确定总体方案：

1.抓重：10kg

2.坐标形式：圆柱坐标

3.自由度：3

定为方式：机械挡块（行程开关）。

驱动方式：液压驱动。

控制方式：PLC（可编程序控制）

定位精度：±2mm。

机械手的工作原理图如图1-1所示

手部1采用夹钳式，具体为单支点回转型夹紧机构。动力采用单作用液压缸2驱动夹紧，反向则由弹簧复位而松开手指。

手臂的伸缩采用双作用液压缸３驱动，伸缩过程采用双导管导向，在导向的同时，亦起到了一定的支撑作用，大大减少活塞杆的受力。夹紧缸的压力油经其中一导管进入缸内，此结构能使油管布置更加紧凑。

手臂的回转采用摆动液压缸４驱动，此摆动缸设计成输出轴固定不动，而使缸体转动从而带动整个手臂回转运动。

双作用液压缸5驱动手臂做升降运动

图1-1 机械手工作原理图

2.手部设计

手部（亦称抓取机构）是用来直接握持工件的部件，由于被握持工件的形状、尺寸大小、重量、材料性能、表面处理等的不同，则机械手的手部机构是多种多样的，大部分的手部结构是根据特定的工件要求而设计的（林建龙，王小北，2003）。常用的手部，按其握持工件的原理，大致可分成夹持式和吸附式两大类。本设计采用常用的夹钳式手

部结构，它是最常见的夹持式结构。

夹钳式手部是由手指、传动机构和驱动装置三部分组成的，它对抓取各种形状的工件具有较大的适应性，可以抓取轴、盘和套类零件（殷际英，何广平，2003）。一般情况下多采用两个手指，少数采用三指或多指。本设计中的工件是棒料，所以选择较简单的两指结构。

夹钳式手部设计的基本要求：

五自由度机械手结构设计

引言

机械手是一种具有多自由度的机械装置，可以模拟人类手臂的运动。在自动化生产领域，机械手的应用十分广泛。本文将介绍一种五自由度机械手的结构设计。

一、机械手的自由度

机械手的自由度是指机械手能够同时执行的独立运动的个数。常见的机械手自由度有1自由度、2自由度、3自由度等。具有更多自由度的机械手可以实现更复杂的操作。

二、五自由度机械手的结构

五自由度机械手由五个关节连接而成，每个关节都可以进行独立的旋转运动。这五个关节分别为：

1.基座关节：机械手的底部，负责固定机械手的整体结构。

2.肩关节：负责控制机械手在水平平面上的旋转运动。

3.肘关节：负责控制机械手在垂直平面上的旋转运动。

4.腕关节1：负责控制机械手前后的旋转运动。

5.腕关节2：负责控制机械手上下的旋转运动。

通过这五个关节的协调运动，机械手可以灵活地完成各种任务。

三、五自由度机械手的工作原理

五自由度机械手的工作原理是将电机或液压驱动系统与关节连接。通过控制电机或液压驱动系统的速度和方向，可以实现机械手关节的旋转运动。

控制系统通过传感器获取机械手各个关节的位置和速度信息，然后根据预设的运动轨迹，计算出每个关节应该旋转的角度。控制系统通过发送控制信号给电机或液压驱动系统，实现机械手的运动。

四、五自由度机械手的应用

五自由度机械手的应用十分广泛，主要用于以下领域：

1.自动化生产线：机械手可以承担一些重复性、繁琐或危险的操作，提

高生产效率和安全性。

2.医疗领域：机械手可以用于手术辅助、康复训练等领域，提高手术精

确度和患者康复效果。

3个自由度机械手设计

在工业自动化领域，机械手是一种高度灵活、可编程的装置，用于执

行各种重复性任务。机械手的自由度决定了其在空间中能够完成的运动和

操作。在本文中，我们将讨论三种常见的3个自由度机械手设计。

1.旋转-伸缩-平移机械手

旋转-伸缩-平移机械手通常由三个关节组成，每个关节负责一个自由度。这种机械手的第一个关节可以使机械手绕固定基座旋转，提供良好的

基本操作空间。第二个关节负责伸缩功能，可以改变机械手的工作距离和

抓取能力。第三个关节负责平移功能，使机械手能够在水平方向上移动物体。这种设计的机械手适用于需要在一个平面上操作的应用，例如装配、

包装和搬运。

2.平移-伸缩-旋转机械手

平移-伸缩-旋转机械手与旋转-伸缩-平移机械手相似，只是关节的顺

序有所不同。第一个关节负责平移功能，使机械手能够在垂直方向上移动

物体。第二个关节负责伸缩功能，可以改变机械手的工作距离和抓取能力。第三个关节负责旋转功能，可以绕固定基座旋转。这种设计的机械手适用

于需要在垂直方向上操作的应用，例如装卸货物、搬运瓶子或管道。

3.旋转-平移-伸缩机械手

旋转-平移-伸缩机械手也由三个关节组成，但关节的顺序与旋转-伸

缩-平移机械手截然不同。第一个关节负责绕固定基座旋转，第二个关节

负责在垂直方向上平移，第三个关节负责伸缩功能。这种设计的机械手适

用于需要在三维空间中灵活操作的应用，例如装配零件、拆卸设备或进行

复杂的精密操作。

这三种3个自由度机械手设计都在不同程度上提供了空间灵活性和操作能力。根据具体的应用需求和可用空间，可以选择适合的设计。此外，机械手的自由度还可以根据需要进行扩展，以适应更复杂的任务和环境。机械手的设计和应用一直在不断发展和创新，为工业生产和自动化提供更大的便利和效率。

机械手设计剖析

一、总体方案设计

1.1设计任务

基本要求:

设计一个多自由度机械手（至少要有三个自由度）将最大重量为40Kg的工件，由车间的一条流水线搬到别一条线上；

二条流水线的距离为：1000mm；

工作节拍为：70s；

工件：最大直径为160mm 的棒料；

1.2总体方案确定

1.2.1自由度

自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，但是一般不包括手部（末端操作器）的开合自由度。自由度表示了机器人灵活的尺度，在三维空间中描述一个物体的位置和姿态需要六个自由度。

机械手的自由度越多，越接近人手的动作机能，其通用性就越好，但是结构也越复杂，自由度的增加也意味着机械手整体重量的增加。轻型化与灵活性和抓取能力是一对矛盾，，此外还要考虑到由此带来的整体结构刚性的降低，在灵活性和轻量化之间必须做出选择。工业机器人基于对定位精度和重复定位精度以及结构刚性的考虑，往往体积庞大，负荷能力与其自重相比往往非常小。一般通用机械手有5～6个自由度即可满足使用要求（其中臂部有3个自由度，腕部和行走装置有2～3个自由度），专用机械手有1～2个自由度即可满足使用要求。在控制器的作用下，它执行将工件从一条流水线拿到另一条流水线这一动作。在满足前提条件上尽量使结构简单，所以我们这次选择5自由度机械手。

1.2.2机械手基本形式的选择

常见的工业机械手根据手臂的动作形态,按坐标形式大致可以分为以下4种: (1)直角坐标型机械手：

特点：操作机的手臂具有三个移动关节，其关节轴线按直角坐标配置。

优缺点：结构刚度较好，控制系统的设计最为简单，但其占空间较大，且运动轨迹单一，使用过程中效率较低。

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。

多自由度关节式机械手的结构设计

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。

机械手说明书

前言

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。机械手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，并越来越广泛地得到了应用。例如：在机床加工，装配作业，劳动条件差，单调重复易于疲劳的工作环境以及在危险场合下工作等。

随着工业技术的发展，工业机器人与机械手的应用范围不断扩大，其技术性能也在不断提高。在国内，应用于生产实际的工业机器人特别是示教再现性机器人不断增多，而且计算机控制的也有所应用。在国外应用于生产实际的工业机器人多为示教再现型机器人，而且计算机控制的工业机器人占有相当比例。带有“触觉”，“视觉”等感觉的“智能机器人”正处于研制开发阶段。带有一定智能的工业机器人是工业机器人技术的发展方向。

第1章液压机械手总体方案设计

机械手总体设计方案拟定

机械手是能够模仿人手的部分动作，按照给定的程序，轨迹和要求，实现自动抓取、搬运或操作动作的自动化机械装置。在工业中应用的机械手称为“工业机械手”。能够配合主机完成辅助性的工作，随着工业技术的发展，机械手能够独立地按照程序，自动重复操作。

根据课题的要求，机械手需具备上料，翻转和转位等功能，并按照自动线的统一生产节拍和生产纲领完成以上动作。设计可参考以下多种设计方案：

采用直角坐标式，自动线呈直线布置，机械手在空中行走，按照顺序完成上料、翻转、转位等功能。这种方案结构简单，自由度少，易于