关节机械手腕部设计
论机械手腕的结构设计
论机械手腕的结构设计【摘要】当今时代，科技飞速发展，各类高科技产品层出不穷。
像机器人这类高科技产品也在不断的进行技术的革新。
对一个机器人而言，手腕是一个很关键的部位，它是连接末端执行器与手臂的关键，是连接手部和臂部的重要部件，具有改变或调整工件方位的作用。
本文对机械手腕的结构设计进行了相关的研究，对整个设计工作和造型的过程进行了介绍和总结。
【关键词】机械手腕；结构设计；自由度；设计要求引言近代自动控制技术领域出现了机械手这样的一项新的技术，这种技术在近代机械制造生产中起着重要的作用。
机械手的迅速发展是基于它的优越性被越来越多的人接受，它讷讷个够大大的改善工人劳动的条件，提高劳动生产率，加快现代工业实现自动化的步伐。
为此这项技术受到了国家的高度重视，国家在这方面投入了很多的资金和科技人才进行研究。
在我国，机器人的设计制造有了很快的发展，取得了可喜的成果，受到了机械工业的亲睐，并逐渐成为一门重要的学科。
1机械手腕的总体设计介绍手腕是连接手臂和末端执行器的重要结构，是联接手部和臂部的部件。
手腕的作用就是调整工件的方向，为此在设计上它具有独立的自由度。
拥有独立的自由度后，可以使机器人的末端执行器能够处于空间中的任意方向，这就要求腕部能够实现空间三个坐标轴的旋转运动。
这三个轴就相当于腕部运动的三个自由度。
根据不同的设计要求，手腕的自由度不一定是三个自由度，可以是一个或者两个及多个。
手腕自由度的设计和选用是和机器人的加工工艺、工件的位置放置、工件定位和其通用性等有密切关系的。
2机械手腕结构设计2.1腕部的结构特点腕部的结构通常采用的是转动方式，有的一些也会采用短距离的平移方式。
这些结构设计是根据转动的特点不同来定的。
用于手腕关节转动的可以分为弯转和滚转两种形式。
2.1.1单自由度手腕单自由度的手腕主要是由两个不同的关节组成的来实现改变工件方位的。
构成单自由度的手腕不能是相同的两个关节，必须是不同的两个关节的组合。
机器人手部设计
§4-5手部设计
一、概述 工业机器人的手部(Hand)也叫做末端操作器
(End-effector)，它是装在工业机器人手腕上直 接抓握工件或执行作业的部件。人的手有两种 含义：第一种含义是医学上把包括上臂、手腕 在内的整体叫做手；第二种含义是把手掌和手 指部分叫做手。工业机器人的手部接近于第二 种含义。
3.按手指或吸盘数目分 机械手爪可分为：二指手爪、多指手瓜。 机械手爪按手指关节分：单关节手指手爪、多关节手指手爪。 吸盘式手爪按吸盘数目分：单吸盘式手爪、多吸盘式手爪。 图4-49所示为一种三指手爪的外形图，每个手指是独立驱动的。
这种三指手爪与二指手瓜相比可以抓取像立方体、圆柱体、球体 等不同形状的物体。图4-50所示为一种多关节柔性手指手爪，它 的每个手指具有若干个被动式关节(PassivejointS)，每个关节不是 独立驱动。在拉紧夹紧钢丝绳后柔性手指环抱住物体，因此这种 柔性手指手爪对物体形状有一种适应性。但是，这种柔性手指并 不同于各个关节独立驱动的多关节手指。
工业机器人手部的特点：
(1)手部与手腕相连处可拆卸。手部与手腕有机械接 口，也可能有电、气、液接头，当工业机器人作业对 象不同时，可以方便地拆卸和更换手部。
(2)手都是工业机器人末端操作器。它可以像人手那 样具有手指，也可以是不具备手指的手；可以是类人 的手爪，也可以是进行专业作业的工具，比如装在机 器人手腕上的喷漆枪、焊接工具等。
简述机械手结构的设计和分析
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。
机械手腰座结构的具ຫໍສະໝຸດ 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。
• A.直角坐标机器手结构
直角坐标机器手的空间运动是用三个相互垂直的直线运动来实现的。由于直 线运动易于实现全闭环的位置控制，所以，直角坐标机器手有可能达到很高 的位置精度（μm级）。但是，这种直角坐标机器手的运动空间相对机器手的 结构尺寸来讲，是比较小的。因此，为了实现一定的运动空间，直角坐标机 器手的结构尺寸要比其他类型的机器手的结构尺寸大得多。
• 3.要设有可靠的传动间隙调整机构，以减小空回 间隙，提高传动精度。
机械手腕部具体采用方案
考虑数控机床加工的具
体形式及对机械手上下料 作业时的具体要求，在满 足系统工艺要求的前提下 提高安全和可靠性，为使 机械手的结构尽量简单， 降低控制的难度，本设计 手腕不增加自由度，实践 证明这是完全能满足作业 要求的，3个自由度来实 现机床的上下料完全足够。
机械手手爪具体采用方案
结合具体的工作情 况，本设计采用连杆 杠杆式的手爪。驱动 活塞往复移动，通过 活塞杆端部齿条，中 间齿条及扇形齿条使 手指张开或闭合。手 指的最小开度由加工 工件的直径来调定。 本设计按照工件的直 径为50mm来设计。
工业机器人4[1].3_臂部手腕设计
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Pq Fm Fg
2、臂部回转运动驱动力矩的计算
臂部回转运动驱动力矩应根据启动时产生的惯性力矩 与回转部件支承处的摩擦力矩来计算。由于升速过程一 般不是等加速运动，故最大驱动力矩要比理论平均值大 一些，一般取平均的1.3倍。驱动力矩 M q (可N 按• m下) 式计 算：
此种传动机构的结构紧凑、轻巧、传动扭矩大， 能提高机械手的工作性能。在示教型的机械手中， 采用这类传动机构作手腕结构的比较多，但缺点 是手腕有一个“诱导运动”，因而要补偿。
下图为给图4-44所示手腕增加一个 3回60转 运动 后成为RBR三自由度手腕的传动示意图。当油缸1 中的活塞作左右移动时，通过链条、链轮2、锥齿 轮3和4带动花键轴5和6转动，而花键轴6与行星 架9连成一体，因而也就带动行星架作回转运动， 即为手腕所增加的作 的回36转0运动。
以由B关节和R关节组成许多种形式。此外，B关节 和R关节排列的次序不同，也会产生不同的效果， 也产生了其它形式的三自由度手腕。为了使手腕结 构紧凑，通常把两个B关节安装在一个十字接头上， 这对于BBR手腕来说大大减小了手腕纵向尺寸。
2.按驱动方式分类
(1)直接驱动手腕。
手腕因为装在手臂末端,所以必须设计得十分紧凑， 可以把驱动源装在手腕上。下图所示是Moog公司的 一种液压直接驱动的BBR手腕，设计紧凑巧妙。Ml、 M2 、M3是液压马达,直接驱动手腕的偏转、俯仰和翻转 三个自由度轴。这种直接驱动手腕的关键是能否选到 尺寸小、重量轻而驱动力矩大、驱动特性好的驱动电 机或液压驱动马达。
关节型工业机械手的结构设计毕业设计说明书[管理资料]
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毕业论文题目关节型工业机械手的结构设计学院机械工程学院专业机械工程及自动化班级机自0917班学生学号20090421170指导教师二〇一三年六月三日摘要关于该关节型工业机械手的具体研究方法。
本次设计工作首先对实体安川机器人进行了细致的研究，了解了其内部的具体结构，安川机器人的结构可分为六个轴系，然后根据六个轴系对其内部结构进行分解，以便了解各个零件之间的配合，这样就对安川机器人有了大体的了解。
下面就进行尺寸的测量，尺寸的测量只需要测量一下大体的外观尺寸，而内部尺寸可根据零件的配合进行合理的设计。
然后，进行计算（包括电机功率的计算，轴的设计，齿轮的参数计算），接着可依据相关资料，选取恰当的电机。
最后，可根据实体与之前所掌握的知识对机械手的结构进行设计分析。
关键词:伺服电机、机械手抓、移动旋转。
ABSTRACTHere is about the research method of the industrial manipulator joints. The design work on the real first AnChuan robot has carried on the detailed research, understand the internal structure of concrete, AnChuan robot structure can be divided into six axis, and then according to the six axis of its internal structure decomposition, in order to understand the cooperation between the various parts of the, thus for AnChuan robot have roughly understanding. Below is the size of the measurement, the size of the measurement only need to measure the general appearance of the size, and the internal dimension can be reasonable according to the parts of the design. Then, computing (including motor power calculation, the design of the shaft, the gear parameter calculation), then can according to relevant data, select the appropriate machine. Finally, according to the entity and prior knowledge on the structure of the manipulator design analysis.Keywords:servo motor rotate, manipulator grabbing and moving.目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 前言 (1)机械手国内外发展现状 (1)多关节型工业机械手概述 (2)机械手组成与分类 (3) (3) (3)2机械手的设计方案 (4) (5)机械手设计方案 (5)方案特点 (6)电机的选型 (7)初步估算机械手的质量 (7) (8)计算电机功率 (10)锥齿轮设计 (10)齿轮精度、材料 (10)按齿面接触疲劳强度设计 (10)按齿根弯曲强度设计 (12)锥齿轮参数计算 (12)同步带轮的设计 (13)同步齿形带传动计算 (13)带轮几何尺寸的计算 (14)减速器的设计 (16)减速器减速比的计算 (16)减速器输出轴径的计算 (16)4 机械手各结构设计 (17)手爪结构的设计 (17)手爪的设计要求 (17)手爪的分类 (18)手部结构形式的确定 (18)手腕结构的设计 (18)手腕的设计要求 (18)手腕结构形式的确定 (19)手臂结构的设计 (19)手臂的设计要求 (19)手臂结构 (19)小臂结构形式的确定 (20)小臂后箱体的结构设计 (20)连接杆件的设计 (21)5 关键轴的校核 (21)腕部输入轴的结构 (21)轴的校核 (22)6 结论 (24)参考文献 (25)致谢 (26)1前言机械手国内外发展现状1962年，美国机械铸造公司试制成一台数控试教机械手。
关节型机器人腕部结构设计(全套,CAD有图)
1前言1.1机器人的概念机器人是一个在三维空间中具有较多自由度，并能实现较多拟人动作和功能的机器，而工业机器人则是在工业生产上应用的机器人。
美国机器人工业协会提出的工业机器人定义为：“机器人是一种可重复编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机”。
英国和日本机器人协会也采用了类似的定义。
我国的国家标准GB/T12643-90将工业机器人定义为：“机器人是一种能自动定位控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机。
能搬运材料、零件或操持工具，用以完成各种作业”。
而将操作机定义为：“具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置”。
机器人系统一般由操作机、驱动单元、控制装置和为使机器人进行作业而要求的外部设备组成。
1.1.1操作机操作机是机器人完成作业的实体，它具有和人手臂相似的动作功能。
通常由下列部分组成：a.末端执行器又称手部，是机器人直接执行工作的装置，并可设置夹持器、工具、传感器等，是工业机器人直接与工作对象接触以完成作业的机构。
b. 手腕是支承和调整末端执行器姿态的部件，主要用来确定和改变末端执行器的方位和扩大手臂的动作范围，一般有2～3个回转自由度以调整末端执行器的姿态。
有些专用机器人可以没有手腕而直接将末端执行器安装在手臂的端部。
c. 手臂它由机器人的动力关节和连接杆件等构成，是用于支承和调整手腕和末端执行器位置的部件。
手臂有时包括肘关节和肩关节，即手臂与手臂间。
手臂与机座间用关节连接，因而扩大了末端执行器姿态的变化范围和运动范围。
d. 机座有时称为立柱，是工业机器人机构中相对固定并承受相应的力的基础部件。
可分固定式和移动式两类。
1.1.2驱动单元它是由驱动器、检测单元等组成的部件，是用来为操作机各部件提供动力和运动的装置。
1.1.3控制装置它是由人对机器人的启动、停机及示教进行操作的一种装置，它指挥机器人按规定的要求动作。
1.1.4人工智能系统它由两部分组成，一部分是感觉系统，另一部分为决策－规划智能系统。
机械手的设计详解
1 前言1.1 国内外发展概况]1[机械手首先是美国开始研制的。
1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。
它的结构是：机体上安装一个回转长臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教型的。
1962年，美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制成一台数控示教再现型机械手。
商名为Unimate（即万能自动）。
运动系统仿照坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩、用液压驱动；控制系统用磁鼓作为存储装置。
不少球坐标通用机械手就是在这个基础上发展起来的。
同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司,专门生产工业机械手。
1962年美国机械制造公司也实验成功一种叫Vewrsatran机械手。
该机械手的中央立柱可以回转、升降采用液压驱动控制系统也是示教再现型。
虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手发展的基础。
1978年美国Unimate公司和斯坦福大学，麻省理工学院研究Unimate-Vicarm型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差小于±1毫米。
联邦德国机械制造业是从1970年开始应用机械手，主要用于喷涂、起重运输、焊接和设备的上下料等作业。
联邦德国KnKa公司还生产一种喷涂机械手，采用关节式结构和程序控制。
日本是机械手发展最快、应用最多的国家。
自1969年从美国引进两种机械手后大力从事机械手的研究。
前苏联自六十年代开始发展和应用机械手，至1977年底，其中一半是国产，一半是进口。
目前，工业机械手大部分还属于第一代，主要依靠工人进行控制；改进的方向主要是降低成本和提高精度。
第二代机械手正在加紧研制。
它设有微型电子计算控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。
研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，是机械手具有感觉机能。
第三代机械手则能独立完成工作中过程中的任务。
它与电子计算机和电视设备保持联系，并逐步发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中的重要一环。
一种基于3-UU并联机构的腕关节康复机器人研制
2024年第48卷第4期Journal of Mechanical Transmission一种基于3-UU并联机构的腕关节康复机器人研制田培良刘智飞王炜博马晓宝兰媛（太原理工大学机械与运载工程学院，山西太原030024）摘要在3-UU并联机构基础上研制腕关节康复机器人样机，辅助中风患者进行腕关节康复训练。
回顾了3-UU机构演化过程和自由度，根据3-UU机构的约束关系和几何特性，采用球坐标法和滚动-俯仰-偏航（Roll-Pitch-Yaw，RPY）法分析机构逆运动学，得到机构平台和驱动的关系式；将研制的样机与经典的3-RRR腕关节康复机构进行对比，得出本机构不存在多解和奇异值等优点；对样机运动性能以及前臂两大肌群的肌电信号进行了测试。
实验表明，该机构的最大横滚角度为-90°~90°，俯仰角度为-90°~90°，虚拟偏航角度为-180°~180°，最高能产生950 mV的肌电信号。
上述结果表明，所研制的样机能满足腕关节运动需求，对前臂肌群进行训练。
关键词腕关节训练并联机构逆运动学康复机器人Research and Manufacturing of Wrist Joint Rehabilitation Robots Based onthe 3-UU Parallel MechanismTian Peiliang Liu Zhifei Wang Weibo Ma Xiaobao Lan Yuan(College of Mechanical and Vehicle Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China)Abstract Based on the 3-UU parallel mechanism, a prototype robot for wrist joint rehabilitation is devel⁃oped to assist stroke patients in wrist joint rehabilitation training. Based on the constraint relation and geometric characteristics of the 3-UU mechanism, the inverse kinematics of 3-UU mechanism is analyzed by spherical co⁃ordinate method and roll-pitch-yaw (RPY) method， and the relation between the platform and the driver is ob⁃tained. Compared with the classic 3-RRR wrist joint rehabilitation mechanism, the developed prototype has no advantages such as multi-solution and singular value. The motion performance of the prototype and the electro⁃myographic signals of the two major muscle groups in the forearm are measured. The experimental results show that the maximum roll angle is -90° to 90°, the pitch angle is -90° to 90°， and the virtual yaw angle is -180° to 180°. The maximum electromyogram (EMG) signal can be generated at 950 mV. The results show that the devel⁃oped model can meet the requirements of the wrist motion and train the forearm muscle group.Key words Wrist joint training Parallel mechanism Inverse kinematics Rehabilitation robot0 引言中风是一种很常见的疾病，会使大部分患者有不同程度的大脑受损，最终导致肢体僵硬。
毕业设计（论文）-关节型机械手设计-圆柱坐标式（全套图纸）
1
Abstract
In this paper, the design of the joint-type robot using cylindrical coordinates of type, can be completed on the expected, inversion and other functions. Mainly by the manipulator hand, wrist, arm and body parts, etc., with rotating wrists, arms stretching, arm movements and arm rotation four degrees of freedom, able to meet the general requirements of the industry.
2.1.3 控制系统
有点动控制和连续控制两种方式。大多数用插销板进行点位程序控制，也有 采用可编程序控制器控制、微型计算机数字控制，采用凸轮、磁带磁盘、穿孔卡 等记录程序。主要控制的是坐标位置，并注意其加速度特征。
2.2 关节型机械手的主要技术参数
1.抓重： 300N
7
2.自由度： 4个
3.坐标形式：圆柱坐标
1 绪论
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。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。
1.1 研究目的及意义
工业机械手具有许多人类无法比拟的优点，满足了社会化大生产的需要，其 主要优点如下：
机器人手腕的设计要求
机器人手腕的设计要求
手腕是连接手臂和末端执行器的部件，其功能是在手臂和机座实现了末端执行器在作业空间的三个位置坐标（自由度）的基础上，再由手腕来实现末端执行器在作业空间的三个姿态（方位）坐标，即实现三个旋转自由度。
通过机械接口，联接并支承末端执行器。
手腕能实现绕空间三个坐标轴的转动，即回转运动、左右偏摆运动和俯仰运动。
当有特殊需要时，还可以实现小距离的横移运动。
手腕的自由度愈多，结构和控制愈复杂。
因此，应根据机器人的作业要求来决定其应具有的自由度数目。
在多数情况下，手腕具有1-2个自由度即可满足作业要求。
（1）设计要求
对工业机器人手腕设计的要求有：
①由于手腕处于手臂末端，为减轻手臂的载荷，应力求手腕部件的结构紧凑，减少其质量和体积。
为此腕部机构的驱动装置多采用分离传动，将驱动器安置在手臂的后端。
②手腕部件的自由度愈多，各关节角的运动范围愈大，其动作的灵活性愈高，机器人对作业的适应能力也愈强。
但增加手腕自由度，会使手腕结构复杂，运动控制难度加大。
因此，在设计时，不应盲目增加手腕的自由度数。
通用目的机器人手腕多配置3个自由度，某些动作简单的专用工业机器人的手腕，根据作业实际需要，可减少其自由度数，甚至可以不设置手腕以简化结构。
③为提高手腕动作的精确性，应提高传动的刚度，应尽量减少机械传动系统中由于间隙产生的反转回差。
④对手腕回转各关节轴上要设置限位开关和机械挡块，以防止关节超限造成事故。
草莓采摘机器人机械结构设计
草莓采摘机器人机械结构设计摘要随着草莓种植的推广。
国内草莓种植面积迅猛增加，收获劳动力不足。
严重制约草莓种植的发展，因此有必要进行智能草莓采摘机器人研究，来替代人来完成该项费时、费力的采摘工作。
草莓采摘机器人要求能自动检测成熟草莓的位置信息，然后根据这些信息控制机器人的执行机构动作，实现草莓采摘的自动化。
本文首先综合叙述了草莓生产现状以及草莓采摘机器人国内外研究状况，再根据国内北方地垄式草莓种植的情况，设计出草莓采摘机器人机械本体，提出一种五自由度关节型草莓采摘机械手臂，五个自由度分别为：腰转、肩转、肘转、腕转和腕摆，并开发了一种末端执行器的结构形式，该末端执行器主要由伺服电机、曲柄滑块机构、动夹、镍铬电热丝组成，不以草莓果实作为抓取目标，而是夹切草莓果柄，不伤害果实，同时采用镍铬电热丝切割果柄可以防止切口感染细菌而腐烂，影响果实品质。
与此同时，还在solidworks 中构建了草莓采摘机器人、末端执行器的三维模型，还生成了相关重要部件的工程图，便于后期的使用。
关键字：草莓采摘机器人，机械本体，五自由度草莓采摘机械手臂，末端执行器Strawberry picking robot mechanical structure design Abstract：With the popularization of the strawberry. The strawberry planting area increased rapidly, the harvest labor shortage. Development is restricted by the strawberry, it is necessary to carry out intelligent strawberry harvesting robot, instead of people to complete the time-consuming, laborious harvesting. Strawberry picking robot position information requirements can automatically detect ripe strawberry, then according to these information to control the robot actuator, realize the automation of picking strawberry.This paper describes comprehensively the research status at home and abroad as well as the robot strawberry production status of strawberry picking, then according to the North ridge type strawberry planting conditions, calculate and design the appropriate size of the strawberry picking vehicle body, put forward a kind of five degrees of freedom articulated strawberry picking manipulator, and the development of the structure of an end effector. At the same time, the author constructs a 3D model, strawberry picking robot end effector in SolidWorks, also generated the end effector and the mechanical arm of the engineering drawing, convenient for later viewing and processing.Key words: Strawberry picking robots; Mechanical body;Five degree of freedom manipulator; The end effector目录1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 工作环境和作业要求 (1)1.3 草莓采摘机器人国内外发展状况 (2)1.3.1国外研究现状 (2)1.3.2 国内研究现状 (2)1.4 研究的目标和内容 (3)1.4.1 研究目标 (3)1.4.2 研究内容 (3)2 草莓采摘机器人机械本体设计 (3)3 草莓采摘机器人五自由度机械手臂设计 (4)3.1 采摘机器人机构选型原则 (4)3.2 机械臂的设计 (5)3.2.1 设计要求 (5)3.2.2 机械手臂的选择 (6)3.3 机械手手腕的设计 (6)3.3.1 手腕设计的基本要求 (7)3.3.2 草莓采摘机械手手腕的结构型设计 (7)3.4 机械手的结构型式 (7)3.5 机械手运动学方程的建立 (8)3.5.1 正运动学模型 (8)3.5.2 逆运动学模型 (10)4 草莓采摘机器人末端执行器设计 (13)4.1 末端执行器介绍 (13)4.2 末端执行器的分类 (13)4.2.1 两个手爪的末端执行器 (13)4.2.2 两个以上手爪的末端执行器 (14)4.3 夹持式末端执行器的选型 (14)4.3.1 夹持式末端执行选择的基本要求 (14)4.4 末端执行器的结构型式和工作原理 (14)4.4.1 整体结构 (14)4.4.2 工作原理 (15)4.5 主要部件设计 (16)4.5.1 传动部分设计 (16)4.5.2 抓取和切断机构设计 (17)5 结论与建议 (17)5.1 结论 (17)5.2 工作展望和建议 (17)参考文献 (18)致谢 (19)草莓采摘机器人机械结构设计1 绪论1.1 引言草莓在世界绝大多数地区都有种植，因其甜美的味道及丰富的营养价值，颇获大家喜欢。
机器人机械手的设计要求
机械手的设计要求机械手总体结构的类型工业机器人的结构形式主要有直角坐标结构，圆柱坐标结构，球坐标结构，关节型结构四种。
各结构形式及其相应的特点，分别介绍如下。
1.直角坐标机器人结构直角坐标机器人的空间运动是用三个相互垂直的直线运动来实现的.由于直线运动易于实现全闭环的位置控制，所以，直角坐标机器人有可能达到很高的位置精度（μm级）。
但是，这种直角坐标机器人的运动空间相对机器人的结构尺寸来讲，是比较小的。
因此，为了实现一定的运动空间，直角坐标机器人的结构尺寸要比其他类型的机器人的结构尺寸大得多。
直角坐标机器人的工作空间为一空间长方体。
直角坐标机器人主要用于装配作业及搬运作业，直角坐标机器人有悬臂式，龙门式，天车式三种结构。
2.圆柱坐标机器人结构圆柱坐标机器人的空间运动是用一个回转运动及两个直线运动来实现的。
这种机器人构造比较简单，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。
3. 球坐标机器人结构球坐标机器人的空间运动是由两个回转运动和一个直线运动来实现的。
这种机器人结构简单、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。
4. 关节型机器人结构关节型机器人的空间运动是由三个回转运动实现的。
关节型机器人动作灵活，结构紧凑，占地面积小。
相对机器人本体尺寸，其工作空间比较大。
此种机器人在工业中应用十分广泛，如焊接、喷漆、搬运、装配等作业，都广泛采用这种类型的机器人。
手臂的设计要求机器人手臂的作用，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。
在进行机器人手臂设计时，要遵循下述原则；1.应尽可能使机器人手臂各关节轴相互平行；相互垂直的轴应尽可能相交于一点，这样可以使机器人运动学正逆运算简化，有利于机器人的控制。
2.机器人手臂的结构尺寸应满足机器人工作空间的要求。
工作空间的形状和大小与机器人手臂的长度，手臂关节的转动范围有密切的关系。
但机器人手臂末端工作空间并没有考虑机器人手腕的空间姿态要求，如果对机器人手腕的姿态提出具体的要求，则其手臂末端可实现的空间要小于上述没有考虑手腕姿态的工作空间。
关节机械手腕部设计本科毕业设计
第一章绪论机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。
不论是传统产业,还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。
机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。
因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。
机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造中的一个重要组成部分。
机器人显著地提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。
尤其在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。
因而受到各先进工业国家的重视，投入大量人力物力加以研究和应用。
机械手一般分为三类。
第一类是不需要人工操作的通用机械手,统称为机器人。
它是一种独立的不附属于某一主机的装置。
它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定操作。
它的特点是除了具备普通机械的物理性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。
它可以灵活运用在工业上的各个方面，如喷漆、焊接、搬运等。
第二类是需要人工操作的，称为操作机。
它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机器人来进行探测月球等。
工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。
第三类是专用机械手，主要附属于自动机床或自动线上，用以解决机床上下料和工件传送。
这种机器人在国外称为“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，采用机械编程。
因此是专用的。
本课题通过对通用机器人smart6.50R 的结构进行分析和研究，完成对其腕部的设计，最终期望腕部与小臂、手部、大臂能够协调工作，能够完成各种现代工业加工过程中所要求的动作。
本课题的设计思路是：借助已有的通用机器人的腕部设计思想和方法，综合考虑腕部机构在机器人运动中所起的作用和机器人的整体技术参数。
三自由度机械手腕的设计
三自由度机械手腕的设计目录目录摘要 ..................................................................... ............................................ ,Abstract ............................................................... ....................................................... 2 1绪论 ..................................................................... (3)1.1工业机器人简介 ..................................................................... . (3)1.2 工业机器手简介 ..................................................................... ..................... 3 2 工业机器人手腕的总体设计 ..................................................................... (4)2.1机器人手腕总体设计概述 ..................................................................... . (4)2.2腕部的结构特点 ..................................................................... . (6)2.2.1 概述 ..................................................................... . (6)2.2.2单自由度手腕 ..................................................................... . (6)2.2.3二自由度手腕 ..................................................................... . (7)2.2.4三自由度手腕 ..................................................................... . (7)2.2.5柔顺手腕结构 ..................................................................... . (8)2.3 腕部的驱动机构 ..................................................................... (9)2.4设计要求 ..................................................................... ................................ 10 3 机器人手腕的机械系统设计 ..................................................................... .. (11)3.1三个自由度的实现 ..................................................................... . (11)3.2传动机构的设计 ..................................................................... .. (13)3.3手腕内部其他结构的设计 ..................................................................... ..... 14 4 机器人手腕的机械传动装置设计计算 (16)4.1锥齿轮12，13的设计计算 ..................................................................... (16)4.1.1 选材料并确定初步参数 ...................................................................164.1.2 齿面接触疲劳强度计算 ...................................................................164.1.3 齿根抗弯疲劳强度验算 ...................................................................174.1.4 主要几何尺寸计算 ..................................................................... (18)4.2锥齿轮17，16的设计...................................................................... . (18)4.2.1选材料并确定初步参数 ....................................................................18I目录4.2.2 齿面接触疲劳强度计算 ...................................................................194.2.3 齿根抗弯疲劳强度验算 ...................................................................204.2.4 主要几何尺寸计算 ..................................................................... (21)4.3 同步带传动设计 ..................................................................... . (22)4.3.1 设计功率 ..................................................................... ................ 22 Pd4.3.2 带轮的基本尺寸 ..................................................................... .......... 23 5 三维造型的绘制 ..................................................................... .. (24)5.1 造型软件简介 ..................................................................... .. (24)5.2典型零件的绘制 ..................................................................... .................... 27 结论 ..................................................................... ................................................ 53 致谢 ..................................................................... ................................................ 54 参考文献 ..................................................................... .. (55)II摘要摘要在工业上，机器人有着广泛的应用，尤其是在高温，高压，粉尘，噪音，以及带有放射性和污染的场合。
工业机器人腕部结构分类、结构特点
性能要求来确定。在有些
情况下，腕部具有两个自
由度：翻转和俯仰或翻转
和偏转。
2.按驱动方式分类 (1)直接驱动手腕。
手腕因为装在手臂末端,所以必须设计得十分紧 凑，可以把驱动源装在手腕上。下图所示是Moog公司 的一种液压直接驱动的BBR手腕，设计紧凑巧妙。Ml、 M2 、M3是液压马达,直接驱动手腕的偏转、俯仰和翻 转三个自由度轴。这种直接驱动手腕的关键是能否选 到尺寸小、重量轻而驱动力矩大、驱动特性好的驱动 电机或液压驱动马达。
设计要求
• 3、必须考虑工作条件 对于高温作业和腐 蚀性介质中工作的机械手，其腕部在设计 时应充分估计环境对腕部的不良影响比如 热膨胀、压力油的粘度和燃点，有关材料 及电控元件的耐热性等。
二、手腕的分类
1.按自由度数目来分类： 可分为单自由度手腕、二自由度手腕、 三自由度手腕。
腕部实际所需要的自由度 数目应根据机器人的工作
• c、电动机调速控制装置 电动机调速控制装 置的作用是控制电动机的电压或电流，完 成电动机的驱动转矩和旋转方向的控制。 应用较广泛的是晶闸管斩波调速，通过均 匀地改变电动机的端电压，控制电动机的 电流，来实现电动机的无级调速。在驱动 电动机的旋向变换控制中，直流电动机依 靠接触器改变电枢或磁场的电流方向，实 现电动机的旋向变换。
• b、驱动电动机 驱动电动机的作用是将电源的 电能转化为机械能，通过传动装直接驱动车轮 和工作装置。目前汽车上广泛采用直流串激电 动机，这种电机具有"软"的机械特性，串激电 动机负载的大小对电动机的转速影响较大,当 负载转矩较大时电动机的转速较低,当负载轻 时,转速又升高；还有一个优点就是启动时的 励磁电流大，所以与汽车的行驶特性非常相符。 但直流电动机由于存在换向火花，比功率较小、 效率较低，维护保养工作量大，随着电机技术 和电机控制技术的发展，势必逐渐被直流无刷 电动机（BCDM）、开关磁阻电机（SRM）和 交流异步电动机所取代
机械手腕部设计范文
机械手腕部设计范文机械手是一种模仿人手的机械装置，广泛应用于工业生产线上的自动化操作。
机械手通常由机械臂和手腕部组成，其中手腕部起着连接机械臂与末端执行器的作用。
手腕部的设计对机械手的动作能力和精度有着重要影响。
机械手腕部主要由关节、传感器和执行器组成。
关节是连接机械臂和手腕的部分，通常由旋转关节和弯曲关节组成。
旋转关节使机械手能够在水平方向上旋转，而弯曲关节则使机械手能够在垂直方向上弯曲。
关节的设计需要考虑到承载能力、阻尼控制和位置精度等因素。
传感器在机械手腕部起到了非常重要的作用。
通过传感器可以实时获取机械手的位置、姿态和力量等信息，从而实现更加精确的控制。
常用的传感器有位置传感器、力矩传感器和视觉传感器。
位置传感器用于测量关节的位置，力矩传感器用于测量关节所施加的力矩，而视觉传感器可以通过图像识别实现对目标物体的抓取。
执行器是机械手腕部的输出部分，通过执行器可以实现对机械手的运动控制。
常见的执行器有电机和液压缸。
电机驱动机械手的旋转和弯曲动作，而液压缸则可以实现更大的力矩输出。
根据实际需要，执行器的选型需要考虑到输出力矩、响应速度和能耗等因素。
除了上述基本组成部分，机械手腕部还需要考虑到人机交互性和安全性等因素。
人机交互性指的是机械手腕部与操作人员之间的交互，包括界面设计和操作逻辑等方面。
安全性是指机械手腕部在工作过程中的安全保护措施，如急停装置和限位开关等。
在设计机械手腕部时，需要充分考虑到工作环境和任务需求。
工作环境包括空间限制、温度要求和清洁程度等方面，而任务需求则包括工作范围、负载能力和定位精度等方面。
根据这些要求，可以选择合适的关节结构、传感器和执行器等。
总结起来，机械手腕部设计需要考虑到关节、传感器和执行器等部分的协调配合，同时还需要兼顾人机交互性和安全性等因素。
通过合理的设计，可以实现机械手腕部对于工业生产的快速、准确和安全的操作。
多关节通用机械臂设计
摘要摘要随着现代科学技术的发展，机器人技术越来越受到广泛关注，在工业生产日益现代化的今天，机器人的使用变得越来越普及。
因此对于机器人技术的研究也变得越来越迫切，尤其是工业机器人方面。
本文作者在搜集了国内外机器人相关资料的基础上，选择了国内外各生产厂商的机械臂作为参考，设计了一款拥有5个自由度的机械臂。
该机械臂由多个系统组成，包括机电系统，液压系统和传动系统。
本人绘制了机械臂的相关原理图和零件图。
本机械臂的特点是传动简单，维护方便，可用于工业生产当中各种物件的搬运，用途广泛。
关键词工业机器人；多关节机械臂；5自由度；液压系统燕山大学本科生毕业设计（论文）AbstractWith the development of modern science and technology, robot technology has become more and more attention, in today's increasingly modernized industrial production, the use of robots is becoming more and more popular. So for the robot technology research has become more and more urgent, especially for industrial robots. Robot at home and abroad in this article the author collected the relevant data, on the basis of domestic and foreign various manufacturers of mechanical arm as the reference, design a model with five degrees of freedom mechanical arm. The mechanical arm is composed of several systems, including mechanical and electrical system, hydraulic system and transmission system. I draw the related principle of mechanical arm and part drawing. Transmission characteristics of this manipulator is simple, maintenance is convenient, can be used in the industrial production of a variety of objects carrying, wide range of uses.Keywords industrial robot；Multi-joint robotic arm；5 degrees of freedom；The hydraulic system目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................ I I 第1章绪论.. (1)1.1课题背景 (1)1.1.1机械臂的发展 (3)1.1.2 国内外机器人研究现状 (5)1.1.3机械臂技术的要素 (7)1.1.4研究主要成果 (8)1.1.5发展趋势 (10)1.1.6 工业机器人研究意义 (10)1.2本章小结 (11)第2章机械臂总体方案设计 (12)2.1机器人机械设计的特点 (12)2.1.1 与机器人有关的概念 (13)2.1.2机器人学的基本术语 (15)2.1.3机器人的规格 (15)2.1.4机器人的分类 (16)2.2设计方案 (17)2.2.1方案要求 (17)2.2.2方案的功能设计与分析 (18)2.3本章小结 (19)第3章机械臂总体结构设计 (20)3.1腰部回转总体结构设计 (20)3.2大臂回转结构设计 (21)3.3小臂回转机构设计 (22)3.4大臂及其内部总体结构的布局 (22)3.5本章小结 (23)第4章机械臂液压缸尺寸设计 (24)4.1回转缸尺寸设计与校核 (24)4.1.1回转缸转动时所需的驱动力矩 (24)4.1.2回转缸的尺寸及其校核 (25)4.2伸缩缸设计 (27)4.2.1导向装置 (27)4.2.2伸缩缸的尺寸设计及校核 (27)4.3本章小结 (28)结论 (29)参考文献 (30)致谢 (31)附录1开题报告 (32)附录2文献综述 (38)附录3外文翻译 (44)第1章绪论1.1 课题背景工业机器人，一般指的是在工厂车间环境中，配合自动化生产的需要，代替人来完成材料或零件的搬运、加工、装配等操作的一种机器人。
机器人手腕的设计与研究
机器人手腕的设计与研究摘要：对于机器人腕部结构进行了设计和优化，取消了传统的带轮结构和单动力输入结构，采用了齿轮传动，回转和俯仰使用不同的电机驱动，从而提高了刚度、效率、灵活性和载重量，减小了空间。
关键词：齿轮，回转，俯仰，紧凑1. 机器人的定义从1920年《罗萨姆的万能机器人》的剧作中出现机器人这个词以后机器人随着时代的发展其定义也是越来越完善。
国际标准化组织（ISO）给出的机器人定义较为全面和准确，其定义如下：1.机器人的动作机构具有类似人或其他生物体某些器官（肢体、感官等）的功能。
2.机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变。
3.机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等。
4.机器人具有独立性，完整的机器人系统在工作中可以不依赖人的的干预。
这些全面的定义也就决定了机器人领域必定是一个多学科、多领域交叉的领域。
其中主要的研究领域有：①机器手设计；②机器人运动学和动力学；③机器人轨迹规划；④机器人驱动技术；⑤机器人传感器；⑥机器人视觉；⑦机器人控制语言与离线编程；⑧机器人本体结构；⑨机器人控制系统；⑩智能机器人等。
涉及的学科范围主要有：①力学，主要包括工程力学、弹塑性力学、结构力学等；②机器人拓扑学，主要包括结构拓扑学即拓扑结构类型综合与优选；③机器人轨迹规划；④电子学与微电子学；⑤控制论；⑥机计算机；⑦生物学；⑧人工智能；⑨系统工程学。
2. 腕部的基本形式与特点人类的手是最灵活的肢体部分，能完成各种各样的动作和任务。
同样机器人的手部作为末端执行器是完成抓握工件或执行特定作业的重要部件，也需要有多种结构。
腕部是臂部与手部的连接部件，起支撑手部和改变手部姿势的作用。
从驱动方式上看手腕有两种形式，远程驱动和直接驱动。
直接驱动是指驱动器安装在手腕运动关节的附近直接驱动关节运动，因而传动路线短，传动刚度好，但腕部的尺寸和质量大，惯性大，由于现在技术的改进机电和传动原件都趋于小型化，这样的情况都有较大改观。
机器人腕部结构上课
回转油缸直接驱动的单自由度腕部结构
1-定片；2-动片；3-后盖；4-夹紧缸体；5-活塞杆；6-回转缸体；7-前盖；8-指座
3.3 机器人腕部结构
1.1 工业机器人的基本概念
2023/6/29
问题： 手部转轴是与油缸的什么部件相联？
3.3 机器人腕部结构
2023/6/29
2 二自由度手腕
1.1 工业机器人的基本概念 ❖ 结构特点：
17
3.3 机器人腕部结构
2023/6/29
3.3.3
❖ R1R.R1型工手业腕机器人的基本概念
制造简单，润滑条件好，机械效率高，应用较为普遍。
RRR型手腕结构示意图
18
3.3 机器人腕部结构
❖ RRR型手腕
1.1 工业机器人的基本概念
2023/6/29
RRR型手腕结构示意图
RRR型手腕关节远程传动示意图
▪ 腕部关节结构紧凑，尺寸和质量小，但传动设计复杂，传 动刚度也降低了。
16
3.3 机器人腕部结构
3.3.3
2 远1.程1驱工动业机器人的基本概念
2023/6/29
偏转运动 俯仰运动 回转运动
问题：
1、各轴分别实现什么运动？
2、当手腕进行俯仰运动时，能否 同时进行回转运动？
3、三个运动能否同时进行？
齿轮传动回转和俯仰型腕部原理
27
3.3 机器人腕部结构
2023/6/29
2 二自由度手腕
俯仰 1.1 工业机器人的基本概念❖回转运动：
▪ 轴S旋转→锥齿轮副 Z1、Z2→锥齿轮副Z3 、Z4→手腕与锥齿轮 Z4为一体→手腕实现 绕C轴的旋转运动
回转
齿轮传动回转和俯仰型腕部原理
机械手腕部基本运动形式
机械手腕部基本运动形式机械手腕部是机器人的重要组成部分，它具有多种运动形式，用于实现各种工作任务。
本文将介绍机械手腕部的基本运动形式。
1. 旋转运动机械手腕部的旋转运动是指手腕部绕着垂直轴线进行的运动。
它可以使手腕部在水平方向上旋转，改变工具末端执行器的朝向。
这种运动形式常用于调整工作位置和方向。
2. 俯仰运动机械手腕部的俯仰运动是指手腕部绕着水平轴线进行的运动。
它可以使手腕部在垂直方向上运动，改变工具末端执行器的高度。
这种运动形式常用于调整工作距离和高度。
3. 摆动运动机械手腕部的摆动运动是指手腕部绕着轴线进行的运动。
它可以使手腕部在水平面内摆动，改变工具末端执行器的摆动角度。
这种运动形式常用于调整工作角度和范围。
4. 弯曲运动机械手腕部的弯曲运动是指手腕部关节的弯曲运动。
它可以使手腕部在水平面内弯曲，改变工具末端执行器的姿态。
这种运动形式常用于适应不同的工作环境和工件形状。
5. 伸展运动机械手腕部的伸展运动是指手腕部关节的伸展运动。
它可以使手腕部在水平面内伸展，改变工具末端执行器的长度。
这种运动形式常用于适应不同的工作距离和工件尺寸。
6. 旋转摆动组合运动机械手腕部的旋转摆动组合运动是指手腕部同时进行旋转和摆动运动。
它可以使手腕部在三维空间内进行复杂的运动，实现更灵活的工作操作。
这种运动形式常用于处理复杂的工作任务和工件形状。
7. 握持运动机械手腕部的握持运动是指手腕部的夹爪或夹具进行的运动。
它可以使机器人手腕部实现对工件的紧固、抓取和放置等操作。
这种运动形式常用于实现机器人的物体处理能力。
机械手腕部具有多种基本运动形式，可以通过这些运动形式实现对工具末端执行器的位置、姿态和工作状态的调整。
这些运动形式的灵活组合和精确控制，使机械手腕部能够适应不同的工作任务和工作环境，提高机器人的工作效率和灵活性。
机械手腕部的运动形式与机器人系统的控制算法和传感器技术密切相关，是机器人技术发展的重要方向之一。
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第一章绪论机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。
不论是传统产业,还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。
机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。
因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。
机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造中的一个重要组成部分。
机器人显著地提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。
尤其在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。
因而受到各先进工业国家的重视，投入大量人力物力加以研究和应用。
机械手一般分为三类。
第一类是不需要人工操作的通用机械手,统称为机器人。
它是一种独立的不附属于某一主机的装置。
它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定操作。
它的特点是除了具备普通机械的物理性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。
它可以灵活运用在工业上的各个方面，如喷漆、焊接、搬运等。
第二类是需要人工操作的，称为操作机。
它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机器人来进行探测月球等。
工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。
第三类是专用机械手，主要附属于自动机床或自动线上，用以解决机床上下料和工件传送。
这种机器人在国外称为“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，采用机械编程。
因此是专用的。
本课题通过对通用机器人smart6.50R 的结构进行分析和研究，完成对其腕部的设计，最终期望腕部与小臂、手部、大臂能够协调工作，能够完成各种现代工业加工过程中所要求的动作。
本课题的设计思路是：借助已有的通用机器人的腕部设计思想和方法，综合考虑腕部机构在机器人运动中所起的作用和机器人的整体技术参数。
第二章关节机械手机构原理2.1关节机械手组成机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。
其组成及相互关系如下图所示:图2.1 机械手的组成及相互关系2.1.1驱动装置驱动机构主要有四种：液压驱动、气压驱动、电气驱动和机械驱动。
其中以液压气动用的最多，占90%以上，电动、机械驱动用的较少。
液压驱动主要是通过油缸、阀、油泵和油箱等实现传动。
它利用油缸、马达加上齿轮、齿条实现直线运动；利用摆动油缸、马达与减速器、油缸与齿条、齿轮或链条、链轮等实现回转运动。
液压驱动的优点是压力高、体积小、出力大、运动平缓，可无级变速，自锁方便，并能在中间位置停止。
缺点是需要配备压力源，系统复杂成本较高。
气压驱动所采用的元件为气压缸、气压马达、气阀等。
一般采用4-6 个大气压，个别的达到 8-10 个大气压。
它的优点是气源方便，维护简单，成本低。
缺点是出力小，体积大。
由于空气的可压缩性大，很难实现中间位置的停止，只能用于点位控制，而且润滑性较差，气压系统容易生锈。
为了减少停机时产生的冲击，气压系统装有速度控制机构或缓冲机构。
采用的不多。
现在都用三相感应电动机作为动力，用大减速比减速器来驱动执行机构；直线运动则用电动机带动丝杠螺母机构；有的采用直线电动机。
通用机械手则考虑用步进电机、直流或交流的伺服电机、变速箱等。
电气驱动的优点是动力源简单，维护，使用方便。
驱动机构和控制系统可以采用统一形式的动力，出力比较大；缺点是控制响应速度比较慢。
机械驱动只用于固定的场合。
一般用凸轮连杆机构实现规定的动作。
它的优点是确实可靠，速度高，成本低；缺点是不易调整。
工业机械手装置包括驱动器和传动机构两部分，它们通常与执行机构连成一体。
传动机构常用的有谐波减速器、滚珠丝杠、链、带以及各种齿轮轮系。
驱动器通常有电机(直流伺服电机，步进电机，交流伺服电机)，液动和气动装置，2.1.2控制系统机械手控制系统的要素，包括工作顺序、到达位置、动作时间和加速度等。
控制系统可根据动作的要求，设计采用数字顺序控制。
它首先要编制程序加以存储，然后再根据规定的程序，控制机械手进行工作。
控制系统一般由控制计算机和驱动装置伺服控制器组成。
后者控制各关节的驱动器，使各杆按一定的速度，加速度和位置要求进行运动。
前者则是要根据作业要求完成偏差，并发出指令控制各伺服驱动装置使各杆件协调工作，同时还要完成环境状况，周边设备(如电焊机，工卡具等)之间的信息传递和协调工作。
2.1.3执行机构执行机构由腰部、基座、手部、腕部和臂部等运动部件组成。
1) 腰部腰部是连接臂和基座的部件，通常是回转部件，腰部的回转运动再加上臂部的平面运动，就能使腕部作空间运动。
腰部是执行机构的关键部件，它的制造误差，运动精度和平稳性，对机器人的定位精度有决定性影响。
2) 基座基座是整个机器人的支持部分，有固定式和移动式两种。
该部件必须具有足够的刚度和稳定性。
3)手部手部它具有人手某种单一动作的功能。
由于抓取物件的形状不同，手部有夹持式和吸附式等形式。
夹持式手部是由手指和传力机构所组成。
手指是直接与物件接触的机构。
常用的手指运动形式有回转型和平移型。
吸附式手部有负压吸盘和电磁吸盘两类。
对于轻小片状零件、光滑薄板材料等，通常用负压吸盘吸料。
造成负压的方式有气流负压式和真空泵式。
对于导磁性的环类和带孔的盘类零件，以及有网孔状的板料等，通常用电磁吸盘吸料。
电磁吸盘的吸力由直流电磁铁和交流电磁铁产生。
4)腕部腕部与手部相连，通常有3个自由度，多为轮系结构，主要功用是带动手部完成预订的姿态，是操作机中结构最为复杂的部分。
5)臂部臂部用以连接腰部和腕部，通常由两个臂杆(小臂和大臂)组成，用以带动腕部作平面运动。
2.1.4应用机械手的意义随着科学技术的发展，机械手也越来越多的地被应用。
在机械工业中，铸、焊、铆、冲、压、热处理、机械加工、装配、检验、喷漆、电镀等工种都有应用的实理。
其他部门，如轻工业、建筑业、国防工业等工作中也均有所应用。
在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下：(1)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。
(2)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。
(3)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，目前几乎都没有机械手，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。
综上所述，有效的应用机械手，是发展机械工业的必然趋势。
2.2关节机器人分类2.2.1按用途分类1.专用机器人专用机器人是专为一定设备服务的，简单、实用，目前在生产中运用比较广泛。
它一般只能完成一、二种特定的作业，如用来抓取和传送工件。
它的工作程序是固定的，也可根据需要编制程序控制，以获得多种工作程序，适应多种作业的需要。
2.通用机器人通用机器人是在专用机器人的基础上发展起来的。
它能对不同的物件完成多种动作，具有相当的通用性。
它是一种能独立工作的自动化装置。
它的动作程序可以按照工作需要来改变，大都是采用计算机控制系统。
2.2.2按控制形式分类1.点位控制型机器人点位控制型机器人的运动轨迹是空间二个点之间的联接。
控制点数愈多，性能愈好。
它基本能满足于各种要求，结构简单。
绝大部分机器人是点位控制型。
2.连续轨迹控制型机器人这种机器人的运动轨迹是空间的任意连续曲线，它能在三维空间中作极其复杂的动作，工作性能完善，但控制部分比较复杂.2.2.3按驱动方式分类1.液压机器人:输出力大，传动平稳。
2.气压机器人:气源方便，输出力小，气压传动速度快，结构简单，成本低。
但工作不太平稳，冲击大。
3.电动式机器人:电力驱动是目前机器人使用的最多的一种驱动方式，其特点是电源方便，响应快，驱动力较大，信号检测，传递，处理方便，可以采用多种灵活的控制方案。
4.机械式机器人:工作可靠，动作频率高，结构简单，成本低。
但动作固定不可变。
2.3关节机械手腕部结构选型手腕是操作机的小臂(上臂)和末端执行器(手爪)之间的连接部件。
其功用是利用自身的活动度确定被末端执行器夹持物体的空间姿态，也可以说是确定末端行器的姿态。
故手腕也称作机器人的姿态机构。
对一般商用机器人，末杆(即与末端执行器相联结的杆)都有独立的自转功能，若该杆再能在空间取任意方位，那么与之相联的末端执行器就可在空间去任意姿态，即达到完全灵活的境地。
对于任一杆件的姿态(即方向)，可用两个方位确定。
如图2.1所示图2.2 末杆姿态示意图1．大臂 2.小臂 3.末杆(L)在图2.1中，末杆L的图示姿态可以看作是由处于x1方向的原始位置先绕z1在x1 o1 y1平面内转α、β角，然后在a o1与z1组成的垂直平面内再向上转β角得到的。
可见是由α、β两角决定了末杆（L）的方向(姿态)。
从理论上讲，如果0°≤α≤360°，0°≤β≤360°，则L在空间可取任意方向。
如果L 的自转角γ也满足0°≤γ≤360°，我们就说该操作机具有最大的灵活度，即可自任意方向抓取物体并可把抓取的物体在空间摆成任意姿态。
为了定量的说明操作机抓取和摆放物体的灵活度，我们定义组合灵活度(dex)为:dex=α/360°+β/360°+γ/360°=xx%+xx%+xx%上式取“加”的形式，但一般不进行加法运算，因为分开更能表现结构的特点。
腕结构最重要的评价指标就是dex值。
若为3个百分之百，该手腕就是最灵活的手腕。
一般说来，α、β的最大值取360°，而γ值可取的更大一些，如果拧螺钉，最好γ无上限。
腕结构是操作机中最复杂的结构，而且因转动系统互相干扰，更增加了腕结构的设计难度。
腕部的设计要求是:重量轻，dex的组合值必须满足工作要求并留有一定的裕量(约5%—10%，转动系统结构简单并有利于小臂对整机的静力平衡。
2.3.1单自由度手腕SCARA水平关节装配机器人多采用单自由度手腕，该类机器人操作机的手腕只有绕垂直轴的一个旋转自由度。
为了减轻操作机的悬臂的重量，手腕的驱动电机固结在机架上。
手腕转动的目的在于调整装配件的方位。