六自由度机械手重载搬运机器人本体结构设计(全套CAD图纸)
机械手课程设计cad图纸
机械手课程设计cad图纸一、课程目标知识目标：1. 学生能理解机械手的基本结构及其在设计中的功能。
2. 学生能掌握CAD软件的基本操作，包括绘图、修改、标注等。
3. 学生能运用CAD软件绘制出机械手的三视图，并正确表达尺寸。
技能目标：1. 学生能够运用CAD软件进行机械设计，具备初步的工程图纸绘制能力。
2. 学生能够通过实际操作，提高空间想象能力和解决问题的能力。
3. 学生能够通过团队协作，完成机械手的设计任务，提高沟通与协作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对机械设计和制造的兴趣，激发创新意识。
2. 学生在课程中培养严谨、细致的工作态度，提高责任感和成就感。
3. 学生通过课程学习，认识到团队合作的重要性，培养集体荣誉感。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程将目标分解为具体学习成果，包括但不限于：1. 学生能独立完成机械手的三视图绘制，正确表达尺寸。
2. 学生能通过小组讨论，优化机械手设计，提高其性能。
3. 学生在课程结束后，能对CAD软件在机械设计中的应用有更深入的理解，为未来深入学习奠定基础。
二、教学内容1. 机械手基本结构及功能介绍：包括机械手的组成部分、工作原理及在设计中的应用。
- 教材章节：第二章 机械手基础知识- 内容列举：机械手的分类、结构、功能及其在设计中的重要性。
2. CAD软件基本操作与使用技巧：学习CAD软件的界面、绘图、修改、标注等功能。
- 教材章节：第三章 CAD软件应用- 内容列举：CAD软件的基本操作、绘图工具、修改工具、标注方法等。
3. 机械手三视图绘制与尺寸标注：学习如何利用CAD软件绘制机械手三视图，并正确表达尺寸。
- 教材章节：第四章 机械图纸绘制- 内容列举：三视图绘制方法、尺寸标注规范、视图布局等。
4. 机械手设计优化与团队协作：通过小组讨论，优化机械手设计，提高其性能。
- 教材章节：第五章 机械设计与优化- 内容列举：设计优化方法、团队协作技巧、沟通与协调等。
(完整版)六自由度机器人结构设计
六自由度机器人结构设计、运动学分析及仿真学科：机电一体化姓名：袁杰指导老师：鹿毅答辩日期： 2012.6摘要近二十年来，机器人技术发展非常迅速，各种用途的机器人在各个领域广泛获得应用。
我国在机器人的研究和应用方面与工业化国家相比还有一定的差距，因此研究和设计各种用途的机器人特别是工业机器人、推广机器人的应用是有现实意义的。
典型的工业机器人例如焊接机器人、喷漆机器人、装配机器人等大多是固定在生产线或加工设备旁边作业的，本论文作者在参考大量文献资料的基础上，结合项目的要求，设计了一种小型的、固定在AGV 上以实现移动的六自由度串联机器人。
首先，作者针对机器人的设计要求提出了多个方案，对其进行分析比较，选择其中最优的方案进行了结构设计；同时进行了运动学分析，用D-H 方法建立了坐标变换矩阵，推算了运动方程的正、逆解；用矢量积法推导了速度雅可比矩阵，并计算了包括腕点在内的一些点的位移和速度；然后借助坐标变换矩阵进行工作空间分析，作出了实际工作空间的轴剖面。
这些工作为移动式机器人的结构设计、动力学分析和运动控制提供了依据。
最后用ADAMS 软件进行了机器人手臂的运动学仿真，并对其结果进行了分析，对在机械设计中使用虚拟样机技术做了尝试，积累了经验。
第1 章绪论1.1 我国机器人研究现状机器人是一种能够进行编程，并在自动控制下执行某种操作或移动作业任务的机械装置。
机器人技术综合了机械工程、电子工程、计算机技术、自动控制及人工智能等多种科学的最新研究成果，是机电一体化技术的典型代表，是当代科技发展最活跃的领域。
机器人的研究、制造和应用正受到越来越多的国家的重视。
近十几年来，机器人技术发展非常迅速，各种用途的机器人在各个领域广泛获得应用。
我国是从 20 世纪80 年代开始涉足机器人领域的研究和应用的。
1986年，我国开展了“七五”机器人攻关计划。
1987 年，我国的“863”计划将机器人方面的研究列入其中。
目前，我国从事机器人的应用开发的主要是高校和有关科研院所。
六自由度搬运机械手电路模块设计
3. 电路模块的设计从本课题设计的六自由度机械手结构及各方面因素综合考虑，我们可以在机械手的每个活动关节相配一台舵机提供动力驱动。
与液压、气压驱动相比，其驱动源和系统较为简单，舵机又是配套的通用产品，规格齐全，容易得到，不需要另行设计，在位置精度要求不高的情况下，控制系统方便。
本设计采用AT89S51单片机来控制六个舵机从而分别控制六自由度机械手的旋转或曲摆。
采用Protel99se 画图软件进行电路图的绘制。
其电路主要分为三大模块：电源开关控制模块;USB接口烧写模块及AT89S51单片机模块。
3.1 电源开关控制模块如图3-1所示为本电路的电源控制部分，SW2为外加电源开关，SW3为伺服电机电源选择开关，D1外接电源指示，其用途说明如下：图3-1 电源开关控制电路图一般单台伺服电机工作时，所需要的电压为5V，消耗的电流为200-300mA。
故使用单台伺服电机时，可将SW3切换到5V，也就是将电路板的SW3的1-2脚连接（利用2.54mm排针短路Pin）。
此时所有伺服电机的电源均来自USB接口所提供的5V，若一次同时用到多台伺服，那么USB接口所提供的电流就会不够伺服电机使用，此时就必须以外加电源的方式，来供给伺服电机所需的电压及电流。
所以将SW3切换到外加电源端，也就是将电路板里的SW3的2-3脚连接并在JPW引脚加入伺服电机所需的电源6V,如此方能有足够的电流提供给多台伺服电机使用。
因为本电路使用单片机控制六个伺服电机，所以需要使用外加电源来提供给J1-J6的伺服电机的转动。
3.2 USB烧写接口模块为了给单片机烧录程序，如果设计的电路板上没有烧录模块，就不得不频繁的插拔单片机在开发板上进行程序的擦写，这样容易造成单片机引脚的折断。
为了方便程序擦写，采用了USB-ISP下载线，并在电路板上设计ISP接口模块，然后通过软件Keil uvision2进行程序的擦写。
USB-CHIP下载线基本原理是ATMEGA8芯片进行USB串口协议的软件模块和ISP接口下载。
六自由度机械手重载搬运机器人本体结构设计(全套CAD图纸)
全套设计通过答辩优秀CAD图纸QQ 36396305XX学院毕业设计说明书(论文)作者: 学号：学院(系):专业:题目: 重载搬运机器人本体结构设计【六自由度机械手】2015 年5月全套设计通过答辩优秀CAD图纸QQ 36396305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，搬运机械手是机械手研究领域的热点。
研究搬运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。
本文对一种使用在搬运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 (2)1.2 搬运机械手研究概况 (3)1.2.1 国外研究现状 (3)1.2.2 国内研究现状 (4)1.4 搬运机械手的总体结构 (5)1.5 主要内容 (5)2 总体方案设计 (6)2.1 机械手工程概述 (6)2.2 工业机械手总体设计方案论述 (7)2.3 机械手机械传动原理 (8)2.4 机械手总体方案设计 (8)2.5 本章小结 (10)3 机械手大臂结构设计 (1)3.1 大臂部结构设计的基本要求 (1)3.2 大臂部结构设计 (2)3.3 大臂电机及减速器选型 (2)3.4 减速器参数的计算 (3)3.5承载能力的计算 (7)3.5.1 柔轮齿面的接触强度的计算 (7)3.5.2 柔轮疲劳强度的计算 (7)3.6 轴的计算校核 (8)3.7 大臂的平衡设计 (11)3.7.1 弹簧的受力分析 (11)3.7.2 弹簧的设计计算 (14)4机械手小臂结构设计 (18)4.1 腕部设计 (18)4.2 小臂部结构设计 (31)4.3 小臂电机及减速器选型 (31)4.3.1.传动结构形式的选择 (32)4.3.2.几何参数的计算 (32)4.4 凸轮波发生器及其薄壁轴承的计算 (33)4.4.1柔轮齿面的接触强度的计算 (34)4.4.2柔轮疲劳强度的计算 (35)4.5 轴结构尺寸设计 (36)4.6 轴的受力分析及计算 (36)4.7 轴承的寿命校核 (37)5机械手机身结构设计.......................................................................... 错误!未定义书签。
自动搬运机械手总体机构设计 毕业设计
摘要本文对自动搬运机械手进行了总体机构设计，能够完成机械手整体的旋转，机械手手臂的升降和伸缩，根据机械手的技术参数分别设计了机械手的夹持式手部结构计算出了夹持物料时手抓气缸缩需要的驱动力，设计了手臂伸缩、升降用的气缸的所需驱动力和机械手回转时电机的功率选择。
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。
利用PLC对机械手进行控制，选取了合适的PLC的型号，根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案，画出了机械手的工作时序图和梯形图，并编制了可编程序控制器的控制程序。
关键词：机身回转机构，机身升降机构，手臂伸缩机构，气动，可编程序控制器(PLC)ABSTRACTThis article conducted the overall institution design of mandrel handling robot, the robot is able to complete the robot overall rotation, the robotic arm can move and stretch, according to the manipulator specifications, I designed the manipulator gripping type hand structure ,and calculated out of the driving force when the clutch cylinder shrink clamping mandrel material, also designed a telescopic arm, the required driving force of the lift cylinder and the manipulator rotation when the motor power options. I designed the robot's pneumatic system, draw the working schematic of the pressure system of the ing PLC to control the robot, select the PLC model, developed a control program of the programmable logic controller according to the workflow of the robot, to draw the robot work timing diagram and ladder, and prepared a program to control device control program.KEY WORDS:body rotation institutions, body lifting mechanism, featuresair, pressure drive, the Telescopic mechanism of the arm, Programmable Logic Controller目录1 绪论 (3)1.1 选题背景及其意义 (3)1.2 国内外现状及发展历史 (5)1.3 研究内容 (7)2 工业机械手的总体设计方案 (8)2.1机械手基本形式的选择 (8)2.2 驱动机构的选择 (9)2.3 机械手的主要部件及运动 (10)2.4 机械手的技术参数列表 (10)3 机械手结构设计 (11)3.1 手部设计基本要求 (11)3.2 典型的手部结构 (12)4 臂部的设计及有关计算 (16)4.1伸缩手臂的设计要求 (17)4.2 手臂的典型运动机构 (19)4.3手臂直线运动的驱动力计算 (19)5 机身的设计计算 (24)5.1升降缸结构设计 (24)5.2 手臂偏重力矩的计算 (25)5.3手臂做升降运动的液压缸驱动力的计算 (26)5.4 回转结构的设计 (27)6 气压系统设计 (31)6.1 气压系统的组成 (31)6.2拟定气压系统 (32)6.3气压控制原理说明 (33)7 PLC控制系统设计 (33)7.1 控制过程说明 (34)7.2 I/O点数分配表 (34)7.3 PLC控制系统的流程图和梯形图 (35)8 结论 (42)参考文献 (44)致谢 (45)1 绪论在现实生活中，机器人并不是在简单意义上的代替人类工作的机器，而是一个拟人的电子机械设备并且拥有人类的一些专业知识。
毕业设计6自由度机器人机械结构设计及路径规划
6自由度机器人机械结构设计及路径规划摘要近二十年来，机器人技术发展非常迅速，各种用途的机器人在各个领域广泛获得应用。
我国在机器人的研究和应用方面与工业化国家相比还有一定的差距，因此研究和设计各种用途的机器人特别是工业机器人、推广机器人的应用是有现实意义的。
典型的工业机器人例如焊接机器人、喷漆机器人、装配机器人等大多是固定在生产线或加工设备旁边作业的，本论文作者在参考大量文献资料的基础上，结合任务书的要求，设计了一种小型的实现移动的六自由度串联机器人。
首先，作者针对机器人的设计要求提出了多个方案，对其进行分析比较，选择其中最优的方案进行了结构设计；同时进行了运动学分析，用D- H 方法建立了坐标变换矩阵，推算了运动方程的正、逆解。
机器人广泛应用于工业、农业、医疗及家庭生活中，工业机器人主要应用领域有弧焊、点焊、装配、搬运、喷漆、检测、码垛、研磨抛光和激光加工等复杂作业。
总之，工业机器人的多领域广泛应用，其发展前景广阔。
关键词：机器人关节，运动学分析，工业机器人，自由度CONSTRUCTION DESIGN、KINEMATICS ANALYSIS OF SIX DEGREE OF FREEDOM ROBOTABSTRACTIn the past twenty years, the robot technology has been developed greatly and used in many different fields. There is a large gap between our country and the developed countries in research and application of the robot technology so that there will be a great value to study , design and applied different kinds of robots, especially industrial robots.Most typical industrial robots such as welding robot, painting robot and assembly robot are all fixed on the product line or near the machining equipment when they are working. Based on larger number of relative literatures and combined with the need of project, the author have designed a kind of small-size serial robot with 6 degree of freedom which can be fixed on the AGV to construct a mobile robot.First of all, several kinds of schemes were proposed according to the design demand. The best scheme was chosen after analysis and comparing and the structure was designed. At same time, The kinematics analysis was conducted, coordinate transformation matrix using D - H method was set up, and the kinematics equation direct solution and inverse solution was deduced, robots are widely used in industry, agriculture, medical and family life, the main application areas of industrial robot are complex operations includes welding, spot welding, assembly, handling, painting, inspection, palletizing, grinding polishing and Laser processing etc. In one word, the development prospects of widely used in many fields of industrial robots are broad.KEY WORDS：Robot joints，Kinematics Analysis，Industrial robot，Degree of freedom.目录前言 (1)第1章工业机器人介绍 (2)§1.1工业机器人概述. (2)§1.2 工业机器人的驱动方式 (3)§1.3 工业机器人的分类. (3)第2章工业机器人结构方案确定 (4)§2.1机器人自由度分配和手臂手腕构形 (4)§2.2传动系统布置 (5)§2.3方案描述 (6)第3章机械设计部分 (8)§3.1底座旋转台设计. (8)§3.1.1 电机选择...................................错误!未定义书签。
六自由度机械臂结构
六自由度机械臂结构1. 引言六自由度机械臂是一种多关节机械系统，具有灵活性和精确度，被广泛应用于工业自动化、医疗手术、空间探索等领域。
其结构设计是实现机械臂运动的关键因素之一。
本文将介绍六自由度机械臂的结构设计原理和常见的构型。
2. 六自由度机械臂的运动六自由度机械臂的运动由六个关节驱动，可以实现在三维空间内的多种运动。
六个关节分别对应机械臂不同自由度的运动，包括旋转和平移运动。
四个旋转关节（Revolute Joint）负责机械臂在空间中的旋转运动，包括基座关节（Base Joint）、肩关节（Shoulder Joint）、肘关节（Elbow Joint）和腕关节（Wrist Joint）。
两个平移关节（Prismatic Joint）负责机械臂在空间中的平移运动，包括手腕平移关节（Wrist Translation Joint）和手腕旋转关节（Wrist Rotation Joint）。
3. 六自由度机械臂的结构六自由度机械臂的常见结构包括直臂式（Straight-arm Configuration）和倾斜臂式（Scara Configuration）两种。
下面将对这两种结构进行介绍。
3.1 直臂式结构直臂式结构是六自由度机械臂最常见的结构之一。
它的特点是各个关节轴线相互平行，形成一个直线状。
这种结构适合进行大范围的空间操作。
直臂式机械臂的关节之间相对固定，不会相互干涉，可以实现高度精确的运动。
3.2 倾斜臂式结构倾斜臂式结构是另一种常见的六自由度机械臂结构。
它的特点是肩关节和肘关节的轴线不平行，形成一个倾斜角。
这种结构适合进行限定范围内的操作，通常用于需要更大的水平独立度。
4. 六自由度机械臂的应用六自由度机械臂广泛应用于许多领域，包括工业自动化、医疗手术、空间探索等。
下面将介绍六自由度机械臂在这些领域的应用示例。
4.1 工业自动化六自由度机械臂在工业自动化中可以实现精确的物体抓取、组装和搬运，提高生产效率和质量。
机械手模型设计及制作(含全套CAD图纸)
毕业设计论文任务书一、题目及专题：1、题目机械手模型设计及制作2、专题机械手模型设计二、课题来源及选题依据题目来源于教学产品制作。
在工业上，机器人是用作运输或操作从前属于人工作业的一种设备，越来越多的日常事务也可以在机器人的协助下完成。
教学用机械手模型，虽然不像工业机器人那么复杂，但仍包含很重要的技术成分，例如它能实现空间坐标系三根轴向上的运动。
这一特征使通过多种方法控制其运动成为可能，机器人还有“夹钳”这一非常典型的机构。
设计技术参数：1．抓重：10千克2．自由度数：4个自由度3．座标型式：圆柱型座标4．最大工作半径：1000mm5．手臂最大中心高：1380mm6．手臂运动参数：伸缩行程400mm；伸缩速度50mm/s；升降行程200mm；升降速度50mm/s；回转范围00-2400；回转速度900/s 7．手腕运动参数：回转范围00-1800；回转速度1800/s8．定位精度：±0. 5mm三、本设计（论文或其他）应达到的要求：①收集相关设备资料，进行一种四自由度机械手模型的设计制作；②它包括总体结构、机械传动系统和伺服控制系统。
该模型具有结构简单、控制灵活、调整方便、性能稳定等特点；③完成机械手模型设计，绘制产品装配图，建议用A0标准图幅；④完成非标准零件设计图纸。
建议用A3标准图幅；⑤设计说明书一份；⑥翻译8000以上外文印刷字符或译出4000汉字以上的有关技术资料或专业文献。
四、接受任务学生：机械93 班姓名陆超五、开始及完成日期：自2012年11月12日至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任〕签名〔学科组组长研究所所长系主任签名2012年11月12日摘要科学发展观为我国工程技术的发展开辟了广阔道路，而机械手作为一种高科技自动化生产设备，已经广泛应用于国民经济的各个领域，这就对我们的教育培训部门提出了新的要求。
因此，为了适应社会发展的形势，在现有技术基础上设计一台教学型机械手有着深远的科教意义。
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全套设计通过答辩优秀CAD图纸QQ 36396305XX学院毕业设计说明书(论文)作者: 学号：学院(系):专业:题目: 重载搬运机器人本体结构设计【六自由度机械手】2015 年5月全套设计通过答辩优秀CAD图纸QQ 36396305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，搬运机械手是机械手研究领域的热点。
研究搬运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。
本文对一种使用在搬运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 (2)1.2 搬运机械手研究概况 (3)1.2.1 国外研究现状 (3)1.2.2 国内研究现状 (4)1.4 搬运机械手的总体结构 (5)1.5 主要内容 (5)2 总体方案设计 (6)2.1 机械手工程概述 (6)2.2 工业机械手总体设计方案论述 (7)2.3 机械手机械传动原理 (8)2.4 机械手总体方案设计 (8)2.5 本章小结 (10)3 机械手大臂结构设计 (1)3.1 大臂部结构设计的基本要求 (1)3.2 大臂部结构设计 (2)3.3 大臂电机及减速器选型 (2)3.4 减速器参数的计算 (3)3.5承载能力的计算 (7)3.5.1 柔轮齿面的接触强度的计算 (7)3.5.2 柔轮疲劳强度的计算 (7)3.6 轴的计算校核 (8)3.7 大臂的平衡设计 (11)3.7.1 弹簧的受力分析 (11)3.7.2 弹簧的设计计算 (14)4机械手小臂结构设计 (18)4.1 腕部设计 (18)4.2 小臂部结构设计 (31)4.3 小臂电机及减速器选型 (31)4.3.1.传动结构形式的选择 (32)4.3.2.几何参数的计算 (32)4.4 凸轮波发生器及其薄壁轴承的计算 (33)4.4.1柔轮齿面的接触强度的计算 (34)4.4.2柔轮疲劳强度的计算 (35)4.5 轴结构尺寸设计 (36)4.6 轴的受力分析及计算 (36)4.7 轴承的寿命校核 (37)5机械手机身结构设计.......................................................................... 错误!未定义书签。
5.1 步进电机选择 (40)5.2 齿轮设计与计算 (45)5.3 轴的设计与计算 (52)5.4 轴承的校核 (60)5.5 键的选择和校核 (63)5.6 机身结构的设计 (64)6 控制系统硬件设计 (65)6.1 控制系统模式的选择 (65)6.2 控制系统的搭建 (65)7 控制系统软件设计 (69)7.1 预期的功能 (69)7.2 实现方法 (69)总结与展望 (73)致谢 (74)参考文献 (75)1 绪论1.1 引言机械手是一种典型的机电一体化产品，搬运机械手是机械手研究领域的热点。
研究搬运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。
机械手是搬运机械手的一种。
1959年，世界上诞生了第一台工业机械手，开创了机械手发展的新纪元。
随着科学技术的发展，搬运机械手的研究与应用迅猛发展。
世界著名机械手专家、日本早稻田大学的加藤一郎教授说过：“机械手应当具有的最大特征之一是功能”。
其中双足是方式中自动化程度最高、最为复杂的动态系统。
伟大的发明家爱迪生也曾说过这样一句话：“上帝创造人类，两条腿是最美妙的杰作”。
系统具有非常丰富的动力学特性，对的环境要求很低，既能在平地上，也能在非结构性的复杂地面上，对环境有很好的适应性。
功能的具备为扩大机械手的应用领域开辟了无限广阔的前景。
研究机械手的原因和目的，主要有以下几个方面：希望研制出机构，使它们能在许多结构和非结构环境中，以代替人进行作业或延伸和扩大人类的活动领域；希望更多得了解和掌握人类得特性，并利用这些特性为人类服务，例如：人造假肢。
系统具有丰富的动力学特性，在这方面的研究可以拓宽力学及机械手的研究方向；机械手可以作为一种智能机械手在人工智能中发挥重要的作用。
，搬运机械手的定义，世界各国尚未统一，分类也不尽相同。
最近联合国国际标准化组织采纳了美国机械手协会给搬运机械手下的定义：搬运机械手是一种可重复编程的多功能操作装置，可以通过改变动作程序，来完成各种工作，主要用于搬运材料，传递工件。
参考国外的定义，结合我国的习惯用语，对搬运机械手作如下定义：搬运机械手是一种机体独立，动作自由度较多，程序可灵活变更，能任意定位，自动化程度高的自动操作机械。
是可进行自动喷漆或关节其他涂料的工业机械手。
搬运机械手以刚性高的手臂为主体，与人相比，可以有更快的运动速度，可以搬运更重的东西，而且定位精度相当高，它可以根据外部来的信号，自动进行各种操作。
搬运机械手是在计算机控制下可编程的自动机器。
采用搬运机械手是提高产品质量与劳动生产率，实现生产过程自动化，改善劳动条件，减轻劳动强度的一种有效手段。
机械手的诞生和发展虽只有30多年的历史，但它已应用到国民经济，民事技术等众多的领域，具有广阔的应用和发展前景，显示出强大的生命力[1-2]。
1.2 搬运机械手研究概况1.2.1 国外研究现状最早系统地研究人类和动物运动原理的是Muybridge，他发明了电影用的独特摄像机，即一组电动式触发照相机，并在1877年成功地拍摄了许多四足动物和奔跑的连续照片。
后来这种采用摄像机的方法又被Demeny用来研究人类的运动。
从本世纪30年代到50年代，苏联的Bernstein从生物动力学的角度也对人类和动物的机理进行深入的研究，并就运动作了非常形象化的描述。
真正全面、系统地开展机械手的研究是始于本世纪60年代．迄今，不仅形成了机械手一整套较为完善的理论体系，而且在一些国家，如日本、美国和苏联等都已研制成功了能静态或动态的机械手样机。
这一部分，我们主要介绍队60年代到1985年这一时期，在机械手领域所取得的最重要进展。
在60年代和70年代，对机械手控制理论的研究产生了3种非常重要的控制方法，即有限状态控制、模型参考控制和算法控制。
这3种控制方法对各种类型的机械手都是适用的。
有限状态控制是由南斯拉夫的Tomovic在1961年提出来的，模型参考控制是由美国的Farnsworth在1975年提出来的，而算法控制则是由南斯拉夫米哈依罗·鲍宾研究所著名的机械手学专家Vukobratovic博士在1969年至1972年问提出来的。
这3种控制方法之间有一定的内在联系。
有限状态控制实质上是一种采样化的模型参考控制，而算法控制则是一种居中的情况[1]。
在步态研究方面，苏联的Bessonov和Umnov定义了“最优步态”，Kugushev和Jaro- shevskij定义了自由步态。
这两种步态不仅适应于而且也适应于多足机械手。
其中，自由步态是相对于规则步态而言的。
如果地面非常粗糙不平，那么机械手在时，下一步脚应放在什么地方，就不能根据固定的步序来考虑，而是应该象登山运动员那样走一步看一步，通过某一优化准则来确定，这就是所谓的自由步态。
在机械手的稳定性研究方面，美国的Hemami等人曾提出将系统的稳定性和控制的简化模型看作是一个倒立振子(倒摆)，从而可以将的前进运动解释为使振子直立的问题。
此外，从减小控制的复杂性考虑，Hemami等人还曾就机械手的“降阶模型”问题进行了研究。
前面我们曾指出Vukobratovic也对类人型系统进行了能量分析，但他仅限于导出各关节及整个系统的功率随时间的变化关系，并没有过多地涉及能耗最优这个问题．但在他的研究中，Vukobratovic得出了一个有用的结论，即姿态越平滑，类人型系统所消耗的功率就越少。
1.2.2 国内研究现状国内机械手的研制工作起步较晚，我国是从20世纪80年代开始机械手领域的研究和应用的。
1986年，我国开展了“七五”机械手攻关计划，1987年，我国的“863”高技术计划将机械手方面的研究开发列入其中。
目前我国从事机械手研究与应用开发的单位主要是高校和有关科研院所等。
最初我国进行机械手技术研究的主要目的是跟踪国际先进的机械手技术，随后取得了一定的成就。
哈尔滨工业大学自1986年开始研究机械手，先研制成功静态双足机械手HIT-I，高110cm，重70kg，有10个自由度，实现平地上的前进、左右侧行以及上下楼梯的运动，步幅45cm，步速为10秒/步，后来又相继研制成功了HIT-II和HIT-III，重42kg，高103cm，有12个自由度，实现了步长24cm，步速2.3步每秒的。
目前正在研制的HI下IV机械手，全身可有52个自由度，其在运动速度和平衡性方面都优于前三型机械手[3～7]。
国防科技大学在1988年春成功地研制了一台平面型6自由度的双足机械手KDW-1，它能前进、后退和上下楼梯，最大步幅为40cm，步速为4步每秒，1989年又研制出空间型KDW-II，有10个自由度，高69cm，重13kg实现进退、上下台阶的静态稳定以及左右的准动态。
1990年在KDW-II的平台上增加两个垂直关节，发展成KDW-III，有12个自由度，具备了转弯功能，实现了实验室环境的全方位。
1995年实现动态，步速0.8步每秒，步长为20cm～22cm，最大斜坡角度达13度。
2000年底在KDW-III的基础上研制成功我国首台仿人形机械手“先行者”，动态，可在小偏差、不确定的环境，周期达每秒两步，高1.4m，重20kg，有头、眼、脖、身躯、双臂、双足，且具备一定的语言功能[8～13]。
此外，清华大学正在研制仿人形机械手THBIP-I，高1.7m，重130kg，32个自由度，在清华大学985计划的支持下，项目也在不断取得进展。
南京航空航天大学曾研制了一台8自由度空间型机械手，实现静态功能[13,14]。
本课题源于“第一届全国大学生机械创新设计大赛”中机械手。
目前，机械手大多以轮子的形式实现功能阶段。
真正模仿人类用腿走路的机械手还不多，虽有一些六足、四足机械手涌现，但是机械手还是凤毛麟角。
我们这个课题，探索设计仅靠巧妙的机械装置和简单的控制系统就能实现模拟人类的机械手。
其分功能有：交替迈腿、摇头、摆大臂、摆小臂。
1.4 搬运机械手的总体结构搬运机械手的组成及各部分关系概述：它主要由机械系统(执行系统、驱动系统)、控制检测系统及智能系统组成。