三自由度抓料機(jī)械手設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)機(jī)械工程專業(yè)

---43-第一章緒論1.1前言能夠完整模擬人類手部動(dòng)作的設(shè)備就是機(jī)器人。機(jī)器人是一種完全自動(dòng)化的機(jī)器設(shè)備，能夠模仿人類的運(yùn)動(dòng)模式進(jìn)行跟蹤從而達(dá)到讓使用人滿意的效果，處理或操作。給定程序..它廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)。機(jī)械手也就是全工業(yè)化的人手仿真模擬設(shè)備?，F(xiàn)代化的機(jī)械手設(shè)備在自動(dòng)化領(lǐng)域是一項(xiàng)全新的創(chuàng)新科技。已經(jīng)能夠成為現(xiàn)如今生產(chǎn)環(huán)節(jié)中重要的組成部分，也是新興科技快速發(fā)展的重要組成部分之一，能夠作為全自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備中的最重要組成部分。機(jī)械手涵蓋了包括力學(xué)以及自動(dòng)控制技術(shù)在內(nèi)的多項(xiàng)技術(shù)體系，還橫跨了科學(xué)領(lǐng)域，因此這項(xiàng)設(shè)備也是一種跨學(xué)科綜合科技體系。工業(yè)機(jī)械手是我國(guó)最近幾十年來(lái)創(chuàng)造出了的最先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品。工業(yè)機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。它的特征是能夠按照編程完成各種預(yù)期之內(nèi)的工作，并且能夠?qū)C(jī)器人和機(jī)器之間的特質(zhì)以及功能進(jìn)行完善融合，特別是在人工智能的適應(yīng)性標(biāo)準(zhǔn)上。機(jī)械手的操作便捷性以及工作穩(wěn)定性均能夠得到環(huán)境內(nèi)的一致好評(píng)，也能夠?yàn)槲覈?guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)了無(wú)盡的發(fā)展空間。機(jī)械手的快速發(fā)展是因?yàn)槠淞己玫墓ぷ魈刭|(zhì)越來(lái)越受到人們的認(rèn)可：首先，它可以部分替代手動(dòng)操作；其次，它可以遵循生產(chǎn)過(guò)程中的某些要求，遵循一定的程序，時(shí)間和位置來(lái)完成轉(zhuǎn)移和裝卸；最后，它能夠熟練的操作焊接工作以及組裝操作，進(jìn)而在一定程度幫助工人緩解了工作壓力，大大加強(qiáng)了生產(chǎn)力，并且推進(jìn)了我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)以及自動(dòng)化生產(chǎn)的腳步。所以，這項(xiàng)科技模式越來(lái)越能夠得到眾多國(guó)家的重視，并且對(duì)其投入了大量人力以及物力的支持。尤其是在溫度高，壓力高，粉塵多，噪音大以及放射性強(qiáng)的場(chǎng)所，它得到了更廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，中國(guó)也發(fā)展迅速，取得了一定成績(jī)，受到了機(jī)械工業(yè)的高度評(píng)價(jià)。該機(jī)械手是多功能機(jī)器，可以自動(dòng)控制和重新編程以進(jìn)行更改。它具有多個(gè)自由度，能夠運(yùn)作組件保障其在不同環(huán)境下都能夠很好地完成工作。機(jī)械手的組建原理變得相對(duì)容易，因?yàn)槠涮刭|(zhì)極其明顯。隨著現(xiàn)階段我國(guó)的工業(yè)發(fā)展逐漸完善，制造了具有范圍廣泛的應(yīng)用的“程序控制的通用機(jī)械手”（稱為通用機(jī)械手），其可以由程序獨(dú)立地控制以實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作。由于通用機(jī)械手能夠快速完成工作進(jìn)程并且有著較強(qiáng)的適應(yīng)能力，因此在不斷產(chǎn)生變化的生產(chǎn)體系中得到了完善的使用。1.2工業(yè)機(jī)械手的歷史現(xiàn)代工業(yè)機(jī)械手起源于1950年代初期，以教學(xué)復(fù)制和主從控制方法為基礎(chǔ)，可適應(yīng)產(chǎn)品類型的變化并具有具有多個(gè)自由度的靈活運(yùn)動(dòng)產(chǎn)品。該操縱器最初是從美國(guó)開發(fā)的。1958年，聯(lián)合機(jī)器人公司開發(fā)了第一臺(tái)操縱器。其結(jié)構(gòu)構(gòu)造為：在機(jī)體上面裝又帶有旋轉(zhuǎn)功能的長(zhǎng)手臂，并在末節(jié)安裝了有著電磁體功能的設(shè)備以及放置裝置?？刂葡到y(tǒng)是教學(xué)型。1962年，在如上機(jī)制的標(biāo)準(zhǔn)之下，美國(guó)機(jī)械鑄造公司曾經(jīng)嘗試制作了機(jī)械手。商標(biāo)名稱是Unimate（即通用自動(dòng)）。其運(yùn)作原理的模仿坦克和炮臺(tái)，手臂旋轉(zhuǎn)，俯仰，使用的驅(qū)動(dòng)形式是液壓驅(qū)動(dòng)；控制系統(tǒng)中使用磁鼓當(dāng)做儲(chǔ)存設(shè)備。并且在其概念標(biāo)準(zhǔn)上還發(fā)明出了多項(xiàng)機(jī)械手設(shè)備。還是這一年，該公司與Prumman合并，成立了Unimaton，是一家只生產(chǎn)機(jī)器人的公司。1962年，美國(guó)機(jī)械鑄造公司還對(duì)一款名為Versatran的機(jī)械手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，這款機(jī)械手的特點(diǎn)為靈動(dòng)性。機(jī)械手的樁柱能夠進(jìn)行自由旋轉(zhuǎn)，手臂也能夠旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行升降，進(jìn)行回縮以及液壓化的驅(qū)動(dòng)運(yùn)作?？刂葡到y(tǒng)也是教學(xué)再現(xiàn)類型。就算這兩項(xiàng)機(jī)械手設(shè)備生產(chǎn)于1960年代初，但這兩項(xiàng)設(shè)備在當(dāng)時(shí)為工程建筑提升了不少效率。1978年，美國(guó)Unimate公司，斯坦福大學(xué)和麻省理工學(xué)院聯(lián)合開發(fā)了Unimate-Vic臂工業(yè)機(jī)械手，這款機(jī)械手內(nèi)部配有小型的電腦處理器，并且十分方便于組裝，在工作中產(chǎn)生的誤差基本低于±1mm。美國(guó)還特別關(guān)注機(jī)械手的穩(wěn)定性提升，不斷將其結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改以實(shí)現(xiàn)縮減成本的預(yù)期。比如，Unimate建設(shè)出了一個(gè)歷時(shí)八年的機(jī)械測(cè)試設(shè)備，能夠用來(lái)進(jìn)行各種機(jī)器的功能性測(cè)驗(yàn)。想要加強(qiáng)機(jī)器在產(chǎn)生故障前的使用時(shí)長(zhǎng)（注：故障前的平均時(shí)長(zhǎng)是測(cè)量設(shè)備穩(wěn)定性的一種標(biāo)準(zhǔn)。它能夠在第一次就計(jì)算出故障前的使用時(shí)長(zhǎng)）從400小時(shí)增加到1500小時(shí)，其準(zhǔn)確性的提升也達(dá)到了±0.1毫米以上。德國(guó)機(jī)械制造業(yè)在1970年就開始全面使用機(jī)械手設(shè)備，主要使用機(jī)械手進(jìn)行運(yùn)輸工作，進(jìn)行焊接以及裝備的卸載工作。德國(guó)KnKa公司還制作并且生產(chǎn)出了鉸接式結(jié)構(gòu)的機(jī)械手設(shè)備。瑞士RETAB公司制作了一種繪畫機(jī)械手，對(duì)使用方式進(jìn)行編程即可進(jìn)行工作。瑞典Ansa公司使用機(jī)器人清潔鑄鋁齒輪箱的毛刺等。日本是現(xiàn)階段世界范圍內(nèi)最專注于提升工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量并且能夠加以最完善應(yīng)用的國(guó)家。自1969年從美國(guó)最先引入兩款經(jīng)典機(jī)械手至今，對(duì)機(jī)械手的深入挖掘已經(jīng)得到了越來(lái)越多的專家重視。按照相應(yīng)統(tǒng)計(jì)能夠知曉，1979年，有50多所學(xué)院以及機(jī)構(gòu)均對(duì)機(jī)械手的研究投入了大量的精力。1976年，各學(xué)院以及國(guó)家研究體系對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的成本投入比達(dá)到了全國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)總值的42％。1979年，日本機(jī)械手的產(chǎn)值達(dá)到443億日元，產(chǎn)量為14,535臺(tái)。當(dāng)中，用以加強(qiáng)程序的使用寬廣性的經(jīng)濟(jì)占比達(dá)到半數(shù)，已經(jīng)提升至222億日元，是1978年的兩倍。有著記憶功能的機(jī)械手設(shè)備年產(chǎn)值基本能夠達(dá)到67億日元，比1978年平均加強(qiáng)了50％。機(jī)械手約為17億日元，是1978年的6倍。截至1979年，機(jī)械手的總生產(chǎn)數(shù)值已經(jīng)達(dá)到了56,900臺(tái)。現(xiàn)階段位列世界第一，約占70％，并且在每年以50％至60％的速率不斷攀升。當(dāng)中最常見(jiàn)的機(jī)械手設(shè)備運(yùn)用于汽車生產(chǎn)業(yè)，然后是電動(dòng)設(shè)備以及家用電器行業(yè)。預(yù)計(jì)到1990年將有55萬(wàn)個(gè)機(jī)器人工作。第二代機(jī)械手正在完善的投入建設(shè)。它裝有為電子計(jì)算機(jī)的控制模式，具備基本的視覺(jué)以及觸覺(jué)功能，甚至還能夠做到簡(jiǎn)單的聆聽(tīng)功能與思考功能。研究并安裝各種傳感器一邊與完美的接收到信息信號(hào)，更加方便與機(jī)械手建設(shè)感官系統(tǒng)。觸覺(jué)和視覺(jué)的操作設(shè)備已經(jīng)能夠廣泛的應(yīng)用與國(guó)外眾多發(fā)達(dá)國(guó)家。第三代機(jī)械手（機(jī)器人）能夠進(jìn)行獨(dú)立任務(wù)的完成。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備始終能夠建立起完善的連接。并且慢慢的能夠發(fā)展為柔性的FMS（FlexibleManufacturingsystem）和柔性制造單元（FlexibleManufacturingCell）的重要組成部分。隨著工業(yè)機(jī)器人（robot）的實(shí)踐工作不斷加深，實(shí)際應(yīng)用范圍不斷廣闊，國(guó)際學(xué)術(shù)的交流以及發(fā)展十分完善，并且在眾多發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)展開了多次學(xué)術(shù)界的溝通。1.3工業(yè)機(jī)械手的應(yīng)用在生產(chǎn)方面

機(jī)械手是工業(yè)自動(dòng)生產(chǎn)范圍中經(jīng)常出現(xiàn)的設(shè)備。機(jī)械手能夠獨(dú)立完成多種任務(wù)類型，例如移動(dòng)物體，組裝，切割，噴涂和染色等，并且能夠廣泛的運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)中。在現(xiàn)今工業(yè)體系之內(nèi)，將自動(dòng)化加入生產(chǎn)對(duì)于生產(chǎn)效率能夠得到質(zhì)的提升。并且每個(gè)行業(yè)的自動(dòng)化水準(zhǔn)都均有加強(qiáng)。現(xiàn)代加工車間基本上都配有機(jī)械手，目的為提升工人的工作效率以及將工人在工作中所受到的風(fēng)險(xiǎn)控制在最小。但是在機(jī)械生產(chǎn)業(yè)中，加工，組裝和眾多生產(chǎn)模式有著一定程度上的不連續(xù)性。根據(jù)相關(guān)資料，美國(guó)生產(chǎn)的所有工業(yè)零件中有75％是進(jìn)行小規(guī)模生產(chǎn)的；四分之三的金屬加工生產(chǎn)批次少于50個(gè)零件，而機(jī)床上零件的真實(shí)加工市場(chǎng)僅占5％。由此可見(jiàn)，裝卸，運(yùn)輸及其他過(guò)程機(jī)械化的緊迫性，因此使用機(jī)械手能夠加快完成這個(gè)過(guò)程自動(dòng)化的進(jìn)度?，F(xiàn)階段，我國(guó)機(jī)械手的基本任務(wù)為：能夠迅速的在模具中進(jìn)行商品提取，并且自動(dòng)將商品記錄并且完善的運(yùn)轉(zhuǎn)到下一個(gè)環(huán)節(jié)中；機(jī)械手再加工過(guò)程中所能夠使用的一切原料；以及在鑄造行業(yè)中提取高溫熔融液等。此文章能夠基本完善此類工作，并且將運(yùn)輸機(jī)械手為研究對(duì)象。1.4機(jī)械手的組成機(jī)械手的主要組成部分為致動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)以及和位置檢測(cè)裝置。各系統(tǒng)之間的關(guān)系如下圖所示。圖1.1機(jī)械手的組成方框圖1.4.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)其中涵蓋手，手腕，手臂和直立部位，還添加了一項(xiàng)行走功能。1、手部因?yàn)槭质呛臀矬w進(jìn)行接觸的不為。因?yàn)槲矬w接觸的方式不盡相同，它可以分為夾緊和吸手兩種。抓手由手指（或爪）以及力傳導(dǎo)的模式進(jìn)行組建。手指是與物體進(jìn)行直接接觸的部位，而且最為常見(jiàn)的手指一動(dòng)模式為旋轉(zhuǎn)以及橫移。手指的設(shè)計(jì)既簡(jiǎn)單又高效，所以能夠被廣泛的加以使用。單中較少的翻譯類型能夠讓其結(jié)構(gòu)變得比較復(fù)雜。因此，當(dāng)圓形手指握住圓形部分時(shí)，工件的直徑不會(huì)隨著其軸體進(jìn)行轉(zhuǎn)化，因此較為適合進(jìn)行較大直徑范圍內(nèi)的物體抓取。手指的結(jié)構(gòu)能夠完全取決于其所抓取物體的形狀，要抓握的物體的位置（無(wú)論是外輪廓還是內(nèi)孔）以及物體的重量和大小。常用的手指形狀為扁平，V形和彎曲形：手指具有外部夾緊和內(nèi)部支撐；指數(shù)包括兩指，多指和兩指兩指。力傳遞效果是通過(guò)手指產(chǎn)生夾緊力，以完善的完成其放置物體的操作。力傳遞標(biāo)準(zhǔn)的使用概念有很多，其中最為多見(jiàn)的為：斜槽桿型，連桿桿型，傾斜桿型，齒條齒輪型，螺母彈簧型和重力型。吸式手主要由吸盤等組成。它通過(guò)吸力（如吸盤中產(chǎn)生的負(fù)壓或電磁力）吸收物體，并且相應(yīng)的吸式手包括兩種負(fù)壓吸力杯和電磁磁盤。對(duì)于輕薄板件和光滑薄板材料等工件，基本上能夠使用吸力設(shè)備產(chǎn)生吸力。有負(fù)氣壓和真空泵。對(duì)于具有孔的導(dǎo)磁環(huán)和圓盤零件以及網(wǎng)狀板，基本上均利用了電磁吸盤進(jìn)行吸取。電磁卡盤的吸引力能夠通過(guò)電磁鐵以及交流電共同產(chǎn)生。對(duì)于負(fù)壓吸盤和電磁吸盤，吸盤的外部狀態(tài)，數(shù)量和吸力按照其所吸附的物體進(jìn)行改變，體積以及重量來(lái)判斷。并且，按照相關(guān)的需求能夠得知，手還可以有勺型（例如鑄造機(jī)器人的鋼包部分），托盤型（例如冷齒輪機(jī)床裝卸機(jī)器人的手）等類型。2、手腕腕部是手部以及手臂進(jìn)行連接的中轉(zhuǎn)軸，能夠用以調(diào)整物體的方位（即體現(xiàn)為其運(yùn)動(dòng)的形式）。3、手臂手臂是支撐被抓物體，手和手腕的組成部分。手臂的作用是趨勢(shì)手指能夠?qū)⑽矬w抓緊，并依照預(yù)想的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行轉(zhuǎn)移。工業(yè)機(jī)械手的手臂基本上都是通過(guò)驅(qū)動(dòng)手臂進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的小件（例如油缸，氣缸，齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)，螺桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等）和驅(qū)動(dòng)源（例如液壓，氣壓或電機(jī)）以此來(lái)實(shí)踐各種手臂動(dòng)作。手臂能夠完成的動(dòng)作類型為:為了防止手臂在伸縮以及抬起過(guò)程中干擾其他的線軸，它應(yīng)高保障其導(dǎo)向設(shè)備能夠完善確保手指的正確偏轉(zhuǎn)方向。另外，該引導(dǎo)裝置還可以承受臂旋轉(zhuǎn)時(shí)的彎矩和扭轉(zhuǎn)力矩以及在啟動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生慣性，進(jìn)而將其運(yùn)作標(biāo)準(zhǔn)以及壓力制定的很完善。導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)是常用的：?jiǎn)胃?，雙缸，四缸和V形槽，燕尾槽等多種導(dǎo)向類型。4、立柱立柱是對(duì)手臂進(jìn)行支撐的設(shè)備。立柱也是手臂設(shè)備中的一個(gè)重要組件。手臂的旋轉(zhuǎn)運(yùn)作以及抬起（或俯仰）運(yùn)動(dòng)均和立柱的關(guān)系不可分割。機(jī)械手的站立方向基本上都是穩(wěn)定的，但又是因?yàn)楣ぷ餍枨髸?huì)進(jìn)行一些簡(jiǎn)單移動(dòng)，也能夠?qū)⑵浞Q之為活動(dòng)柱。5、行走機(jī)構(gòu)當(dāng)工業(yè)機(jī)械手應(yīng)該完成長(zhǎng)距離工作以及加大范圍的時(shí)候，應(yīng)該將其固定在基座上它配備有滾子，導(dǎo)向軌道以及其余的行走設(shè)備，均能夠完善的實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的整體運(yùn)作標(biāo)準(zhǔn)。輥輪式走布模式能夠分為滾輪以及無(wú)軌兩種方式進(jìn)行制定。驅(qū)動(dòng)輥的運(yùn)動(dòng)應(yīng)該在其中配備有完善的傳導(dǎo)裝置。6、機(jī)座基座是機(jī)械手的基本組成部分，機(jī)械手執(zhí)行器的組件和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已安裝在機(jī)器上座位，因此能夠起到連接以及支撐的作用。1.4.2驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)中為機(jī)械手中的執(zhí)行動(dòng)力設(shè)備。基本上能夠通過(guò)電源以及調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行組合。常用的驅(qū)動(dòng)設(shè)備為液壓驅(qū)動(dòng)，氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)，電驅(qū)動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)。1.4.3控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是按照相關(guān)的需求以及工業(yè)機(jī)械手的運(yùn)作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行運(yùn)導(dǎo)的體系?，F(xiàn)階段，工業(yè)機(jī)械手的控制標(biāo)準(zhǔn)基本上都能夠通過(guò)控制標(biāo)準(zhǔn)以及電氣機(jī)位（或機(jī)械停止定位）等組件進(jìn)行組合的。有兩種控制系統(tǒng)，電氣控制和噴射控制。能夠依照運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行機(jī)械手的控制，并完善的為機(jī)械手供應(yīng)其指令以及信息（例如運(yùn)動(dòng)數(shù)列，運(yùn)動(dòng)軌跡，運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間），并且在這時(shí)按照控制標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)進(jìn)行指令傳遞，務(wù)必要完善的對(duì)機(jī)械手的運(yùn)作動(dòng)向進(jìn)行監(jiān)管，并在其運(yùn)作產(chǎn)生錯(cuò)誤以及誤區(qū)時(shí)及時(shí)響起警報(bào)設(shè)備。1.4.4位置檢測(cè)裝置控制機(jī)械手執(zhí)行設(shè)備的移動(dòng)范圍，并隨時(shí)把其設(shè)備的實(shí)際軌跡向系統(tǒng)反饋，并通過(guò)設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后利用其控制體質(zhì)進(jìn)行比較，使執(zhí)行器能夠在一定程度內(nèi)保障設(shè)定的數(shù)值不被改變。1.5工業(yè)機(jī)械手的分類工業(yè)機(jī)械手有很多種種類。對(duì)于其中的分類標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)階段我國(guó)并沒(méi)有加以明確。在此，我們將會(huì)依據(jù)使用的范圍標(biāo)準(zhǔn)，驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)以及控制范圍對(duì)其進(jìn)行臨時(shí)的處理。1.5.1按用途分機(jī)械手能夠分為專業(yè)以及通用兩種類型:1、專用機(jī)械手它是能夠通過(guò)固定的程序向主機(jī)進(jìn)行連接的機(jī)械設(shè)備，沒(méi)有其自身完善的操作體系。特種機(jī)械的手部使用率較小，工作模式較為單一簡(jiǎn)潔，使用穩(wěn)定，消耗經(jīng)濟(jì)成本的程度合理。將其進(jìn)行批量自動(dòng)化加工，比如自動(dòng)機(jī)床，自動(dòng)裝卸機(jī)器人和自動(dòng)換刀機(jī)器人，該機(jī)械連接到“缺口工人中心”2、通用機(jī)械手具備完善的獨(dú)立操控標(biāo)準(zhǔn)，靈活的程序機(jī)制以及活動(dòng)范圍。在其基礎(chǔ)設(shè)定以及性能中，其動(dòng)作程序也是十分靈動(dòng)的，能夠通過(guò)不同的場(chǎng)所進(jìn)行完善的利用。驅(qū)動(dòng)設(shè)備以及體系是相對(duì)獨(dú)立的。通用機(jī)械手的工程范圍模式強(qiáng)精密度完善，通用體系標(biāo)準(zhǔn)，完美的使用與現(xiàn)階段各種中小企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)，并且非常支持進(jìn)行改建。通用機(jī)械手按照其不同的機(jī)制標(biāo)準(zhǔn)能夠大體分為兩種模式：簡(jiǎn)單型使用“打開和關(guān)閉”型來(lái)控制定位，只能夠進(jìn)行點(diǎn)位控制：伺服型有著完善的服務(wù)機(jī)制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制，該點(diǎn)的位置也能夠通過(guò)改善軌跡進(jìn)行控制。通用伺服式通用機(jī)械手是一項(xiàng)數(shù)控設(shè)備。1.5.2按驅(qū)動(dòng)方式的類型分為1、液壓傳動(dòng)機(jī)械手這是一種使用液壓驅(qū)動(dòng)進(jìn)行命令執(zhí)行的機(jī)械手設(shè)備。其主要特質(zhì)為：超過(guò)100公斤，具有穩(wěn)定的傳輸功能以及靈活的運(yùn)轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)。但是對(duì)于封密裝置有著較為苛刻的需求，不然就會(huì)對(duì)氣泄漏機(jī)制產(chǎn)生一定程度上的影響，所以這種設(shè)備不適用在高溫環(huán)境下進(jìn)行工作。如果機(jī)械手使用的是服務(wù)機(jī)制進(jìn)行運(yùn)作，能夠加強(qiáng)其軌跡的控制標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而加強(qiáng)了機(jī)械手的多功能效果，但電動(dòng)液壓伺服閥制造精度高，對(duì)于油量的消耗過(guò)于苛刻，因此消耗的經(jīng)濟(jì)成本較大。2、氣壓傳動(dòng)機(jī)械手它是一種機(jī)械手，能夠通過(guò)對(duì)空氣進(jìn)行壓縮來(lái)執(zhí)行相應(yīng)的指令。其具體特質(zhì)為：介質(zhì)力源極更為便捷，輸出運(yùn)作以及敏捷性更為出眾，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔消耗經(jīng)濟(jì)成本低。并且，因?yàn)槠湟子趬嚎s的工作特性，工作的穩(wěn)定機(jī)制較差，并且對(duì)于空氣源有著一定程度上的沖擊性。其抓地力基本上均小于30千克。在同等的夾緊狀態(tài)下，大于液壓機(jī)械手體系。所以，這項(xiàng)設(shè)備能夠在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下還能保障穩(wěn)定的生產(chǎn)效率。3、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械手即，機(jī)械手是通過(guò)機(jī)械傳導(dǎo)設(shè)備（例如凸輪，連桿，齒輪和齒條，間歇機(jī)構(gòu)等）進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。它是連接到工作主機(jī)的特殊操縱器，其中的動(dòng)力能夠通過(guò)機(jī)械傳輸進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。它的具體特質(zhì)為運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性強(qiáng)，速率高，但是大多數(shù)的結(jié)構(gòu)以及體系還會(huì)不產(chǎn)生變化。大體上能夠使用于加載以及卸載的工作模式中。4、電力傳動(dòng)機(jī)械手即，有著其特殊特質(zhì)的感應(yīng)電動(dòng)設(shè)備，線性電動(dòng)機(jī)以及動(dòng)力機(jī)械設(shè)備都能夠?qū)е逻\(yùn)轉(zhuǎn)效率不穩(wěn)定，因?yàn)樵谄渲袩o(wú)需進(jìn)行機(jī)構(gòu)模式的轉(zhuǎn)換，所以機(jī)械模式較為簡(jiǎn)潔。當(dāng)中，線性電動(dòng)機(jī)機(jī)械手有著快速進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)以及保障生產(chǎn)速率的優(yōu)勢(shì)，而且十分方便于日常維護(hù)。目前，這種操縱器并不多，但是在未來(lái)能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)。1.5.3按控制方式分為1、點(diǎn)位控制它的運(yùn)動(dòng)是通過(guò)空間中進(jìn)行點(diǎn)與點(diǎn)之間的傳導(dǎo)，它能夠通過(guò)運(yùn)動(dòng)范圍傳遞到多項(xiàng)點(diǎn)位中，不能對(duì)其軌道形成控制。如果在其內(nèi)部有著多項(xiàng)能夠控制的點(diǎn)位，就一定要加強(qiáng)其電氣控制的穩(wěn)定性。現(xiàn)階段使用的特殊機(jī)器人以及工業(yè)機(jī)器人均屬于此。2、連續(xù)軌跡控制它的運(yùn)作軌跡在其空間任意范圍內(nèi)進(jìn)行曲線的運(yùn)轉(zhuǎn)。其特質(zhì)是能夠形成無(wú)限循環(huán)的操作。當(dāng)中整個(gè)運(yùn)作體系不能夠受到控制，能夠形成精準(zhǔn)的運(yùn)作標(biāo)準(zhǔn)。這項(xiàng)工具有著廣泛的使用用途，但是因?yàn)槠潆娏刂茦?biāo)準(zhǔn)過(guò)于繁雜。這種工業(yè)機(jī)械手基本上都是通過(guò)小型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制并且運(yùn)用。1.6工業(yè)機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)工業(yè)機(jī)器人的功能性不斷得到完善（高速率，高精準(zhǔn)度，高穩(wěn)定性，方便于操作以及日常維修），而單機(jī)的價(jià)值卻始終不增不減。單機(jī)平均價(jià)格從1991年的103,000美元下降到1997年的65,000美元。機(jī)械結(jié)構(gòu)正在為其發(fā)展中的模塊化提升而努力。比如，將伺服電機(jī)，減速器和檢測(cè)系統(tǒng)三合一集成在關(guān)節(jié)模塊中：機(jī)器人模塊通過(guò)關(guān)鍵組件以及連接板塊進(jìn)行重新的構(gòu)造；現(xiàn)階段國(guó)外的眾多擁有此模塊的國(guó)家已經(jīng)開始拼裝此機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人的控制標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)于PC的開放式控制器發(fā)展，并且十分方便于進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)操作；其適用范圍廣設(shè)備密度強(qiáng)，使用了眾多模塊進(jìn)行組合構(gòu)成：在一定程度上加強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，有著易于操作和維護(hù)的特質(zhì)。傳感設(shè)備在機(jī)器人的創(chuàng)建環(huán)節(jié)中已經(jīng)越來(lái)越能夠起到完善的作用。除了對(duì)傳統(tǒng)的位置以及速率之外進(jìn)行控制，裝配和焊接機(jī)器人還加裝了視覺(jué)以及力覺(jué)的傳導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，而遠(yuǎn)程控制設(shè)備利用了視覺(jué)，聽(tīng)覺(jué)以及力覺(jué)，觸覺(jué)和其他多傳感器的結(jié)合體系對(duì)于未來(lái)的環(huán)境變化能夠起到一定的決策作用。多傳感器的結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)在商業(yè)化的系統(tǒng)體系中已經(jīng)能夠得到完善的運(yùn)用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人的具體特質(zhì)在進(jìn)行模擬以及實(shí)踐的過(guò)程中就展現(xiàn)出來(lái)了，例如遠(yuǎn)程機(jī)器人操作員感到在遠(yuǎn)程操作環(huán)境中進(jìn)行機(jī)器人操作的感覺(jué)?，F(xiàn)代遠(yuǎn)程控制機(jī)器人的系統(tǒng)發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)不再是一味的追求自主自動(dòng)化，而是致力于實(shí)現(xiàn)操作人員以及機(jī)器人之間能夠進(jìn)行更小的資源消耗，即遠(yuǎn)程控制與本地自主系統(tǒng)一同創(chuàng)建出了一套完整的體系。完整的遠(yuǎn)程監(jiān)控操作設(shè)備，使智能機(jī)器人能夠完善的脫離實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入一個(gè)全新的階段。美國(guó)在火星上發(fā)射的“Sogener”機(jī)器人是這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中最為有名的一個(gè)案例。機(jī)器人設(shè)備逐漸投入使用。自1994年在美國(guó)開發(fā)“虛擬軸機(jī)床”以來(lái)，這種全新的設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為了世界范圍值之內(nèi)最為先進(jìn)的科技之一，并已探索并且對(duì)其實(shí)際功能性做出了完善的檢測(cè)。中國(guó)的工業(yè)機(jī)器人始于1980年代的“第七個(gè)五年”科學(xué)技術(shù)研究。在我國(guó)政策的大力扶持之下，通過(guò)“七五”和“八五”科學(xué)技術(shù)研究，現(xiàn)階段已經(jīng)能夠完善的掌握其中的制造標(biāo)準(zhǔn)以及控制機(jī)理，通過(guò)軟硬件同步的體系，運(yùn)動(dòng)學(xué)以及軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)出了一些機(jī)器人的關(guān)鍵部位，并實(shí)踐于其中點(diǎn)位焊接以及噴氣等多項(xiàng)業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)中，有130多套噴漆機(jī)器人在20多個(gè)公司中使用。涂裝生產(chǎn)線（站）已得到大規(guī)模應(yīng)用，電弧焊機(jī)器人已被應(yīng)用于汽車制造商的焊接線上。但是總的來(lái)說(shuō)，中國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用水平還與國(guó)外相距遙遠(yuǎn)，例如：可穩(wěn)定性低于眾多先進(jìn)國(guó)家：因?yàn)槲覈?guó)的機(jī)器人技術(shù)發(fā)展較為緩慢，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)十分狹小，生產(chǎn)線標(biāo)準(zhǔn)距許多發(fā)達(dá)國(guó)家依然有一定的差距；現(xiàn)階段針對(duì)其規(guī)模體系來(lái)講，中國(guó)已安裝了約200臺(tái)家用工業(yè)機(jī)器人，能夠占世界總數(shù)的四分之一。以上眾多的因素均是因?yàn)楝F(xiàn)階段我國(guó)還沒(méi)有完善的機(jī)器人生產(chǎn)技術(shù)?，F(xiàn)階段，中國(guó)的機(jī)器人生產(chǎn)是針對(duì)于具體客戶的需求標(biāo)準(zhǔn)下?！耙晃活櫩?，一次重新設(shè)計(jì)”，其品種以及規(guī)模的量級(jí)很小，零件的通用程度較低，供應(yīng)市場(chǎng)較暢，成本較低。因此質(zhì)量以及穩(wěn)定性得不到保障。所以，需要在工業(yè)化體系中較早的解決這項(xiàng)技術(shù)瓶頸，全面設(shè)計(jì)產(chǎn)品，做好序列化，泛化和模塊化設(shè)計(jì)，加速推進(jìn)我國(guó)工業(yè)革命的浪潮。中國(guó)的智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在“863”計(jì)劃的支持下也均獲得了一定的成果。當(dāng)中，最杰出的是水下機(jī)器人。6000m水下無(wú)線機(jī)器人的成就就處于全世界的先列。還自主開發(fā)出了遙感機(jī)器人，雙臂協(xié)作控制機(jī)器人，爬壁機(jī)器人，管道機(jī)器人等眾多類型：在機(jī)器人視覺(jué)，力感和觸覺(jué)等眾多標(biāo)準(zhǔn)上據(jù)能夠得到一定的提升。因此，多傳感器信息標(biāo)準(zhǔn)融合技術(shù)，遠(yuǎn)程控制加上本地自治系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制機(jī)器人，智能裝配機(jī)器人，機(jī)器人機(jī)械等的研究才剛剛開始實(shí)踐，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)外的先進(jìn)水平。它需要基于原始成就。專注于系統(tǒng)研究是形成具有可用于實(shí)際目的的支持技術(shù)和產(chǎn)品的系統(tǒng)的唯一方法，以期在“第十個(gè)五年計(jì)劃”后期成為世界先進(jìn)國(guó)家。也著一定的發(fā)展意義。但是隨著現(xiàn)階段傳感器技術(shù)的不斷加深，遠(yuǎn)程控制加之系統(tǒng)控制機(jī)器人，智能裝配機(jī)器人，機(jī)器人機(jī)械等的逐步完善工程才剛剛開始，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)外的先進(jìn)水平。它需要基于原始成就。專注于系統(tǒng)研究是形成支持實(shí)際技術(shù)和產(chǎn)品的系統(tǒng)的唯一途徑，以便在最短的時(shí)間內(nèi)成為世界上最好的系統(tǒng)。1.7工業(yè)機(jī)械手的自由度以及座標(biāo)型式1工業(yè)機(jī)械手的自由度的分析自由度是機(jī)械手設(shè)計(jì)中的主要參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并且當(dāng)中每一個(gè)組件（即運(yùn)動(dòng)部件）都能夠穩(wěn)定的與固定坐標(biāo)對(duì)應(yīng)。獨(dú)立運(yùn)動(dòng)能夠?qū)⑵浞Q之為自由運(yùn)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)中每個(gè)成員的固定坐標(biāo)范圍內(nèi)能夠形成六種體系標(biāo)準(zhǔn)，即在X，Y和Z的三個(gè)方向上獨(dú)立的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以及繞X，Y和Z軸的三項(xiàng)獨(dú)立旋轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)。這兩個(gè)分量的基本運(yùn)動(dòng)連接性能夠?qū)⑵浞Q之為運(yùn)動(dòng)隊(duì)，能夠?qū)ζ錀l件進(jìn)行完全的約束。這是因?yàn)闃?gòu)成該對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件的運(yùn)動(dòng)受到限制并且不能任意運(yùn)動(dòng)。應(yīng)該完全依照人們預(yù)想的最終結(jié)果進(jìn)行工作。對(duì)機(jī)械手的手臂，手腕，手指和其他部分以及它們之間的關(guān)系的分析不過(guò)是一組相互關(guān)聯(lián)的組件和運(yùn)動(dòng)對(duì)，它們只能分為一個(gè)自由度。具有三個(gè)自由度的虎鉗和移動(dòng)虎鉗或球形虎鉗。所謂的工業(yè)機(jī)械手的自由度是整個(gè)機(jī)器，手臂和手腕相對(duì)于固定坐標(biāo)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。幾個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)有幾個(gè)自由度。通常不以自由度的數(shù)量記錄手指的抓握動(dòng)作或吸盤的吸持動(dòng)作。工業(yè)機(jī)械手的自由度決定了工業(yè)機(jī)械手的多元化程度。通常，為了確定被捕獲物體在空間中的位置和方向（即姿勢(shì)），需要六個(gè)自由度。但實(shí)際上，由于某些工件或工具具有對(duì)稱性或特定的放置狀態(tài)，因此工業(yè)機(jī)器人通常不必具有六個(gè)自由度。工業(yè)機(jī)器人具有更大的自由度。它的運(yùn)動(dòng)越靈活，應(yīng)用范圍就越廣，但同時(shí)也使控制系統(tǒng)和機(jī)械結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，定位精度難以保證，整機(jī)成本高，這很重要。所以，在進(jìn)行機(jī)械手設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)該按照其生產(chǎn)要求選取最小的自由模式概念體系?，F(xiàn)階段，世界范圍內(nèi)的工業(yè)機(jī)械手自由范圍基本為2-5。2座標(biāo)型式按照不同的運(yùn)動(dòng)軌跡以及機(jī)械臂進(jìn)行結(jié)合，坐標(biāo)的方式能夠分為如下幾種特質(zhì)：（1）直角坐標(biāo)公式：手臂的運(yùn)轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)能夠按照三種線性的運(yùn)作機(jī)體進(jìn)行組件，即直角坐標(biāo)系沿X軸的方向進(jìn)行伸展以及回縮，沿Z軸的仰角和沿Y軸進(jìn)行橫向偏移。此類坐標(biāo)模式能夠?qū)⑵浞Q之為坐標(biāo)操縱設(shè)備。其中有著完善的結(jié)構(gòu)特質(zhì)，其定位精準(zhǔn)程度較強(qiáng)的特質(zhì)，能夠完善的使用與主機(jī)內(nèi)部的排列方位。但是，以為其龐大的體積影響到了工作環(huán)境的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，再加之其柔韌性不夠良好，徹底限制住了有效的使用空間。（2）圓柱坐標(biāo)系：這種手臂是通過(guò)運(yùn)動(dòng)環(huán)境中兩個(gè)線性運(yùn)動(dòng)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)組成，即沿直角坐標(biāo)系的X軸伸縮，沿Z軸的仰角和繞Z軸的旋轉(zhuǎn)軸。此類坐標(biāo)模式能夠?qū)⑵浞Q之為坐標(biāo)機(jī)械手體系。和直角坐標(biāo)進(jìn)行比較，有著較小的占地面積，因?yàn)檎加每臻g小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便，具有定位精細(xì)程度強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。所以，這種方式能夠被進(jìn)行廣泛的利用，但是因?yàn)槠錂C(jī)械手的構(gòu)造較為精密，沿Z軸方向的移動(dòng)方向能夠產(chǎn)生一定的“限制”，所以不能在地面上進(jìn)行完善的抓取操作。（3）球坐標(biāo)系：其手臂的運(yùn)作體系以及標(biāo)準(zhǔn)能夠通過(guò)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行建立，即沿X軸伸縮，繞Y軸俯仰和繞Z軸旋轉(zhuǎn)。此類坐標(biāo)體系的機(jī)械手設(shè)備能夠?qū)⑵浞Q之為球坐標(biāo)機(jī)械手。該機(jī)械手的俯仰運(yùn)動(dòng)能夠緊緊的向地面抓牢。為了能夠讓機(jī)械手完善的適應(yīng)其中物體運(yùn)作的需求標(biāo)準(zhǔn)，手腕能夠通過(guò)上下擺動(dòng)的方式穩(wěn)定早一定水平范圍上進(jìn)行控制。此類機(jī)械手有著靈活的特性，并且有著較小的占地面積，以及工作范圍大的特質(zhì)。能夠通過(guò)前沿的伸展作用進(jìn)行完善的使用。但是其中的機(jī)構(gòu)原理較為繁瑣。除此之外，手臂擺動(dòng)角度容易形成誤差并且將手臂的缺陷無(wú)限放大。（4）鉸接式：機(jī)械手的運(yùn)作接近與人的手部活動(dòng)。能夠沿著多個(gè)方向進(jìn)行偏轉(zhuǎn)。因?yàn)槠湓O(shè)備為多種組件進(jìn)行共同建設(shè)。大，小臂之內(nèi)的聯(lián)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生于肘部，而臂與直立的關(guān)節(jié)是肩關(guān)節(jié)，每個(gè)關(guān)節(jié)都能夠通過(guò)鏈條進(jìn)行完美的實(shí)現(xiàn)。手臂的運(yùn)作體系也能夠通過(guò)三項(xiàng)回旋機(jī)制進(jìn)行共同建立，在這里將其稱之為手臂的俯仰，手臂的俯仰和手臂的旋轉(zhuǎn)。這種坐標(biāo)類型的操縱器稱為鉸接操縱器。其特質(zhì)為工作范圍廣，運(yùn)動(dòng)的靈活機(jī)制以及效果標(biāo)準(zhǔn)較為廣泛。它能夠快速的抓住靠近機(jī)器底座的物體，并且應(yīng)該按照其身體工作性質(zhì)形成完善的障礙物抓取。這一點(diǎn)也是其余的機(jī)器無(wú)法企及的優(yōu)勢(shì)。并切斷，鉸接機(jī)械手的手指定位功能能夠通過(guò)對(duì)每一個(gè)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)度進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，因?yàn)槠渲械亩ㄎ痪珳?zhǔn)程度較差。并且，控制裝置以及機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)中的機(jī)械手控制模式更為復(fù)雜。必須通過(guò)比較坐標(biāo)類型方案來(lái)確定對(duì)機(jī)械手坐標(biāo)類型的正確選擇。在制定坐標(biāo)類型方案時(shí)，應(yīng)該按照現(xiàn)場(chǎng)的施工標(biāo)準(zhǔn)以及環(huán)境進(jìn)行完善的工藝制定，精細(xì)程度以及安裝范圍的需求，針對(duì)各種坐標(biāo)體系以及特征進(jìn)行完善的對(duì)比，保障其獲得更好的坐標(biāo)效果。1.8本文必要研究?jī)?nèi)容此文章著重研究了現(xiàn)階段我國(guó)以及發(fā)達(dá)國(guó)家機(jī)械手的發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)對(duì)機(jī)械手的工作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行完善分析，加深對(duì)于機(jī)械手的運(yùn)作理念的理解。在這項(xiàng)機(jī)制之上，能夠?qū)⑵渲械闹饕植汲潭冗M(jìn)行完善的控制，對(duì)操縱機(jī)械手的運(yùn)作以及機(jī)械的設(shè)定環(huán)節(jié)（包括傳動(dòng)范圍，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和操縱細(xì)則）形成簡(jiǎn)要的機(jī)械模型分析。驅(qū)動(dòng)部分）已完成。第二章方案的確定與比較分析為此畢業(yè)設(shè)計(jì)的機(jī)械手需要很強(qiáng)的精準(zhǔn)程度以及耐用程度。其中主要的框架標(biāo)準(zhǔn)為：結(jié)構(gòu)體系特征優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)結(jié)構(gòu)展示圖直角坐標(biāo)型機(jī)械手的手臂有這三個(gè)能夠活動(dòng)的關(guān)節(jié)，并且關(guān)節(jié)軸以直角坐標(biāo)排列結(jié)構(gòu)強(qiáng)度完善，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)十分簡(jiǎn)潔，但是占地面積巨大，軌道靈活度差，運(yùn)作效率低圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手的臂之中至少要有一個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，并且應(yīng)該按照其關(guān)節(jié)進(jìn)行坐標(biāo)系的配置結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好，所需的動(dòng)能效果低，控制難易度機(jī)制完善，但是運(yùn)行的軌跡較為簡(jiǎn)潔，不能夠有效提升運(yùn)轉(zhuǎn)效率球坐標(biāo)型機(jī)械臂具有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和一個(gè)運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)，其軸根據(jù)極坐標(biāo)系進(jìn)行配置結(jié)構(gòu)緊湊，但控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)困難，機(jī)器人手臂的剛性不足，機(jī)械結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜關(guān)節(jié)型該操作機(jī)的手臂和人體的手臂以及關(guān)節(jié)基本一致，并有著三個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軌跡繁瑣，結(jié)構(gòu)十分緊湊，但是在控制標(biāo)準(zhǔn)中能夠形成一定的難度，機(jī)器人手臂控制效果差表2.1機(jī)械手結(jié)構(gòu)選型表2.1機(jī)械手機(jī)械系統(tǒng)的比較與選擇1.直角坐標(biāo)型機(jī)械手直角坐標(biāo)機(jī)械手適用于成排布置的工作模式配合傳動(dòng)帶進(jìn)行機(jī)械手的運(yùn)作體系。它的機(jī)械手臂能夠進(jìn)行完善伸展，左右，上下移動(dòng)，并且按照其中的坐標(biāo)軸以及三個(gè)直線方向進(jìn)行轉(zhuǎn)換。結(jié)構(gòu)示意圖所示。它的運(yùn)作范圍為線狀運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。兩個(gè)線性運(yùn)動(dòng)或三個(gè)線性運(yùn)動(dòng)。例如，在X，Y和Z的三個(gè)線性運(yùn)動(dòng)方向上，每個(gè)方向都有A，B和C的三項(xiàng)旋轉(zhuǎn)體系，并完善的形成其六項(xiàng)自由體系。但是在基本的實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)中很少能夠進(jìn)行使用。缺點(diǎn)是該機(jī)械手的工作范圍小，占空比大，柔韌性差。2.圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手圓柱坐標(biāo)機(jī)械手能夠完善的適用于測(cè)量機(jī)制以及標(biāo)準(zhǔn)中。有著較為直觀的使用特質(zhì)。圓柱坐標(biāo)機(jī)械通過(guò)三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行組建。它的工作范圍可以分為：旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，線性運(yùn)動(dòng)以及不在線的運(yùn)動(dòng)體系能夠加強(qiáng)其運(yùn)作速率。兩個(gè)線性運(yùn)作體能夠結(jié)合在一個(gè)框架中。結(jié)構(gòu)示意圖如表2-1所示。圓柱機(jī)械手有五個(gè)基本動(dòng)作：(1)手臂水平回轉(zhuǎn)；(2)手臂伸展以及回縮；(3)手臂上下；(4)手臂回轉(zhuǎn)動(dòng)作；(5)手爪緊實(shí)。圓柱坐標(biāo)機(jī)械手其中的特質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為，垂直的導(dǎo)向柱上面有滑套，將手臂完整的安置在滑套上。手臂能夠在水平面內(nèi)進(jìn)行上下線性運(yùn)動(dòng)（Z）和圓弧形左右擺動(dòng)（φ）。圓柱坐標(biāo)機(jī)械手的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)太廣泛，兩個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)則是更為繁瑣，其設(shè)備也較難實(shí)現(xiàn)調(diào)動(dòng)。3球坐標(biāo)型機(jī)械手球坐標(biāo)機(jī)械手是一項(xiàng)具備自由應(yīng)用模式以及體系的機(jī)械手設(shè)備。其中涵蓋三種運(yùn)作模式。結(jié)構(gòu)示意圖如表2.1所示。球面坐標(biāo)機(jī)械手的工作標(biāo)準(zhǔn)具體為：一轉(zhuǎn)運(yùn)作；兩次旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；兩個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)加一個(gè)線性運(yùn)動(dòng)。球坐標(biāo)機(jī)械手能夠完善的完成如下八種操作：（1）手臂向上或者向下移動(dòng)，即俯仰運(yùn)作體系；（2）手臂實(shí)現(xiàn)左右偏移，轉(zhuǎn)動(dòng)體系；（3）手臂來(lái)回運(yùn)動(dòng)，即伸縮運(yùn)動(dòng)；（4）手腕上下彎曲；（5）左右擺動(dòng)手腕；（6）手腕旋轉(zhuǎn)；（七）抓爪動(dòng)作；（8）機(jī)械手的整項(xiàng)偏移。球坐標(biāo)系的特質(zhì)為，將手臂安裝在軸體范圍中，軸放置在叉架中，能夠按照垂直的面積以及弧形規(guī)律進(jìn)行上下的運(yùn)作體系建立。動(dòng)作是相似的。其特質(zhì)為能夠自動(dòng)挑選最為合理的運(yùn)轉(zhuǎn)線路。所以有著極高的工作效率。并且，因?yàn)樯舷聰[動(dòng)的緣故，其相對(duì)體積小并且運(yùn)動(dòng)范圍大。缺點(diǎn)是屏障差，存在平衡問(wèn)題，位置誤差與臂長(zhǎng)成正比，并且控制困難。4關(guān)節(jié)型機(jī)械手也稱為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)型機(jī)械手，分為垂直關(guān)節(jié)坐標(biāo)和平面關(guān)節(jié)坐標(biāo)。機(jī)械手通過(guò)立柱和大小臂進(jìn)行組件。立柱和大臂能夠通過(guò)肩關(guān)節(jié)進(jìn)行連接。垂直柱圍繞z軸旋轉(zhuǎn)以形成腰關(guān)節(jié)。手臂形成肘關(guān)節(jié)，肘關(guān)節(jié)允許大臂旋轉(zhuǎn)并俯仰，小臂俯仰。機(jī)械手的工作空間范圍比較大大型，靈活的運(yùn)動(dòng)，良好的避障性能，可以將物體抓到更靠近基座的地方，其缺點(diǎn)是位置精度較低，控制耦合更加復(fù)雜以及越來(lái)越多的應(yīng)用。這種設(shè)計(jì)是三自由度抓爪機(jī)械手，需要體積小，重量輕，柔韌性強(qiáng)和精度高要求不高且抓地力輕。以上四種鉸接式機(jī)械手結(jié)構(gòu)最緊湊，占空比最小，適用于中小負(fù)荷，可以滿足設(shè)計(jì)要求，結(jié)構(gòu)不復(fù)雜。。2.2機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的比較與選擇工業(yè)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)模式能夠分成三種標(biāo)準(zhǔn)，具體為：液壓，氣動(dòng)和電動(dòng)。1液壓驅(qū)動(dòng)液壓傳動(dòng)機(jī)械手的抓地力極強(qiáng)，抓力可達(dá)數(shù)百公斤，液壓可達(dá)7Mpa。液壓傳動(dòng)裝置相對(duì)穩(wěn)定并且運(yùn)動(dòng)靈敏，但是它要求很高的密封性能，因此不宜在較高和較低溫度的環(huán)境中使用?，F(xiàn)場(chǎng)工作需要液壓系統(tǒng)，并且整體結(jié)構(gòu)龐大。液壓驅(qū)動(dòng)器具有以下特征：（1）輸出功率大，壓力范圍為50-140N/cm2。（2）強(qiáng)大的控制性能，利用液體的不可壓縮性，控制精度高，輸出功率大，無(wú)級(jí)調(diào)速，響應(yīng)非常靈敏，并且可以連續(xù)跟蹤。（3）結(jié)構(gòu)完善，執(zhí)行器能夠進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)仿真化的處理，能夠快速實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)建立。功率質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)，有著較小的體積，結(jié)構(gòu)完整，密封效果強(qiáng)。（4）液壓系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自潤(rùn)滑，過(guò)載保護(hù)方便，使用壽命長(zhǎng)。系統(tǒng)容易發(fā)熱，故障后很難找出原因。（5）適用于重型設(shè)備，驅(qū)動(dòng)的速率較低，電液的服務(wù)體系完善，較為適用于噴涂機(jī)器人，點(diǎn)焊機(jī)器人以及運(yùn)輸機(jī)器人。2氣壓驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔并且價(jià)值較低。因?yàn)槠淇諝馐悄軌蜻M(jìn)行壓縮的，所以工作的速率不穩(wěn)定?？諝鈮毫Φ臄?shù)值基本為0.7Mpa，所以抓地力較小，只有幾十頭牛到100頭牛。氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)有著如下幾種特質(zhì)：（1）輸出功率較小，氣壓力標(biāo)準(zhǔn)為48-60N/cm2，最大時(shí)為100N/cm2（2）可控性不強(qiáng)，氣體壓縮能力較強(qiáng)，精密度較差，阻尼效果不好，不容易控制低速，無(wú)法形成高速運(yùn)轉(zhuǎn)以及高精密度的軌跡控制。（3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠按照其標(biāo)準(zhǔn)的模式以及模擬體系機(jī)制并且能夠直接進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。功率/質(zhì)量比大，占地面積小，結(jié)構(gòu)完善，封閉空間也比液態(tài)低。（4）適用于中小型負(fù)載的驅(qū)動(dòng)，需要沖壓機(jī)械手主體的氣動(dòng)平衡，組裝機(jī)械手的氣動(dòng)夾具等精度較低的限位程序控制機(jī)器人。3電力驅(qū)動(dòng)目前，該驅(qū)動(dòng)器是機(jī)器手中最常用的驅(qū)動(dòng)器。在一段時(shí)間以前，均使用了更多的電機(jī)設(shè)備（SM）驅(qū)動(dòng)器。然后，研制出了直流伺服電動(dòng)機(jī)（DC）?，F(xiàn)在，交流伺服電動(dòng)機(jī)（AC）驅(qū)動(dòng)器也已在業(yè)界廣泛使用。此裝置降低了運(yùn)轉(zhuǎn)的速率，并且結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單易懂。電驅(qū)動(dòng)器有著極強(qiáng)的精準(zhǔn)控制作用，大功率，精確的定位和響應(yīng)能力。具有良好的伺服特性和復(fù)雜的控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)高速，高精度的連續(xù)軌跡控制。適用于中小型的工程進(jìn)行運(yùn)作，需要進(jìn)行高位操作控制以及高精度的機(jī)器人加以輔佐，例如AC伺服噴涂機(jī)器人，點(diǎn)焊機(jī)器人，弧焊機(jī)器人和裝配機(jī)器人。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器能夠分為普通的驅(qū)動(dòng)器以及交流的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)，交流和直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)中各類驅(qū)動(dòng)器的特質(zhì)為：（1）普通的交流以及直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器均需要進(jìn)行大規(guī)模的輸出以及加裝設(shè)備引擎，但是其在控制效果上依然較差，因此較為適合與選擇中型的機(jī)械手。（2）直流伺服電機(jī)：伺服具體是能夠通過(guò)脈沖進(jìn)行定位。我們能夠這樣去對(duì)其進(jìn)行觀測(cè)，當(dāng)伺服電動(dòng)機(jī)能夠完善的接觸到脈沖時(shí)，它將旋轉(zhuǎn)與一個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的角度進(jìn)行位置偏移，因?yàn)樗欧妱?dòng)機(jī)其自身有著完善的脈沖效果。因此不論電機(jī)偏轉(zhuǎn)到哪種角度范圍，都能夠產(chǎn)生一定數(shù)值的脈動(dòng)。對(duì)于這種模式來(lái)講，伺服電機(jī)能夠接收到的脈沖響應(yīng)環(huán)為一定的數(shù)值范圍，因此系統(tǒng)能夠知道有多少種脈沖能夠發(fā)送到電機(jī)之內(nèi)。并且，回轉(zhuǎn)了多少種脈沖，所以能夠完善的對(duì)電極進(jìn)行控制，進(jìn)而做到精準(zhǔn)的定位機(jī)制，能夠?qū)?shù)值控制在0.001mm。直流伺服電動(dòng)機(jī)，包括定子，轉(zhuǎn)子鐵芯，電動(dòng)機(jī)軸，伺服電動(dòng)機(jī)繞組換向器，伺服電動(dòng)機(jī)繞組，轉(zhuǎn)速表電動(dòng)機(jī)繞組，轉(zhuǎn)速表電動(dòng)機(jī)換向器，轉(zhuǎn)子鐵心通過(guò)在電機(jī)軸上層壓硅鋼沖頭而固定。（3）交流伺服電動(dòng)機(jī)：伺服電動(dòng)機(jī)內(nèi)部為永磁體的轉(zhuǎn)子，由驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三重點(diǎn)詞里形成的磁鐵標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)子在該磁場(chǎng)下進(jìn)行作用，與此同時(shí)，電機(jī)自身的編碼器能夠?qū)⑵湫盘?hào)進(jìn)行反饋，驅(qū)動(dòng)器將反饋的數(shù)值以及預(yù)期數(shù)值進(jìn)行比較，并進(jìn)行轉(zhuǎn)子的角度調(diào)整。伺服電機(jī)的精細(xì)程度能夠完善的取決于編碼器的精細(xì)程度（行數(shù)）。交流伺服電動(dòng)機(jī)能夠擁有其中多項(xiàng)電動(dòng)機(jī)的所有優(yōu)勢(shì)，并且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔并易于維護(hù)，速率范圍較廣泛，速度運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定程度以及動(dòng)態(tài)的響應(yīng)機(jī)制能夠形成完善的特質(zhì)。良好的技術(shù)特點(diǎn)能夠在一定程度上更好地實(shí)現(xiàn)速率的提升。（4）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是離散值控制電動(dòng)機(jī)，能夠?qū)㈦娒}沖效率值轉(zhuǎn)化為一定程度上的位移標(biāo)準(zhǔn)。只要輸入電脈沖，這個(gè)點(diǎn)擊就能夠進(jìn)行移動(dòng)，所以也將這種設(shè)備稱作脈動(dòng)電極。旋轉(zhuǎn)和線性分別有這兩種特質(zhì)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的模式簡(jiǎn)潔，方便控制，價(jià)格合理，但是較為容易形成失誤。具有轉(zhuǎn)子慣性低，響應(yīng)性強(qiáng)，其轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩大并無(wú)漂移等現(xiàn)象，無(wú)累積的定位差異性標(biāo)準(zhǔn)展現(xiàn)。其電路的控制效果簡(jiǎn)潔，并不需要進(jìn)行完善的編碼以及相應(yīng)的電子電路集成。步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)的電源通過(guò)脈沖信號(hào)進(jìn)行傳導(dǎo)，脈沖分配器和脈沖放大器共同組成，驅(qū)動(dòng)電源能夠在起點(diǎn)集中新供應(yīng)出電流。其中電機(jī)的性能以及電源之間的配合能夠組建成一定標(biāo)準(zhǔn)上的電機(jī)穩(wěn)定性。步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)勢(shì)為不能夠形成誤差，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔易于維護(hù)，制作的成本低并且電機(jī)驅(qū)動(dòng)的慣性效果強(qiáng)，能夠在各種場(chǎng)合中進(jìn)行完善的運(yùn)轉(zhuǎn)速率控制，其缺陷為效率不完善時(shí)長(zhǎng)發(fā)熱，有時(shí)甚至“失步”。綜上所述，由于本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手的負(fù)載較小，因此對(duì)體積有一定的要求，并且考慮到其中的機(jī)械手特質(zhì)以及驅(qū)動(dòng)之間的優(yōu)劣勢(shì)，步進(jìn)電機(jī)體積小，控制效果完善。精密程度較高，與傳動(dòng)設(shè)備的匹配機(jī)制更吻合，因此本設(shè)計(jì)選擇步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)第三章驅(qū)動(dòng)源的選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算3.1主要技術(shù)參數(shù)的確定1.動(dòng)臂的一二關(guān)節(jié)軸之間的距離為650mm，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為M1（約6kg），重心與第一關(guān)節(jié)軸的范圍為350mm，L1=350mm。2.前臂的一二關(guān)節(jié)軸之間的距離為450mm，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為（約5kg），重心與第一關(guān)節(jié)軸的范圍為250mm，L2=350+250=700mm。如圖3.2所示，設(shè)計(jì)機(jī)器人的打開盤的質(zhì)量和尺寸如下：轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)軸之間的范圍為160mm，轉(zhuǎn)盤的大小為5Kg。各項(xiàng)操縱設(shè)備中的具體數(shù)據(jù)為負(fù)荷5kg；動(dòng)臂進(jìn)行偏轉(zhuǎn)：0?120,;動(dòng)臂旋轉(zhuǎn)：0?120,;腰部旋轉(zhuǎn)：0?600/s;抓爪的抓取半徑為10mm?350mm。3.2各關(guān)節(jié)的電機(jī)選擇計(jì)算當(dāng)機(jī)械臂進(jìn)行偏轉(zhuǎn)的時(shí)候，機(jī)械臂的直線延長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)不斷提升，慣性機(jī)制最為完善，所以，在產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的時(shí)候，電動(dòng)機(jī)的偏轉(zhuǎn)效果基本不一致。如圖3-1所示，假設(shè)兩個(gè)臂繞其重心的偏轉(zhuǎn)慣性數(shù)值分別為JG1和JG2。按照相應(yīng)的平行偏轉(zhuǎn)體系，繞動(dòng)臂軸線數(shù)值偏轉(zhuǎn)率為：J1=JG1+M1L12+JG2+M2L22（3-1）其中：M1，M2，分別為6Kg，7Kg；L1，L2，分別為220mm，677mm。JG1M1L12、JG2M2L22，能夠?qū)⑵溥M(jìn)行忽略，其中的軸臂慣性公式為：J1=M1L12+M2L22(3-2)=6×0.22+7×0.6772=3.45kg.m2同理可以求出小臂的轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)值為：M2=7Kg，L4=280mm。J2=M2L42(3-3)=7×0.282=0.5488kg.m2腰關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)數(shù)值是按照先穿的纏繞標(biāo)準(zhǔn)以及慣性的動(dòng)能軸體通過(guò)手臂進(jìn)行獨(dú)立完成。設(shè)開口盤繞腰關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能為J3，因此應(yīng)該對(duì)其中的轉(zhuǎn)動(dòng)軸軸心進(jìn)行完善的偏轉(zhuǎn)以及完整：M3=15Kg，L5=160mm。（3-4）3.2.1大臂旋轉(zhuǎn)電機(jī)的選擇設(shè)其中機(jī)械手的速率為，則旋轉(zhuǎn)展開之時(shí)的轉(zhuǎn)矩效果能夠形成：（3-5）式中：T——旋轉(zhuǎn)展開時(shí)的專戶，N.m。J——轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)律，kg.m2?！苯羌铀?，rad/s。設(shè)機(jī)械手大臂從到所需要消耗的時(shí)長(zhǎng)為：，通過(guò)公式（3-5）有：如果相應(yīng)的機(jī)械臂各個(gè)部位能夠形成摩擦以及慣性體系的運(yùn)作，則安全數(shù)值為2，則減速器的輸出軸能夠形成的最小扭轉(zhuǎn)范圍為選取減速設(shè)備：型號(hào)：APEX-AE235（同軸式速率減速設(shè)備）額定輸出轉(zhuǎn)矩：40N.m減速比：i1=100諧波減速器的的傳導(dǎo)速率為：，步進(jìn)電機(jī)應(yīng)輸出的標(biāo)準(zhǔn)為：(3-6)選取小型的直流電機(jī)設(shè)備：序號(hào)：MAXON-EC118896轉(zhuǎn)矩：0.7N.m額定電壓：24V額定電流：1.5A額定轉(zhuǎn)速：1000rpm最高轉(zhuǎn)速：1200rpm額定效率：40w電機(jī)體積：L=93mmD=46mm3.2.2小臂旋轉(zhuǎn)電機(jī)的選擇按照以上原理，假設(shè)小臂的轉(zhuǎn)動(dòng)速率為，設(shè)置其角度的數(shù)值從0提升到所需要用到的時(shí)間為，則其中的轉(zhuǎn)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)能夠展示為：（3-7）式中：T——旋轉(zhuǎn)起始轉(zhuǎn)速，N.m。J——轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)，kg.m2?！羌铀俾剩瑀ad/s2。通過(guò)公式（3-7）看出：如果考慮繞機(jī)械臂的每一個(gè)部位產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)效果以及摩擦效果，并且設(shè)置其中的安全數(shù)值為2，則減速器的最小轉(zhuǎn)矩標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值為：（3-8)選取減速機(jī)：序列號(hào)：APEX-AE235（同軸式行星減速機(jī)）既定輸出轉(zhuǎn)速為40N.m降速比：i2=100諧波減速器的的傳導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)為：，步進(jìn)電機(jī)的輸出數(shù)值為：(3-9)因此選用步進(jìn)電機(jī)：序號(hào)：MAXON—118896額定轉(zhuǎn)速矩：0.7N.m額定電壓：24V額定電流：1.5A額定轉(zhuǎn)矩：1000rpm最高轉(zhuǎn)矩：1200rpm額定效率：40w電機(jī)體積：L=93mmD=46mm第四章機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案1）液壓驅(qū)動(dòng)方式：液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手基本上是通過(guò)液壓馬達(dá)（各種油缸，機(jī)油馬達(dá)），伺服閥，油泵，油箱等共同構(gòu)建而成，并且通過(guò)機(jī)械手的制導(dǎo)設(shè)備進(jìn)行工作的完善。并且，其自身有著較強(qiáng)的抓舉能力（重大百斤甚至更重），其特質(zhì)為結(jié)構(gòu)精細(xì)，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，耐沖擊，耐振動(dòng)和具有防爆性能，但是液壓部件需要很強(qiáng)的制造精細(xì)程度以及密閉程度。不然，漏油會(huì)對(duì)環(huán)境生態(tài)造成影響。2）氣壓驅(qū)動(dòng)方式：驅(qū)動(dòng)體系基本上是通過(guò)氣缸，空氣閥，空氣箱和空氣壓縮機(jī)組成。其特質(zhì)指的是氣源標(biāo)準(zhǔn)完善，運(yùn)轉(zhuǎn)速率快，框架清晰，物美價(jià)廉，方便后期維修。但因?yàn)槠浜茈y保障速率，而且壓力不算巨大，因此舉措標(biāo)準(zhǔn)較差。3）電動(dòng)方式：電驅(qū)動(dòng)型電驅(qū)動(dòng)是機(jī)械手之內(nèi)最為常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)體系。其特質(zhì)為供電穩(wěn)定，相應(yīng)速率完整，驅(qū)效果強(qiáng)（鉸接重量已達(dá)到400kg），能夠形成較為方便的運(yùn)轉(zhuǎn)以及測(cè)驗(yàn)，并且能夠按照其中多項(xiàng)靈活的機(jī)制方法的制定。驅(qū)動(dòng)馬達(dá)中最為常見(jiàn)的就是并步馬達(dá)，并且DC伺服馬達(dá)（AC）是當(dāng)中最為主要的驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)。由于電動(dòng)機(jī)的高速率機(jī)制，基本上能夠按照其減速機(jī)制體系（例如諧波傳動(dòng)，RV擺線針輪傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)，螺桿傳動(dòng)和多連桿機(jī)構(gòu)等）。該機(jī)械手已經(jīng)開始逐漸使用不帶轉(zhuǎn)速電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)了（DD）。這種簡(jiǎn)化標(biāo)準(zhǔn)能夠提升精密的控制體系。4）機(jī)械驅(qū)動(dòng)方式：機(jī)械驅(qū)動(dòng)僅僅能夠在固定運(yùn)動(dòng)中形成表現(xiàn)?；旧?，使用凸輪的連桿效果進(jìn)行其標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)作運(yùn)行。它有著完善的運(yùn)作能力，工作速率穩(wěn)定，成本價(jià)值低等特質(zhì)，但是在調(diào)試簡(jiǎn)易性上較差。原始文獻(xiàn)提供的驅(qū)動(dòng)方法為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，因此本設(shè)計(jì)采用電驅(qū)動(dòng)方式的步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。4.1機(jī)械手形式的選擇按照手臂運(yùn)動(dòng)的形狀形成坐標(biāo)的范圍模式，其中較為多見(jiàn)的機(jī)械手模式大致能夠分為四中：1）直角坐標(biāo)機(jī)械手；2）圓柱坐標(biāo)機(jī)械手；3）球坐標(biāo)（極坐標(biāo)）機(jī)械手；4）多關(guān)節(jié)機(jī)。機(jī)械手。4.2設(shè)計(jì)時(shí)考慮的幾個(gè)問(wèn)題1.有足夠的抓地力（即夾緊力）在能夠確認(rèn)手指的抓握能力的時(shí)候，除了對(duì)其中組件進(jìn)行重量的預(yù)估之外，還應(yīng)該完善的保障其中的慣性穩(wěn)定程度，以保障在工作中不會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)或者掉落的情況。2.手指之間應(yīng)有一定的開合角度兩個(gè)手指張開以及閉合的過(guò)程中應(yīng)該將手指的角度進(jìn)行完善維護(hù)。手指的開和標(biāo)準(zhǔn)以及角度范圍都能夠?qū)崿F(xiàn)完善的脫離以及散開。如果對(duì)其中不同的組件進(jìn)行控制，則應(yīng)該考慮到最大的范圍。對(duì)于活動(dòng)手指面積來(lái)說(shuō)，僅僅需要其進(jìn)行完善的關(guān)閉舉措。3.確保工件的標(biāo)準(zhǔn)定位為了保障手指的工程準(zhǔn)確性以及穩(wěn)定性，就一定要依照其中完整的工件模式以及概念保障完善的效率。4.具有足夠的強(qiáng)度和剛度除了夾緊的組件以及其反作用效果之外，手指還容易受到機(jī)械手在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中形成的慣性機(jī)制。應(yīng)該在其中保障完善的強(qiáng)度以及剛性防止其破裂。重量輕，手的中心在手腕范圍上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，在最大程度上降低對(duì)于手腕的過(guò)度翻轉(zhuǎn)。5.考慮捕獲對(duì)象的要求依照相應(yīng)的機(jī)械手運(yùn)作標(biāo)準(zhǔn)，并且進(jìn)行反復(fù)的比較，我們利用的機(jī)械手結(jié)構(gòu)是螺旋式的，因此在夾緊臂的頭部上抬高了一部分，以防止工件打滑。4.3機(jī)械手的主要部件及運(yùn)動(dòng)在挑選坐標(biāo)以及機(jī)械手的基礎(chǔ)方案標(biāo)準(zhǔn)之后，按照設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行補(bǔ)充，為了能夠完整的保持其需求標(biāo)準(zhǔn)，此機(jī)械手的設(shè)計(jì)應(yīng)該完善的保障3個(gè)自由度：臂的旋轉(zhuǎn)；機(jī)械臂的自由度。手臂的旋轉(zhuǎn)；和三個(gè)主要議案。該設(shè)計(jì)操縱器主要由4個(gè)范圍進(jìn)行構(gòu)成：（1）手使用步進(jìn)電機(jī)能夠通過(guò)機(jī)械運(yùn)作進(jìn)行完善的實(shí)現(xiàn)。（2）傳動(dòng)軸，使用步進(jìn)電機(jī)通過(guò)機(jī)械運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂的旋轉(zhuǎn)（3）小臂，使用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通過(guò)機(jī)械運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂的旋轉(zhuǎn)（4）基座，使用步進(jìn)電機(jī)，底座的旋轉(zhuǎn)是通過(guò)機(jī)械運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的4.4驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)械手中的一項(xiàng)重要組成部分。工業(yè)機(jī)械手的工作特性在一定程度上均產(chǎn)自不同的方案以及理念。按照其中不一致的功率標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)能夠分為四種形式：液壓，氣動(dòng)，電動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)能夠用于完整的機(jī)械傳動(dòng)，其結(jié)構(gòu)框架清晰明朗，特點(diǎn)為框架清晰體積小巧。所以，機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)模式應(yīng)該選用電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。4.5機(jī)械手手爪的設(shè)計(jì)此設(shè)計(jì)是并聯(lián)操縱器的設(shè)計(jì)，并且考慮到其起始參數(shù)：手柄的開和角度=90°，抓取重量為5Kg。按照相應(yīng)的固件體系進(jìn)行分析，其中常見(jiàn)的機(jī)械手能夠形成兩種特征：加緊以及深吸。吸附式基本上均選取較為光滑的大面積版狀物，所以對(duì)于此方案較為不合適。該設(shè)計(jì)機(jī)械手選自加緊型，按照運(yùn)作的范圍能夠展現(xiàn)出橫移型以及偏轉(zhuǎn)型。平移式抓手的打開和關(guān)閉取決于抓手的平行運(yùn)動(dòng)，該抓手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于夾持扁平方形材料。。如果使用典型的平移手指，則需要在爪的移動(dòng)方向上增加驅(qū)動(dòng)力，這也能夠讓此結(jié)構(gòu)看似十分笨重死板。能夠看出這種設(shè)計(jì)模式是不符合科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的，所以不使用這項(xiàng)設(shè)備。對(duì)此進(jìn)行觀察，此設(shè)計(jì)方案選取了旋轉(zhuǎn)手柄并且使用了齒輪壓合技術(shù)。夾緊的設(shè)備能夠按照加緊裝置進(jìn)行操作。在電動(dòng)機(jī)的運(yùn)作標(biāo)準(zhǔn)下，機(jī)械手握緊并打開。4.6對(duì)于機(jī)械手手爪夾持精度的分析機(jī)械手的精密程度要求組件有著精準(zhǔn)的定位能力，以及精密的夾合能力，完善保障其運(yùn)作的穩(wěn)定性以及夾實(shí)效果的完善性。機(jī)械手能否進(jìn)行完善的工作并且傳導(dǎo)在制定的區(qū)域，不僅能夠取決于機(jī)械手的精準(zhǔn)定位機(jī)制（通過(guò)手臂和手腕進(jìn)行工作），還與機(jī)器人的夾緊誤區(qū)有一定的關(guān)系。尤其是在眾多小型商品批發(fā)的過(guò)程中，為了可以在一定程度之內(nèi)保障組件體積的變化，一定需要機(jī)器人對(duì)其夾緊效果進(jìn)行保障。第五章臂部設(shè)計(jì)以及有關(guān)計(jì)算手臂范圍是操縱器中重要組成部分。其主要因素為支撐軸的作用，其中包括工具以及組件，并且應(yīng)該完善的對(duì)其形成驅(qū)動(dòng)，機(jī)械臂的基本運(yùn)作標(biāo)準(zhǔn)為進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。手臂運(yùn)動(dòng)的意義：將手臂的運(yùn)作標(biāo)準(zhǔn)發(fā)送到各項(xiàng)范圍之內(nèi)。這可以通過(guò)臂的旋轉(zhuǎn)和基座的旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。臂的每一項(xiàng)運(yùn)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)都能夠按照機(jī)構(gòu)以及傳動(dòng)范圍進(jìn)行規(guī)范。對(duì)于手臂的研究，它在工作模式中能夠承載更多的動(dòng)態(tài)負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，并能夠進(jìn)行更多的運(yùn)作。所以，其結(jié)構(gòu)范圍以及標(biāo)準(zhǔn)體系，靈活性等眾多因素都能夠直接關(guān)系到工作的穩(wěn)定性。5.1臂部設(shè)計(jì)的基本要求1.手臂應(yīng)具有較大的承載能力，良好的剛性和較輕的重量按照相應(yīng)的受力標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)選取最為合理的截面標(biāo)準(zhǔn)以及范圍進(jìn)行運(yùn)算。加強(qiáng)其剛性制成標(biāo)準(zhǔn)，能夠保障其支撐點(diǎn)的范圍標(biāo)準(zhǔn)。完善并合理的對(duì)其位置以及方向進(jìn)行轉(zhuǎn)化。注意其中簡(jiǎn)單的格式機(jī)制。提升擬化的精密程度。2.手臂的運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)高，慣性應(yīng)小機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速率是機(jī)械手設(shè)計(jì)中的具體數(shù)值之一，它能夠在一定程度上反應(yīng)出其生產(chǎn)效果。對(duì)于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械手設(shè)備，應(yīng)該在最大程度上對(duì)其角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，而平均旋轉(zhuǎn)角的速率能夠囊括在此范圍之內(nèi)。在一定速率標(biāo)準(zhǔn)的介質(zhì)之下，降低其自身的重量以減小收到的壓力，形成最直接的處理方式。所以，機(jī)械臂的重量應(yīng)該降低。有兩種減少慣性的特定方法：為了降低手臂活動(dòng)部分的重量標(biāo)準(zhǔn)，選用了鋁合金材料。降低手臂中的活動(dòng)范圍和體積。驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)中制定出了一項(xiàng)完善的緩沖概念。3.靈活的手臂動(dòng)作為了降低手臂之間的摩擦效果，應(yīng)在一定程度上使用滾動(dòng)摩擦效應(yīng)進(jìn)行控制。對(duì)于懸臂機(jī)械手，傳動(dòng)組件，導(dǎo)向范圍以及部件的合理程度，能夠?qū)е缕溥\(yùn)動(dòng)的平衡想不斷降低，減小其軸心標(biāo)準(zhǔn)上的偏轉(zhuǎn)機(jī)制，特別是在機(jī)構(gòu)形成卡死的狀態(tài)下（鎖定現(xiàn)象）。所以，一定要將計(jì)算的條件制定的自然。簡(jiǎn)單敘述：以上均要求對(duì)設(shè)備形成約束，并且應(yīng)該按照其中完善的考慮標(biāo)準(zhǔn)去對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行處理，便于設(shè)計(jì)出更好更完善的機(jī)械手設(shè)備。5.2手臂的典型機(jī)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)的選擇5.2.1手臂的典型運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)最為多見(jiàn)的手臂伸縮機(jī)制為：雙導(dǎo)臂的伸縮標(biāo)準(zhǔn)：雙層液壓缸空心框架；雙活塞桿液壓立柱結(jié)構(gòu)；活塞桿以及齒條范圍；動(dòng)臂和手臂的擺動(dòng)效果。5.2.2手臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇按照如上的綜合觀點(diǎn)，此項(xiàng)設(shè)計(jì)在動(dòng)臂以及動(dòng)桿中創(chuàng)建起運(yùn)作標(biāo)準(zhǔn)展現(xiàn)形式，并按照相應(yīng)的電機(jī)作為其中擺動(dòng)的數(shù)值基準(zhǔn)。5.3手臂直線運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力計(jì)算首先應(yīng)該針對(duì)其計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行完善，或者其中類似的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，按照運(yùn)動(dòng)的數(shù)值確立其中的具體體積，然后在進(jìn)行運(yùn)算并且再次設(shè)計(jì)。重復(fù)幾次最終構(gòu)建出最完善的體系標(biāo)準(zhǔn)?？臻g旋轉(zhuǎn)運(yùn)作標(biāo)準(zhǔn)能夠按照電動(dòng)機(jī)進(jìn)行移動(dòng)時(shí)的摩擦系數(shù)，慣性和重力來(lái)確定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)所需的驅(qū)動(dòng)力。5.3.1手臂摩擦力的分析與計(jì)算檢測(cè)：摩擦運(yùn)算的配置標(biāo)準(zhǔn)以及其中的截面標(biāo)準(zhǔn)需求的阻力不一致，因此應(yīng)該按照相應(yīng)的情況進(jìn)行完善的預(yù)估：求出求出(5-1)式中參與到零件所承受的重力總和（含工件）（N）；L——手臂與運(yùn)動(dòng)的零部件標(biāo)準(zhǔn)能夠按照相應(yīng)前端距離進(jìn)行檢測(cè)（m）,a——導(dǎo)向支撐的長(zhǎng)度（m）;——當(dāng)量的摩擦數(shù)值，其值與導(dǎo)向支撐的截面效應(yīng)有著一定的區(qū)別。對(duì)于圓柱面：——摩擦數(shù)值.對(duì)于靜摩擦無(wú)潤(rùn)滑時(shí)：鋼對(duì)青銅：取鋼對(duì)鑄鐵：取計(jì)算：導(dǎo)向桿的基本材料為鋼，導(dǎo)向的支撐位鑄造鐵，L=1.69-0.028=1.41m，導(dǎo)向支撐設(shè)計(jì)為0.016m標(biāo)示其中的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算5.3.2手臂慣性力計(jì)算過(guò)程此項(xiàng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)需要手臂的動(dòng)能能夠保障為V=,在對(duì)其慣性進(jìn)行運(yùn)算的時(shí)候,設(shè)置啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)為，啟動(dòng)速率為V=V=,(5-2)5.3.3連接部分的摩擦阻力接頭處的密封組件摩擦數(shù)率為：。通過(guò)如上分析進(jìn)行最終電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)算：第六章底座的設(shè)計(jì)計(jì)算底座是直接能夠形成支撐以及驅(qū)動(dòng)的支撐點(diǎn)?；疽饬x上來(lái)講，應(yīng)該完善的實(shí)踐其轉(zhuǎn)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，并且將此類運(yùn)作的機(jī)制全部在機(jī)體上進(jìn)行安裝，或者機(jī)身的后備箱將其進(jìn)行直接連接。所以，手臂的移動(dòng)效果越好，其機(jī)身以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)也就越精密。機(jī)身能夠進(jìn)行固定，并且還能夠按照相應(yīng)的高架標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行連接。6.1底座的整體設(shè)計(jì)按照相應(yīng)的設(shè)計(jì)需求，操縱器應(yīng)該能夠完善的做到1800的擺動(dòng)頻率，并且基本上都能夠按照其擺動(dòng)頻率進(jìn)行重組。為了能夠更加完善這種運(yùn)作標(biāo)準(zhǔn)，還有待考量以及形成完善的分析?；休d手臂并進(jìn)行回轉(zhuǎn)操作，這也能夠成為機(jī)械手中的重要組成部分。6.2機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作原理按照下方圖片所展示進(jìn)行觀察，服務(wù)電機(jī)不斷進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并且?guī)?dòng)其大小齒輪進(jìn)行同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。該鍵驅(qū)動(dòng)基座臂連接板的旋轉(zhuǎn)能夠加強(qiáng)其轉(zhuǎn)速機(jī)制。連接板通過(guò)軸承將其軸承固定在環(huán)內(nèi)。兩個(gè)軸承能夠被固定從而形成完善的旋轉(zhuǎn)機(jī)制。中間齒輪能夠通過(guò)周成以及滑套進(jìn)行偏轉(zhuǎn)。下方將使用其旋轉(zhuǎn)的螺釘進(jìn)行滑落標(biāo)準(zhǔn)的軸向進(jìn)行完善的偏轉(zhuǎn)效果建設(shè)，并且在一定程度內(nèi)對(duì)其進(jìn)行完善的測(cè)試。圖6.1機(jī)身結(jié)構(gòu)的示意圖第七章各機(jī)械部件的設(shè)計(jì)選擇與校核7.1軸的設(shè)計(jì)與校核7.1.1大臂旋轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)扭矩和彎矩是軸體范圍內(nèi)的具體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。直軸和彎曲軸是最常見(jiàn)的兩種軸體標(biāo)準(zhǔn)。按照此項(xiàng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中的特質(zhì)進(jìn)行展示，選取傳動(dòng)軸作為其中的運(yùn)作軸。能夠?qū)⑵錀l件進(jìn)行明示，因此我們能夠看出n=10r/min，電動(dòng)機(jī)傳導(dǎo)給軸的效率數(shù)值軸的材料應(yīng)為45鋼，并應(yīng)在回火后使用。根據(jù)參考數(shù)據(jù)表可知：強(qiáng)度：HBS220?255；屈服強(qiáng)度極限為：σs=350MPa;抗拉強(qiáng)度極限σb=660MPa，彎曲疲勞強(qiáng)度極限為σ1=290MPa。在圖表中能夠清晰的看出[σ-1]b=55MPa。軸徑的初次體積為：按照其中強(qiáng)度機(jī)制進(jìn)行直徑的運(yùn)算通過(guò)圖表范圍能夠查看數(shù)據(jù)C=1.35～126選取C=120由式,得d=120=19.81取d=19mm軸的具體體積標(biāo)準(zhǔn)如下圖7.1所示：圖7.1大臂旋轉(zhuǎn)軸7.1.2大臂軸的強(qiáng)度校核依照相應(yīng)的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)證：本設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中傳動(dòng)軸的長(zhǎng)度為193mm，最小軸頸19mm，材料為45號(hào)鋼，應(yīng)該在經(jīng)過(guò)調(diào)控之后進(jìn)行實(shí)際工作運(yùn)用。軸的扭轉(zhuǎn)剛性公式是：（7-1）式中：——軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa。T——軸所受的扭矩，N.mm。——抗扭截面的系數(shù)，。N——軸的轉(zhuǎn)速；r/min。P——傳遞功率，Kw。D——計(jì)算界面的軸的直徑，mm?！まD(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa。通過(guò)以上的公式能夠看出：（7-2）通過(guò)圖表確立其范圍數(shù)值為25 MPa～45MPa；的范圍為103～126。此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)選用40則選用106則此次設(shè)計(jì)的最小軸間距離為19mm>17.5mm.因此能夠滿足其強(qiáng)度需求。依照其扭轉(zhuǎn)效應(yīng)形成完善的強(qiáng)度檢驗(yàn)：彎扭合形成圖為：圖7.2彎扭合成圖如果其中的軸間強(qiáng)度完善符合需求，則（7-3）在公式之中：—軸的運(yùn)算效力，MPa。M——軸承受的彎轉(zhuǎn)間距，N.mm。T——軸承受的間距，N.mm。W—軸抗彎截面系數(shù)，。通過(guò)圖表能夠看出查表得出：，軸的危險(xiǎn)范圍斷層能夠通過(guò)下圖進(jìn)行展示：圖7.3軸的危險(xiǎn)截面圖圖中，b=8毫米，t=3.5毫米，d=30毫米所以：即因此本次設(shè)計(jì)的軸間強(qiáng)度相吻合。7.2鍵的選擇與強(qiáng)度的校核7.2.1大臂旋轉(zhuǎn)軸鍵聯(lián)接處鍵的強(qiáng)度校核選取標(biāo)準(zhǔn)的圓頭平鍵...GB/T1096當(dāng)平鍵聯(lián)軸器的傳遞標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的時(shí)候，其中主要的故障模式是因?yàn)楫a(chǎn)生擠壓而形成的。如果不是運(yùn)行過(guò)程中負(fù)荷過(guò)大，在一般情況下不會(huì)形成鍵斷裂的情況?；旧希凑掌涔ぷ鳂?biāo)準(zhǔn)無(wú)法對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行直接的計(jì)算。從“機(jī)械設(shè)計(jì)”的第七版中發(fā)現(xiàn)，負(fù)荷的均勻效果能夠穩(wěn)定的分布在工作范圍之內(nèi)。普通平鍵連接方式以及驗(yàn)證公式為：（7-4）式中：T——傳遞的轉(zhuǎn)矩單位.。K——鍵和輪轂鍵槽的高度接觸范圍為.，k=0.5h,此處h為鍵的高度，。——鍵的工作長(zhǎng)度單位.；圓頭平鍵為.這里是鍵的公