多自由度关节式机械手的结构设计

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1、长春工程学院毕业设计（论文）目录1前言11.1设计题目的背景及目的11.2概述11.3.机械手发展简史21.5机械手应用概况31.6发展趋势42工业机械手设计概述52.1机械手设计目的及意义52.2本次机械手的设计内容53设计要求及方案论证64总体设计及分析84.1系统原理介绍84.2系统结构论述94.2.1机械手结构设计的特点105机械手各部分设计及计算105.1驱动系统的选择105.2机械手基座部分设计125.2.1机械手基座结构的设计原则125.2.2基座部分的设计计算135.2.3计算传动装置的运动和动力参数165.2.4主要传

2、动尺寸的确定165.3机械手手臂部分设计及计算235.3.1机械手手臂结构设计的原则：235.3.2机械手手腕部分设计及其计算326直接示教轻动化设计367总结37参考文献38谢辞3940长春工程学院毕业设计（论文）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

3、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。1.2概述机器人是一种人类很早就梦想制造的、具有仿生性且处处听命于人的自动化机器，它可以帮助人类完成很多危险、繁重、重复的体力劳动或者进入各种服务领域。经历数十年的发展变化，机器人技术不断进步与创新，所到之处使整个制造业乃至全社会都发生了和正在发生着翻天

4、覆地的变化。机器人是最具代表性的现代多种高新技术的综合体，它可以从某个角度折射出一个国家的科技水平和综合国力。21世纪是一个更为广泛、更加深入地开发和应用机器人技术的新时代，伴随着现代技术的阶跃式更新以及计算机与光、机电一体化等高新技术日新月异的突飞猛进，各种类型机器人的研究越来越向着更高的水平、更新的领域拓展，现在与未来的机器人将不仅具有更似人类的外形和基本动作，也将具有相应程度的触觉、视觉与思维能力，从而开始最终实现全面模拟或复制人类自身的里程。工业机械手是机器人的一个分支，是近代自动控制领域中出现的一项新技术，是并已成为现代机械制

5、造生产系统中的一个重要组成部分。这种新技术发展很快，目前已经进入了高速发展阶段，现在已经形成一门新兴的、多学科、宽领域相结合的学科——机械手工程。40长春工程学院毕业设计（论文）机械手的迅速发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识。其一，它能迅速地代替人完成某些操作；其二，它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置要求来完成工件的传送和装卸；其三，它能操作某些必要的机具进行焊接和装配，从而大大改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐，因而受到各先进国家的重视，都投入大量的人力和物力去研究和开

6、发。在高温、高压、粉尘浓度高、严重噪音以及带有放射性和化学污染的场合应用的尤为广泛。在我国，近几年也有较快的发展，并取得了一定的成效，受到机械工业和铁路工业部门的重视。机械手一般分为三类。第一类：不需要人工操作的通用机械手，它是一种独立的不附属于任一主机的装置，它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定操作，它的特点是除具有普通机械手的物理性能外，还具有通用机械智能的三元机械。第二类：需要人工操作的，称之为操作机。它起源于原子、军事业，先是通过操作机来完成特定的任务，后来发展到利用无线电讯号操作机械手来进行探测月球、海洋矿藏等方面。工

7、业中广泛使用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类：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了及工件的传输等任务，这种机械手在国外称为“MechanicalHand”。它是为主机服务的，由主机驱动，除少数外，工作程序是固定不变的，即在制造过程中已固化上去的程序，一般不会作变动，因此其动作也十分单一，只能用来完成某些特定的任务。在国外，目前主要是研究第一类通用机械手，国外统称为工业机器人（IndustrialRobot）。1.3.机械手发展简史机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台

8、机械手。它的结构是：在机体上安装一回转大臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的。1962年，美国联合控制公司又试制成一台数控示教再现机械手，商名为Unimate。运用系统仿造坦克炮塔，臂可以回