本科畢業(yè)論文
題 目： 車床上料機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師
論文提交日期：
論文答辯日期：
開(kāi)題任務(wù)書
論文（設(shè)計(jì)）題目
車床上料機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
姓名
孫英恒
專業(yè)班級(jí)
課題的目的與要求：
畢業(yè)論文是學(xué)生在校期間十分重要的綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生全面運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)和技能，對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行研究或設(shè)計(jì)的綜合性訓(xùn)練。旨在檢驗(yàn)學(xué)生獨(dú)立工作能力、分析和解決問(wèn)題的能力、創(chuàng)新能力和科學(xué)精神，為學(xué)生畢業(yè)后走向工作崗位做好準(zhǔn)備。
掌握典型機(jī)械系統(tǒng)一般步驟和方法，學(xué)會(huì)需求分析與方案調(diào)研、可行性分析、方案設(shè)計(jì)等工程設(shè)計(jì)的步驟。具有機(jī)械設(shè)計(jì)，圖紙繪制。說(shuō)明書字跡工整，語(yǔ)句通順，表達(dá)準(zhǔn)確，格式符合規(guī)定，字?jǐn)?shù)約1多萬(wàn)，英文翻譯要求內(nèi)容準(zhǔn)確，語(yǔ)句通順。
論文的主要內(nèi)容（或設(shè)計(jì)的技術(shù)要求與數(shù)據(jù)）：
結(jié)合設(shè)計(jì)任務(wù)書了解設(shè)計(jì)基本結(jié)構(gòu)，掌握機(jī)械傳動(dòng)基本原理，設(shè)計(jì)總體方案，并對(duì)總體方案進(jìn)行分析比較和論證，最后確定總體設(shè)計(jì)方案。翻譯外文，編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。
查閱參考文獻(xiàn)、資料要求：
機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)
機(jī)械設(shè)計(jì)及機(jī)械原理教材
進(jìn)度計(jì)劃：
（2016.4.1～4.5）第5周：下達(dá)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)始運(yùn)行
（2016.4.8～4.30）第6～9周：文獻(xiàn)檢索、收集資料，完成開(kāi)題報(bào)告；
（2016.5.6～5.10）第10周： 中期檢查。學(xué)院自查，對(duì)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的及時(shí)整改；畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完成的進(jìn)度與質(zhì)量過(guò)程檢查。
（2016.5.13～5.17）第11周： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）修改
（2016.5.17～5.24）第12周：后期檢查。論文修改定稿，畢業(yè)論文答辯資格審查。
（2016.6.20之前）第12～13周：論文評(píng)閱。
（2016.6.22～6.23）第13～14周：畢業(yè)論文答辯。
論文 (設(shè)計(jì))工作起止日期： 2016.4.1——2016.6.22
任務(wù)下達(dá)人（簽字）：
任務(wù)接受人（簽字）： 年 月 日
摘要
這個(gè)課題的設(shè)計(jì)中，為機(jī)床配套的上料機(jī)械手。工業(yè)機(jī)械手工業(yè)生產(chǎn)的必然產(chǎn)物。它是一種模仿人體上肢部分功能，按照預(yù)定要求輸送配件或握持工具操作自動(dòng)化技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)的工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化，促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的更重要的作用。所以，強(qiáng)大的生命力，受到人們的廣泛重視和歡迎。實(shí)踐證明，工業(yè)機(jī)械手代替人手的繁重勞動(dòng)，顯著減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和自動(dòng)化水平。工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的沉重的搬運(yùn)零件及長(zhǎng)期頻率，鍛造的操作，采用機(jī)械手有效。而且它在低溫、水、宇宙、放射性及其他有毒、污染環(huán)境的條件下，現(xiàn)實(shí)的優(yōu)越性和廣泛的發(fā)展前景。
這是通過(guò)應(yīng)用autoCAD技術(shù)對(duì)機(jī)械手進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)及液壓傳動(dòng)原理設(shè)計(jì)，確定機(jī)械手坐標(biāo)形式和自由度，確定機(jī)械手技術(shù)參數(shù)。同時(shí)設(shè)計(jì)機(jī)械手夾持手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械手的手腕機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手臂結(jié)構(gòu)。他是如何實(shí)際上等精品機(jī)械手自動(dòng)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)速度是隨著生產(chǎn)力的滿足來(lái)設(shè)置。
在當(dāng)今社會(huì)的制造業(yè)中，企業(yè)為提高生產(chǎn)效率，普遍重視生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化程度。機(jī)械手是在自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中使用的一種具有抓取和移動(dòng)工件功能的自動(dòng)化裝置，它是在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的一種新型裝置。?
本文主要針對(duì)生產(chǎn)線上的自動(dòng)化設(shè)計(jì)了一個(gè)模塊工裝下線機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)模塊下線的自動(dòng)化。該機(jī)械手能實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的伸縮、升降、夾緊和放松等動(dòng)作。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用氣壓驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了手臂的夾緊和放松動(dòng)作?？刂葡到y(tǒng)采用PLC控制，通過(guò)控制伺服電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的上下、左右運(yùn)動(dòng)。機(jī)械手設(shè)手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作方式，可以通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)進(jìn)行工作方式轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)設(shè)有報(bào)警功能，當(dāng)機(jī)械手出現(xiàn)故障時(shí)，能及時(shí)報(bào)警。?
通過(guò)上述工作,機(jī)械手最終能夠按照控制程序的要求進(jìn)行運(yùn)動(dòng),并且實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)本機(jī)械手的直觀形象觀測(cè),達(dá)到了本論文的設(shè)計(jì)目的和要求。
關(guān)鍵詞： 機(jī)械手； 手部設(shè)計(jì)； 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
Abstract
In the design of this subject, the feeding manipulator for machine tool. The inevitable product of the industrial robot industry. It is a kind of imitating human upper extremity function, according to a predetermined parts or holding tools operation automation technology of reality of industrial production automation requirements of transportation, promoting the development of industrial production more important role. Therefore, the strong vitality, by people's extensive attention and welcome. Practice has proved that the heavy labor of industrial machinery hand instead of manpower, significantly reduced the labor intensity of workers, improve working conditions, improve labor productivity and automation level. Industrial production often appears in the heavy handling parts and long-term frequency, forging operation, the use of mechanical hand. And it is under the conditions of low temperature, water, the universe, radioactive and other toxic, polluting environment, the reality of the superiority and broad prospects for development.
This is through the application of autoCAD technology to the mechanical hand overall program design and hydraulic transmission principle design, determine the mechanical hand coordinate form and degree of freedom, determine the mechanical hand technical parameters. At the same time, the design of the manipulator hand structure is also designed. He is how the actual quality of the manipulator automatic movement, the speed of movement is set up with the satisfaction of productive forces. In today's manufacturing industry, enterprises pay more attention to the automation of the production process in order to improve the production efficiency. Robot manipulator is a kind of automatic device used in the process of automatic production. It is a new device developed in the process of mechanization and automation. ?
This paper mainly aimed at the production line automation design of a module assembly line robot, to achieve the automation of the assembly line. The manipulator can achieve the expansion, lifting, clamping and relaxation of the manipulator. Drive system using pneumatic drive, to achieve the arm of the clamping and relaxation. Control system using PLC control, through the control of the servo motor to achieve the mechanical hand up and down, left and right motion. Manual and automatic two ways of working, can be converted by the conversion switch. The system is equipped with alarm function, when the machine is in trouble, it can report to the police in time. ?
According to the requirements of the control program, the manipulator can be carried out in accordance with the requirements of the control program, and the monitoring system of the host computer can observe the visual image of the manipulator, and the design purpose and requirements of the thesis can be achieved.
Key words: manipulator; hand design; structural design;
目 錄
第1章 緒論 1
1.1 工業(yè)機(jī)械手概述 1
1.1.1 機(jī)械手的應(yīng)用性 2
1.1.2 機(jī)械手先進(jìn)性 2
1.1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢(shì) 3
1.2 設(shè)計(jì)目的 4
1.3 課題內(nèi)容和設(shè)計(jì)要求 4
1.4 機(jī)械手系統(tǒng)工作原理及組成 6
第2章 機(jī)械手整體設(shè)計(jì)方案論述與證明 10
2.1 機(jī)械手的總體設(shè)計(jì) 10
2.1.1 機(jī)械手整體結(jié)構(gòu)類型 10
2.1.2 坐標(biāo)形式和機(jī)械手的自由度 11
2.1.3 設(shè)計(jì)具體采用方案 12
2.2 機(jī)械手腰座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13
2.2.1 機(jī)械手腰座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 13
2.2.2 設(shè)計(jì)具體采用方案 14
2.3 機(jī)械手手臂結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 15
2.3.1 機(jī)械手手臂設(shè)計(jì)要求 15
2.3.2 設(shè)計(jì)具體使用的程序 16
2.4 機(jī)械手腕部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
2.4.1 機(jī)器人手腕結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求 17
2.4.2 設(shè)計(jì)程序的具體運(yùn)用 17
2.5 機(jī)械手末端執(zhí)行器（手爪）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
2.5.1 機(jī)械手末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)要求 18
2.5.2 機(jī)械手驅(qū)動(dòng)模式 19
2.5.3 機(jī)器人夾持器的典型結(jié)構(gòu) 19
2.5.4 設(shè)計(jì)具體使用的程序 20
2.6 機(jī)械手的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 21
2.6.1 工業(yè)機(jī)器人傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題 21
2.6.2 工業(yè)機(jī)器人常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)形式 22
2.6.3 設(shè)計(jì)具體采用方案 25
2.7 機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 25
2.7.1 機(jī)器人各類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn) 25
2.7.2 工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選擇原則 26
2.7.3 機(jī)器人液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 26
2.7.4 機(jī)器人氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 28
2.7.5 機(jī)器人電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 29
2.7.6 設(shè)計(jì)具體使用的程序 32
2.8 機(jī)器人手臂的平衡機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 32
2.8.1 機(jī)器人平衡機(jī)制的形成 32
2.8.2 設(shè)計(jì)具體方案 33
2.9 機(jī)械手的主要技術(shù)參數(shù) 33
第3章 機(jī)械手設(shè)計(jì)計(jì)算 35
3.1 夾持式手抓的設(shè)計(jì)計(jì)算 35
3.1.1 手抓部力的計(jì)算 35
3.1.2 手部加緊油缸的確定 36
3.2 腕部設(shè)計(jì) 36
3.2.1 腕部的設(shè)計(jì)要求 37
3.2.2 腕部的結(jié)構(gòu) 38
3.3 臂部設(shè)計(jì) 41
3.3.1 臂部設(shè)計(jì)要求 42
3.3.2 臂部結(jié)構(gòu) 46
3.3.3 臂部伸縮運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu) 47
3.3.4 臂部伸縮油缸的計(jì)算 48
3.3.5 臂部回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 50
3.3.6 臂部升降運(yùn)動(dòng) 51
3.3.7 臂部升降油缸的計(jì)算 52
第4章 機(jī)械手的其他部分裝置 55
4.1 緩沖定位裝置 56
第5章 機(jī)械手總體方案總結(jié) 57
5.1 傳動(dòng)方案的確定 57
5.2 規(guī)格參數(shù) 57
5.3 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 58
參考文獻(xiàn) 60
致謝 61
第1章 緒論
第1章 緒論
機(jī)械手是工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展和科技進(jìn)步的必然產(chǎn)物， 為制造業(yè)提供重要的技術(shù)裝備，尤其在流水作業(yè)的自動(dòng)化，生產(chǎn)線和相對(duì)惡劣的環(huán)境中，機(jī)械手具有人類所不具有的超精準(zhǔn)的定位性能、較高的加工精度、高生產(chǎn)率等優(yōu)勢(shì)。 因此，進(jìn)行機(jī)械手的研究設(shè)計(jì)是十分有意義的。
1.1 工業(yè)機(jī)械手概述
機(jī)械手首先是從美國(guó)開(kāi)始研制的。
工業(yè)機(jī)械手近幾十年的研究開(kāi)發(fā)一種先進(jìn)自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的功能可以通過(guò)編程進(jìn)行各種任務(wù)的完成，結(jié)構(gòu)及性能優(yōu)勢(shì)兼顧人與機(jī)器，尤其是人的智慧和適應(yīng)性。根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式分為先天性和液壓式、電動(dòng)式，機(jī)械式，按機(jī)械手的應(yīng)用范圍分2種：專用機(jī)械手和通用機(jī)械手；按運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤控制方式分為：先天性和位置控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手。
機(jī)械手主要掌握在手部的一個(gè)很大的控制系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。機(jī)械手的手部（或工具）的結(jié)構(gòu)，與重量的大小，材料和形狀的工作所形成多種結(jié)構(gòu)。形狀等吸附式支持。通過(guò)改變物體的位置和方向，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)（編織）或復(fù)合運(yùn)動(dòng)。獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的機(jī)理，以及機(jī)械手的擴(kuò)展，如轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。一個(gè)任意位置和方向的對(duì)象在六個(gè)自由度空間是必要的。機(jī)械手設(shè)計(jì)的自由度是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。多自由度機(jī)械手靈活、廣泛，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜。機(jī)械手自由度一般為2～3。通過(guò)對(duì)電機(jī)各控制系統(tǒng)的電機(jī)控制，對(duì)各自由度進(jìn)行了具體的操作。同時(shí)接收傳感器反饋信息控制和關(guān)閉?？刂葡到y(tǒng)的核心，如一個(gè)微處理器芯片，從宏控制，實(shí)現(xiàn)功能，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)。
機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來(lái)抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱為機(jī)械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個(gè)自由度。自由度是機(jī)械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械手有2～3個(gè)自由度?？刂葡到y(tǒng)是通過(guò)對(duì)機(jī)械手每個(gè)自由度的電機(jī)的控制，來(lái)完成特定動(dòng)作。同時(shí)，傳感器的反饋，穩(wěn)定開(kāi)環(huán)控制結(jié)構(gòu)。一般的單片機(jī)控制系統(tǒng)的核心組件及其他微控制芯片，以實(shí)現(xiàn)功能。
氣壓傳動(dòng)的機(jī)械手通過(guò)壓縮空氣的壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。主要特點(diǎn)是：介質(zhì)采取方便，輸出力小，迅速，簡(jiǎn)單，造價(jià)低。但是由于空氣壓縮特性，速度穩(wěn)定影響大，沖擊大，而且氣源壓力較低，空氣壓力低于30kg，機(jī)械手結(jié)構(gòu)條件要求的更高，所以應(yīng)用做簡(jiǎn)單的行李，高速和灰塵環(huán)境。
1.1.1 機(jī)械手的應(yīng)用性
1、高度自動(dòng)化的生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)用機(jī)械手幫助改善數(shù)據(jù)傳輸、裝卸機(jī)械裝配線的零件和工具，是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和成本大量生產(chǎn)速度、機(jī)械化和自動(dòng)化生產(chǎn)的有利技術(shù)。
2、工作條件的改善，壓力、低溫低壓的灰塵、噪音、氣味或其他有毒，放射性污染，狹窄工作空間及其他手工危險(xiǎn)場(chǎng)合，用手操作危險(xiǎn)性極高，安全工作條件大大改善工人同時(shí)幾個(gè)簡(jiǎn)單的手術(shù)中操作和重復(fù)執(zhí)行手，代替能做的事，可以避免的事故，疲勞或誤操作。
3、減少人力，便于有節(jié)奏的生產(chǎn)
代替人手工作的機(jī)械手是減輕人力的一方面，同時(shí)由于應(yīng)用機(jī)械手能持續(xù)工作是減少人力的另一方面。所以在自動(dòng)化機(jī)械加工自動(dòng)生產(chǎn)線逐漸有很多減少人力的機(jī)械手來(lái)控制和提高生產(chǎn)節(jié)奏
1.1.2機(jī)械手先進(jìn)性
機(jī)械工業(yè)技術(shù)水平的重要標(biāo)志是規(guī)模經(jīng)濟(jì)強(qiáng)度、科學(xué)技術(shù)水平。所以世界各國(guó)的機(jī)械工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)發(fā)展國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展，科技水平迅猛發(fā)展生產(chǎn)帶動(dòng)機(jī)械行業(yè)。在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程機(jī)械化已經(jīng)成為主題。但是現(xiàn)在的機(jī)器工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程、裝配和生產(chǎn)過(guò)程并不連續(xù)。單靠人力生產(chǎn)效率低，無(wú)法銜接不連續(xù)工序。同時(shí)，勞動(dòng)強(qiáng)度很大，有時(shí)也會(huì)受傷。顯然這一制約效率自動(dòng)化的影響，而整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，應(yīng)用機(jī)械手很好的解決避免以上錯(cuò)誤。
工業(yè)機(jī)械手是現(xiàn)代自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域的新技術(shù)之一，已生產(chǎn)系統(tǒng)重要的現(xiàn)代機(jī)械制造、新技術(shù)發(fā)展迅速，逐漸成為新的學(xué)科體系，機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)涉及機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)設(shè)計(jì)、電、水技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感技術(shù)等多學(xué)科，是多個(gè)跨學(xué)科綜合技術(shù)。
1.1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢(shì)
機(jī)械手的出現(xiàn)，開(kāi)創(chuàng)了工業(yè)機(jī)器人史的先河，也是最早出現(xiàn)的現(xiàn)代機(jī)器人，它代替了人們繁重的勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)方面的機(jī)械化與自動(dòng)化，能在惡劣環(huán)境下操作以保護(hù)操作人員的安全，因此廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。
未來(lái)的機(jī)械手發(fā)展主要是有以下四個(gè)方面創(chuàng)新：
（1）重復(fù)高精度
如果動(dòng)作重復(fù)次數(shù)多，機(jī)械手會(huì)達(dá)到相同的精確程度指的就是重復(fù)高精度。重復(fù)精度比精度重要性更高，如果一個(gè)機(jī)械手達(dá)不到高精度，會(huì)顯示一個(gè)誤差定值，且誤差可預(yù)測(cè)，因而可通過(guò)編程手段來(lái)校正。伴隨微電子技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手的重復(fù)精度會(huì)越來(lái)越高，它的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)將更廣闊，如核工業(yè)與軍事工業(yè)等。
（2）模塊化
模塊化拼裝機(jī)械手比更具靈動(dòng)的安裝體系。它集成機(jī)械手的電接口和通電纜及油管的導(dǎo)向裝置，使機(jī)械手自由度更大。模塊化機(jī)械手讓機(jī)械手在更多的功能方向有了實(shí)現(xiàn)的可能，大大增加了機(jī)械手的應(yīng)用范圍，是機(jī)械手的一個(gè)重要的發(fā)展方向。
（3）節(jié)能化
為了迎合食品加工、制藥、生物工程、電子技術(shù)、紡織工業(yè)、精密儀器等行業(yè)的無(wú)污染、高精度、安全性元件已經(jīng)問(wèn)世。伴隨材料技術(shù)進(jìn)步，新型高科技材料的出現(xiàn)，構(gòu)造特殊、無(wú)污染材料制造的無(wú)潤(rùn)滑元件，不但節(jié)能環(huán)保，而且系統(tǒng)簡(jiǎn)單、摩擦性能好、成本低、精度高、壽命長(zhǎng)。
（4）機(jī)電一體化
“可編程控制器—傳感器—液壓元件”典型控制系統(tǒng)是自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用主流；研發(fā)與電子技術(shù)結(jié)合的自適應(yīng)控制液壓元件，讓液壓技術(shù)從低精度“開(kāi)關(guān)控制”進(jìn)階到高精度的“反饋控制”；復(fù)合集成系統(tǒng)不但節(jié)省配線、配管和元件，而且拆裝簡(jiǎn)單，明顯提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。目前為止，電磁閥線圈功率越來(lái)越小，而PLC輸出功率不斷增大，PLC直接控制線圈開(kāi)始越來(lái)越可能實(shí)現(xiàn)。
境外機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)是研發(fā)具有一種智能的機(jī)械手。使其具有一定傳感能力，根據(jù)反饋外界條件的情況，相應(yīng)的變化。假設(shè)位置發(fā)生誤差時(shí)，能自行檢測(cè)并更正，特別需要研究視覺(jué)和觸覺(jué)功能。到現(xiàn)在已經(jīng)取得一定成就。視覺(jué)功能是在機(jī)械手安裝上電視照相機(jī)組件、光學(xué)測(cè)距儀組建以及微型計(jì)算機(jī)組件。電視照相機(jī)會(huì)將實(shí)物形象變成視頻顯示信號(hào)，之后傳送給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，便于計(jì)算機(jī)分析物體的種類大小、顏色位置等，同時(shí)發(fā)出指令控制機(jī)械手的機(jī)械工作。觸覺(jué)功能是在機(jī)械手安裝上觸覺(jué)反饋裝置。工作期間，機(jī)械手先伸出手指查找工作，通過(guò)安裝在機(jī)械手手指內(nèi)的壓力敏感元件發(fā)生觸覺(jué)的作用，最后伸至前方，抓下工件。手的抓力大小是根據(jù)在手指內(nèi)的敏感反饋元件來(lái)控制，從而達(dá)到自動(dòng)調(diào)整握力的大小。
總而言之，隨著傳感技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手裝配工作的能力逐步提高。將機(jī)械手、柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元有機(jī)結(jié)合，進(jìn)而改變機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)，更重要的是要結(jié)合機(jī)械手、柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元。
隨著科學(xué)的發(fā)展，機(jī)械手應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)充。到現(xiàn)在，機(jī)械手不僅適用于傳統(tǒng)的制造業(yè)，如采礦石油冶煉、醫(yī)藥化工、造車造船等領(lǐng)域，并擴(kuò)展到核能、航空、航天、生物化學(xué)等高科技領(lǐng)域以及家居清潔、醫(yī)療康復(fù)等服務(wù)領(lǐng)域。
1.2設(shè)計(jì)目的
畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生最后一個(gè)非常重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生學(xué)習(xí)綜合基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)和基本技能，解決專業(yè)工程和技術(shù)問(wèn)題的范圍和基礎(chǔ)訓(xùn)練。從事相關(guān)技術(shù)工作和未來(lái)的職業(yè)發(fā)展具有一定的意義。
1.3課題內(nèi)容和設(shè)計(jì)要求
（一）原始數(shù)據(jù)及資料
（1）原始數(shù)據(jù)：
A.生產(chǎn)綱領(lǐng)：100000件
B.自由度（四個(gè)自由度）
臂轉(zhuǎn)動(dòng)180o
臂上下運(yùn)動(dòng)600mm
臂伸長(zhǎng)（收縮）500mm
手部轉(zhuǎn)動(dòng)90o
（2）設(shè)計(jì)要求：
a、車床上料機(jī)械手設(shè)計(jì)圖、裝配圖、各主要零件圖（共一套）
b、設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書（一份）
（3）技術(shù)要求
主要參數(shù)的確定：
a、坐標(biāo)形式：直角坐標(biāo)系
b、臂的運(yùn)動(dòng)行程：伸縮運(yùn)動(dòng)500mm，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)180o。
c、運(yùn)動(dòng)速度：符合生產(chǎn)綱領(lǐng)的要求達(dá)標(biāo)。
d、控制方式：起止設(shè)定位置。
e、定位精度：±3mm。
f、手指握力：60kg
g、驅(qū)動(dòng)方式：液壓驅(qū)動(dòng)。
（二）料槽形式與動(dòng)作要求的分析
（1）料槽形式
機(jī)械手安裝簡(jiǎn)易圖如圖1所示，該裝配布局簡(jiǎn)單，不必要其它動(dòng)力源和特殊裝置，所以本課題采取此種輸料槽.
圖1 機(jī)械手安裝簡(jiǎn)易圖
（2）動(dòng)作要求分析
動(dòng)作一：手臂伸長(zhǎng)到料區(qū)
動(dòng)作二：手爪夾緊
動(dòng)作三：手臂上升
動(dòng)作四：手腕旋轉(zhuǎn)
動(dòng)作五：手臂旋轉(zhuǎn)
動(dòng)作六：小臂伸長(zhǎng)
動(dòng)作七：機(jī)座移動(dòng)
動(dòng)作八：手部松開(kāi)
動(dòng)作九：小臂縮回
動(dòng)作十：手腕回轉(zhuǎn)
動(dòng)作十一：機(jī)座移回
動(dòng)作十二：手臂回轉(zhuǎn)
動(dòng)作十三：手臂下降
1.4 機(jī)械手系統(tǒng)工作原理及組成
機(jī)械手系統(tǒng)工作原理框圖如圖2所示。
圖2 機(jī)械手的系統(tǒng)工作原理框圖
機(jī)械手的工作原理：機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測(cè)裝置等所組成。在PLC程序控制的條件下，采用氣壓傳動(dòng)方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的相應(yīng)部位發(fā)生規(guī)定要求的，有順序，有運(yùn)動(dòng)軌跡，有一定速度和時(shí)間的動(dòng)作。同時(shí)按其控制系統(tǒng)的信息對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時(shí)可對(duì)機(jī)械手的動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動(dòng)作有錯(cuò)誤或發(fā)生故障時(shí)即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。位置檢測(cè)裝置隨時(shí)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)以一定的精度達(dá)到設(shè)定位置.
機(jī)械手的工作原理：執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制裝置以及位置檢測(cè)系統(tǒng)等組成了機(jī)械手的主要構(gòu)造。在PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)程序的控制下，利用氣壓傳動(dòng)手段，實(shí)現(xiàn)了執(zhí)行機(jī)構(gòu)相應(yīng)部位按規(guī)定要求發(fā)生，有順序且有運(yùn)動(dòng)軌跡，有穩(wěn)定速度且有時(shí)間動(dòng)作。同時(shí)按照控制系統(tǒng)信息發(fā)出指令對(duì)于執(zhí)行裝置，有必要時(shí)可以對(duì)機(jī)械手進(jìn)行動(dòng)作監(jiān)視，每當(dāng)動(dòng)作有誤差或發(fā)生故障立即發(fā)出報(bào)警。位置檢測(cè)系統(tǒng)立即將執(zhí)行裝置的實(shí)際位置反饋給控制裝置，并進(jìn)行比較，最后通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行微觀或者宏觀的調(diào)整，進(jìn)而使執(zhí)行裝置以高精度達(dá)到設(shè)定位置.
(一)執(zhí)行機(jī)構(gòu)
包括以下部分：
1、手部
即與物件接觸的部件。根據(jù)接觸方式細(xì)分，可分為夾持式和吸附式機(jī)械手，在本研究方向中我們采用夾持式機(jī)械手。夾持式機(jī)械手手部由手指和傳力機(jī)構(gòu)所構(gòu)成。手指是指物件直接接觸的裝置，常見(jiàn)的手指運(yùn)動(dòng)形式有兩種：回轉(zhuǎn)型和平移型?；剞D(zhuǎn)型機(jī)械手構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造方便成本低，因而得到廣泛應(yīng)用。平移型機(jī)械手較少，主要原因是裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，然而平移型機(jī)械手夾持圓形零件時(shí)，工件直徑變化并沒(méi)有導(dǎo)致其軸心的位置失位，因此適合夾持直徑變化范圍波動(dòng)較大工件。手指結(jié)構(gòu)影響因素有：表面形狀、被抓部位(是外廓或者是內(nèi)孔)以及物件的重量和尺寸。
2、手腕
是連接手部及手臂的裝置，可用于調(diào)試被抓取物件的方向(或姿勢(shì))
3、手臂
手臂是被抓物件、手部、手腕用來(lái)支撐的重要裝置。其作用是帶動(dòng)手指從而達(dá)到抓取物件的動(dòng)作，并且按程序預(yù)定要求將抓取物件抓到指定位置。機(jī)械手的手臂通常由驅(qū)動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng)的裝置與驅(qū)動(dòng)源程序相組合，以保證機(jī)械手臂的各種運(yùn)動(dòng)。
4、立柱
立柱是手臂支撐部分的構(gòu)件，同時(shí)也是機(jī)械手臂的一部分，機(jī)械手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與升降/俯仰運(yùn)動(dòng)均是和立柱有緊密的關(guān)系。機(jī)械手臂的立柱因?yàn)楣ぷ鞯男枰?，偶爾也能橫向移動(dòng)，所以被稱為可移式立柱。
5、機(jī)座
機(jī)座作為機(jī)械手臂的基礎(chǔ)部分，用來(lái)執(zhí)行裝置的各構(gòu)件和驅(qū)動(dòng)裝置安裝于此，故起到支撐和連接的重要作用。
(二)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
驅(qū)動(dòng)裝置是依靠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)運(yùn)動(dòng)的。它由動(dòng)力部件、調(diào)節(jié)部件和輔助部件組成。常用的驅(qū)動(dòng)裝置有液壓傳動(dòng)裝置、氣壓傳動(dòng)裝置、機(jī)械傳動(dòng)裝置。
(三)控制系統(tǒng)
支配機(jī)械手按規(guī)定要求運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)稱之為控制系統(tǒng)。目前為止工業(yè)機(jī)械手的控制系統(tǒng)是由程序控制裝置和電氣定位裝置組成。該機(jī)械手臂利用的原理是PLC程序自動(dòng)控制原理，由它支配機(jī)械手規(guī)定程序運(yùn)動(dòng)，并且負(fù)責(zé)記憶操作者給予機(jī)械手的信息指令(如動(dòng)作、軌跡、速度及時(shí)間)，于此同時(shí)，按其控制系統(tǒng)發(fā)出的信息對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出相應(yīng)的指令，有必要時(shí)可以對(duì)機(jī)械手的各種動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)視監(jiān)測(cè)，當(dāng)動(dòng)作有誤差或發(fā)生故障時(shí)即進(jìn)行報(bào)警。
(四)位置檢測(cè)裝置
是控制機(jī)械手用來(lái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)裝置，隨時(shí)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生或所處的的實(shí)際位置反饋給控制機(jī)構(gòu)，并和設(shè)定的位置一起進(jìn)行比較，并通過(guò)PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而使執(zhí)部件以一定的精度達(dá)到設(shè)定位置的標(biāo)準(zhǔn)。
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第2章 機(jī)械手整體設(shè)計(jì)方案論證
第2章 機(jī)械手整體設(shè)計(jì)方案論述與證明
2.1機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)
2.1.1機(jī)械手整體結(jié)構(gòu)類型
工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式主要有：直角坐標(biāo)系，圓柱坐標(biāo)系，球面坐標(biāo)系，四類節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)。每個(gè)結(jié)構(gòu)并介紹了其相應(yīng)的特點(diǎn)。
（1）直角坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu)
與三個(gè)相互垂直的直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在笛卡爾空間運(yùn)動(dòng)，如圖3。由于線性運(yùn)動(dòng)很容易實(shí)現(xiàn)全封閉回路的位置控制，所以直角坐標(biāo)機(jī)器人可以達(dá)到高的位置精度（米）。然而，相對(duì)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)尺寸而言，直角坐標(biāo)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)空間相對(duì)較小。因此，我為了達(dá)到一定的運(yùn)動(dòng)空間，將直角坐標(biāo)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他類型的機(jī)器人結(jié)構(gòu)。
在直角坐標(biāo)系中，機(jī)器人的工作空間主要是用于裝配和搬運(yùn)作業(yè)，以及直角坐標(biāo)機(jī)器人懸臂、龍門、起重機(jī)等三種結(jié)構(gòu)。
（2）圓柱坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu)
圓柱坐標(biāo)機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)是一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如圖3所示。SED在裝卸作業(yè)。它的工作空間是一個(gè)圓柱形的空間。
（3）球坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu)
采用雙旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了球面坐標(biāo)機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)，如圖3、圖、該機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、精度高的問(wèn)題。不很高。主要用于處理操作。它的工作空間是一種球形空間。
（4）關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)
關(guān)節(jié)型機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)是由三個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，如柔性圖3、D關(guān)節(jié)型機(jī)器人動(dòng)作、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小。相對(duì)于機(jī)器人機(jī)身尺寸，其工作空間相對(duì)較大。這種類型的機(jī)器人在工業(yè)上被廣泛使用，如焊接、噴漆、處理、裝配等操作，被廣泛應(yīng)用于這一類機(jī)器人。
關(guān)節(jié)型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)，有2種類型的水平和垂直的關(guān)節(jié)類型
圖3 機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)類型
2.1.2坐標(biāo)形式和機(jī)械手的自由度
根據(jù)機(jī)械臂的不同形式的運(yùn)動(dòng)及其組合，將坐標(biāo)型分為直角坐標(biāo)型（圖4）、圓柱坐標(biāo)型等球面坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)式。由于車床上的機(jī)械臂上有一個(gè)起升、收縮和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（圖5）。因此，圓柱坐標(biāo)系三自由度機(jī)械手。
圖4 機(jī)械手直角坐標(biāo)系
圖5 機(jī)械手手腕轉(zhuǎn)動(dòng)形式
2.1.3設(shè)計(jì)具體采用方案
機(jī)械手結(jié)構(gòu)。機(jī)械臂的基本要求是能夠快速、準(zhǔn)確地提取、提出并攜帶物體，這就要求它們具有高精度、快速響應(yīng)能力，一定的承載能力，在任何位置足夠的工作空間和靈活的自由度，可以是機(jī)器人原理的自動(dòng)定位的特點(diǎn)是：工作的目標(biāo)分析（工件）技術(shù)，制定最合理的操作程序和工藝，并滿足系統(tǒng)的功能要求和環(huán)境條件；明確工件的形狀和材料性能、定位精度、抓取、處理應(yīng)力特性、尺寸和質(zhì)量參數(shù)，從而進(jìn)一步確定結(jié)構(gòu)和操作控制系統(tǒng)的要求；要使用標(biāo)準(zhǔn)組件，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)和制造工藝，一般和具體的，實(shí)現(xiàn)靈活的轉(zhuǎn)換和編程控制。機(jī)械手的設(shè)計(jì)是一個(gè)目的操作（如圖6所示），是一種適合于批量或小批量生產(chǎn)中，，可以改變程序自動(dòng)處理或操作設(shè)備的作用，作用強(qiáng)度算子單調(diào)頻繁的場(chǎng)合。它可能是對(duì)惡劣的操作環(huán)境的場(chǎng)合。
圖6 通用車床上料機(jī)械手整體結(jié)構(gòu)
2.2機(jī)械手腰座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
為了進(jìn)行機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)，它是關(guān)于腰部、手臂、手腕、末端執(zhí)行器等零件的詳細(xì)設(shè)計(jì)。
2.2.1機(jī)械手腰座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求
工業(yè)機(jī)器人的腰部是圓柱坐標(biāo)系、球坐標(biāo)系和機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。它是第一個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，一個(gè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)的一部分安裝在腰部。這是你在機(jī)器人的全部重量。在機(jī)器人腰座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要注意以下幾個(gè)原則：
（1）腰座應(yīng)有足夠的安裝，以確保整個(gè)機(jī)器人安裝在工作中的穩(wěn)定性。
（2）腰座要承擔(dān)所有的機(jī)器人的重量和載荷，因此，機(jī)器人的底座和腰軸和軸承結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證其承載能力。
（3）機(jī)器人的腰部是機(jī)器人的第一個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。它對(duì)機(jī)器人末端的運(yùn)動(dòng)精度有很大的影響。因此，對(duì)腰軸系統(tǒng)的精度和剛度進(jìn)行了分析和研究在設(shè)計(jì)中應(yīng)特別注意傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì)。
（4）旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的腰部有相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)裝置，它包括驅(qū)動(dòng)（電動(dòng)、液壓、氣動(dòng)）和減速器。該驅(qū)動(dòng)裝置一般配備速度和位置傳感器，以及剎車。
（5）腰部結(jié)構(gòu)便于安裝調(diào)整。腰部與機(jī)械臂連接到可靠的定位基準(zhǔn)，以保證各關(guān)節(jié)相對(duì)位置的準(zhǔn)確度。用的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用于調(diào)節(jié)腰部軸承間隙和減速傳動(dòng)間隙。
（6）為了減小機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的慣性，提高機(jī)器人的控制精度，采用了由鋁合金材料制成的普通的腰轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)零件二的比例，和運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)是由鑄鐵或鑄鋼材料制成的。
2.2.2設(shè)計(jì)具體采用方案
腰圓傳動(dòng)或電機(jī)通過(guò)減速器來(lái)實(shí)現(xiàn)，無(wú)論是通過(guò)振動(dòng)液壓缸或液壓馬達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)，目前的趨勢(shì)是使用前。由于電氣控制ACC精度可以很高，結(jié)構(gòu)緊湊，沒(méi)有設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)和輔助部件?？紤]到腰部是第一個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，對(duì)鰭的影響機(jī)械手的精確性，使電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)腰部的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。通用汽車不能直接驅(qū)動(dòng)，在轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的要求，具有較大的傳輸齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩放大率。因?yàn)辇X輪傳動(dòng)有齒隙，傳動(dòng)精度的影響，所以使用齒輪，大傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系統(tǒng)鈦（大于100），并為了降低機(jī)械臂的整體結(jié)構(gòu)，齒輪是由高強(qiáng)度，高硬度材料，高精度加工和制造小該齒輪傳動(dòng)成的誤差。腰混凝土結(jié)構(gòu)如圖7所示。
圖7 腰座具體結(jié)構(gòu)
2.3機(jī)械手手臂結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
按照工件夾持器的要求，用三度的自由度車床進(jìn)給機(jī)械臂，并可伸縮、旋轉(zhuǎn)和減少左右移動(dòng)的左、右（或俯仰）。通過(guò)該列實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)臂和提升運(yùn)動(dòng)，該列的橫向運(yùn)動(dòng)是滑動(dòng)臂。實(shí)現(xiàn)臂缸的運(yùn)動(dòng)。
2.3.1機(jī)械手手臂設(shè)計(jì)要求
該機(jī)器人手臂的作用是在一定的負(fù)載和一定的速度，以達(dá)到所需的工作空間的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。在機(jī)器人手臂設(shè)計(jì)中，遵循以下原則；
（1）盡可能使機(jī)器人手臂的各關(guān)節(jié)軸平行于彼此垂直的軸線應(yīng)盡可能接近，這樣，機(jī)器人可以使機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的簡(jiǎn)化，有利于機(jī)器人的控制。
（2）機(jī)器人手臂結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)符合機(jī)器人工作空間的要求。的形狀和大小的機(jī)器人臂長(zhǎng)的工作空間，手臂關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍有密切的關(guān)系的關(guān)系。但是在機(jī)器人手臂的工作最終沒(méi)有考慮機(jī)器人手腕的空間姿態(tài)，如果機(jī)器人手腕提出具體要求的態(tài)度，手臂的實(shí)現(xiàn)麗澤空間小于上述沒(méi)有考慮工作空間的手腕姿勢(shì)。
（3）為了提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度和控制精度，應(yīng)保證機(jī)械臂具有足夠的強(qiáng)度和剛度，盡可能在結(jié)構(gòu)材料的可能，試圖緩解手臂的重量。為了使用高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，通常是用高強(qiáng)度鋁合金制造的機(jī)械臂。目前，我在國(guó)外，也在研究碳纖維復(fù)合材料制造的機(jī)械手臂。碳纖維復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度高，抗振動(dòng)，比重?。ㄌ岢鲣摰?／4比例，相當(dāng)于2 / 3），但價(jià)格昂貴，且性能穩(wěn)定，制造復(fù)雜形狀工件的存在嗎？問(wèn)題，所以這不是在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用。采用有限元法對(duì)機(jī)械臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。為了保證所需的強(qiáng)度和剛度，減輕機(jī)器人手臂的重量。
（4）機(jī)器人各關(guān)節(jié)的軸承間隙應(yīng)盡可能小，以減少機(jī)械間隙引起的運(yùn)動(dòng)誤差。因此，所有的關(guān)節(jié)都應(yīng)該是可靠和容易的調(diào)整間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)。
（5）機(jī)械臂相對(duì)于關(guān)節(jié)軸的旋轉(zhuǎn)應(yīng)盡可能的在重量平衡，從而降低電機(jī)負(fù)載和提高響應(yīng)速度的機(jī)器人手臂的運(yùn)動(dòng)是非常有利。在機(jī)器人手臂的設(shè)計(jì)上應(yīng)該盡可能的使用機(jī)械和電器元件的重量和安裝在機(jī)器人上的裝置，以減少不平衡如果有必要的話，機(jī)器人手臂的重量，將設(shè)計(jì)平衡機(jī)構(gòu)平衡臂剩余不平衡量。
（6）機(jī)器人手臂的結(jié)構(gòu)考慮關(guān)節(jié)限位開(kāi)關(guān)具有一定的機(jī)械限位塊的緩沖能力，以及驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成NTS的安裝。
2.3.2設(shè)計(jì)具體使用的程序
垂直臂（臂）升降和水平臂（臂）伸縮運(yùn)動(dòng)的氣動(dòng)臂的重量。線性運(yùn)動(dòng)一般驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)摩托驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿來(lái)實(shí)現(xiàn)。考慮到搬運(yùn)工較大，考慮工件質(zhì)量為30kg的處理，是一種中等重量，也考慮到操作器的動(dòng)態(tài)性能和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性及臂剛度安全性有了更高的要求。考慮雙臂驅(qū)動(dòng)液壓缸驅(qū)動(dòng)液壓缸的選擇液壓缸是驅(qū)動(dòng)元件，并執(zhí)行運(yùn)動(dòng)，不必設(shè)計(jì)也保持和液壓缸實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，控制簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)控制的計(jì)算機(jī)。
由于液壓系統(tǒng)可以提供較大的驅(qū)動(dòng)力，因此在驅(qū)動(dòng)力、結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是比較容易實(shí)現(xiàn)的，關(guān)鍵是機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和剛度來(lái)滿足。所以臂油缸的設(shè)計(jì)原理是缸筒直徑越大（在整個(gè)結(jié)構(gòu)允許的），那么一個(gè)核的強(qiáng)度。
剛度提高的同時(shí)，由于控制和具體工作要求，機(jī)械手的結(jié)構(gòu)不能太大，如果只有通過(guò)增加液壓缸孔剛ESS，無(wú)法滿足系統(tǒng)要求。因此，在設(shè)計(jì)中還增加了導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，小臂加兩導(dǎo)桿和活塞桿組成的等邊三角形的CRO不銹鋼截面形式，試增加剛度；大臂增加四導(dǎo)向桿，方形布局，以降低各導(dǎo)桿的質(zhì)量，采用空心結(jié)構(gòu)。通過(guò)增加一個(gè)導(dǎo)向桿，能顯著提高機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)剛度和穩(wěn)定性，較好地解決了結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性的問(wèn)題。
2.4機(jī)械手腕部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
機(jī)器人手臂的運(yùn)動(dòng)，包括腰部的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并給出了機(jī)器人在工作空間的運(yùn)動(dòng)位置，并安裝在機(jī)器人手臂的手腕末端的末端執(zhí)行器，給出了機(jī)器人在工作空間中執(zhí)行裝置的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。人的手腕的機(jī)器是機(jī)器人的末端，它用一個(gè)帶有運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人的手臂，安裝在手腕末端對(duì)于空間運(yùn)動(dòng)軌跡的因素和運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，完成工作的行動(dòng)。
2.4.1機(jī)器人手腕結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求
（1）機(jī)器人手腕盡可能增加關(guān)節(jié)的柔性度，可根據(jù)工作需要設(shè)計(jì)出的腕關(guān)節(jié)自由度。該機(jī)器人的腕關(guān)節(jié)自由度多，各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)一個(gè)角度越大，機(jī)器人手腕越來(lái)越高，機(jī)器人操作的適應(yīng)能力越強(qiáng)。然而，自由度，但也會(huì)使手腕結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，機(jī)器人合作控制更加困難，成本將增加。因此，腕關(guān)節(jié)的自由度應(yīng)根據(jù)實(shí)際操作要求。為了滿足操作要求的前提硒，自由度。2 ～3自由度的數(shù)目，有的需要更多的自由度，和一些機(jī)器手腕的人不需要自由，一個(gè)人的運(yùn)動(dòng)手臂和腰部的氮可以達(dá)到任務(wù)的操作要求。因此，為了對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行具體分析，考慮多種機(jī)器人的布局、運(yùn)動(dòng)方案，符合要求的簡(jiǎn)單方案。
（2）在機(jī)器人手臂末端安裝了一個(gè)機(jī)器人的手腕，在設(shè)計(jì)機(jī)器人的手腕時(shí)，應(yīng)力求減小重量和體積，結(jié)構(gòu)和力求緊湊。為了減輕重量的機(jī)器人的手腕，手腕機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)分離。腕驅(qū)動(dòng)一般安裝在手臂上，而是采用直接驅(qū)動(dòng)，并選用高強(qiáng)度鋁合金制造制作。
（3）機(jī)器人手腕必須與末端執(zhí)行器連接。因此，應(yīng)該有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的連接法蘭，結(jié)構(gòu)應(yīng)該是方便的端部執(zhí)行器。
（4）機(jī)器人的手腕機(jī)構(gòu)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證傳動(dòng)的力和運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)。
（5）建立一個(gè)可靠的傳動(dòng)間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)，減少空回間隙，提高傳動(dòng)精度。
（6）將關(guān)節(jié)軸的腕關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)到限位開(kāi)關(guān)，并設(shè)置了限位，防止超負(fù)荷造成機(jī)械損傷。
2.4.2設(shè)計(jì)程序的具體運(yùn)用
通過(guò)對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給作業(yè)的詳細(xì)分析，考慮機(jī)床的具體形式和機(jī)械手的具體要求和進(jìn)給操作，在下為提高安全性和可靠性，滿足工藝系統(tǒng)的要求，使機(jī)械手的結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單，降低了控制難度，T他設(shè)計(jì)的手腕不增加自由度。實(shí)踐證明，這是完全能夠滿足三自由度的操作要求，實(shí)現(xiàn)機(jī)器的鐵學(xué)完全足夠了。具體手指結(jié)構(gòu)如圖8所示。
圖8 車床上料機(jī)械手手指
2.5機(jī)械手末端執(zhí)行器（手爪）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.5.1機(jī)械手末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)要求
在機(jī)器人的末端執(zhí)行器安裝在機(jī)器人的手腕上，用于某些操作或作業(yè)附件。許多機(jī)器人的末端執(zhí)行器，以適應(yīng)不同的操作要求和操作機(jī)器人NTS。末端執(zhí)行器可分為處理、處理和測(cè)量的端部執(zhí)行器是用來(lái)指各種夾緊裝置，用于抓取或吸附的對(duì)象被攜帶。在執(zhí)行器末端加工時(shí)配有噴槍和機(jī)器人焊接、砂輪等，如銑加工工具附加裝置，以相應(yīng)的加工操作。末端執(zhí)行器是一個(gè)附加的設(shè)備，配備測(cè)量頭或傳感器測(cè)量和測(cè)試操作。
在機(jī)器人末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題；
（1）根據(jù)機(jī)器人的要求，設(shè)計(jì)了機(jī)器人的末端執(zhí)行器。一個(gè)新的末端執(zhí)行器的外觀，您可以增加一個(gè)新的機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)所。因此，根據(jù)操作技術(shù)要求和人們的想象和創(chuàng)造新的機(jī)器人，將繼續(xù)擴(kuò)大機(jī)器人的應(yīng)用。
（2）機(jī)器人末端執(zhí)行器的重量是物體的重量和機(jī)器人的工作力的總和。因此，機(jī)器人末端執(zhí)行器具有體積小、重量輕和緊湊的結(jié)構(gòu)重新。
（3）機(jī)器人末端執(zhí)行器的通用性和特殊性。通用的末端執(zhí)行器在結(jié)構(gòu)上是非常復(fù)雜的，很難實(shí)現(xiàn)，例如，仿人機(jī)器人靈巧手，尚未實(shí)際。目前，可用于制作結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可操作性不強(qiáng)的機(jī)器人末端執(zhí)行器。從實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用中，應(yīng)注重各種專業(yè)化的發(fā)展，機(jī)器人末端的效率高，除執(zhí)行機(jī)構(gòu)的快速更換裝置的一端，為了實(shí)現(xiàn)各種機(jī)器人的工作功能，并不提倡使用一百萬(wàn)到年底的執(zhí)行器來(lái)完成各種任務(wù)。由于這個(gè)執(zhí)行器的復(fù)雜和昂貴。
（4）通用性和通用性是2個(gè)概念，通用的是一臺(tái)機(jī)器可以，多功能性是指端的有限執(zhí)行器，可以適用于不同的機(jī)器人，要求的電子和效應(yīng)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械接口（如法蘭），最終執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化。
（5）在機(jī)器人末端執(zhí)行器應(yīng)方便安裝和維護(hù)，便于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。用計(jì)算機(jī)控制最方便的是電動(dòng)執(zhí)行器。因此，礦石的主流工業(yè)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)是電動(dòng)式，其次是液壓、氣動(dòng)（電動(dòng)液壓或電-氣轉(zhuǎn)換鏈接）增加的需求驅(qū)動(dòng)的接口。
2.5.2機(jī)械手驅(qū)動(dòng)模式
一種機(jī)器人夾持器和機(jī)器人夾持器。對(duì)于一般工業(yè)機(jī)器人夾持器兩個(gè)手指夾持器。手指按運(yùn)動(dòng)可分為移動(dòng)式和旋轉(zhuǎn)式，按夾緊方式，夾持內(nèi)支撐式2種。
機(jī)器人夾持器（夾持器）主要有三種驅(qū)動(dòng)方式
（1）氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電磁閥來(lái)控制運(yùn)動(dòng)的方向，調(diào)節(jié)閥的流量調(diào)節(jié)的運(yùn)動(dòng)速度。由于氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)電磁價(jià)格低，因此氣體動(dòng)態(tài)夾緊裝置在工業(yè)上的應(yīng)用較為普遍。此外，由于氣體的可壓縮性，氣動(dòng)機(jī)械手抓取運(yùn)動(dòng)具有一定的柔性，這是一個(gè)運(yùn)動(dòng)捕捉。
（2）電動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)夾持器應(yīng)用更廣泛。夾持器、直流伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)的廣泛應(yīng)用，以及需要減速器獲得足夠大的驅(qū)動(dòng)力電子與瞬間。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式可實(shí)現(xiàn)夾持力和位置控制。然而，這個(gè)驅(qū)動(dòng)不能移動(dòng)防爆要求下，由于電動(dòng)機(jī)可能產(chǎn)生火花和發(fā)熱。
（3）液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是大的，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)位置控制。
2.5.3機(jī)器人夾持器的典型結(jié)構(gòu)
（1）楔式杠桿式夾持器
楔形和杠桿，以實(shí)現(xiàn)夾持器松動(dòng)，打開(kāi)，以把握工件。
（2）槽式夾持器
當(dāng)活塞向前移動(dòng)通過(guò)一個(gè)銷槽的組合，夾緊動(dòng)作和夾緊力，當(dāng)活塞向后移動(dòng)時(shí)，夾持器釋放。夾持器啟閉行程較大，要適應(yīng)不同的抓取對(duì)象。
（3）連桿
夾持器的推力下的活塞，連桿和一個(gè)杠桿夾緊（放松）運(yùn)動(dòng)，由于杠桿放大的力量，夾持器可能產(chǎn)生較大的夾緊力。我們性和彈簧的組合使用。
（4）齒輪齒條式夾持器
夾持器通過(guò)活塞推動(dòng)齒條，齒條帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生夾緊和松動(dòng)的動(dòng)作片。
（5）平行爪桿
平行四邊形機(jī)構(gòu)，因此不需要指導(dǎo)，我們可以確保夾指，保持平行運(yùn)動(dòng)，比平行移動(dòng)的夾很多SM摩擦導(dǎo)軌所有。
2.5.4設(shè)計(jì)具體使用的程序
根據(jù)實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)采用連桿式支架。通過(guò)活塞桿的齒條部分，中間框架的活塞桿的中間框架和活塞桿可以帶動(dòng)活塞將活塞的拖拉機(jī)齒輪打開(kāi)或關(guān)閉。最小開(kāi)口由工件的直徑設(shè)定。根據(jù)工件的直徑80毫米的設(shè)計(jì)。文件夾結(jié)構(gòu)如圖9所示
圖9 手爪的具體結(jié)構(gòu)
2.6機(jī)械手的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2.6.1工業(yè)機(jī)器人傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題
機(jī)器人是由多個(gè)自由度的多自由度空間運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成的。除了直接驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人，機(jī)器人各連桿和關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)是由司機(jī)通過(guò)各種機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。類似于機(jī)器人的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和一般的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。常用的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)制主要在螺旋傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、同步帶傳動(dòng)，傳動(dòng)帶速度等。由于傳輸元件的精度直接影響到機(jī)器人的穩(wěn)定性和快速響應(yīng)能力。因此，我們應(yīng)設(shè)計(jì)和選擇的滿足傳輸間隙小，高精度，低摩擦，體積小，重量輕，穩(wěn)定移動(dòng)、快速響應(yīng)、高傳輸轉(zhuǎn)矩、高諧振頻率等方面對(duì)伺服電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能和其它要求的傳動(dòng)部件。
在設(shè)計(jì)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：
（1）為了提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度和控制精度，要求各運(yùn)動(dòng)部件的重量輕、慣性小。因此，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)器人應(yīng)緊湊，重量輕，體積小。
（2）間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)應(yīng)用于傳動(dòng)鏈和運(yùn)動(dòng)副，以減少由反向空氣回流引起的運(yùn)動(dòng)誤差。
（3）靜摩擦系統(tǒng)的傳輸元件應(yīng)盡可能小，動(dòng)態(tài)摩擦應(yīng)盡可能小，如果負(fù)斜率易于蠕變，降低精度，減少壽命。因此，為了使用低摩擦驅(qū)動(dòng)元件和導(dǎo)向軸承部件，如滾珠絲杠副、滾動(dòng)導(dǎo)軌支撐等。
（4）鏈條傳動(dòng)，提高傳動(dòng)和軸承剛度，如預(yù)緊力法是用來(lái)改善滾珠絲杠副和滾動(dòng)導(dǎo)軌副的傳動(dòng)和支承剛度或交流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，速度直接與絲杠螺母副連接，以減少中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的尺寸；螺桿受軸承軸向預(yù)緊或預(yù)拉伸的支撐結(jié)構(gòu)。
（5）選擇最佳的傳動(dòng)比，以提高系統(tǒng)的分辨率，減少等效力矩的等效力矩的執(zhí)行器輸出軸，盡可能地提高加速能力。
（6）減少反向死區(qū)的誤差，如消除傳動(dòng)間隙，減少支架變形等措施。
（7）適當(dāng)?shù)淖枘岜?，阻尼機(jī)械諧振系統(tǒng)，更大的，最大的幅度越小，衰減更快；但高阻尼會(huì)使系統(tǒng)失去動(dòng)量和反轉(zhuǎn)薩爾誤差增大，穩(wěn)態(tài)誤差，提高精度，減少。因此，在設(shè)計(jì)中的傳輸機(jī)制，使阻尼。
2.6.2工業(yè)機(jī)器人常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)形式
（一）齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
機(jī)器人常用的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是圓柱齒輪、錐齒輪、諧波齒輪、齒輪、蝸輪等。
機(jī)器人系統(tǒng)中齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題
（1）齒輪傳動(dòng)與傳動(dòng)比之間的最佳匹配。變速器傳動(dòng)部分是轉(zhuǎn)矩、速度和轉(zhuǎn)向，對(duì)于伺服系統(tǒng)的減速器是一個(gè)轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，傳動(dòng)齒輪比應(yīng)滿足驅(qū)動(dòng)元件和負(fù)載位移和轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的匹配要求，高速、電機(jī)輸入低轉(zhuǎn)矩和低轉(zhuǎn)速，高轉(zhuǎn)矩，齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)具有足夠的剛度和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，以獲得相同的加速轉(zhuǎn)矩，在相同的驅(qū)動(dòng)力，加速度響應(yīng)。齒輪嚙合間隙會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)區(qū)域的動(dòng)量損失），如果死是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)可能會(huì)導(dǎo)致瞬態(tài)電磁不穩(wěn)定，往往使系統(tǒng)的低頻振蕩，所以盡可能的差距是小，高精度齒輪；降低生產(chǎn)成本，消除或減少齒隙調(diào)整方法，以減少嚙合間隙，提高傳動(dòng)精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
（2）最優(yōu)分配原則的傳輸率水平。當(dāng)計(jì)算傳動(dòng)比的減速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，滿足動(dòng)態(tài)性能性能和提高傳動(dòng)精度的要求來(lái)合理分配傳動(dòng)比的原則和水平如下：
輸出軸旋轉(zhuǎn)誤差最小原理。為了提高齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)精度，傳動(dòng)比水平應(yīng)根據(jù)“小”的原則理分布，以減少齒輪的加工誤差、安裝誤差和旋轉(zhuǎn)的角度誤差對(duì)輸出精度的影響。各級(jí)齒輪GEA轉(zhuǎn)換為總角誤差的最終輸出軸的傳動(dòng)角誤差，
…………………………………………………（2-1）
式中：-----第個(gè)齒輪所具有的轉(zhuǎn)角誤差；
-----第個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)軸至n級(jí)輸出軸的傳動(dòng)比。
則四級(jí)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的各級(jí)齒輪的轉(zhuǎn)角誤差（、、...、）換算到末級(jí)輸出軸上的總轉(zhuǎn)角誤差為
…………（2-2）
從而顯示出總的角度誤差，主要取決于上一級(jí)齒輪的角度誤差和傳動(dòng)比的大小。因此，在設(shè)計(jì)中的兩級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)采取較大，并嘗試提高加工精度。
等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小原理。利用齒輪系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，轉(zhuǎn)換到電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小，傳輸率水平的依據(jù)行政長(zhǎng)官與“前”的順序分配，使結(jié)構(gòu)緊湊。
具體來(lái)說(shuō)，有幾點(diǎn)：
（1）為穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的要求，在伺服系統(tǒng)的最低限度的等效力矩和總轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，對(duì)伺服系統(tǒng)的起動(dòng)和停止經(jīng)常和動(dòng)態(tài)性能的要求角誤差的原理來(lái)處理。
（2）對(duì)于變速器變速器齒輪系統(tǒng)的變速器在各級(jí)傳動(dòng)比最佳的使用次數(shù)的數(shù)目的同時(shí)，以避免嚙合，以減少噪音和振動(dòng)。
（3）提高齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度，減少齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差，根據(jù)最小角度誤差的原理，對(duì)變速器的變速器進(jìn)行變速在生長(zhǎng)容易破壞齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性應(yīng)該在幾個(gè)層次上成長(zhǎng)的開(kāi)始，每一階段的生長(zhǎng)比最好的比為1:3，有火車增加剛度，減少傳動(dòng)誤差。
（4）具有比較大的傳動(dòng)比傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)裝置，通常需要將軸齒輪和行星齒輪系組合在一起的混合齒輪傳動(dòng)。大傳動(dòng)大鼠輸入輸出精度高，傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)平穩(wěn)，體積小，重量輕?？梢赃x擇諧波齒輪傳動(dòng)模型。
（二）諧波齒輪傳動(dòng)
諧波齒輪傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、傳動(dòng)比大、傳動(dòng)精度高、噪聲小、傳動(dòng)平穩(wěn)、承載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，具有較高的效率和一系列優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)。小齒差行星齒輪傳動(dòng)的諧波齒輪傳動(dòng)是非常相似的，它是靠齒輪傳動(dòng)的變形而引起的齒輪與齒輪的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此諧波齒輪傳動(dòng)與一般齒輪的傳動(dòng)本質(zhì)是不同的。
（三）螺旋傳動(dòng)
螺釘和螺母，主要用于旋轉(zhuǎn)變換為直線運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。螺桿傳動(dòng)，以能量傳遞為主，如螺桿新聞，杰克，主要用于傳遞運(yùn)動(dòng)，如機(jī)床工作臺(tái)進(jìn)給絲杠。
普通螺桿（滑動(dòng)摩擦）和滾珠絲杠滾動(dòng)（摩擦）的滾珠絲杠的傳動(dòng)點(diǎn)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，具有自鎖能力；但摩擦阻力矩大、傳動(dòng)效率低（30% ~ 40%）。雖然后者的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，但其最大優(yōu)點(diǎn)是摩擦阻力小，傳動(dòng)效率高（分別為92%、98%），運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性好，彈性高。通過(guò)預(yù)壓，以消除間隙，提高傳動(dòng)錫安的剛度；進(jìn)給精度和重復(fù)定位精度高。使用壽命長(zhǎng)；且良好的同步性、可靠的使用、簡(jiǎn)單的潤(rùn)滑，使?jié)L珠絲桿在機(jī)器中因滾珠絲桿驅(qū)動(dòng)回行程不能自鎖，所以在垂直方向上的傳動(dòng)，需要附加自鎖機(jī)構(gòu)或制動(dòng)裝置：
（1）滾珠絲杠的精度等級(jí)；
（2）滾珠絲桿的傳動(dòng)間隙及預(yù)期載荷的期望值；
（3）負(fù)載情況（靜態(tài)、動(dòng)態(tài)載荷）及載量的容許值；
（4）滾珠絲桿的工作壽命；
（5）滾珠絲桿的臨界速度；
（6）滾珠絲桿的剛度；
減少滾珠絲杠的返回行程方法，采用了雙螺母結(jié)構(gòu)，是一定預(yù)緊螺母和絲杠之間的關(guān)系。這可以消除傳動(dòng)間隙，提高傳動(dòng)精度度和剛度。但預(yù)載荷會(huì)導(dǎo)致滾珠絲杠壽命下降，所以預(yù)載荷不應(yīng)超過(guò)1 / 3的工作負(fù)荷。
（四）同步帶傳動(dòng)
比同步帶傳動(dòng)是一種新型的傳動(dòng)方式，在工作面和帶輪周邊都是嚙合傳動(dòng)的普通皮帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)齒與齒嚙合傳動(dòng)。為了保證帶和帶輪的無(wú)滑動(dòng)同步傳動(dòng)，齒形帶與軸承無(wú)彈性變形高強(qiáng)度材料，彈性滑動(dòng)，以保證間距不變。同步帶傳動(dòng)，傳動(dòng)效率高（可達(dá)98%），節(jié)能效果好，吸收振動(dòng)、低噪音、無(wú)需潤(rùn)滑，傳動(dòng)平穩(wěn)，高速傳輸（高達(dá)40m／s），高達(dá)10的傳動(dòng)比，結(jié)構(gòu)緊湊，維修方便，等。因此，它在機(jī)器人中有著大量的應(yīng)用，主要缺點(diǎn)是安裝精度高，中心距是嚴(yán)格的，而且具有一定的蠕變特性。
（五）鋼皮帶傳動(dòng)
輸送帶的特點(diǎn)是一條和帶輪的接觸面積是無(wú)間隙傳動(dòng)，摩擦阻力，無(wú)滑動(dòng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，運(yùn)行可靠低噪聲、大驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩、長(zhǎng)壽命、鋼無(wú)蠕變、傳動(dòng)效率。
（六）鏈傳動(dòng)
在機(jī)器人的傳動(dòng)鏈中進(jìn)行手腕的傳遞，以減輕機(jī)器人末端執(zhí)行器的重量，一般將被腕關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在小應(yīng)的后端我或手臂關(guān)節(jié)。由于電機(jī)的距離是腕關(guān)節(jié)的傳動(dòng)遠(yuǎn)，所以使用精密套筒滾子鏈傳動(dòng)。
（七）鋼絲繩輪驅(qū)動(dòng)
鋼絲繩輪驅(qū)動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)剛度大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、成本低等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是帶輪較大，安裝面積大，加速度不太高。
2.6.3設(shè)計(jì)具體采用方案
具體到設(shè)計(jì)時(shí)，由于液壓缸的選用作為一種機(jī)械手的水平臂和一個(gè)垂直的手臂，由于液壓缸實(shí)現(xiàn)的直接驅(qū)動(dòng)，它是關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)和動(dòng)態(tài)元件。因此，它不需要中間的傳輸機(jī)制，這不僅簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，提高精度。和瑪尼旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)器人腰一步一步的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，必須由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)減速增扭。經(jīng)過(guò)分析比較，選擇圓柱齒輪傳動(dòng)，確保重新高精度，減少了齒輪傳動(dòng)誤差引起的誤差，也大大增加了轉(zhuǎn)矩，大大降低了電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而使機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，動(dòng)態(tài)性能良好。這里只采用第一檔傳動(dòng)，采用大傳動(dòng)比（100以上），齒輪采用高強(qiáng)度、高硬度的材料，高精度加工制造。
2.7機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
2.7.1機(jī)器人各類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)
工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，按電源分為液壓、氣動(dòng)和電動(dòng)三大類。根據(jù)需要，也可以是三種基本類型的結(jié)合在復(fù)合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。的基本驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要功能如下。
（1）液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
由于液壓技術(shù)是一種成熟的技術(shù)，它具有很大的功率、力（或力矩）和慣性比和響應(yīng)快，易于實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)特性。適用于在大容量、大慣性以及在防火防爆環(huán)境中工作的機(jī)器人。但是，液壓系統(tǒng)需要進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換（轉(zhuǎn)換為電能的我為液壓能），速度控制在大多數(shù)情況下，使用油門，效率比電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)低，液壓系統(tǒng)液體泄漏會(huì)造成對(duì)環(huán)境的污染，噪音也更高。
（2）氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
具有速度快、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。對(duì)于在，小負(fù)