直角坐标型，其运动部分的三个相互垂直的直线组成，其工作空间为长方体，它在各个轴向的移动距离可在坐标轴上直接读出，直观性强，易于位置和姿态的编程计算，定位精度高，结构简单，但机体所占空间大，灵活性较差。球坐标型，它由两个转动和个直线组成，即个回转，个俯仰和个伸缩，其工作空间图形唯球体，它可以做上下俯仰动作并能够抓取地面上的东西或较低位置的工件，具有结构紧凑工作范围大的特点，但是结构比较复杂。关节型，这种机器人的手臂与人体上肢类似，其前三个自由度都是回转关节，这种机器人般由和大小臂组成，立柱与大臂间形成肘关节，可使大臂作回转运动和使大臂作俯仰运动，小臂作俯仰摆动，其特点是工作空间范围大，动作灵活，通用性强，能抓取靠近机座的工件。平面关节型，采用两个回转关节和个移动关节，两个回转关节控制前后左右运动，而移动关节控制上下运动。这种机器人在水平方向上有柔顺度，在垂直方向上有较大的刚度，它结构简单，动作灵活，多用于装配作业中，特别适合中小规格零件的插接装配。综上，本次设计中采用回转坐标型。自由度的确定自由度,指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，不包括末端操作器的开合度。在运动形式上分为为直线运动，为旋转运动。自由度数的多少反映了这种机械手能完成动作的复杂程度，根据对机械手必须完成的动作的研究，设计四个自由度的机械手即可完成所规定的工作任务。从机座到手腕，关节的运动方式为旋转直线直线旋转，即型。驱动方式的选择驱动系统有液压驱动气压驱动电机驱动机械联动四种，其中液压驱动和气压驱动较为通用。液压驱动结构紧凑动作平稳耐冲击耐振动防爆性好。而且液压技术比较成熟，具有动力大力惯量比大快速响应高易于实现直接驱动等特点。气压驱动具有速度快系统结构简单造价较低维修方便清洁等特点，适用于中小负载的系统中，但对速度很难进行精确控制，且气压不可太高，所以抓举能力较低，难于实现伺服控制。电机驱动步进或伺服电机可用于程序复杂运动轨迹要求严格的小型通用机械手异步电机直流电机适用于抓重大速度低的专用机械手电源方便，响应快，驱动力较大，信号检测传递处理方便，控制方式灵活，安装维修方便。但控制性能差，惯性大，不易精确定位。机械联动动作可靠，动作范围小，结构比较复杂，适用于自由度少速度快的专用机械手。并且，同其他转动方式相比较，传动功率液压泵的选择液压泵所需电机功率的确定液压阀的选择液压辅助元件的选择原则油箱容量的确定液压原理图结论参考文献致谢附录图纸列表第章绪论.工业机器人机械手的概述工业机器人的发展年，美国人.在他申请的专利“”中，首次提出了“工业机器人”的概念。年，被誉为“工业机器人之父”的.创建了世界上第个机器人公司公司，并参与设计了第台机器人。与此同时，另家美国公司业开始研制工业机器人，即机器人，它主要用于机器之间的物料搬运。年月，在伊利诺斯工学院召开了全美第届工业机器人会议。日本机器人的发展，经过了世纪年代的摇篮期年代的实用化时期以及年代的普及提高期个基本阶段。在年，日本东京机械贸易公司首次从美国公司引进机器人。年，日本川崎重工业公司与美国公司缔结国际技术合作协议，引进机器人，年实现国产化。从此日本进入了开发和应用机器人技术时期。年，机器人技术在日本取得了极大的成功与普及。现在日本人呢拥有的工业机器人的台数约占世界总台数的，而且其制造技术也处于领先地位。我国工业机器人起步于世纪年代初期，年我国开始研制自己的工业机器人。经过几十年的发展，大致经历了三个阶段年代的萌芽期年代的开发期和年代的适用化期。现在，国家更重视机器人工业的发展，也有越来越多的企业和科研人员投入到机器人的开发研究中。目前，我国研制的工业机器人已经达到了工业应用水平。我国机器人技术研究主要体现在以下五个方面是示教再现型工业机器人二是智能机器人三是机器人化机械四是以机器人为基础的重组装配系统五是多传感器信息融合与配置技术。工业机器人的分类表机器人分类表分类名称简要解释操作型机器人能自动控制，可重复编程，多功能，有几个自由度，可固定或运动，用于相关自动化系统程控型机器人按预先要求的顺序及条件，依次控制机器人的机械动作示教再现型机器人通过引导或其他方式，先教会机器人动作，输入工作程序，机器人则自动重复进行工作数控型机器人不必使机器人动作，通过数值语言等对机器人进行示教，机器人根据示教后的信息进行作业感觉控制型机器人利用传感器获取的信息控制机器人的动作适应控制型机器人机器人能适应环境变化，控制自身的行为学习控制型机器人机器人能“体会”工作经验，具有定的学习能力，并能将所“学”的经济用于工作中智能机器人以人工智能决定其行为的机器人关于机器人如何分类，国际上没有制定统的标准，有的按负载重量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按结构分，有的按应用领域分。般的分类方式如上表。工业机械手的应用工业机械手是伴随工业生产和科学技术的发展，特别是电子计算机的广泛应用而迅速发展起来的门新兴技术装备。它综合应用了机械，电子，自动控制等先进技术以及物理，生物等学科的基础知识，以实现机械化与自动化的有机结合而广泛应用在工业生产的各个部门。工业机械手是工业生产发展中的必然产物。它是种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求输送工件和握持工具进行操作的自动化技术装备。这种新颖技术装备的出现和应用，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进步发展起着重要作用，因而具有强大的生命力，受到人们的广泛重视和欢迎。工业上应用的机械手，由于使用场合和工作要求的不同，其结构形式亦各有不同，技术复杂程度也有很大差别。但它们都有类似人的手臂，手腕和手的部分动作及功能般都能按预定程序，自动地，重复循环地进行工作。此外，还有些非自动化的装备，具有与人体上肢类似的部分动作，结构上与工业机械手是致的，亦可归属于工业机械手的范畴。例如，早期就有种由人直接用绳索牵引进行操作的随动机械手和近期发展起来的由人工进行操作的机械手如平衡吊，以及些就近按扭控制和遥控的非自动的单循环的机械手等。实践证明，工业机械手可以代替人的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和生产自动化水平。工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期，频繁，单调的操作，采用机械手是有效的此外，它还能在高温，低温，深水，宇宙，放射性和其他有毒，污染环境条件下进行操作，更显示其优越性，有着广阔的发展前途。.设计问题的提出在生产实践中，常常需要将上料加工卸料等工序进行合理的安排，组成条自动流水加工线。但在流水线上加工时，需要许多工人搬运工件，有时劳动强度较大。当生产效率很高时，为了减少工人数量，改善工人的劳动条件，提高劳动生产率这就需要使自动线上工件搬运自动化。于是针对这问题就提出了要研制种搬运机械手来代替工人实现工件的搬运上线，并且能满足定位和重复定位精度。用搬运机械手来代替工人搬运工件可以减轻工人的劳动强度，减少自动线上的工人数目，同时也提高了生产效率并且精度也得到了保障。而事实上，在生产领域真正用来加工的时间般不大于整个生产时间的，大部分时间是用在了工件的搬运装夹等辅助工序上。从这个方面可以看出研制种自动化搬运机械手的迫切性和重要性。第章机械手的总体设计.机械手的组成及各部分关系概述机械手由三大部分机械部分传感部分控制部分六个子系统驱动系统机械结构系统感受系统机器人环境交互系统人机交互系统控制系统组成。机械结构系统机器人的机械结构又主要包括末端操作器手腕手臂机身立柱。驱动系统驱动器是把从动力源获得的能量变换成机械能，使机器人各关节工作的装置，常见的驱动形式有步进电机驱动直流电机驱动交流电机驱动液压驱动气压驱动以及近些年出现的些特殊的新型驱动例如超声波驱动磁致伸缩驱动静电驱动等。控制系统机器人的控制方式多种多样，根据作业任务不同，主要可分为点位控制方式连续轨迹控制方式力力矩控制方式和智能控制方式。.机械手的设计分析设计要求生产线上搬运工件原由人工完成,劳动强度大生产效率低。为了提高生产线的工作效率,降低成本,使生产线发展成为柔性制造系统,适应现代自动化大生产,针对具体生产工艺,利用机器人技术,设计用台搬运机械手代替人工工作。该机械手能完成如下的动作循环手臂前伸手指夹紧抓料手臂上升手臂缩回机身回转度手腕回转度手臂下降手臂前伸手指松开手臂缩回机身回转复位手腕回转复位待料。总体设计任务分析结构形式的设计机械手常见的运动形式有直角坐标型圆柱坐标型球坐标极坐标型关节型回转坐标型平面关节型五种。圆柱坐标型是由三个自由度组成的运动系统，工作空间为圆柱形，它与直角坐标型比较，在相同的空间条件下，机体所占体积小，而运动范围大。直角坐标型，其运动部分的三个相互垂直的直线组成，其工作空间为长方体，它在各个轴向的移动距离可在坐标轴上直接读出，直观性强，易于位置和姿态的编程计算，定位精度高，结构简单，但机体所占空间大，灵活性较差。球坐标型，它由两个转动和个直线组成，即个回转，个俯仰和个伸缩，其工作空间图形唯球体，它可以做上下俯仰动作并能够抓取地面上的东西或较低位置的工件，具有结构紧凑工作范围大的特点，但是结构比较复杂。关节型，这种机器人的手臂与人体上肢类似，其前三个自由度都是回转关节，这种机器人般由和大小臂组成，立柱与大臂间形成肘关节，可使大臂作回转运动和使大臂作俯仰运动，小臂作俯仰摆动，其特点是工作空间范围大，动作灵活，通用性强，能抓取靠近机座的工件。平面关节型，采用两个回转关节和个移动关节，两个回转关节控制前后左右运动，而移动关节控制上下运动。这种机器人在水平方向上有柔顺度，在垂直方向上有较大的刚度，它结构简单，动作灵活，多用于装配作业中，特别适合中小规格零件的插接装配。综上，本次设计中采用回转坐标型。自由度的确定自由度,指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，不包括末端操作器的开合度。在运动形式上分为为直线运动，为旋转运动。自由度数的多少反映了这种机械手能完成动作的复杂程度，根据对机械手必须完成的动作的研究，设计四个自由度的机械手即可完成所规定的工作任务。从机座到手腕，关节的运动方式为旋转直线直线旋转，即型。驱动方式的选择驱动系统有液压驱动气压驱动电机驱动机械联动四种，其中液压驱动和气压驱动较为通用。液压驱动结构紧凑动作平稳耐冲击耐振动防爆性好。而且液压技术比较成熟，具有动力大力惯量比大快速响应高易于实现直接驱动等特点。气压驱动具有速度快系统结构简单造价较低维修方便清洁等特点，适用于中小负载的系统中，但对速度很难进行精确控制，且气压不可太高，所以抓举能力较低，难于实现伺服控制。电机驱动步进或伺服电机可用于程序复杂运动轨迹要求严格的小型通用机械手异步电机直流电机适用于抓重大速度低的专用机械手电源方便，响应快，驱动力较大，信号检测传递处理方便，控制方式灵活，安装维修方便。但控制性能差，惯性大，不易精确定位。机械联动动作可靠，动作范围小，结构比较复杂，适用于自由度少速度快的专用机械手。并且，同其他转动方式相比较，传动功率相同时，液压传动装置的重量轻，体积紧凑，可实现无级变速，调速范围大。运动件的惯性小，能够频繁顺序换向，传动工作平稳，系统容易实现缓冲吸着震，并能自动防止过载。与电气配合，容易实现动作和操作自动化，与微电子技术和计算机配合，能够实现各种自动控制工作。液压元件基本已经上系列化通用化和标准化，利于技术的应用提高工效，降低成本。容易达到较高的单位面积压力，较小的体积可获得较大的出力推力或转距。液压系统介质的可压缩性小，工作较平稳，可靠，并可实现较高的位置精度。液压传动中，力，速度和方向比较容易实现自动控制。液压装置采用油液做介质，具有防锈性和自润滑效能，可以提高机械效率，使用寿命长。综上，本次设计采用液压驱动。控制方式的选择点位控制方式连续轨迹控制方式力力矩控制方式

（图纸） A0总装图.dwg

（图纸） A1工作示意图.dwg

（图纸） A1手臂.dwg

（图纸） A1手部.dwg

（图纸） A2俯仰机构.dwg

（图纸） A3法兰.dwg

（图纸） A3俯仰缸活塞杆.dwg

（论文） 设计说明书.doc