【正文】 a=100mm,b=50mm,。一般來(lái)說(shuō)，需要克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的慣性力產(chǎn)生的載荷，以便工件保持可靠的夾緊狀態(tài)。由=0 得 =0 得 由=0 得h F= （）式中 a——手指的回轉(zhuǎn)支點(diǎn)到對(duì)稱(chēng)中心的距離（mm）. ——工件被夾緊時(shí)手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點(diǎn)的夾角。通過(guò)綜合考慮，本設(shè)計(jì)選擇二指回轉(zhuǎn)型手抓，采用滑槽杠桿這種結(jié)構(gòu)方式。本設(shè)計(jì)機(jī)械手采用夾持式手指,夾持式機(jī)械手按運(yùn)動(dòng)形式可分為回轉(zhuǎn)型和平移型。（3）平面平移型。（3） 要求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、效率高，在保證本身剛度、強(qiáng)度的前提下，盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，以利于減輕手臂的負(fù)載。下面的設(shè)計(jì)計(jì)算將以次進(jìn)行。根據(jù)動(dòng)力源的不同, 工業(yè)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)大致可分為液壓、氣動(dòng)、電動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)等四類(lèi)。本設(shè)計(jì)機(jī)械手主要由4個(gè)大部件和5個(gè)液壓缸組成：（1）手部，采用一個(gè)直線液壓缸，通過(guò)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)手抓的張合。其中圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,定位精度較高,占地面積小，因此本設(shè)計(jì)采用圓柱坐標(biāo)。 機(jī)械手基本形式的選擇常見(jiàn)的工業(yè)機(jī)械手根據(jù)手臂的動(dòng)作形態(tài),按坐標(biāo)形式大致可以分為以下4種: (1)直角坐標(biāo)型機(jī)械手。22　　　　　　　　　　　　　　 　2機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)方案　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2 機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)方案本課題是輕型平動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真。掌握了機(jī)械仿真的一般過(guò)程。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機(jī)器人、智能裝配機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)械等的開(kāi)發(fā)用方面則剛剛起步，與國(guó)外先進(jìn)水平差距較大，需要在原有成績(jī)的基礎(chǔ)上，有重點(diǎn)地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實(shí)用的技術(shù)和產(chǎn)品，以期在“十五”后期立于世界先進(jìn)行列之。在應(yīng)用規(guī)模上，我國(guó)己安裝的國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約200臺(tái)，約占全球已安裝臺(tái)數(shù)的萬(wàn)分之四。從94年美國(guó)開(kāi)發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來(lái)，這種新型裝置已成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)之一，紛紛探索開(kāi)拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域。(5)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過(guò)程控制如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺(jué)來(lái)操縱機(jī)器人。國(guó)外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問(wèn)市。主要控制的是坐標(biāo)位置，并注意其加速度特性。根據(jù)動(dòng)力源的不同, 工業(yè)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)大致可分為液壓、氣動(dòng)、電動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)等四類(lèi)。手臂的各種運(yùn)動(dòng)通常用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（如液壓缸或者氣缸）和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的靜、動(dòng)載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)較為多，受力復(fù)雜。它的作用是支撐腕部和手部（包括工作或夾具），并帶動(dòng)他們做空間運(yùn)動(dòng)。一般腕部設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)再增加一個(gè)上下擺動(dòng)即可滿(mǎn)足工作要求，有些動(dòng)作較為簡(jiǎn)單的專(zhuān)用機(jī)械手，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，可以不設(shè)腕部，而直接用臂部運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)手部搬運(yùn)工件。 傳力機(jī)構(gòu)形式教多，常用的有：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜槭杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母式、彈簧式和重力式。上海柴油機(jī)廠、北京內(nèi)燃機(jī)廠、洛陽(yáng)拖拉機(jī)廠等已有較成熟的經(jīng)驗(yàn)。國(guó)內(nèi)這類(lèi)生產(chǎn)線很多，如沈陽(yáng)永泵廠的深井泵軸承體加工自動(dòng)線（環(huán)類(lèi)），大連電機(jī)廠的4號(hào)和5號(hào)電動(dòng)機(jī)加工自動(dòng)線（軸類(lèi)），上海拖拉機(jī)廠的齒坯自動(dòng)線（盤(pán)類(lèi)）等。目前在我國(guó)機(jī)械手常用于完成的工作有：注塑工業(yè)中從模具中快速抓取制品并將制品傳誦到下一個(gè)生產(chǎn)工序；機(jī)械手加工行業(yè)中用于取料、送料；澆鑄行業(yè)中用于提取高溫熔液等等。各行各業(yè)的自動(dòng)化水平越來(lái)越高，現(xiàn)代化加工車(chē)間，常配有機(jī)械手，以提高生產(chǎn)效率，完成工人難以完成的或者危險(xiǎn)的工作。第三代機(jī)械手（機(jī)械人）則能獨(dú)立地完成工作過(guò)程中的任務(wù)。 第二代機(jī)械手正在加緊研制。截止1979年，機(jī)械手累計(jì)產(chǎn)量達(dá)56900臺(tái)。1979年日本機(jī)械手的產(chǎn)值達(dá)443億日元，產(chǎn)量為14535臺(tái)。日本是工業(yè)機(jī)械手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國(guó)家。德國(guó)機(jī)器制造業(yè)是從1970年開(kāi)始應(yīng)用機(jī)械手，主要用于起重運(yùn)輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)。全面詳盡的討論了搬運(yùn)機(jī)械手的手部、腕部、手臂以及機(jī)身等主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。文章主要敘述了機(jī)械手的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程 。不少球坐標(biāo)通用機(jī)械手就是在這個(gè)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。它的結(jié)構(gòu)是：機(jī)體上安裝一個(gè)回轉(zhuǎn)長(zhǎng)臂，頂部裝有電磁塊的工件抓放機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教形的。第三類(lèi)是用專(zhuān)用機(jī)械手，主要附屬于自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)線上，用以解決機(jī)床上下料和工件送。它的特點(diǎn)是具備普通機(jī)械的性能之外，還具備通用機(jī)械、記憶智能的三元機(jī)械。機(jī)械手的種類(lèi)，按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專(zhuān)用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。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。機(jī)械手實(shí)例機(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?！?dòng)作4根據(jù)運(yùn)動(dòng)需要,機(jī)械手抓取鍍件沿X軸方向移動(dòng),實(shí)現(xiàn)跨距轉(zhuǎn)移,。直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)不僅是運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向部件,各部分結(jié)構(gòu)的連接也是通過(guò)直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的?！?1)運(yùn)動(dòng)形式　橫行式自動(dòng)取料機(jī)械手的手臂結(jié)構(gòu)與搖臂式機(jī)械手的手臂結(jié)構(gòu)是類(lèi)似的,所不同的是橫行式自動(dòng)取料機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)全部為直線運(yùn)動(dòng),在結(jié)構(gòu)上更具有代表性,如圖3所示?！?4)動(dòng)作4機(jī)械手沿X軸方向?qū)㈠兗\(yùn)行到釋放點(diǎn)上方,再通過(guò)Z軸的下降運(yùn)動(dòng)將鍍件釋放到指定地點(diǎn)。它有這兩種基本的形式搖臂式自動(dòng)取料機(jī)械手和橫行式自動(dòng)取料機(jī)械手（1）搖臂式自動(dòng)取料機(jī)械手　　典型的搖臂式自動(dòng)取料機(jī)械手,其運(yùn)動(dòng)由X,Y兩個(gè)相互垂直方向的直線運(yùn)動(dòng)與一個(gè)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)組合而成搖臂式自動(dòng)取料機(jī)械手一般為小型機(jī)械手。隨著工業(yè)機(jī)械化和自動(dòng)化的發(fā)展以及氣動(dòng)技術(shù)自身的一些優(yōu)點(diǎn)，氣動(dòng)機(jī)械手已經(jīng)廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)自動(dòng)化的各個(gè)行業(yè)。采用關(guān)節(jié)式坐標(biāo)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)三自由度的運(yùn)動(dòng)。 現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化程度的提高，機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣。由于微電子技術(shù)和計(jì)算軟、硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展和現(xiàn)代控制理論的不斷完善，使機(jī)械手技術(shù)快速發(fā)展，已滲透到工業(yè)領(lǐng)域的各個(gè)部門(mén)，在工業(yè)發(fā)展中占有重要地位。本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手由手爪、手臂、機(jī)身、機(jī)座等組成。它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門(mén)。本文的三自由度機(jī)械手屬于混合式機(jī)械手,它綜合了電動(dòng)式和氣動(dòng)式機(jī)械手的優(yōu)點(diǎn),達(dá)到了簡(jiǎn)便操作和精確定位的目的?！?3)動(dòng)作3機(jī)械手繞Z軸旋轉(zhuǎn)一定角度為下一次運(yùn)動(dòng)做準(zhǔn)備,如圖中軌跡3所示。 （2）橫行式自動(dòng)取料機(jī)械手典型的橫行式自動(dòng)取料機(jī)械手,其運(yùn)動(dòng)由X,Y,Z3個(gè)相互垂直方向的直線運(yùn)動(dòng)組合而成,也稱(chēng)為三自由度平移機(jī)械手?！?2)運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析　這種機(jī)械手在結(jié)構(gòu)上主要是將X軸、Y軸、軸(主手、副手)、底座等4部分采用模塊化的方式通過(guò)直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)搭接而成,其中X軸、Y軸、Z軸在相互垂直的方向上進(jìn)行搭接連接。　動(dòng)作3機(jī)械手抓取鍍件沿Y軸方向移動(dòng),。　這種橫向移動(dòng),根據(jù)控制和運(yùn)行的要求,X軸、Y軸、Z軸的運(yùn)動(dòng)可以同時(shí)進(jìn)行。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(chēng)為機(jī)械手的自由度 。一般專(zhuān)用機(jī)械手有2～3個(gè)自由度。它可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，以完成各項(xiàng)規(guī)定的操作。工業(yè)中采用的鍛造操作機(jī)也屬于這一范疇。1958年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)機(jī)械手。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)仿照坦克炮塔，臂可以回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮、用液壓驅(qū)動(dòng)；控制系統(tǒng)用磁鼓作為存儲(chǔ)裝置。該機(jī)械手的摘要隨著工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的需要，機(jī)械手在工業(yè)應(yīng)用中越來(lái)越重要。文章中介紹了搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)理論與方法。它給出在第一次故障前的平均運(yùn)行時(shí)間），由400小時(shí)提高到1500小時(shí)，精度可提高到177。瑞典安莎公司采用機(jī)械手清理鑄鋁齒輪箱毛刺等。1976年個(gè)大學(xué)和國(guó)家研究部門(mén)用在機(jī)械手的研究費(fèi)用42%。智能機(jī)械手約為17億日元，為1978年的6倍。預(yù)計(jì)到1990年將有55萬(wàn)機(jī)器人在工作。目前國(guó)外已經(jīng)出現(xiàn)了觸覺(jué)和視覺(jué)機(jī)械手。隨著工業(yè)機(jī)器手（機(jī)械人）研究制造和應(yīng)用的擴(kuò)大，國(guó)際性學(xué)術(shù)交流活動(dòng)十分活躍，歐美各國(guó)和其他國(guó)家學(xué)術(shù)交流活動(dòng)開(kāi)展很多。在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)化已成為突出的主題。從這里可以看出，裝卸、搬運(yùn)等工序機(jī)械化的迫切性，工業(yè)機(jī)械手就是為實(shí)現(xiàn)這些工序的自動(dòng)化而產(chǎn)生的。 建造旋轉(zhuǎn)零件（轉(zhuǎn)軸、盤(pán)類(lèi)、環(huán)類(lèi)）自動(dòng)線一般都采用機(jī)械手在機(jī)床之間傳遞零件。 鑄、鍛、焊熱處理等熱加工方面模鍛方面，國(guó)內(nèi)大批量生產(chǎn)的3t、5t、10t模鍛錘，其所配的轉(zhuǎn)底爐，用兩只機(jī)械手成一定角度布置早爐前，實(shí)現(xiàn)進(jìn)出料自動(dòng)化。手部多為兩指（也有多指）；根據(jù)需要分為外抓式和內(nèi)抓式兩種；也可以用負(fù)壓式或真空式的空氣吸盤(pán)（主要用于吸冷的，光滑表面的零件或薄板零件）和電磁吸盤(pán)。有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、上下擺動(dòng)、左右擺動(dòng)。（3）臂部 手臂部件是機(jī)械手的重要握持部件。因此，一般來(lái)說(shuō)臂部具有三個(gè)自由度才能滿(mǎn)足基本要求，即手臂的伸縮、左右旋轉(zhuǎn)、升降（或俯仰）運(yùn)動(dòng)。 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)械手的重要組成部分。大多數(shù)用插銷(xiāo)板進(jìn)行點(diǎn)位控制，也有采用可編程序控制器控制、微型計(jì)算機(jī)控制，采用凸輪、磁盤(pán)磁帶、穿孔卡等記錄程序。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化:由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)。(4)機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺(jué)、力覺(jué)等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺(jué)、聲覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)等多傳感器的融合技術(shù)來(lái)進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。(7)機(jī)器人化機(jī)械開(kāi)始興起。但總的來(lái)看，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其