【正文】 動肌肉作為動力源，極限位置是氣動肌肉與轉動軸（鉸鏈點）在同一條直線上，即出現(xiàn)死點的位置。第一肩關節(jié)運動前后的位置如圖41（a）和41（b）所示。在此運動過程中，無干涉現(xiàn)象，通過測量極限位置的角度，得到=，所以第一肩關節(jié)繞Z軸的實際最大運動范圍為(，)。（a）運動前 （b）運動后圖41 第一肩關節(jié)仿真效果圖第二肩關節(jié)運動前后的位置如圖42（a）和42（b）所示。在此運動過程中，無干涉現(xiàn)象，通過測量極限位置的角度，得到=，所以第二肩關節(jié)繞X軸的實際最大運動范圍為(，)。 （a）運動前 （b）運動后圖42 第二肩關節(jié)仿真效果圖肘關節(jié)X軸方向運動前后的位置如圖43所示，其中圖（a）表示向上轉動，圖（b）表示向下轉動。在此過程中，均發(fā)生干涉現(xiàn)象，發(fā)生圖（a）現(xiàn)象的原因是：①肘關節(jié)有一塊擋板連接板，向上轉動時氣動肌肉碰到擋板連接板而發(fā)生干涉；②由于擋板上的鉸鏈點的距離太近，在運動到極限位置之前，兩對氣動肌肉就已發(fā)生了干涉。發(fā)生圖（b）現(xiàn)象是由于原因②。（a1）運動前 （a2）運動后（a） 向上轉動（b1）運動前 （b2）運動后（b）向下轉動圖43肘關節(jié)X軸方向仿真效果圖其中原因①是無法解決的，不過可以通過增加擋板的長度來增加向上轉過的角度；原因②可以通過增加擋板上的鉸鏈點的距離（如圖33）即AB=2a的長度來改善，值得一提的是改變a的長度，A點不能運行到A1的位置，這里取a=25mm。相應的腕關節(jié)在X軸方向上的a=25mm。修改后的肘關節(jié)X軸方向運動到極限位置的效果圖如圖44所示。繞X軸的運動范圍為（ 186。， 186。）。（a1）運動前 （a2）運動后（a） 向上轉動（b1）運動前 （b2）運動后（b）向下轉動圖44修改后肘關節(jié)X軸方向仿真效果圖肘關節(jié)Y軸方向運動前后的位置如圖45（a）和45（b）所示。在此過程中無干涉現(xiàn)象，通過通過測量極限位置的角度，得到=，所以肘關節(jié)繞Y軸的實際最大運動范圍為(，)。（a）運動前 （b）運動后圖45 肘關節(jié)Y軸方向仿真效果圖腕關節(jié)在X軸方向上的零件尺寸已經(jīng)根據(jù)肘關節(jié)在X軸方向的零件尺寸進行修改。運動前后的位置如圖46（a）和46（b）所示。在仿真過程中，無干涉現(xiàn)象，通過測量極限位置的角度，得到= ，所以腕關節(jié)繞Z軸的實際最大運動范圍為(，)。（a）運動前 （b）運動后圖46 腕關節(jié)X軸方向仿真效果圖腕關節(jié)Z軸方向運動前后的位置如圖47（a）和47（b）所示。此過程中無干涉現(xiàn)象，通過通過測量極限位置的角度，得到=，所以腕關節(jié)繞X軸的實際最大運動范圍為(，)。（a）運動前 （b）運動后圖47 腕關節(jié)Z軸方向仿真效果圖、二肩關節(jié)，肘關節(jié)X軸方向，腕關節(jié)X軸方向的運動仿真及分析第一、二肩關節(jié)，肘關節(jié)X軸方向，腕關節(jié)X軸方向運動前后的位置如圖48（a）和48（b）所示。在此過程中無干涉現(xiàn)象，說明此次設計的氣動機械手能在預期的范圍內(nèi)進行運動。（a）運動前 （b）運動后圖48 總運動效果圖（1）、二肩關節(jié)，肘關節(jié)Y軸方向，腕關節(jié)Z軸方向的運動仿真及分析第一、二肩關節(jié)，肘關節(jié)Y軸方向，腕關節(jié)Z軸方向運動前后的位置如圖49（a）和49（b）所示。在此過程中無干涉現(xiàn)象，說明此次設計的氣動機械手能在預期的范圍內(nèi)進行運動。（a）運動前 （b）運動后圖49 總運動效果圖（2）第5章 結論本文設計了一個全部由氣動肌肉驅動的機械手，從整體結構到各個關節(jié)、手臂零件的設計，通過理論計算和三維模擬仿真，對各個關節(jié)進行優(yōu)化，最終實現(xiàn)氣動機械手關節(jié)最大的運動范圍，滿足預期設計要求。各個關節(jié)的最大運動范圍如下：（1）肩關節(jié)第一肩關節(jié) (，)第二肩關節(jié) (，)（2）肘關節(jié)肘關節(jié)X軸方向 ( 186。， 186。)肘關節(jié)Y軸方向 (，)（3）腕關節(jié)腕關節(jié)X軸方向 (，)腕關節(jié)Z軸方向 (，)該機械手能夠實現(xiàn)4個自由度的運動，氣動肌肉具有控制精確的特點，在抓取物品等進行生產(chǎn)實踐時，能夠實現(xiàn)高精度的動作，基本滿足了實際應用需要。該氣動機械手具有輕巧、安全和控制簡單等特點，可以用于工廠機器人，服務機器人等和人密切接觸的場合。參考文獻[1] [M].上?？茖W技術出版社，~28.[2] SMC(中國)[M].北京：機械工業(yè)出版社，~37.[3] 隋立明， [J].機床與液壓，2007, 35(6):218~219.[4] Qiu Yangzhen, Lin Yimeng. Research and Applications of High Precision Pneumatic Pressure and Pneumatic[J]. 2006, 28(4):55~56.[5] (氣動機械手)的發(fā)展及應用[J].液壓與氣動技，1999, 12(5):13~16.[6] 姜繼海，宋錦春，[M].高等教育出版社，~54.[7] ，．Modeling and control of McKibben artificial muscle robot actuators[J]．IEEE Control System Magazine，2000, 27(6):15~38.[8][M].機械工業(yè)出版社，~22.[9] 杜來林，[M].北京大學出版社，~13.[10] [M].機械工業(yè)出版社，~110.[11] [德]Wemer Deppert ——低成本綜合自動化[M].李寶仁，~64.[12] 王孝華，趙中林，[M].機械工業(yè)出版社，~22.[13] [美]Saeed B．Niku．機器人學導論——分析、系統(tǒng)及應用[M].孫富春，朱紀洪，劉國棟等譯．孫增圻，~57.[14] 齊進凱，[J].機械設計，2000, 22(2):257~258.[15] [M].北京：清華大學出版社，~155.[16]Tbndu B， Modeling and control of mckibben artificial muscle robot aetuatom[J]．IEEE Control systems Magazine 2000, 5(7):15~38.[17] [M].重慶大學出版社，~124.[18] [J].液壓與氣動，1998, 16(2):1~3.[19] [J].液壓與氣動，1991, 5(2):2~3.[20] [J].液壓與氣動，1994, 5(1):39~41.[21] of pneumatic process in the continuous control of motion with pressed airL[M].Trans of ASME,~241.[22] Zhou Hong. Intelligent pneumaticThe latest trend in pneumatic actuators and control systems[M].Proceeding of the 4th International Conference on Fluid Power Transmission and Control,~348.[23] 陸鑫盛，[M].上海科學技術文獻出版社，~89.[24] 陳新元，[J].液壓與氣動，2007, 13(3):46~47.[25] 蔡自興．機器人學[M].北京：清華大學出版社，~60.[26] 路甬祥. 液壓氣動技術手冊[M]．機械工業(yè)出版社,~12.[27] 隋立明,王祖溫,[J]., 10(9):7~8.[28] 劉辛軍，汪勁松，高峰，[J].中國機械工程，2002, 13(2):101~104.[29] 吳偉國，鄧喜君，[J].中國機械工程，1999, 10(12):1345~1346.[30] 毛君,[J].煤礦機械，2006, 27(6):990~994.[31] [M].機械工業(yè)出版社，~66.[32] 隋立明，譚世江，趙鐵，[J].液壓與氣動. 2008, 17(2):48~49.致 謝本畢業(yè)論文是在我的指導老師魏波的親切關懷和悉心指導下完成的。他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持。半年來，老師不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，在此謹向老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。正是由于他的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!同時感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們!最后感謝我的母校——大學三年來對我的栽培!河南質(zhì)量工程職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）任務書專業(yè)班級09級機電一體化姓名張正天學號02043093283指導教師魏波設計（論文）題目氣動機械手關節(jié)結構設計及運動學仿真分析主要研究內(nèi)容電氣可編程控制技術與氣動技術相結合，使整個系統(tǒng)自動化程度更高，控制方式更靈活，性能更加可靠；氣動機械手、柔性自動生產(chǎn)線的迅速發(fā)展，對氣動技術提出了更多更高的要求；微電子技術的引入，促進了電氣比例伺服技術的發(fā)展?，F(xiàn)代控制理論的發(fā)展，使氣動技術從開關控制進入閉環(huán)比例伺服控制，控制精度不斷提高.主要技術指標或研究目標人類關節(jié)具有目前機器人所不具備的優(yōu)良特性，既可以實現(xiàn)較準確的位置控制又具有很好的柔順性。這種特性主要是由關節(jié)所采用的對抗性肌肉驅動方式所決定的。目前模仿生物關節(jié)的驅動方式在仿生機器人中得到越來越多的應用.基本要求人類關節(jié)具有目前機器人所不具備的優(yōu)良特性.一般都采用具有類似生物肌肉特性的人工肌肉.對結構零件不斷進行修改，最終滿足設計要求.主要參考資料及文獻隋立明,王祖溫,[J]., 10(9):劉辛軍，汪勁松，高峰，[J].中國機械工程，2002, 13(2).毛君,[J].煤礦機械，2006, 27(6):.隋立明，譚世江，趙鐵，[J].液壓與氣動. 2008, 17(2):.