【正文】 手爪部分仍然采用較為常用的氣缸配合連桿式氣動(dòng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，其作用與方案一所述的相同。但滾珠絲杠必須附加自鎖裝置以確保能夠做到斷電保護(hù)。但這樣就使的小臂的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有多段承受彎矩的軸，并且電機(jī)軸也承受了一定的彎矩。大臂與回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)之間采用諧波減速器傳遞動(dòng)力。手爪采用目前廣泛采用的而且技術(shù)成熟的連桿導(dǎo)桿式氣動(dòng)機(jī)械手，這一機(jī)械手的造價(jià)低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、針對(duì)此處所抓取的工件的特點(diǎn)是不易變形的金屬工件，所以對(duì)夾緊力的要求不是太高，故采用氣動(dòng)機(jī)械手爪完全可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。同時(shí)選擇單頭的滑動(dòng)絲杠具有很好的自鎖性能，從而在系統(tǒng)突然斷電的情況下，不致使此自由度方向上發(fā)生運(yùn)動(dòng)，從而保證了結(jié)構(gòu)的安全。這是在充分考慮到小臂的驅(qū)動(dòng)電機(jī)對(duì)大臂所產(chǎn)生的附加彎矩的條件下，對(duì)大臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特別做了加強(qiáng)處理。2方案二： 第一 二自由度均采用交流伺服電機(jī)加減速器的驅(qū)動(dòng)模式，故此結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。但對(duì)安裝的精度要求較高，負(fù)載能力也很有限并且不能實(shí)現(xiàn)反向自鎖，需要另加斷電保護(hù)裝置。第三個(gè)自由度即就是升降機(jī)結(jié)構(gòu)采用電機(jī)步進(jìn)電機(jī)加同步齒形帶的傳動(dòng)方案。大臂的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和小臂的回轉(zhuǎn)軸共線。基于上述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的缺點(diǎn)和機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，本文選用直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式對(duì)機(jī)器人進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。（8）成本維修及使用成本高較復(fù)雜。（6） 對(duì)環(huán)境的影響無。（4） 結(jié)構(gòu)性能及體積伺服電機(jī)易于標(biāo)準(zhǔn)化，結(jié)構(gòu)性能好，噪聲低，電動(dòng)機(jī)一般需配置減速裝置，除DD電動(dòng)機(jī)外，難以直接驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊，無密封問題。（2） 控制性能可實(shí)現(xiàn)高速、高精度連續(xù)軌跡控制，伺服特性好，控制系統(tǒng)復(fù)雜。（8） 成本維修及使用成本方便。（6） 對(duì)環(huán)境的影響排氣時(shí)有噪聲。功率/質(zhì)量比大，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，密封問題較小。（3） 響應(yīng)速度較高。氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)：（1） 輸出功率大，壓力范圍為4860Pa，最大可達(dá)Pa氣體壓縮性大，精度低，阻尼效果差，低速。（6）在工業(yè)機(jī)器人中應(yīng)用范圍適用于重載、低速驅(qū)動(dòng)，電液伺服系統(tǒng)適用于噴涂機(jī)器人、點(diǎn)焊機(jī)器人和托運(yùn)機(jī)器人。（2）控制性能 輸出功率大，可無級(jí)調(diào)速，反應(yīng)靈敏，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制（3）響應(yīng)速度 很高(4)結(jié)構(gòu)性能及體積結(jié)構(gòu)適當(dāng)，執(zhí)行結(jié)構(gòu)可標(biāo)準(zhǔn)化、模擬化，以實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)。機(jī)器人常用的驅(qū)動(dòng)方式有液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)三種類型。另外，在選用電機(jī)的時(shí)候，要使電機(jī)的功率足以克服彈簧的收縮和張開，并且提供足夠加緊物體的力。圖中的黑線和藍(lán)線表示機(jī)構(gòu)運(yùn)行的兩個(gè)極限位置。 在圖中，O為電機(jī)輸出軸，曲柄ＯＡ、連桿ＡＢ、滑塊Ｂ和支架結(jié)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：滑塊Ｂ、連桿ＢＣ、搖桿ＣＥ和支架構(gòu)成滑塊搖桿機(jī)構(gòu)。本文采用回轉(zhuǎn)型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。該設(shè)計(jì)采用兩個(gè)手指，其外形如圖所示：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是向手指?jìng)鬟f運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，以實(shí)現(xiàn)夾緊和松開動(dòng)作的機(jī)構(gòu)。 手指是直接與工件接觸的部件。它具有模仿人手動(dòng)作的功能，并安裝于機(jī)器人手臂的前端。接線盒子外面有一個(gè)引入線出口和一個(gè)引出線出口。 基本設(shè)計(jì)參數(shù) 根據(jù)次機(jī)械手的應(yīng)用場(chǎng)合和實(shí)地的應(yīng)用要求，其主要的設(shè)計(jì)參數(shù)要求如下：（1） 抓取的重物：2Kg（2） 機(jī)械手的自由度數(shù)：4個(gè)（3） 運(yùn)動(dòng)參數(shù)：大臂升降：線速度：小臂伸縮：線速度： m/s手腕俯仰：角速度：腰部旋轉(zhuǎn)：角速度： rad/s（4） 運(yùn)動(dòng)行程大臂升降：300mm小臂伸縮：300 mm腰部旋轉(zhuǎn)：正負(fù)90度手腕俯仰：正負(fù)90度 工作空間分析1 基座 基座是整個(gè)機(jī)器人本體的支撐，為保證機(jī)器人運(yùn)行的穩(wěn)定性，采用兩塊“Z”字形實(shí)心鑄鐵作為支撐。 環(huán)境是指機(jī)器人所處的周圍環(huán)境。 任務(wù)是指機(jī)器人要完成的工作，機(jī)器人的類型是隨著工作任務(wù)的特點(diǎn)而決定的。工業(yè)機(jī)器人的末端執(zhí)行器是安裝在腕端的附加裝置 機(jī)器人的手部可分為夾持式和吸附式兩大類。它有臂、關(guān)節(jié)和末端執(zhí)行裝置構(gòu)成，組合為一個(gè)互相連接，互相依賴的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)。2 總體設(shè)計(jì)方案的確定 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述 一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有下列互相作用的部分組成：機(jī)械手、環(huán)境、任務(wù)。（5）根據(jù)電機(jī)的外形尺寸及輸出軸軸徑以及電機(jī)的重量完善結(jié)構(gòu)草圖。（2）由第二步所給定的條件和第三步的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選取驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)并確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式和傳統(tǒng)方式。 本課題研究的主要內(nèi)容（1）確定機(jī)器人運(yùn)動(dòng)參數(shù)及工作行程。一般為2—7個(gè)，簡(jiǎn)易型的2—4個(gè)自由度，復(fù)雜型的5——7個(gè)自由度。這種運(yùn)動(dòng)只有兩種形態(tài)：直線運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其腕端的任何復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)都可由這兩種運(yùn)動(dòng)來合成。以上所謂機(jī)器人的負(fù)荷是指在機(jī)器人的規(guī)定性能條件下，機(jī)器人所能搬移的重量中包括了機(jī)器人末端執(zhí)行器的重量。小型機(jī)器人――負(fù)荷為１－１００Ｎ。中型機(jī)器人――負(fù)荷為１００－１０００Ｎ。 按機(jī)器人的負(fù)荷和工作范圍分類按照這種分類方法，工業(yè)機(jī)器人分為：超大型機(jī)器人——負(fù)荷為１０ＫＮ以上。 按操作機(jī)的運(yùn)動(dòng)形態(tài)分類按工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)把機(jī)器人區(qū)分為：直角坐標(biāo)式機(jī)器人、極坐標(biāo)式機(jī)器人，圓柱坐標(biāo)式機(jī)器人和關(guān)節(jié)式機(jī)器人，另外還有少數(shù)復(fù)雜的機(jī)器。物料搬運(yùn)機(jī)器人的設(shè)計(jì)： 按作業(yè)用途分類如前所述，各類工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用范圍非常廣泛，而且還有一種機(jī)器人多種用途的情況。目前世界上使用的搬運(yùn)機(jī)器人愈10萬臺(tái)，被廣泛應(yīng)用于機(jī)床上下料、沖壓機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線、自動(dòng)裝配流水線、碼垛搬運(yùn)、集裝箱等的自動(dòng)搬運(yùn)。搬運(yùn)作業(yè)是指用一種設(shè)備握持工件，是指從一個(gè)加工位置移到另一個(gè)加工位置。 工業(yè)搬運(yùn)機(jī)器人的分類搬運(yùn)機(jī)器人【transfer robot】是可以進(jìn)行自動(dòng)化搬運(yùn)作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人。所以這種機(jī)器人結(jié)構(gòu)最適用于空間機(jī)器人、核工業(yè)機(jī)器人等。5 采用模塊化組合式機(jī)器人結(jié)構(gòu)： 提高機(jī)器人快速維修性能，根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，制造出多種不同尺寸和規(guī)格的手臂和連接器模塊，用少量的可組合成多種機(jī)器人配置。機(jī)器人就必須有一個(gè)運(yùn)動(dòng)靈活和動(dòng)作靈敏的手腕和手爪。為此一方面可以通過采用高強(qiáng)度材料和輕質(zhì)材料（如碳纖維復(fù)合材料）制造機(jī)器人手臂以達(dá)到減輕手臂重量和提高手臂動(dòng)態(tài)特性的目的；另一方面也可以通過采用直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)或其他高性能驅(qū)動(dòng)電機(jī)，從控制和驅(qū)動(dòng)方面提高機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)速度與響應(yīng)頻率。3 提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度和響應(yīng)頻率：為了提高機(jī)器人作業(yè)頻率以及提高具有感知功能機(jī)器人的反應(yīng)速度就必須提高機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度和響應(yīng)頻率。例如：在核電站工作的機(jī)器人也要求其具有高靈活度的機(jī)器人手臂。例如：當(dāng)時(shí)噴涂機(jī)器