1、“.....简化设计制造过程，兼顾通用性和专用性，并能实现柔性转换和编程控制。本次设计的机械手是台教学用搬运机械手，通过相关的演示可以给学生深刻的印象，在这种前提和背景下，这就要求所设计的机械手成本低廉性能优越结构简单等，必要时可以降低精度要求。.机械手的座标型式与自由度机械手的坐标型式机械手的坐标型式主要有直角坐标结构圆柱坐标结构球坐标结构和关节型结构四种。各结构型式及其相应的特点，分别介绍如表表结构形式方案特点优缺点结构简图直角坐标型操作机的手臂具有三个移动关节，其关节轴线按直角坐标配置结构刚度较好，控制系统的设计最为简单，但其占空间较大，且运动轨迹单，使用过程中效率较低圆柱坐标型操作机的手臂至少有个移动关节和个回转关节，其关节轴线按圆柱坐标系配置结构刚度较好，运动所需功率较小，控制难度较小，但运动轨迹简单，使用过程中效率不高球坐标型操作机的手臂具有两个回转关节和个移动关节，其轴线按极坐标系配置结构紧凑，但其控制系统的设计有定难度，且机械手臂的刚度不足......”。

2、“.....具有三个回转关节运动轨迹复杂，结构最为紧凑，但控制系统的设计难度大，机械手的刚度差初步确定选用圆柱坐标型机械手选用圆柱坐标型运动机构的原因因本次设计的机械手是机电体化产品，因此在进行机械结构设计时必须兼顾控制部分的要求。直角坐标型机械手的控制系统的设计最为简单，但其占空间较大，且运动轨迹单，使用过程中效率较低球坐标型机械手结构紧凑，但其控制系统的设计有定难度，且机械手臂的刚度不足关节型机械手的运动轨迹复杂，结构最为紧凑，但控制系统的设计难度最大，机械手臂的刚度很差。综合看来，圆柱坐标型机械手结构刚度较好，控制难度较小，本设计是设计台教学用搬运机械手，因此用于本次毕业设计的选型比较合适。机械手的自由度自由度是指描述物体运动所需的独立运动参数的数目，三维空间需要个自由度。所谓机械手的运动自由度是指确定个机械手操作位置时所需的独立运动参数的数目，它表示机械手动作的灵活程度。般固定程序的机械手，动作比较简单，自由度数较少。工业机器人自由度数较多，动作灵活性和通用性较大。般说来，机器人靠近机座的个自由度是用来实现手臂未端的空间位置的......”。

3、“.....是用来躲避障碍物的。自由度的选择也与生产要求有关，若批量大，操作可靠性要求高，运行速度快，周围设备构成比较复杂，工件质量轻时，机械手的自由度数可少如果要便于产品更换，增加柔性，则机械手的自由度要多些。计算机械手的自由度时，末端执行器的夹持器动作是不计入的，因为这个动作不改变工件的位置和姿态。在满足机械手工作要求前提下，为简化机械手的结构和控制，应使自由度数最少。本设计的机械手力求结构简单，成本低廉，因此，自由度选择为个自由度。图.机械手的手部结构方案设计.手部结构的设计夹持式手部结构由手指手爪和传力机构所组成。其传力结构形式比较多，如连杆式凸轮式齿轮齿条式螺旋式和绳轮式等等。夹持式是最常见的种，其中常用的有两指式多指式和双手指式按手指夹持工件的部位又可以分为内卡式或内涨式和外夹持式两种按模仿人手手指的动作，手指可以分为支点回转型二支点回转型和移动型或称直进型，其中以二支点回转型为基本型式。当二支点回转型手指的两个回转支点的距离缩小到无穷小时，就变成了支点回转型手指同理......”。

4、“.....回转型手指开闭角较小，结构简单，制造容易，应用广泛移动型应用较少，其结构比较复杂庞大，当移动型手指夹持直径变化的零件时不影响其轴心的位置，能适应不同直径的工件。通过综合考虑，本设计选择最常用的外卡式两指钳爪，采用齿轮齿条这种结构方式。夹紧装置选择常开式夹紧装置，它在压缩弹簧的作用下爪牙张开，在压力作用下使手指闭合。.手腕结构的设计腕部是连接手部和手臂的部件，它有独立的自由度，本机械手要求实现手腕的回转，可采用具有个自由度的回转气缸来驱动腕部回转。.手臂结构的设计按照抓取工件的要求，本机械手的手臂有三个自由度，即手臂的伸缩左右回转和升降或俯仰运动。手臂的回转和升降运动是通过立柱来实现的，立柱的横向移动即为手臂的横移。手臂的各种运动由气缸来实现。.驱动部分的设计在普通的机械运动中，机械的驱动般有气压传动液压传动电机传动等。各种驱动方式的特点见表表常用的驱动方式内容驱动方式液压驱动气动驱动电机驱动输出功率很大大较大控制性能利用液体的不可压缩性，控制精度较高，输出功率大，可无级调速，反应灵敏，可实现连续轨迹控制气体压缩性大，精度低，阻尼效果差......”。

5、“.....难以实现高速高精度的连续轨迹控制控制精度高，功率较大，能精确定位，反应灵敏，可实现高速高精度的连续轨迹控制，伺服特性好，控制系统复杂响应速度很高较高很高结构性能结构适当，执行机构可标准化，模拟化，易实现直接驱动结构适当，执行机构可标准化，模拟化，易实现直接驱动伺服电动机易于标准化，结构性能好，噪音低，电动机般需配置减速装置安全性防爆性能较好，用液压油作传动介质，在定条件下有火灾危险防爆性能好，高于个大气压时应注意设备的抗压性设备自身无爆炸或火灾的危险，直流有刷电动机换向时有火花，对环境的防爆性能较差表对环境的影响液压系统易漏油，对环境有污染排气时有噪声无在工业机械手中应用的范围适用于重载低速驱动，电液伺服系统适用于喷涂机械手点焊机械手和托运机械手适用于中小负载驱动精度要求较低的有限点位程序控制机械手，如冲压机械手本体的气动平衡及装配机械手气动夹具适用于中小负载要求具有较高的位置控制精度和轨迹控制精度速度较高的机械手，如伺服喷涂机械手，点焊机械手，弧焊机械手，装配机械手等成本维修及使用液压元件成本较高方便......”。

6、“.....综合考虑，本次设计选择气压驱动这种驱动方式。.控制部分设计方案考虑到机械手的通用性，同时使用点位控制，因此我们采用单片机对机械手进行控制。当机械手的动作流程改变时，只需改变单片机程序即可实现，非常方便快捷。.机械手的主要参数主参数机械手的最大抓重是其规格的主参数，定该机械手最大抓重为千克。故该机械手主参数定为千克。运动速度是机械手主要的基本参数。设计的速度过低限制了它的使用范围，速度过高对机械手的材料等有很高的要求，而影响机械手动作快慢的主要因素是手臂伸缩回转升降的速度及手腕的回转速度。机械手动作时有启动停止过程的加减速度存在，用速度行程曲线来说明速度特性较为全面，因为平均速度与行程有关，故用平均速度表示速度的快慢更为符合速度特性。设计该机械手手臂升降的平均速度为.，平均回转速度设计为，伸缩平均速度为.，手腕平均回转速度为。除了运动速度以外，手臂设计的基本参数还有伸缩行程和工作半径。大部分机械手设计成相当于人工坐着或站着且略有走动操作的空间。过大的伸缩行程和工作半径，必然带来偏重力矩增大而刚性降低。所以......”。

7、“.....最大工作半径约为。手臂回转行程范围定为。手臂升降行程定为。定位精度也是基本参数之，该机械手的定位精度为.。.机械手的技术参数列表．用途教学型机械手二．设计技术参数．抓重千克．自由度数个自由度．座标型式圆柱型座标．最大工作半径．手臂最大中心高．手臂运动参数伸缩行程伸缩速度升降行程升降速度回转范围回转速度．手腕运动参数回转范围回转速度．定位精度缓冲方式液压缓冲器．传动方式气压传动.控制方式点位程序控制采用单片机机械手机械系统设计.手部结构设计设计时考虑的几个问题具有足够的握力即夹紧力在确定手指的握力时，除考虑工件重量外，还应考虑在传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证工件不致产生松动或脱落。二手指间应具有定的开闭角两手指张开与闭合的两个极限位置所夹的角度称为手指的开闭角。手指的开闭角应保证工件能顺利进入或脱开，若夹持不同直径的工件，应按最大直径的工件考虑。对于移动型手指只有开闭幅度的要求。三保证工件准确定位为使手指和被夹持工件保持准确的相对位置，必须根据被抓取工件的形状，选择相应的手指形状。例如圆柱形工件采用带形面的手指，以便自动定心......”。

8、“.....还受到机械手在运动过程中所产生的惯性力和振动的影响，要求有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形，当应尽量使结构简单紧凑，自重轻，并使手部的中心在手腕的回转轴线上，以使手腕的扭转力矩最小为佳。五考虑被抓取对象的要求根据机械手的工作需要，通过比较，我们采用的机械手的手部结构是二支点两指回转型，由于工件多为圆柱形，故手指形状设计成型，其结构如所示。手爪夹持装置的机构选型手爪夹持装置是种用来抓取和握持工件的末端执行装置，机械于用它来夹持移动或放置工件。夹持器可分为手爪式夹持器和非手爪式夹持器。前者是用手指夹持工件，后者是无指夹持工件，其夹持方式有真空吸附式磁力吸附式静电悬浮式铲挖式钩吊式刺穿式和粘着式等。夹持装置的机构类型主要有种，见表。表中连杆式手爪机构有精度低，效率低，不平衡且难以实现精确的轨迹的缺点表中凸轮式手爪机构中凸轮在使用中磨损较大，不理想表中螺旋式手爪机构为移动型手爪机构，这次设计所选用的是二指回转型手爪机构，而且所使用的单螺杆或双头螺杆加工和装配的要求都太高......”。

9、“.....将电机的旋转运动转变成手爪的开合运动，显然这样的机构没有过载保护，要实现过载保护功能，必须在手爪上安装受力传感器，把受力状况转变成数字信号传递给控制系统，实时调整电机转动状态。这种机构需要安装传感器，从而使控制系统的设计变得复杂，而且由于安装电机，使夹持部分结构重量增大，使本身就是悬臂的末节运动机构刚度变差。显然这种机构不可取。而齿轮齿条式手爪机构具有寿命长，工作平稳，可靠性高等优点。所以最终选用齿轮齿条式手爪机构作为夹持装置。表手爪夹持机构选型表夹持机构类型主要特点结构简图.连杆式手爪机构由简单杆件构成，可把活塞的直线运动变成手指的夹持动作，夹持器工作时，卡爪作平行开合，而指端运动轨迹为圆弧。.凸轮式手爪机构当活塞左右运动时，通过凸轮和连杆的组合，实现卡爪的圆弧开合，但平行运动中摩擦阻力较大。.齿轮齿条式手爪机构当活塞杆左右运动时，活塞杆末端的齿条带动齿轮旋转，通过齿轮旋转，实现手指齿条的平行运动从而实现手指的开合运动。.螺旋式手爪机构机构通过马达驱动单头或双头螺杆，将电机的旋转运动转变成手爪的开合运动。......”。