车床上料机械手结构设计.doc

摘要这个课题的设计中，为机床配套的上料机械手。工业机械手工业生产的必然产物。它是一种模仿人体上肢部分功能，按照预定要求输送配件或握持工具操作自动化技术对现实的工业生产自动化，促进工业生产发展的更重要的作用。所以，强大的生命力，受到人们的广泛重视和欢迎。实践证明，工业机械手代替人手的繁重劳动，显著减轻了工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。工业生产中经常出现的沉重的搬运零件及长期频率，锻造的操作，采用机械手有效。而且它在低温、水、宇宙、放射性及其他有毒、污染环境的条件下，现实的优越性和广泛的发展前景。 这是通过应用autoCAD技术对机械手进行总体方案设计及液压传动原理设计，确定机械手坐标形式和自由度，确定机械手技术参数。同时设计机械手夹持手结构设计机械手的手腕机械手结构设计手臂结构。他是如何实际上等精品机械手自动运动，运动速度是随着生产力的满足来设置。 在当今社会的制造业中，企业为提高生产效率，普遍重视生产过程的自动化程度。机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。 本文主要针对生产线上的自动化设计了一个模块工装下线机械手，实现模块下线的自动化。该机械手能实现机械手的伸缩、升降、夹紧和放松等动作。驱动系统采用气压驱动，实现了手臂的夹紧和放松动作。控制系统采用PLC控制，通过控制伺服电动机来实现机械手的上下、左右运动。机械手设手动和自动两种工作方式，可以通过转换开关进行工作方式转换。系统设有报警功能，当机械手出现故障时，能及时报警。通过上述工作,机械手最终能够按照控制程序的要求进行运动,并且实现了上位机监控系统对本机械手的直观形象观测,达到了本论文的设计目的和要求。关键词： 机械手； 手部设计； 结构设计；AbstractIn the design of this subject, the feeding manipulator for machine tool. The inevitable product of the industrial robot industry. It is a kind of imitating human upper extremity function, according to a predetermined parts or holding tools operation automation technology of reality of industrial production automation requirements of transportation, promoting the development of industrial production more important role. Therefore, the strong vitality, by peoples extensive attention and welcome. Practice has proved that the heavy labor of industrial machinery hand instead of manpower, significantly reduced the labor intensity of workers, improve working conditions, improve labor productivity and automation level. Industrial production often appears in the heavy handling parts and long-term frequency, forging operation, the use of mechanical hand. And it is under the conditions of low temperature, water, the universe, radioactive and other toxic, polluting environment, the reality of the superiority and broad prospects for development. This is through the application of autoCAD technology to the mechanical hand overall program design and hydraulic transmission principle design, determine the mechanical hand coordinate form and degree of freedom, determine the mechanical hand technical parameters. At the same time, the design of the manipulator hand structure is also designed. He is how the actual quality of the manipulator automatic movement, the speed of movement is set up with the satisfaction of productive forces. In todays manufacturing industry, enterprises pay more attention to the automation of the production process in order to improve the production efficiency. Robot manipulator is a kind of automatic device used in the process of automatic production. It is a new device developed in the process of mechanization and automation. This paper mainly aimed at the production line automation design of a module assembly line robot, to achieve the automation of the assembly line. The manipulator can achieve the expansion, lifting, clamping and relaxation of the manipulator. Drive system using pneumatic drive, to achieve the arm of the clamping and relaxation. Control system using PLC control, through the control of the servo motor to achieve the mechanical hand up and down, left and right motion. Manual and automatic two ways of working, can be converted by the conversion switch. The system is equipped with alarm function, when the machine is in trouble, it can report to the police in time. According to the requirements of the control program, the manipulator can be carried out in accordance with the requirements of the control program, and the monitoring system of the host computer can observe the visual image of the manipulator, and the design purpose and requirements of the thesis can be achieved. Key words: manipulator; hand design; structural design; 目录第1章 绪论11.1 工业机械手概述1 1.1.1 机械手的应用性2 1.1.2 机械手先进性2 1.1.3 国内外研究现状和趋势31.2 设计目的41.3 课题内容和设计要求41.4 机械手系统工作原理及组成6第2章 机械手整体设计方案论述与证明102.1 机械手的总体设计10 2.1.1 机械手整体结构类型10 2.1.2 坐标形式和机械手的自由度11 2.1.3 设计具体采用方案122.2 机械手腰座结构设计13 2.2.1 机械手腰座结构设计要求13 2.2.2 设计具体采用方案142.3 机械手手臂结构的设计15 2.3.1 机械手手臂设计要求15 2.3.2 设计具体使用的程序162.4 机械手腕部的结构设计16 2.4.1 机器人手腕结构的设计要求17 2.4.2 设计程序的具体运用172.5 机械手末端执行器（手爪）的结构设计18 2.5.1 机械手末端执行器的设计要求18 2.5.2 机械手驱动模式19 2.5.3 机器人夹持器的典型结构19 2.5.4 设计具体使用的程序202.6 机械手的机械传动机构的设计21 2.6.1 工业机器人传动机构设计应注意的问题21 2.6.2 工业机器人常用的传动机构形式22 2.6.3 设计具体采用方案252.7 机械手驱动系统的设计25 2.7.1 机器人各类驱动系统的特点25 2.7.2 工业机器人驱动系统的选择原则26 2.7.3 机器人液压驱动系统26 2.7.4 机器人气动驱动系统28 2.7.5 机器人电动驱动系统29 2.7.6 设计具体使用的程序322.8 机器人手臂的平衡机构设计32 2.8.1 机器人平衡机制的形成32 2.8.2 设计具体方案332.9 机械手的主要技术参数33第3章 机械手设计计算353.1 夹持式手抓的设计计算35 3.1.1 手抓部力的计算35 3.1.2 手部加紧油缸的确定363.2 腕部设计36 3.2.1 腕部的设计要求37 3.2.2 腕部的结构383.3 臂部设计41 3.3.1 臂部设计要求42 3.3.2 臂部结构46 3.3.3 臂部伸缩运动结构47 3.3.4 臂部伸缩油缸的计算48 3.3.5 臂部回转运动50 3.3.6 臂部升降运动51 3.3.7 臂部升降油缸的计算52第4章 机械手的其他部分装置554.1 缓冲定位装置56第5章 机械手总体方案总结575.1 传动方案的确定575.2 规格参数575.3 结构特点58参考文献60致谢61沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第1章 绪论第1章 绪论机械手是工业自动化发展和科技进步的必然产物， 为制造业提供重要的技术装备，尤其在流水作业的自动化，生产线和相对恶劣的环境中，机械手具有人类所不具有的超精准的定位性能、较高的加工精度、高生产率等优势。 因此，进行机械手的研究设计是十分有意义的。1.1 工业机械手概述机械手首先是从美国开始研制的。工业机械手近几十年的研究开发一种先进自动化生产设备。是工业机器人的一个重要分支。它的功能可以通过编程进行各种任务的完成，结构及性能优势兼顾人与机器，尤其是人的智慧和适应性。根据驱动方式分为先天性和液压式、电动式，机械式，按机械手的应用范围分2种：专用机械手和通用机械手；按运动轨迹跟踪控制方式分为：先天性和位置控制和连续轨迹控制机械手。 机械手主要掌握在手部的一个很大的控制系统和运动机构。机械手的手部（或工具）的结构，与重量的大小，材料和形状的工作所形成多种结构。形状等吸附式支持。通过改变物体的位置和方向，实现了运动机构、旋转（编织）或复合运动。独立运动的机理，以及机械手的扩展，如转动自由度。一个任意位置和方向的对象在六个自由度空间是必要的。机械手设计的自由度是一个关键参数。多自由度机械手灵活、广泛，但其结构复杂。机械手自由度一般为23。通过对电机各控制系统的电机控制，对各自由度进行了具体的操作。同时接收传感器反馈信息控制和关闭。控制系统的核心，如一个微处理器芯片，从宏控制，实现功能，通过编程实现。 机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有23个自由度。控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。同时，传感器的反馈，稳定开环控制结构。一般的单片机控制系统的核心组件及其他微控制芯片，以实现功能。 气压传动的机械手通过压缩空气的压力来驱动执行机构运动。主要特点是：介质采取方便，输出力小，迅速，简单，造价低。但是由于空气压缩特性，速度稳定影响大，冲击大，而且气源压力较低，空气压力低于30kg，机械手结构条件要求的更高，所以应用做简单的行李，高速和灰尘环境。 1.1.1 机械手的应用性1、高度自动化的生产过程中，应用机械手帮助改善数据传输、装卸机械装配线的零件和工具，是提高劳动生产率和成本大量生产速度、机械化和自动化生产的有利技术。 2、工作条件的改善，压力、低温低压的灰尘、噪音、气味或其他有毒，放射性污染，狭窄工作空间及其他手工危险场合，用手操作危险性极高，安全工作条件大大改善工人同时几个简单的手术中操作和重复执行手，代替能做的事，可以避免的事故，疲劳或误操作。 3、减少人力，便于有节奏的生产代替人手工作的机械手是减轻人力的一方面，同时由于应用机械手能持续工作是减少人力的另一方面。所以在自动化机械加工自动生产线逐渐有很多减少人力的机械手来控制和提高生产节奏1.1.2机械手先进性机械工业技术水平的重要标志是规模经济强度、科学技术水平。所以世界各国的机械工业发展的战略重点发展国家经济发展，科技水平迅猛发展生产带动机械行业。在现代工业自动化生产过程机械化已经成为主题。但是现在的机器工业生产过程、装配和生产过程并不连续。单靠人力生产效率低，无法衔接不连续工序。同时，劳动强度很大，有时也会受伤。显然这一制约效率自动化的影响，而整个生产过程，应用机械手很好的解决避免以上错误。工业机械手是现代自动控制技术领域的新技术之一，已生产系统重要的现代机械制造、新技术发展迅速，逐渐成为新的学科体系，机械手结构设计涉及机械结构力学设计、电、水技术、自动控制技术、传感技术等多学科，是多个跨学科综合技术。 1.1.3国内外研究现状和趋势机械手的出现，开创了工业机器人史的先河，也是最早出现的现代机器人，它代替了人们繁重的劳动，实现生产方面的机械化与自动化，能在恶劣环境下操作以保护操作人员的安全，因此广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。未来的机械手发展主要是有以下四个方面创新：（1）重复高精度如果动作重复次数多，机械手会达到相同的精确程度指的就是重复高精度。重复精度比精度重要性更高，如果一个机械手达不到高精度，会显示一个误差定值，且误差可预测，因而可通过编程手段来校正。伴随微电子技术和控制技术的发展，机械手的重复精度会越来越高，它的应用领域会将更广阔，如核工业与军事工业等。（2）模块化模块化拼装机械手比更具灵动的安装体系。它集成机械手的电接口和通电缆及油管的导向装置，使机械手自由度更大。模块化机械手让机械手在更多的功能方向有了实现的可能，大大增加了机械手的应用范围，是机械手的一个重要的发展方向。（3）节能化为了迎合食品加工、制药、生物工程、电子技术、纺织工业、精密仪器等行业的无污染、高精度、安全性元件已经问世。伴随材料技术进步，新型高科技材料的出现，构造特殊、无污染材料制造的无润滑元件，不但节能环保，而且系统简单、摩擦性能好、成本低、精度高、寿命长。（4）机电一体化 “可编程控制器传感器液压元件”典型控制系统是自动化技术的应用主流；研发与电子技术结合的自适应控制液压元件，让液压技术从低精度“开关控制”进阶到高精度的“反馈控制”；复合集成系统不但节省配线、配管和元件，而且拆装简单，明显提高了系统的稳定性。目前为止，电磁阀线圈功率越来越小，而PLC输出功率不断增大，PLC直接控制线圈开始越来越可能实现。境外机械手的发展趋势是研发具有一种智能的机械手。使其具有一定传感能力，根据反馈外界条件的情况，相应的变化。假设位置发生误差时，能自行检测并更正，特别需要研究视觉和触觉功能。到现在已经取得一定成就。视觉功能是在机械手安装上电视照相机组件、光学测距仪组建以及微型计算机组件。电视照相机会将实物形象变成视频显示信号，之后传送给计算机系统，便于计算机分析物体的种类大小、颜色位置等，同时发出指令控制机械手的机械工作。触觉功能是在机械手安装上触觉反馈装置。工作期间，机械手先伸出手指查找工作，通过安装在机械手手指内的压力敏感元件发生触觉的作用，最后伸至前方，抓下工件。手的抓力大小是根据在手指内的敏感反馈元件来控制，从而达到自动调整握力的大小。总而言之，随着传感技术的发展，机械手装配工作的能力逐步提高。将机械手、柔性制造系统和柔性制造单元有机结合，进而改变机械制造系统的人工操作状态，更重要的是要结合机械手、柔性制造系统和柔性制造单元。 随着科学的发展，机械手应用领域也在不断扩充。到现在，机械手不仅适用于传统的制造业，如采矿石油冶炼、医药化工、造车造船等领域，并扩展到核能、航空、航天、生物化学等高科技领域以及家居清洁、医疗康复等服务领域。 1.2设计目的毕业设计是学生最后一个非常重要的实践教学环节，使学生学习综合基础理论、基本知识和基本技能，解决专业工程和技术问题的范围和基础训练。从事相关技术工作和未来的职业发展具有一定的意义。 1.3课题内容和设计要求（一）原始数据及资料（1）原始数据：A.生产纲领：100000件B.自由度（四个自由度） 臂转动180 臂上下运动600mm 臂伸长（收缩）500mm 手部转动90（2）设计要求：a、车床上料机械手设计图、装配图、各主要零件图（共一套）b、设计计算说明书（一份）（3）技术要求主要参数的确定：a、坐标形式：直角坐标系b、臂的运动行程：伸缩运动500mm，回转运动180。c、运动速度：符合生产纲领的要求达标。d、控制方式：起止设定位置。e、定位精度：3mm。f、手指握力：60kgg、驱动方式：液压驱动。（二）料槽形式与动作要求的分析（1）料槽形式机械手安装简易图如图1所示，该装配布局简单，不必要其它动力源和特殊装置，所以本课题采取此种输料槽.图1 机械手安装简易图（2）动作要求分析动作一：手臂伸长到料区动作二：手爪夹紧动作三：手臂上升动作四：手腕旋转动作五：手臂旋转动作六：小臂伸长 动作七：机座移动 动作八：手部松开 动作九：小臂缩回 动作十：手腕回转 动作十一：机座移回 动作十二：手臂回转 动作十三：手臂下降1.4 机械手系统工作原理及组成机械手系统工作原理框图如图2所示。图2 机械手的系统工作原理框图机械手的工作原理：机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。在PLC程序控制的条件下，采用气压传动方式，来实现执行机构的相应部位发生规定要求的，有顺序，有运动轨迹，有一定速度和时间的动作。同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。位置检测装置随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置.机械手的工作原理：执行系统、驱动机构、控制装置以及位置检测系统等组成了机械手的主要构造。在PLC自动控制系统程序的控制下，利用气压传动手段，实现了执行机构相应部位按规定要求发生，有顺序且有运动轨迹，有稳定速度且有时间动作。同时按照控制系统信息发出指令对于执行装置，有必要时可以对机械手进行动作监视，每当动作有误差或发生故障立即发出报警。位置检测系统立即将执行装置的实际位置反馈给控制装置，并进行比较，最后通过控制系统进行微观或者宏观的调整，进而使执行装置以高精度达到设定位置.(一)执行机构包括以下部分：1、手部即与物件接触的部件。根据接触方式细分，可分为夹持式和吸附式机械手，在本研究方向中我们采用夹持式机械手。夹持式机械手手部由手指和传力机构所构成。手指是指物件直接接触的装置，常见的手指运动形式有两种：回转型和平移型。回转型机械手构造简单，制造方便成本低，因而得到广泛应用。平移型机械手较少，主要原因是装置结构复杂，然而平移型机械手夹持圆形零件时，工件直径变化并没有导致其轴心的位置失位，因此适合夹持直径变化范围波动较大工件。手指结构影响因素有：表面形状、被抓部位(是外廓或者是内孔)以及物件的重量和尺寸。2、手腕是连接手部及手臂的装置，可用于调试被抓取物件的方向(或姿势)3、手臂手臂是被抓物件、手部、手腕用来支撑的重要装置。其作用是带动手指从而达到抓取物件的动作，并且按程序预定要求将抓取物件抓到指定位置。机械手的手臂通常由驱动手臂运动的装置与驱动源程序相组合，以保证机械手臂的各种运动。4、立柱立柱是手臂支撑部分的构件，同时也是机械手臂的一部分，机械手臂的回转运动与升降/俯仰运动均是和立柱有紧密的关系。机械手臂的立柱因为工作的需要，偶尔也能横向移动，所以被称为可移式立柱。5、机座机座作为机械手臂的基础部分，用来执行装置的各构件和驱动装置安装于此，故起到支撑和连接的重要作用。 (二)驱动系统驱动装置是依靠驱动机械手执行机构来运动的。它由动力部件、调节部件和辅助部件组成。常用的驱动装置有液压传动装置、气压传动装置、机械传动装置。 (三)控制系统支配机械手按规定要求运动的系统称之为控制系统。目前为止工业机械手的控制系统是由程序控制装置和电气定位装置组成。该机械手臂利用的原理是PLC程序自动控制原理，由它支配机械手规定程序运动，并且负责记忆操作者给予机械手的信息指令(如动作、轨迹、速度及时间)，于此同时，按其控制系统发出的信息对执行机构发出相应的指令，有必要时可以对机械手的各种动作进行监视监测，当动作有误差或发生故障时即进行报警。 (四)位置检测装置是控制机械手用来执行机构的运动装置，随时将执行机构产生或所处的的实际位置反馈给控制机构，并和设定的位置一起进行比较，并通过PLC自动控制系统进行调整，进而使执部件以一定的精度达到设定位置的标准。54沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第2章 机械手整体设计方案论证第2章 机械手整体设计方案论述与证明2.1机械手的总体设计2.1.1机械手整体结构类型工业机器人的结构形式主要有：直角坐标系，圆柱坐标系，球面坐标系，四类节点结构。每个结构并介绍了其相应的特点。（1）直角坐标机器人结构与三个相互垂直的直线运动，实现机器人在笛卡尔空间运动，如图3。由于线性运动很容易实现全封闭回路的位置控制，所以直角坐标机器人可以达到高的位置精度（米）。然而，相对机器人的结构尺寸而言，直角坐标机器人的运动空间相对较小。因此，我为了达到一定的运动空间，将直角坐标机器人的结构和尺寸远远大于其他类型的机器人结构。在直角坐标系中，机器人的工作空间主要是用于装配和搬运作业，以及直角坐标机器人悬臂、龙门、起重机等三种结构。（2）圆柱坐标机器人结构圆柱坐标机器人的空间运动是一个旋转运动和直线运动来实现的，如图3所示。SED在装卸作业。它的工作空间是一个圆柱形的空间。（3）球坐标机器人结构采用双旋转运动和直线运动，实现了球面坐标机器人的空间运动，如图3、图、该机器人具有结构简单、成本低、精度高的问题。不很高。主要用于处理操作。它的工作空间是一种球形空间。（4）关节型机器人结构关节型机器人的空间运动是由三个旋转运动实现的，如柔性图3、D关节型机器人动作、结构紧凑、体积小。相对于机器人机身尺寸，其工作空间相对较大。这种类型的机器人在工业上被广泛使用，如焊接、喷漆、处理、装配等操作，被广泛应用于这一类机器人。关节型机器人的结构，有2种类型的水平和垂直的关节类型图3 机械手总体结构类型2.1.2坐标形式和机械手的自由度根据机械臂的不同形式的运动及其组合，将坐标型分为直角坐标型（图4）、圆柱坐标型等球面坐标式和关节式。由于车床上的机械臂上有一个起升、收缩和旋转运动（图5）。因此，圆柱坐标系三自由度机械手。图4 机械手直角坐标系图5 机械手手腕转动形式2.1.3设计具体采用方案机械手结构。机械臂的基本要求是能够快速、准确地提取、提出并携带物体，这就要求它们具有高精度、快速响应能力，一定的承载能力，在任何位置足够的工作空间和灵活的自由度，可以是机器人原理的自动定位的特点是：工作的目标分析（工件）技术，制定最合理的操作程序和工艺，并满足系统的功能要求和环境条件；明确工件的形状和材料性能、定位精度、抓取、处理应力特性、尺寸和质量参数，从而进一步确定结构和操作控制系统的要求；要使用标准组件，简化了设计和制造工艺，一般和具体的，实现灵活的转换和编程控制。机械手的设计是一个目的操作（如图6所示），是一种适合于批量或小批量生产中，可以改变程序自动处理或操作设备的作用，作用强度算子单调频繁的场合。它可能是对恶劣的操作环境的场合。图6 通用车床上料机械手整体结构2.2机械手腰座结构设计为了进行机械手的总体设计，它是关于腰部、手臂、手腕、末端执行器等零件的详细设计。2.2.1机械手腰座结构设计要求工业机器人的腰部是圆柱坐标系、球坐标系和机器人的旋转运动。它是第一个旋转关节，一个机器人的运动的一部分安装在腰部。这是你在机器人的全部重量。在机器人腰座结构设计中，要注意以下几个原则：（1）腰座应有足够的安装，以确保整个机器人安装在工作中的稳定性。（2）腰座要承担所有的机器人的重量和载荷，因此，机器人的底座和腰轴和轴承结构应具有足够的强度和刚度，以保证其承载能力。（3）机器人的腰部是机器人的第一个旋转关节。它对机器人末端的运动精度有很大的影响。因此，对腰轴系统的精度和刚度进行了分析和研究在设计中应特别注意传动链的设计。（4）旋转运动的腰部有相应的驱动装置，它包括驱动（电动、液压、气动）和减速器。该驱动装置一般配备速度和位置传感器，以及刹车。（5）腰部结构便于安装调整。腰部与机械臂连接到可靠的定位基准，以保证各关节相对位置的准确度。用的调节机构，用于调节腰部轴承间隙和减速传动间隙。（6）为了减小机器人运动的惯性，提高机器人的控制精度，采用了由铝合金材料制成的普通的腰转向运动零件二的比例，和运动的基础是由铸铁或铸钢材料制成的。2.2.2设计具体采用方案腰圆传动或电机通过减速器来实现，无论是通过振动液压缸或液压马达来实现，目前的趋势是使用前。由于电气控制ACC精度可以很高，结构紧凑，没有设计液压系统和辅助部件。考虑到腰部是第一个旋转关节，对鳍的影响机械手的精确性，使电机驱动实现对腰部的旋转运动。通用汽车不能直接驱动，在转速和转矩的要求，具有较大的传输齿轮传动系统的转速和转矩放大率。因为齿轮传动有齿隙，传动精度的影响，所以使用齿轮，大传动机构的传动系统钛（大于100），并为了降低机械臂的整体结构，齿轮是由高强度，高硬度材料，高精度加工和制造小该齿轮传动成的误差。腰混凝土结构如图7所示。图7 腰座具体结构2.3机械手手臂结构的设计按照工件夹持器的要求，用三度的自由度车床进给机械臂，并可伸缩、旋转和减少左右移动的左、右（或俯仰）。通过该列实现旋转臂和提升运动，该列的横向运动是滑动臂。实现臂缸的运动。2.3.1机械手手臂设计要求该机器人手臂的作用是在一定的负载和一定的速度，以达到所需的工作空间的机器人运动。在机器人手臂设计中，遵循以下原则；（1）尽可能使机器人手臂的各关节轴平行于彼此垂直的轴线应尽可能接近，这样，机器人可以使机器人逆运动学的简化，有利于机器人的控制。（2）机器人手臂结构尺寸应符合机器人工作空间的要求。的形状和大小的机器人臂长的工作空间，手臂关节的转动范围有密切的关系的关系。但是在机器人手臂的工作最终没有考虑机器人手腕的空间姿态，如果机器人手腕提出具体要求的态度，手臂的实现丽泽空间小于上述没有考虑工作空间的手腕姿势。（3）为了提高机器人的运动速度和控制精度，应保证机械臂具有足够的强度和刚度，尽可能在结构材料的可能，试图缓解手臂的重量。为了使用高强度轻质材料，通常是用高强度铝合金制造的机械臂。目前，我在国外，也在研究碳纤维复合材料制造的机械手臂。碳纤维复合材料的拉伸强度高，抗振动，比重小（提出钢的14比例，相当于2 / 3），但价格昂贵，且性能稳定，制造复杂形状工件的存在吗？问题，所以这不是在实际生产中应用。采用有限元法对机械臂结构进行了优化设计。为了保证所需的强度和刚度，减轻机器人手臂的重量。（4）机器人各关节的轴承间隙应尽可能小，以减少机械间隙引起的运动误差。因此，所有的关节都应该是可靠和容易的调整间隙调整机构。（5）机械臂相对于关节轴的旋转应尽可能的在重量平衡，从而降低电机负载和提高响应速度的机器人手臂的运动是非常有利。在机器人手臂的设计上应该尽可能的使用机械和电器元件的重量和安装在机器人上的装置，以减少不平衡如果有必要的话，机器人手臂的重量，将设计平衡机构平衡臂剩余不平衡量。（6）机器人手臂的结构考虑关节限位开关具有一定的机械限位块的缓冲能力，以及驱动装置、传动机构等组成NTS的安装。2.3.2设计具体使用的程序垂直臂（臂）升降和水平臂（臂）伸缩运动的气动臂的重量。线性运动一般驱动、液压驱动和电动摩托驱动滚珠丝杆来实现。考虑到搬运工较大，考虑工件质量为30kg的处理，是一种中等重量，也考虑到操作器的动态性能和运动稳定性及臂刚度安全性有了更高的要求。考虑双臂驱动液压缸驱动液压缸的选择液压缸是驱动元件，并执行运动，不必设计也保持和液压缸实现直线运动，控制简单，易于实现控制的计算机。由于液压系统可以提供较大的驱动力，因此在驱动力、结构的强度是比较容易实现的，关键是机械手的运动稳定性和刚度来满足。所以臂油缸的设计原理是缸筒直径越大（在整个结构允许的），那么一个核的强度。刚度提高的同时，由于控制和具体工作要求，机械手的结构不能太大，如果只有通过增加液压缸孔刚ESS，无法满足系统要求。因此，在设计中还增加了导杆机构，小臂加两导杆和活塞杆组成的等边三角形的CRO不锈钢截面形式，试增加刚度；大臂增加四导向杆，方形布局，以降低各导杆的质量，采用空心结构。通过增加一个导向杆，能显著提高机械手的运动刚度和稳定性，较好地解决了结构和稳定性的问题。2.4机械手腕部的结构设计机器人手臂的运动，包括腰部的旋转运动，并给出了机器人在工作空间的运动位置，并安装在机器人手臂的手腕末端的末端执行器，给出了机器人在工作空间中执行装置的运动姿态。人的手腕的机器是机器人的末端，它用一个带有运动的机器人的手臂，安装在手腕末端对于空间运动轨迹的因素和运动姿态，完成工作的行动。2.4.1机器人手腕结构的设计要求（1）机器人手腕尽可能增加关节的柔性度，可根据工作需要设计出的腕关节自由度。该机器人的腕关节自由度多，各关节运动一个角度越大，机器人手腕越来越高，机器人操作的适应能力越强。然而，自由度，但也会使手腕结构更复杂，机器人合作控制更加困难，成本将增加。因此，腕关节的自由度应根据实际操作要求。为了满足操作要求的前提硒，自由度。2 3自由度的数目，有的需要更多的自由度，和一些机器手腕的人不需要自由，一个人的运动手臂和腰部的氮可以达到任务的操作要求。因此，为了对具体问题进行具体分析，考虑多种机器人的布局、运动方案，符合要求的简单方案。（2）在机器人手臂末端安装了一个机器人的手腕，在设计机器人的手腕时，应力求减小重量和体积，结构和力求紧凑。为了减轻重量的机器人的手腕，手腕机构的传动分离。腕驱动一般安装在手臂上，而是采用直接驱动，并选用高强度铝合金制造制作。（3）机器人手腕必须与末端执行器连接。因此，应该有一个标准的连接法兰，结构应该是方便的端部执行器。（4）机器人的手腕机构应具有足够的强度和刚度，以保证传动的力和运动的运动。（5）建立一个可靠的传动间隙调整机构，减少空回间隙，提高传动精度。（6）将关节轴的腕关节旋转到限位开关，并设置了限位，防止超负荷造成机械损伤。2.4.2设计程序的具体运用通过对数控机床进给作业的详细分析，考虑机床的具体形式和机械手的具体要求和进给操作，在下为提高安全性和可靠性，满足工艺系统的要求，使机械手的结构尽量简单，降低了控制难度，T他设计的手腕不增加自由度。实践证明，这是完全能够满足三自由度的操作要求，实现机器的铁学完全足够了。具体手指结构如图8所示。图8 车床上料机械手手指2.5机械手末端执行器（手爪）的结构设计2.5.1机械手末端执行器的设计要求在机器人的末端执行器安装在机器人的手腕上，用于某些操作或作业附件。许多机器人的末端执行器，以适应不同的操作要求和操作机器人NTS。末端执行器可分为处理、处理和测量的端部执行器是用来指各种夹紧装置，用于抓取或吸附的对象被携带。在执行器末端加工时配有喷枪和机器人焊接、砂轮等，如铣加工工具附加装置，以相应的加工操作。末端执行器是一个附加的设备，配备测量头或传感器测量和测试操作。在机器人末端执行器的设计中，应注意以下几个问题；（1）根据机器人的要求，设计了机器人的末端执行器。一个新的末端执行器的外观，您可以增加一个