多功能智能机械手剖析

机械手分析报告1. 简介机械手是一种能够模拟人手动作的机器设备。

它由多个关节和执行器组成，并且能够通过程序控制完成各种精准的操作。

机械手在工业生产、医疗、科学研究等领域扮演着重要角色。

本报告将通过逐步思考的方式，分析机械手的结构、工作原理以及应用场景。

2. 结构机械手通常由以下几个主要部分组成：2.1 手指和关节机械手的手指模拟人手指的功能，能够实现抓取、放置、旋转等动作。

手指通常由若干个关节组成，每个关节都可以独立运动，从而实现更灵活的操作。

2.2 执行器和传动系统机械手的执行器负责带动关节的运动，传递力量和动作。

通常使用电动机、液压系统或气动系统作为执行器，并通过传动系统将动力传递到关节和手指。

2.3 控制系统机械手的控制系统负责接收指令，通过编程控制机械手的运动。

控制系统可以是硬件或软件，通常采用微处理器和传感器来实现对机械手的精确控制。

3. 工作原理机械手的工作原理可以分为以下几个步骤：3.1 感知环境机械手通过搭载传感器来感知周围环境，例如视觉传感器、力传感器、位置传感器等。

这些传感器能够提供给机械手所需的信息，例如目标物体的位置、形状、重量等。

3.2 规划路径根据感知到的环境信息，机械手需要规划出合适的运动路径。

路径规划算法能够根据目标物体的位置、机械手的起始位置和约束条件等，计算出一个最优的运动路径。

3.3 控制运动一旦路径规划完成，机械手的控制系统会根据规划的路径发出指令，控制执行器的工作。

执行器会根据指令驱动关节和手指的运动，从而实现机械手的操作。

3.4 反馈控制在机械手的运动过程中，控制系统会不断地接收传感器的反馈信息。

这些信息能够帮助机械手实时调整运动轨迹，以适应环境或目标物体的变化。

4. 应用场景机械手在许多领域都有广泛的应用，下面列举了几个常见的应用场景：4.1 工业生产机械手在工业自动化中扮演着重要角色。

它们能够代替人工完成繁重、危险或精细的工作，提高生产效率和质量。

一、机器人手部结构的基本形式在机器人技术领域，机器人手部结构是非常重要的组成部分，它直接影响着机器人在不同场景下的灵活性和功能性。

简单来说，机器人手部结构的基本形式包括指关节、腕关节和手掌等部分。

这些部分共同构成了机器人手部的基本结构，可以让机器人实现不同程度的灵活和复杂动作。

1. 指关节指关节是机器人手部结构中非常重要的一部分，它主要由指骨和关节组成。

机器人手部通常会有多个指关节，每个指关节通常都具有弯曲和伸直的功能。

这种设计可以让机器人手部更好地模拟人类手部的动作，具有更高的灵活性和精准度。

指关节的设计可以让机器人实现握取、抓取、放置等动作，从而更好地适应不同的操作场景。

2. 腕关节腕关节是连接机器人手部和机器人手臂的重要部分。

它可以让机器人手部在三维空间内进行自由度的转动和灵活的运动。

腕关节的设计可以让机器人手部更好地适应复杂的操作环境，实现更广泛的操作范围和更多样化的动作。

腕关节的设计也直接影响着机器人手部的力学性能和稳定性，是机器人手部结构中不可或缺的一部分。

3. 手掌手掌是机器人手部结构中的末端部分，它直接和外界环境进行接触和交互。

机器人手掌通常会设计成有感知和反馈功能的结构，可以实现对外界物体的感知和控制。

手掌的设计可以让机器人实现更精细和复杂的动作，如抓取物体、搬运物品等。

手掌的设计也是机器人手部结构中非常注重的部分，可以直接影响着机器人手部的抓取力和稳定性。

二、机器人手部结构的发展趋势随着人工智能和机器人技术的不断发展，机器人手部结构也在不断创新和改进。

未来，机器人手部结构的发展趋势主要包括以下几个方面：1. 柔性化设计未来的机器人手部结构将更加注重柔性化设计，使得机器人手部可以更好地适应不同形状、大小和硬度的物体。

柔性化设计可以让机器人手部具有更好的适应性和灵活性，从而实现更多样化的操作和任务。

2. 多功能化应用未来的机器人手部结构将更加注重多功能化应用，使得机器人手部可以实现更多样化和复杂化的功能。

北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计智能物料机器人-机械手的结构外观设计摘要在工业迅速发展的时代，为达到提高生产效率、节约成本的目的，企业会购入一些自动化产品，这些自动化产品主要为了代替传统的人力去做一些重复性高、危险性高、劳动力大的工作，这其中被广泛运用的是物料搬运机器人，尤其是在汽车行业发达、物流发达的这个时代，但即便是如此，国内的物料机器人发展还是相对落后的，尤其是在搬运物料方面上，广泛运用国外的进口的物料机器人。

本次设计主要采用电动与气动结合的设计思路，采用51单片机进行控制，通过结合原始数据对智能物料机器人进行结构设计以及电机与电子元件、气缸与气动元件的计算与选型，再通过运动学分析、力学分析、强度校核分析设计的可行性，运用solidworks 软件对智能物料机器人进行三维建模。

本文详细阐述了本人设计的智能物料机器人的机械手结构外观设计全部过程，其中包括X、Y轴的平面定位、Z轴的上下移动取料、气动机械手夹取装置。

全文详细的描述了X、Y、Z轴主要部件的选型与设计，包括步进电机选型、辅助部件选型、滑轨选型、气爪选型、气动元件选型等等。

最终通过对电机及气爪的控制，实现对物料的定点夹取与运输。

北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计关键词：单片机、三维建模、步进电机、气爪Design of structure and appearance of intelligent material robot -manipulatorAbstractIn the industrial era of rapid development, in order to reach the goal of improving production efficiency, cost savings, companies will purchase some automation products, these automation products are mainly to replace traditional manpower to do some highly repetitive, high risk, labor work, which is widely used as material handling robot, especially in this era of automobile industry and developed logistics, but even so, the development of domestic material robots is still relatively backward, especially in the handling of materials. Imported material robots from abroad.This design mainly adopts the combination of electric and pneumatic design ideas, using 51 single chip microcomputer to control, through a combination of the original data for intelligent materials robot structure design, and electrical and electronic components, cylinders and pneumatic components, and then through kinematics The feasibility of analysis, mechanical analysis, and strength check analysis design, using solidworks software to carry out three-dimensional modeling of intelligent material robots.This article elaborated on the design process of the manipulator structure design of the intelligent material robot I designed, including the plane positioning of the X and Y axes, the北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计up and down movement of the Z axis, and the pneumatic manipulator gripping device. The full text describes in detail the selection and design of the main components of the X, Y, and Z axes, including the selection of stepper motors, the selection of auxiliary components, the selection of slide rails, the selection of air grippers, and the selection of pneumatic components. Finally, through the control of the motor and the air jaw, the material can be pinched and transported.KEY WORDS:Single Chip; 3 D modeling; stepper motor；gas claw目录1.绪论 (3)1.1选题背景 (3)1.2机械手的发展历史与趋势 (3)1.3研究现状 (4)1.4研究目标 (4)1.5课题的主要研究方向 (5)2.机械手的电动设计与气动设计 (5)2.1研究思路 (5)2.2气动部分的工作原理 (7)2.3机械手气动部分的系统设计 (7)2.4机械手电动部分的工作原理 (8)2.5机械手电动部分的系统设计 (8)2.6可行性分析 (8)2.7设计中用到的原始数据 (9)3. Z轴气缸与气爪的整体设计 (9)3.1气动技术的特点 (9)3.2气爪装置的设计 (10)3.2.1气爪的工作原理 (10)3.2.2气爪夹持力和夹持距的计算 (10)3.2.3确定气爪型号 (10)3.3气缸总设计 (11)3.3.1气缸输出力的有关计算 (11)3.3.2气缸耗气量相关计算 (13)3.3.3自由空气消耗量计算 (13)3.4气动元件的选择 (13)3.4.1电磁阀选型 (13)3.4.2消声器选型 (14)3.4.3节流阀选型 (15)4. 滚珠丝杠及滑块选型计算 (15)4.1 滚珠丝杠选型 (15)4.1.1滚珠丝杠导程计算 (15)4.1.2滚珠丝杠副的载荷及转速计算 (16)4.1.3滚珠丝杠扭矩计算 (16)4.1.4选定滚珠丝杠规格代号 (17)4.2 Y轴滑块选型 (17)4.2.1滑块选型计算 (17)4.2.2滑块选型确定 (18)5.步进电机的选型与计算 (19)5.1步进电机简介 (19)5.2加在电机上的转动惯量 (19)5.3加在电机上的总力矩 (19)5.4确定步进电机的型号 (20)5.5确定步进电机的控制器型号 (21)6.机械手三维建模 (23)6.1机械手整体三维结构图 (23)6.2 X轴移动机构外观设计 (25)6.3 Y轴移动机构外观设计 (26)6.4 Z轴移动机构外观设计 (28)7.部分外发加工零件编程与工程图 (30)7.1Y轴载板铣板编程 (30)7.2Y轴载板钻孔编程 (31)7.2.1加工Y轴载板孔CAD图层设置 (31)7.2.2载板与X轴固定板程序编程 (32)8.机械手装配 (33)8.1组装 (33)8.2部装 (34)8.2.1 X轴的组装 (34)8.2.2 Y轴的组装 (35)8.2.3 Z轴的组装 (35)8.3总装 (36)9.总结 (38)参考文献 (39)谢辞 (40)附录 (41)附录1 步进电机与电机驱动器实物图 (41)附录2 加强块工程图 (41)附录3 气缸安装板工程图 (42)附录4 立柱工程图 (42)附录5 KK安装板工程图 (43)附录6 机械手X轴实物图 (43)附录7 Z轴实物图 (44)附录8 物料运输装置实物图 (45)附录9 控制装置实物图 (46)1.绪论1.1选题背景近年来人口老龄化越来越严重，这意味着劳动力的减少，尤其是在以劳动力为竞争优势的中国，劳动力的减少意味着企业制造生产率的降低。

智能控制系统中的机器人手臂设计与优化随着技术的不断进步，智能控制系统已经逐渐成为了现实生活中不可或缺的一部分。

在工业生产、家庭生活等各个领域，智能控制系统都发挥着越来越重要的作用。

而在这一领域中，机器人手臂的设计与优化更是不可或缺的一环。

本文将围绕智能控制系统中的机器人手臂设计与优化展开讨论。

一、机器人手臂的基础结构机器人手臂是智能控制系统中最重要的组成部分之一，其基础结构分为五个部分：底座、腰部、臂部、手腕和手爪。

底座是机器人手臂的支撑物，能够使手臂在任何角度上旋转。

腰部是手臂的第一个关节，可以左右旋转。

臂部是手臂的主要部分，能够上下左右移动。

手腕是手臂上的第二个关节，可以左右旋转。

手爪是机器人手臂的终端执行器，其作用类似于人类的手掌，能够夹住物体。

二、机器人手臂的驱动方式机器人手臂的驱动方式分为两种：传统的液压式驱动和现代的电力式驱动。

液压式驱动系统可以提供巨大的力量和速度，但其功率消耗大，安全性较低。

而电力式驱动系统则可以提供更为精确的控制，并且功率消耗更少，安全性更高。

目前，在机器人手臂的驱动方式上，电力式驱动已经成为了主流。

三、机器人手臂的控制方式机器人手臂的控制方式通常有两种：手动控制和自动控制。

手动控制是通过操纵杆或按钮给手臂发送指令，使其完成特定的动作，但这种方式很难完成精确控制。

而自动控制则是通过程序设计，将机器人手臂的动作控制在微小的误差范围内，完美地完成各种任务。

自动控制的核心是运用传感器技术，获取环境信息，从而准确控制机器人的动作。

四、机器人手臂的应用机器人手臂广泛应用于各个领域，例如工业制造领域、医疗服务领域、危险环境探测领域等等。

在汽车制造领域，机器人手臂可以完成车身焊接、装配、涂漆等各种任务；在医疗服务领域，机器人手臂可以进行手术、采血、提供康复治疗等；在危险环境探测领域，则可以用机器人手臂代替人类完成探险任务。

五、机器人手臂的优化机器人手臂的优化是指通过不断地改进其结构和控制系统，提高机器人手臂的运行效率和灵活性。

四⾃由度机器⼈⼿臂⼯作空间分析四⾃由度机器⼈⼿臂设计---⼯作空间分析050696135 张东红指导⽼师：刘铁军讲师第1章绪论1．1 机器⼈的概念我们⼀直试图为⾃⼰的研究对象下⼀个明确的定义----就象其他所有的技术领域⼀样----始终未能如愿。

关于机器⼈的概念，真有点像盲⼈摸象，仁者见仁，智者见智。

在此，摘录⼀下有代表性的关于机器⼈的定义：⽜津字典：Automation with human appearance or functioning like human科幻作家阿西莫夫（Asimov）提出的机器⼈三原则：第⼀，机器⼈不能伤害⼈类，也不能眼见⼈类受到伤害⽽袖⼿旁观；第⼆，机器⼈必须绝对服从⼈类，除⾮⼈类的命令与第⼀条相违背；第三，机器⼈必须保护⾃⾝不受伤害，除⾮这与上述两条违背；⽇本著名学者加藤⼀郎提出的机器⼈三要件：1．具有脑、⼿、脚等要素的个体；2．具有⾮接触传感器（眼、⽿等）和接触传感器；3．具有⽤于平衡和定位的传感器；世界标准化组织（ISO）机器⼈是⼀种能够通过编程和⾃动控制来执⾏诸如作业或移动等任务的机器。

细细分析以上定义，可以看出，针对同⼀对象+所做的定义，其内涵有很⼤的区别，有的注重其功能，有的则偏重与结构。

这也就难怪对同⼀国家关于机器⼈数量的统计，不同资料的数据会很⼤差别。

虽然现在还没有⼀个严格⽽准确的普遍被接受的机器⼈定义，但我们还是希望能对机器⼈做某些本质性的把握。

⾸先，机器⼈是机器⽽不是⼈，它是⼈类制造的替代⼈类从事某种作业的⼯具，它只能是⼈的某些功能的延伸。

在某些⽅⾯，机器⼈可具有超越⼈类的能⼒，但从本质上说机器⼈永远不可能全⾯超越⼈类。

其次，机器⼈在结构上具有⼀定的仿⽣性。

很多⼯业机器⼈模仿⼈的⼿臂或躯体结构，以求动作灵活。

海洋机器⼈则在⼀定程度上模仿了鱼类结构，以期待得到最⼩的⽔流阻⼒。

第三，现代机器⼈是⼀种机电⼀体化的⾃动装置，其典型特征之⼀是机器⼈受微机控制，具有（重复）编程的功能。

高智能仿生手原理
高智能仿生手是一种基于生物学原理和机械工程学的智能机械手。

它模拟了人类手部的结构和运动，可以完成复杂的动作任务，并且拥有高精度和高灵活性。

该机器手的原理主要包括以下几个方面： 1. 结构设计：仿生手的结构类似于人类手，由手腕、掌部和五
个手指组成。

每个手指由多个关节构成，可以自由移动。

手指末端配备了感应器和执行器，可以感知外界环境并做出相应反应。

2. 动作控制：仿生手的动作控制采用了类似于神经网络的方法，通过传感器采集外界环境信息，再通过控制器对手指进行精准的控制。

控制器可以对手指的位置、速度和力度进行精确控制，从而实现复杂的动作任务。

3. 感应技术：仿生手配备了多种感应器，包括压力感应器、光
电传感器、温度感应器等，可以感知外部环境和物体的性质、形状等信息，并做出相应的反应。

4. 材料选择：仿生手的制作材料选择了高强度、高韧性的材料，如碳纤维、钛合金等，从而保证了机械手的高强度和高耐用性。

总之，高智能仿生手是一种结合了生物学和机械工程学的智能机械手，具有高精度、高灵活性和高适应性，是未来机器人技术发展的重要方向。

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三自由度机械手的工作原理说到三自由度机械手，大家是不是感觉有点高大上呢？它的工作原理比想象中简单多了。

想象一下，你的手，能上下左右，还能转动，做各种各样的事情。

这三自由度就像你的手一样，能让机械手在空间中自由移动。

它的每一个“关节”都像是我们手上的关节，能让它灵活地抓住、移动或者放下物品。

多简单呀，简直就是机械版的“手舞足蹈”。

咱们得说说这个“自由度”是个啥。

你想啊，一个东西如果只能前后动，那就是一根木头；如果能上下左右再加上转动，那就活泛多了。

三自由度的机械手正是这么回事，它可以上下、左右、还有旋转。

就像你在厨房里做饭，拿着锅铲翻炒食材，动作灵活，得心应手。

这个机械手就是为了让机器在做某些重复性工作时能像你一样灵活自如。

咱们再聊聊它的结构。

这个机械手一般分成三个部分，每个部分都是一个关节，连接着上一个部分和下一个部分。

就像你手腕和手指之间的关系一样，灵活又紧密。

这些关节通过电机、传感器等组件来实现动作，简单说，就是电机给它“打动力”，传感器帮它“看世界”。

所以呀，机械手的动作可不是随便来的，得有个大脑控制它。

这就像你在做事情的时候，脑袋发号施令，手动起来。

再说说它的应用，哎哟，真是无处不在啊！在工厂里，机械手负责搬运、装配，根本不怕重复劳动，简直是个“工作狂”。

这小家伙的精确度可高得很，能比很多人都做得更好。

这就好比你在比赛中拼命努力，但有时候却不如一个“机器小助手”来的稳。

它能精确地把螺丝钉拧到位，动都不带抖的。

想想都觉得心里舒服。

有的人可能会问，这机械手会不会把人类的工作都抢光呢？别担心，虽然它能做很多事情，但人类的创意和灵活应变能力是它学不来的。

就像你去吃火锅，虽然火锅底料好吃，但调味品的搭配可是靠你自己。

机械手能做的，只是简单的重复性劳动。

有人需要创造、有人需要设计，这可不是机械手能做到的。

不过，三自由度机械手也有它的小脾气。

比如在狭小的空间里，它的动作就不那么方便了。

想象一下，你在厨房里做菜，桌子上摆满了东西，想要把锅铲伸过去却碰到了旁边的碗。

一、总体方案设计1.1设计任务基本要求:设计一个多自由度机械手（至少要有三个自由度）将最大重量为40Kg的工件，由车间的一条流水线搬到别一条线上；二条流水线的距离为：1000mm；工作节拍为：70s；工件：最大直径为160mm 的棒料；1.2总体方案确定1.2.1自由度自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，但是一般不包括手部（末端操作器）的开合自由度。

自由度表示了机器人灵活的尺度，在三维空间中描述一个物体的位置和姿态需要六个自由度。

机械手的自由度越多，越接近人手的动作机能，其通用性就越好，但是结构也越复杂，自由度的增加也意味着机械手整体重量的增加。

轻型化与灵活性和抓取能力是一对矛盾，，此外还要考虑到由此带来的整体结构刚性的降低，在灵活性和轻量化之间必须做出选择。

工业机器人基于对定位精度和重复定位精度以及结构刚性的考虑，往往体积庞大，负荷能力与其自重相比往往非常小。

一般通用机械手有5～6个自由度即可满足使用要求（其中臂部有3个自由度，腕部和行走装置有2～3个自由度），专用机械手有1～2个自由度即可满足使用要求。

在控制器的作用下，它执行将工件从一条流水线拿到另一条流水线这一动作。

在满足前提条件上尽量使结构简单，所以我们这次选择5自由度机械手。

1.2.2机械手基本形式的选择常见的工业机械手根据手臂的动作形态,按坐标形式大致可以分为以下4种: (1)直角坐标型机械手：特点：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。

优缺点：结构刚度较好，控制系统的设计最为简单，但其占空间较大，且运动轨迹单一，使用过程中效率较低。

结构图：(2)圆柱坐标型机械手：特点：操作机的手臂至少有一个移动关节和一个回转关节，其关节轴线按圆柱坐标系配置。

优缺点：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。

结构图：( 3)球坐标(极坐标)型机械手：特点：操作机的手臂具有两个回转关节和一个移动关节，其轴线按极坐标系配置。

[详解]机器人手腕结构图机器人手腕是连接末端操作器和手臂的部件,它的作用是调节或改变工件的方位, 因而它具有独立的自由度,以使机器人末端操作器适应复杂的动作要求.工业机器人一般需要6个自由度才能使手部达到目标位置并处于期望的姿态.为了使手部能处于空间任意方向, 要求腕部能实现对空间三个坐标轴x、y、z的转动, 即具有翻转、俯仰和偏转三个自由度,如图2.31所示.通常也把手腕的翻转叫做Roll, 用R表示; 把手腕的俯仰叫做Pitch, 用P表示; 把手腕的偏转叫Yaw, 用Y表示.图2.31 手腕的自由度<a> 绕z轴转动; <b> 绕y轴转动; <c> 绕x轴转动; <d> 绕x、y、z轴转动手腕的分类1. 按自由度数目来分手腕按自由度数目来分, 可分为单自由度手腕、2自由度手腕和3自由度手腕.<1> 单自由度手腕,如图2.32所示.图<a>是一种翻转<Roll>关节, 它把手臂纵轴线和手腕关节轴线构成共轴形式.这种R 关节旋转角度大, 可达到360°以上.图<b>、<c>是一种折曲<Bend>关节<简称B关节>, 关节轴线与前后两个连接件的轴线相垂直.这种B关节因为受到结构上的干涉, 旋转角度小, 大大限制了方向角.图<d>所示为移动关节.图2.32 单自由度手腕<a> R手腕；<b> B手腕; <c> Y手腕；<d> T手腕<2> 2自由度手腕,如图2.33所示.2自由度手腕可以由一个R 关节和一个B关节组成BR手腕<见图2.33<a>>,也可以由两个B关节组成BB手腕<见图2.33<b>>.但是, 不能由两个R 关节组成RR手腕, 因为两个R共轴线, 所以退化了一个自由度, 实际只构成了单自由度手腕,见图2.33<c>.图2.33 二自由度手腕<a> BR手腕；<b> BB手腕; <c> RR 手腕<3> 3自由度手腕,如图2.34所示.3自由度手腕可以由B关节和R关节组成许多种形式.图2.34<a>所示是通常见到的BBR手腕, 使手部具有俯仰、偏转和翻转运动, 即RPY运动.图2.34<b>所示是一个B关节和两个R关节组成的BRR手腕, 为了不使自由度退化, 使手部产生RPY运动,第一个R关节必须进行如图所示的偏置.图2.34<c>所示是三个R关节组成的RRR手腕,它也可以实现手部RPY运动.图2.34<d>所示是BBB手腕, 很明显, 它已退化为二自由度手腕,只有PY运动,实际上不采用这种手腕.此外, B关节和R 关节排列的次序不同,也会产生不同的效果,同时产生了其它形式的三自由度手腕.为了使手腕结构紧凑, 通常把两个B关节安装在一个十字接头上, 这对于BBR手腕来说,大大减小了手腕纵向尺寸. 图2.34 三自由度手腕<a> BBR 手腕; <b> BRR手腕; <c> RRR手腕; <d> BBB手腕2. 按驱动方式来分手腕按驱动方式来分,可分为直接驱动手腕和远距离传动手腕.图2.35所示为Moog公司的一种液压直接驱动BBR手腕, 设计紧凑巧妙. M1、M2、M3是液压马达, 直接驱动手腕的偏转、俯仰和翻转三个自由度轴.图2.36所示为一种远距离传动的RBR手腕.Ⅲ轴的转动使整个手腕翻转, 即第一个R关节运动.Ⅱ轴的转动使手腕获得俯仰运动, 即第二个B关节运动.Ⅰ轴的转动即第三个R关节运动.当c轴一离开纸平面后, RBR手腕便在三个自由度轴上输出RPY运动.这种远距离传动的好处是可以把尺寸、重量都较大的驱动源放在远离手腕处, 有时放在手臂的后端作平衡重量用,这不仅减轻了手腕的整体重量, 而且改善了机器人的整体结构的平衡性.图2.35 液压直接驱动BBR手腕图2.36 远距离传动RBR手腕手腕的典型结构设计手腕时除应满足启动和传送过程中所需的输出力矩外, 还要求手腕结构简单,紧凑轻巧,避免干涉,传动灵活; 多数情况下,要求将腕部结构的驱动部分安排在小臂上, 使外形整齐; 设法使几个电动机的运动传递到同轴旋转的心轴和多层套筒上去, 运动传入腕部后再分别实现各个动作.下面介绍几个常见的机器人手腕结构.图2.37所示为双手悬挂式机器人实现手腕回转和左右摆动的结构图. A-A剖面所表示的是油缸外壳转动而中心轴不动, 以实现手腕的左右摆动；B-B剖面所表示的是油缸外壳不动而中心轴回转, 以实现手腕的回转运动.其油路的分布如图2.37所示.图2.37 手腕回转和左右摆动的结构图图2.38所示为PT－600型弧焊机器人手腕部结构图和传动原理图.由图可以看出, 这是一个具有腕摆与手转两个自由度的手腕结构, 其传动路线为: 腕摆电动机通过同步齿形带传动带动腕摆谐波减速器7, 减速器的输出轴带动腕摆框1实现腕摆运动; 手转电动机通过同步齿形带传动带动手转谐波减速器10, 减速器的输出通过一对锥齿轮9实现手转运动.需要注意的是, 当腕摆框摆动而手转电动机不转时, 联接末端执行器的锥齿轮在另一锥齿轮上滚动, 将产生附加的手转运动, 在控制上要进行修正.图2.38 PT-600型弧焊机器人手腕结构图图2.39所示为KUKA IR-662／100型机器人的手腕传动原理图.这是一个具有3个自由度的手腕结构, 关节配置形式为臂转、腕摆、手转结构.其传动链分成两部分: 一部分在机器人小臂壳内, 3个电动机的输出通过带传动分别传递到同轴传动的心轴、中间套、外套筒上; 另一部分传动链安排在手腕部, 图2.40所示为手腕部分的装配图.图2.39 KUKA IR-662/100型机器人手腕传动图图2.40 KUKA IR-662/100型机器人手腕装配图其传动路线为:<1> 臂转运动.臂部外套筒与手腕壳体7通过端面法兰联接,外套筒直接带动整个手腕旋转完成臂转运动.<2> 腕摆运动.臂部中间套通过花键与空心轴4联接, 空心轴另一端通过一对锥齿轮12、13带动腕摆谐波减速器的波发生器16, 波发生器上套有轴承和柔轮14,谐波减速器的定轮10与手腕壳体相联, 动轮11通过盖18和腕摆壳体19相固接, 当中间套带动空心轴旋转时, 腕摆壳体作腕摆运动.<3> 手转运动.臂部心轴通过花键与腕部中心轴2联接, 中心轴的另一端通过一对锥齿轮45、46带动花键轴41, 花键轴的一端通过同步齿形带传动44、36带动花键轴35, 再通过一对锥齿轮传动33、17带动手转谐波减速器的波发生器25, 波发生器上套有轴承和柔轮29, 谐波减速器的定轮31通过底座34与腕摆壳体相联,动轮24通过安装架23与联接手部的法兰盘30相固定, 当臂部心轴带动腕部中心轴旋转时, 法兰盘作手转运动.柔顺手腕结构在用机器人进行的精密装配作业中, 当被装配零件之间的配合精度相当高, 由于被装配零件的不一致性, 工件的定位夹具、机器人手爪的定位精度无法满足装配要求时, 会导致装配困难, 因而, 柔顺性装配技术有两种：一种是从检测、控制的角度出发, 采取各种不同的搜索方法, 实现边校正边装配; 有的手爪还配有检测元件, 如视觉传感器<如图 2.41 所示>、力传感器等, 这就是所谓主动柔顺装配. 另一种是从结构的角度出发, 在手腕部配置一个柔顺环节, 以满足柔顺装配的需要, 这种柔顺装配技术称为被动柔顺装配.图2.41 带检测元件的手图2.42所示是具有移动和摆动浮动机构的柔顺手腕.水平浮动机构由平面、钢球和弹簧构成,实现在两个方向上进行浮动; 摆动浮动机构由上、下球面和弹簧构成, 实现两个方向的摆动.在装配作业中,如遇夹具定位不准或机器人手爪定位不准时, 可自行校正.其动作过程如图2.43所示, 在插入装配中工件局部被卡住时,将会受到阻力, 促使柔顺手腕起作用, 使手爪有一个微小的修正量,工件便能顺利插入.图2.44所示是另一种结构形式的柔顺手腕, 其工作原理与上述柔顺手腕相似.图2.45所示是采用板弹簧作为柔性元件组成的柔顺手腕,在基座上通过板弹簧1、2联接框架, 框架另两个侧面上通过板弹簧3、4联接平板和轴,装配时通过4块板弹簧的变形实现柔顺性装配.图2.46所示是采用数根钢丝弹簧并联组成的柔顺手腕. 图2.42 移动摆动柔顺手腕图2.43 柔顺手腕动作过程图 2.44 柔顺手腕图 2.45 板弹簧柔顺手腕图2.46 钢丝弹簧柔顺手腕。

机器人手腕详解new~说到机器人的手腕，让我想到了机器人的操纵器。

什么是机器人操纵器？一个工业机器人包括机器人机械手，电源，和控制器。

机器人操纵器可分为两部分，每部分具有不同的功能：手臂和身体 - 机器人的手臂和身体用于移动和定位工作信封中的零件或工具。

它们由三个通过大连接连接的接头组成。

手腕 - 手腕用于定位工作位置的零件或工具。

它由两个或三个紧凑的接头组成。

机器人操纵器是从一系列链接和联合组合创建的。

连杆是连接接头或轴的刚性部件。

轴是机器人操纵器的可移动部件，其引起相邻连杆之间的相对运动。

用于构造机器臂操纵器的机械接头由五种主要类型组成。

两个接头是线性的，其中相邻链节之间的相对运动是非旋转的，三个是旋转类型，其中相对运动涉及连杆之间的旋转。

机器人操纵器的手臂和身体部分基于四种配置之一。

这些解剖结构中的每一个都提供不同的工作范围，适用于不同的应用。

龙门架 - 这些机器人具有线性关节，并在顶部安装。

它们也被称为笛卡尔和直线机器人。

圆柱形 - 以其工作信封的形状命名，圆柱形解剖机器人由连接到旋转底座接头的线性接头形成。

极地 - 极地机器人的基础接头允许扭转，接头是旋转和线性类型的组合。

由此配置创建的工作空间是球形的。

联合臂 - 这是最受欢迎的工业机器人配置。

手臂与扭转接头连接，其中的连杆与旋转接头连接。

它也被称为铰接机器人。

关于机器人手腕机器人手腕是在机器人手臂和手抓之间用于支撑和调整手抓的部件。

机器人手腕主要用来确定被抓物体的姿态，一般采用三自由度多关节机构，由旋转关节和摆动关节组成。

机器人的腕部是连接手部与臂部的部件，起支撑手部的作用。

工业机器人一般具有六个自由度，才能使手部（末端操作器）达到目标位置和处于期望的姿态，手挽手的自由度主要是实现所期望的姿态。

因为手腕是安装在手臂的末端，所以手腕的大小和重量是手腕的设计时要考虑的关键问题。

希望能采用紧凑的结构丶合理的自由度。

关于手腕的分类主要有两种分类方式：1. 按自由度数目来分类。

机械手臂原理分析
机械手臂是一种用于模拟人类手臂运动的机械设备，具有一定的自主性和灵活性。

它由机械臂体、关节、电机和控制器等部件组成。

机械手臂具有多个关节，通常为旋转关节或直线关节，用于提供不同方向和幅度的运动。

这些关节通过电机驱动，通过控制器控制电机的运动以实现手臂的运动。

机械手臂的运动灵活性主要来自于其关节的设计和控制系统的优化。

通过调整关节的角度和速度，机械手臂可以执行不同的任务和动作，如抓取、举起、放置等。

机械手臂通常配备有传感器，如力传感器和视觉传感器，用于感知和反馈环境信息。

力传感器可以检测手臂施加的力和压力，以保证安全性和精确性。

视觉传感器可以获取目标物体的位置和形状信息，从而帮助机械手臂进行准确定位和抓取。

机械手臂的控制系统是实现手臂自主运动和精确控制的核心。

控制系统通常由计算机和软件组成，通过编程确定手臂的运动轨迹和动作序列。

控制系统可以实现手动控制、自动化控制和学习能力，提高机械手臂的操作效率和适应能力。

总之，机械手臂的原理分析包括机械结构、关节和电机驱动、控制系统等方面。

这些部件共同协作，使机械手臂能够模拟人类手臂的运动，实现各种精确的操作任务。

智能医疗机械手的分析与设计摘要：随着21世纪生物技术高速发展，随着人们对生物体认识的深入，仿生智能机械应用也将有更光明的前景。

仿生智能机械手可以在医生的监控或操作下，按照即定的方案，高精度地、高可靠地实施手术，并在规定的时限内完成。

仿生智能机械手的应用可以为医院病人带来福音。

关键词：仿生机器人；智能；机械手；医疗；1.引言假肢是医疗领域最早使用仿生智能机械手，随着技术的发展，出现了可以模仿人手做绝大部分的操作的仿生机器手，使用方便、灵活。

在外科手术里，医生需要长时间地或在有限的时间内完成一系列复杂精确的操作。

仿生智能机械手是一种仿人机械，可以在医生的监控或操作下，按照即定的方案，高精度地、高可靠地实施手术，并在规定的时限内完成。

仿生智能机械手的应用可以为病人带来福音。

现代社会、科技的高速发展推动着机械产业的发展，对其自身结构、能量消耗或者运动的可靠性提出了更为严苛的要求。

在环境优胜劣汰法则的作用下，自然界存在拥有神奇的特性与功能各种各样的生物。

仿生智能机械手就是模仿人手的形态、结构和控制原理而诞生。

人手共有27个自由度，可以精确定位并做出复杂精细的动作。

仿生智能机械手可以通过模仿人类手部的动作，并依照智能控制系统给定的程序而实现智能化的手部抓取、搬运等复杂动作的自动机械装置。

在中国，医疗类自动控制机械设备的研究和应用起步较晚，然而近年来随着国内外自动控制和智能控制技术的快速发展，以及医院等医疗机构的迫切需求，智能机械手的应用得到了迅速的发展。

智能控制技术可以建立柔性程序控制系统，从而实现医疗机械手的高精度控制。

2.结构简介2.1.基本结构本文设计的医疗机械手由执行机构、驱动机构和控制机构三部分组成。

手部用来抓取刀具，由手指传力机构和驱动装置等组成。

仿生机械手的手部结构一般以双指或者多指结构为基础；如果根据实现的不同任务动作要求，又被分成以下两种结构形式：外抓和内抓；如果根据仿生机械手的手部的运动形式又可以分为回转式和平移式，其中回转型又分为以下几种形式：单支点式，双支点式。

机械行业智能化机械手臂与应用方案第一章智能机械手臂概述 (2)1.1 智能机械手臂的定义 (2)1.2 智能机械手臂的发展历程 (2)1.3 智能机械手臂的分类 (2)第二章智能机械手臂的关键技术 (3)2.1 传感器技术 (3)2.2 控制系统技术 (3)2.3 机器视觉技术 (3)第三章智能机械手臂的驱动系统 (4)3.1 电机驱动 (4)3.1.1 电机类型 (4)3.1.2 电机驱动器 (4)3.1.3 电机控制系统 (4)3.2 气动驱动 (4)3.2.1 气源处理 (4)3.2.2 气动执行器 (5)3.2.3 气动控制系统 (5)3.3 液压驱动 (5)3.3.1 液压泵 (5)3.3.2 液压缸 (5)3.3.3 液压控制系统 (5)第四章智能机械手臂的控制系统 (5)4.1 微控制器 (5)4.2 工业控制机 (6)4.3 云计算与大数据 (6)第五章智能机械手臂的感知系统 (7)5.1 触觉感知 (7)5.2 视觉感知 (7)5.3 力觉感知 (7)第六章智能机械手臂的编程与仿真 (8)6.1 编程语言 (8)6.2 仿真软件 (8)6.3 虚拟现实技术 (9)第七章智能机械手臂在制造业的应用 (9)7.1 装配应用 (9)7.2 铸造应用 (10)7.3 钣金应用 (10)第八章智能机械手臂在服务业的应用 (10)8.1 医疗领域 (10)8.2 物流领域 (11)8.3 餐饮领域 (11)第九章智能机械手臂的安全与可靠性 (12)9.1 安全标准与规范 (12)9.2 故障诊断与处理 (12)9.3 可靠性评估 (13)第十章智能机械手臂的发展趋势与展望 (13)10.1 技术发展趋势 (13)10.2 市场发展趋势 (14)10.3 应用前景展望 (14)第一章智能机械手臂概述1.1 智能机械手臂的定义智能机械手臂，是指集成了现代传感技术、控制技术、计算机技术和人工智能技术，能够模拟人类手臂的运动和功能，实现自主感知、决策与执行任务的一种自动化设备。

智能机械手臂控制面板的探究摘要：机械手在机械制造领域得到广泛应用，在各种加工机床中能够完成相应的工作。

在焊接喷漆领域，焊接机器人和喷漆机器人已经得到了成功应用。

现在的普通机械手的工作原理是利用传感器采集工作环境数据做出处理，然后根据数据修正工作状态。

机械手的工作状态需要设定范围，因此需要人对机械手设定相应的程序让它执行。

关键词：智能机械手臂；发展；问题在社会经济高速发展的形势下，推动了我国机械制造行业的快速发展。

在现代科技发展水平不断提高和产业改革持续深化的情况下，新型信息技术的应用促进了智能制造模式的兴起和发展，同时彻底突破了传统机械制造方式的束缚，而智能制造模式在现代机械制造领域中的应用越发广泛。

机械手臂对智能机器人有很大的影响智能机械臂的同一部分可以单独用于人类无法完成的任务。

这还可以降低各个领域手动操作的复杂性，并节省人力成本投资。

简述了智能手臂功能原理对建模的影响，比较了智能手臂的建模特性，分析了材料和纹理在智能手臂建模设计中的实际应用。

1、智能控制技术的概述智能手臂的工作方式对形状的设计有一定的影响。

在现阶段，我们可以看到智能机器人手臂市场是什么样子的。

一些常见的机器人类型有z。

b .多轴和三轴，其中机器人手臂的六个轴广泛应用。

受到人们的关注和关注。

在日常操作中，机器人手臂通过移动六个关节，提供了许多行业或某些服务领域所需的灵活性。

这不仅使人们能够应对一些重大挑战，而且还能减轻劳动力负担，提高生产力和质量，尽可能避免人为因素造成的问题。

设计智能机器人手臂的形状时，首先需要确定机器人手臂的大致形状或结构比。

连接方法和每个连接的连接状态应结合起来。

包括详图、图形设计等。

是智能机器人建模不可或缺的组成部分。

机器人手臂的形状可以全部或部分定义，也可以用两只或一只手臂定义。

在实践中，正确方法的选择主要取决于智能机器人手臂的工作方式，并基于正确手臂形状的选择。

和国外成熟的产品相比，我国的相关研究比较少，在20世纪80年代，国家大力支持工业机器人的科技攻关，经过近数年的不断探索，我国在机器人的相关研究中积累了比较成熟的经验，可以将研究出来的机器人用在不同领域发挥重要作用。