摘 要

本文通过分析国内外机械手臂的现状，展示了当今机械手臂在工业乃至各行各业的重要性，按照机械手臂的分类和系统组成了解了主流机械手臂的选型方案，对机械手臂的结构选型以及各部分的数据设计，使得钢板的折弯工序有了智能化自动化的机械手臂设计方案。论文设计了一种六轴驱动共六个自由度的吸附式机械手臂，一个轴对应一个电机，传动选用了电机直接传动以及电机通过圆锥齿轮配合的间接传动。在ProE中实现了各个零件的三维建模和装配，在立体图中能够清晰的观察到机械手臂各个结构的细节、配合、参数大小。所得到的结构、数据、建模对公司研究该课题实现搪瓷扣板高效生产有着重要的指导作用。

关键词：机械手臂；六轴；伺服电机；三维建模

Abstract

This paper analyzes the present situation of the domestic and foreign mechanical arm, shows the importance of the mechanical arm in industry and all walks of life today, according to the mechanical arm of understanding of the mainstream of the classification and system of mechanical arm selection scheme, to various parts of the mechanical arm structure selection and data design, make the steel plate bending process with the mechanical arm design scheme of intelligent automation.In this paper, an adsorptive mechanical arm with six axes and six degrees of freedom is designed. One axis corresponds to one motor, and the direct drive of the motor and the indirect drive of the motor through bevel gear are adopted.In ProE, 3d modeling and assembly of each part are realized, and the details, coordination and parameter size of each structure of the mechanical arm can be clearly observed in the three-dimensional diagram.The structure, data and modeling obtained have an important guiding role for the company to realize the efficient production of enamel gusset plate.

Key Words：Mechanical arm；Six axis；Servo motor;3D modeling

目录

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 国内外机械手研究现状 1

1.3 机械手臂的组成和分类 2

1.3.1 机械手臂的组成 2

1.3.2 机械手臂的分类 4

1.4 机械手的发展趋势 5

1.5 本设计课题的背景和意义 5

第2章机械手的设计方案 6

2.1 机械手的自由度和坐标形式 6

2.2 机械手的主要参数 7

第3章 搪瓷扣板折弯工段机械手臂详细设计 9

3.1 手部结构的设计 9

3.2 腕部结构的设计 11

3.3 手臂结构的设计 13

3.4 底座结构的设计 15

第4章 搪瓷扣板折弯工段机械手臂三维模型设计 18

4.1 ProEngineer软件介绍 18

4.2 机械手臂各零件三维模型的建立 19

第5章 总结和展望 28

致谢 29

参考文献 31

第1章 绪论

1.1引言

发达国家因为劳动力少，而且愿意从事单一枯燥技术低廉的工厂生产流水线的人少，所以自动化机械手取代人工是工厂发展必不可少的一个阶段。在工资水平普遍偏低的发展中国家中，劳动力成本低，在制造业中因为经常需要运用大量的人力来进行安装生产所以更加频繁的使用人力资源。尽管如此，现在越来越多的工厂更倾向于使用机械手，让工业流程实现自动化。机械手臂对比人工虽然初始成本高，但是工作周期长且连贯，精度也远比人工高，稳定性强，还避免了工人在工作时因为设备而导致的各种安全隐患,所以机械臂取代人力变成了当今工业的总体趋势。

机械手早在二十世纪中期就因为国外研究所为了解决代替人处理放射性物质的问题便研制出，通过机械零件的装配再以程序来实现操作达到要求，可以自动完成各种操作，如夹持、吸附小到豆粒大到车辆的货物搬运或其他机密操作和装配，能部分的代替人来进行危险单调的手工作业，尤其是在高低温、高低压、毒气、辐射放射性等恶劣环境下依然可以正常工作。

工业机械手是在工业生产中应用的机械手臂。该技术在现代机械制造生产业中发展迅速，逐渐形成一门新的研究方向，吸引更多的技术人员来研究。机械手的机械和构造涉及到机械学、力学，传动及连接涉及到传感器技术和液压电机等技术，控制及后台程序涉及到计算机技术和自动控制技术，总的来说是一门多学科交叉的综合技术。

1.2国内外机械手研究现状

现代机械手的研究开始于二十世纪中期，然后经过迅速且全方面的探索和发展，普及各个领域，多个方向齐头并进。从一开始的机械手跳脱出来，种类越来越多，为了满足各种要求做出了水底作业的机器人、空中控制的拍照用无人机、医疗用的义肢及微型纳米机器人，成立了机器人学这个完整的体系。

目前，在工业机器人机械手行业中，比较出名的国内外工业机械手厂家有以下几家：日本的FANUC、安川电机、德国的KUKA以及瑞士的ABB。其中FANUC公司致力于机器人技术上的领头与创新,是世界上唯有提供集成视觉系统的机器人企业。日本目前不仅研究出了VR虚拟现实控制机械手，还研究出了具备痛觉的机械手臂（在反馈上敏感而且能够自行采取相应的反馈处理）。

国内机械臂发展目前处于在产业中应用的阶段，仍然存在很大的发展改进空间。特别是工业机器人市场规模增长的速度特别快且持续，主要代表为关节型搬运机器人。目前比较突出的主要研究成果有北京航空航天大学研制的三指灵巧手，这是一种可用于实现常用物料精确、快速的搬运任务，同时也能够对不规则物体进行抓取操作的三指抓取机械手，华南理工大学研制的点焊、弧焊机器人及各种机器人装配系统，哈尔滨工业大学研制的蒸汽发生器检修机械臂。

1.3机械手臂的组成和分类