此次设计题目主要有两个目标。一是实现机械手装配轨迹优化，二是完成末端夹具的设计。

机械手在装配过程中涉及定位、抓取、运送、装配等多个动作。各阶段都有对应的运动的时间，时间的长短直接关系着装配这一生产环节的效率高低，以及能耗问题。装配在整个生产流程中属于相当复杂费时的一个环节。轨迹优化的评价标准中很重要的因素之一是时间，此外还有稳定性，精度等。研究装配轨迹的优化对提高装配作业效率有着极为重要的意义。

另外，夹具设计也会影响到装配所需时间。例如夹具的定位方式、抓取方式，对于不同外形尺寸或重量的抓取对象，它的适应性，采用的驱动方式等等也会影响甚至决定着机械手的实用性及工作效率的高低。 在机械手设计领域，本体设计与运动规划研究开始较早，但在我国工业自动化装配生产行业，如何通过对装配等关键环节进行轨迹路线的优化，达到既节约时间，又能减少能耗的目的。考虑现实中机械手提高装配效率和精度的重要实践意义，拟定该设计题目。

国内外研究现状分析：

轨迹规划和运动仿真属于机器人研究设计的主要内容，关于机器人正向运动学，逆运动学的建模分析，根据功能要求，实现机器人性能的不断提升，有关学者在该领域进行了大量研究。点对点的运动轨迹研究于1971年就已经提出，与此同时，产生了轨迹最优的规划问题。研究机器人的空间位姿和规划问题可采用三次样条插值曲线，最终可得平滑的轨迹规划曲线。Chettibi和Lehtihet将三次样条插值方法结合二次规划，实现了较低成本的轨迹规划方法。相关学者采用样条函数进行机器人轨迹规划，保证机器人运动过程中的速度和加速度的曲线的连续性，平滑度，进而提高运动规划的精度准确性，以避免不必要的运行冲击和对硬件的磨损。也有学者提出基于梯形速度曲线的多约束条件下的机器人关节轨迹规划，还有学者提出了利用高次多项式的过渡法来获取连续平滑的运动曲线。不少学者选用MATLAB中的机器人工具箱对机器人进行建模仿真，对机器人运动过程进行模拟。崔冬等学者对M-6iB型FANUC工业机器人进行了研究，并开发了三维运动仿真系统，为工业机器人的设计工作带来极大便利。

工业机器人技术一直在不断发展，随着我国对外开放政策进一步实施，工业自动化推进速度加快，制造生产成本问题，基础工作劳动力不足问题日益凸显，机器人市场可开发空间巨大。关于机械手的研究不在少数，但要做到商业应用，还有许多困难需要克服，尤其对于自由度较高的机器人，其运算分析过程难度相对大很多，关于机器人轨迹规划，现在理论上都可以求出可行解，但如何进行优化，筛选确定最优解，以及后期诸多系统完善工作，都需要一步步加以实践验证。

2. 研究的基本内容与方案

研究的基本内容：

（1）查阅相关文献，了解断路器的工作原理，并对断路器自动化装配生产线进行学习。

（2）查阅相关文献，了解断路器自动化装配生产线中模块化装配机器人的多动作协同工作原理。学习机器人轨迹规划相关知识，建立数学分析模型，并用三维建模软件建模，对机器人进行正逆运动学分析；使用MATLAB中的RoboticsToolbox进行仿真分析，同时根据实际生产需求，合理选取分析过程中所用的算法，应尽可能简化求解复杂度。在保证满足实际需求的前提下，提高运算速度和机器人的工作生产效率。

（3）针对断路器自动化装配生产线中模块化装配机器人的多动作协同工作，研究优化的运动及装配路径，提高装配效率，并运用Unity3D实现运动过程模拟。结合EPSON C4紧凑型6轴机器人，以及装配时的具体操作物体，生产场景，运用Unity3D展示仿真过程。