手腕是机器人臂部和手部的连接件，起支撑手部和改变手部姿态的作用。工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。其中手腕部分的设计及控制是影响机器人性能、用途的关键部分。本课题的研究方向即三自由度机器人手腕设计及控制。机器人手腕在机器人手臂和手爪之间用于支撑和调整手爪的部件。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，三个关节可形成27种配置。手腕的基本设计要求是结构紧凑、重量轻、动作灵活、稳定、定位精度和强度高，并且与臂部及手部的连接部位的合理连接结构，传感器和驱动装置的合理布局及安装等。

当今工业机器人技术正逐渐向着具有行走能力、具有多种感知能力、具有较强的对作业环境的自适应能力的方向发展。工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。

我国工业机器人起始于上世纪1970年初期，经过二十多年的发展，从90年代初期起，我国的进入转变时期，开始了一轮技术进步潮流，我国的工业机器人又在实践中迈进一大步，先后研制出了装配、喷漆、搬运、包装码垛等各种用途的工业机器人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。

虽然中国的工业机器人产业在不断的进步中，但和国际同行相比，差距依旧明显。从市场占有率来说，更无法相提并论。工业机器人很多核心技术，当前我们尚未掌握，这是影响我国机器人产业发展的一个重要瓶颈。工业机器人最先大规模使用的区域将会出如今发达地区。随着产业转移的进行，发达地区的制造业需要提升。基于工人成本不断增长的现实，工业机器人的应用成为最好替代方式。未来我国工业机器人的大范围应用将会集中在广东、江苏、上海、北京等地，其工业机器人拥有量将占全国一半以上。

日益增长的工业机器人市场以及巨大的市场潜力吸引世界著名机器人生产厂家的目光。当前，我国进口的工业机器人主要来自日本，但是随着诸如”机器人”类似的具有自有知识产权的企业不断出现，越来越多的工业机器人将会由中国制造。

当前，对全球机器人技术的发展最有影响的国家是美国和日本。美国在工业机器人技术的综合研究水平上仍处于领先地位，而日本生产的工业机器人在数量、种类方面则居世界首位。在发达国家中，工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流及未来的发展方向。国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线，以保证产品质量，提高生产效率，同时避免了大量的工伤事故。全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明，工业机器人的普及是实现自动化生产，提高社会生产效率，推动企业和社会生产力发展的有效手段。

参照相关资料和实验室实验装置简易模型进行机械部分设计，使用CAD绘制三自由度机器人手腕的零件及装配图，并且运用SolidWorks软件进行建模及运动仿真。通过编写PLC控制程序，在实验室的装置上实现控制机械手腕完成预期的运动。

文献摘要：

文献[1] 阐述了通过MATLAB对机器人手臂进行仿真,研究了机器人手臂在关节空间中的轨迹规划,利用蒙卡洛法仿真得到机械手的工作空间云图,验证了运动学分析的正确性和机器人手臂各个参数及轨迹规划的合理性。说明机器人手臂的各个参数能实现预定的目标,缩短了调试时间,提高了设计效率,为机器人研究提供必要的理论基础。