1.1 研究背景

机械手，是指能模仿人手臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等行业。

图1 功能多样的工业机械手

2015 年颁布的十三五规划中指出：实施《中国制造二○二五》，加快制造业强国建设，引导制造业协调发展，朝着精细化迈进，推动生产方式向智能化改进，实现中国的制造业弯道超车。目前，我国传统机械加工行业自动化程度低，大多使用人力进行上下料作业，劳动强度大、生产成本高。随着我国工业化水平的进一步提高，制造业从传统的劳动力密集型生产制造转型为技术密集型的现代化智能工业，对于包括上下料机械手在内的工业自动化设备的需求将越来越高。

与此同时，随着自动化机械手向高速、重载、高精度及智能化方向的发展，仅仅代替人工作的机械手已经达不到实际生产的需求，生产的需要对自动化机械手设计和控制都提出了新的更高的要求，机械手正向着集快速反应、分析判断能力和高作业精度的特长于一身的现代机械手发展。在控制方面，能对机械手实施动态实时控制控制是机器人发展的必然要求。本次毕业设计以工业自动化生产中机床轴类零件上下料机械手为研究对象，针对多关节型机械手在上下料搬运过程中的运动学和动力学问题进行分析和研究，并对其控制系统进行设计。自动上下料机械手的开发和研究，对于提高工业自动化水平，降低工人的劳动强度和潜在风险、提高生产效率，具有重大的意义。

图2轴类零件上下料机械手工作状况简图