1. 研究目的与意义（文献综述）

当前，机械手作为当今一种快速发展的高新自动化机器，它的最主要特色是能够按照给定的程序来实现人们需求的工况，同时在结构与功能方面也结合了人和机器自身的优势，充分发挥了人工智能的特性。机械手工作的可靠性以及适应恶劣场合的优越性，在未来工业领域的发展无可限量^[1]。

2013年，国外瑞典的abb公司开发出来了一种印刷机器人用于为印刷厂服务，这种印刷机器人是7轴机器人，它允许处理与进给器相同的直线轨迹的零件，这在传统的6轴机器人中是不可能的^[2]。abb面临的剩余挑战是提供一个接近硬自动化解决方案的机器人解决方案，该解决方案与连续模式下的压力机集成在一起，不间断运行，达到极高的性能。abb的方法是将零件的能量分配给两个机械手(双机器人)。其他领域，如冲裁，也就是生产冲压生产线的平板(坯料)，也可以使用这种方案^[3]。

2014年，kuka公司研制了一种六轴工业机器人。该机器人z轴相对于彼此由扭转控制,这些角固定在整个库卡kr^[4]。kukakr系列运动结构比较fanuc和abb运动学结构有一些相似之处和一些不同之处。主要的区别是具有0z轴的第一坐标的方向指出，尽管fanuc和abb机器人有0z轴向上指向。但fanuc机器人关节2正方向前进,而关节3正方向是向后的^[5]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究基本内容与目标

研究一种机械手操作机回转机构，达到的目标是额定负载300kg，转动范围300°，实际的内容包括机械手的机械系统与控制系统设计。

（1）查阅相关资料，进行机器人，伺服电机，减速器的选型。

（2）根据负载确定主要技术指标与相关参数。

（3）依据设计手册对机械手的各种参数进行理论计算并对其进行校核。

（4）确定总体结构，绘制二维结构图。

（5）建出总装配图与重要零件的三维图。

（6）对三维模型进行有限元分析和动力学仿真。

（7）对操作机回转机构的重要零件进行机械工艺性分析。

2.2拟采用的技术方案

机械手的驱动方式有液压传动，气动，伺服电机驱动等。电机驱动具有传动准确，力矩较大等特点，因此选用直流伺服电机驱动。并设有测速电动机测量旋转速度，角位置传感器判断旋转角度。

直流电机经减速器减速后输出回转运动，减速器选用谐波减速器。该减速器内部集成了交叉滚子轴承，因此可以承受较大的倾覆力矩。同时，该减速器无背隙，角传动精度高，旋转刚度高，具有高位置精度和旋转精度。安装有减速器的平台固装在法兰上，减速器输出轴上的小齿轮与法兰上的齿轮啮合，减速器由限位开关来限制；同时设计了机械挡块，实现机械硬限位，确保绝对安全。

驱动电机与减速器齿轮连接，这样当伺服电机转动时，将带动整个平台相对于基座的中心轴转动。下表是机械手的技术参数表。

表2.1 主要技术指标

3. 研究计划与安排

（1）第1-3周，调研收集分析有关资料，了解原理与要求，对文献进行初步学习，翻译有关外文资料，总体方案构思，并完成开题报告。

（2）第4-6周，利用solidworks对机械手进行结构设计及三维建模，完成机械手理论计算及校核。

（3）第7-8周，利用autocad进行二维图的绘制。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]宗光华.中国机器人热的反思与前瞻(一)——我国工业机器人产业近况评估[j].机器人技术与应用,2019(01):17-25.

[2]casanelles, r.,pons, r.,xiaolong feng,patel, r.,wappling, d.,westrom, j.,andersson, h.. towards high performance robotic solutions in press automation - an abb view[p]. ,2013.

[3]p. schlott,a. geise,g. grabmair,t. fritzel,o. sawodny. a crane-based five-axis manipulator for antenna tests[j]. control engineering practice,2019,85.