1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1目的及意义

随着社会人力成本的上升以及全球工业化的进步，“机器换人”已经成为行业更迭的重点之一。目前，由于传统工业机器人精度高、速度快、效率高等优点，使得其在制造、装配、物流、医疗，甚至家庭等领域都展现出了极大的优势。在机械手作业时，驱动机构和控制单元分别驱动和控制相应关节运动。机械手的驱动方式一般可分为液压驱动、气压驱动、机械传动和电力驱动。随着伺服电机技术的发展，电机驱动逐渐成为机器人主要的驱动方式。传统的机械臂关节普遍采用电机、减速器、关节轴三者直接连接的传动机构，这种机构要求电机与减速器安装在机械臂关节附近，下级关节的电机与减速器成为上级关节的额外内负载，降低了机械臂对外负载能力，造成整体重量、体积和内部消耗的增加。

为了最大程度减少驱动件本身对于机械臂负载能力的影响,减小机械臂系统的尺寸,提高其负载能力,并且使得整体结构紧凑美观,为此提出利用钢丝传动机构来实现驱动件到末端负载的动力传递。采用绳驱动方案，可实现远距离传动而且结构复杂性小、末端关节驱动惯性大幅降低。本文借助绳索在机械臂传动中的优势，针对绳传动机械臂的结构设计展开详细地研究分析，对绳传动机器人的研究方面具有一定的参考价值。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究内容及目标

设计一个含3个转动自由度的绳传动机器人手臂部件，转角不小90°，手臂能抓取最大重量5kg。本文主要负责设计该机械臂的机械结构和绳传动方案。机械臂结构设计主要设计底座、大臂和小臂三个部分，应先确定机械臂基本技术参数后完成机械臂整体结构设计并进行结构校核。绳传动方案设计主要是先确定绳传动布局和电机布局并根据负载完成参数设计，然后确定绳和电机种类。最终根据机械结构和绳传动方案完成机械臂整体设计。

总体研究目标是设计一种绳传动机械臂，与传统的刚性连杆机械臂相比，本文设计的机械臂的主要特点是将控制各关节运动的电机转移到腰部，用绳索将驱动电机的动力传递到关节，进而带动关节运动实现机械手末端各种动作。这种结构的机械手可以减轻机械臂的重量，同时提高机械手的负载自重比和动态性能。

3. 研究计划与安排

第1-3周：完成开题报告和英文翻译

第4周：完成机械臂总体方案设计，初步确定机械臂外观和绳传动布局

第5周：完成机械臂结构参数设计和绳传动参数设计，确定整体参数

4. 参考文献（12篇以上）

[1]gridseth m, ramirez o, quintero c p,et al. vi ta: visual task specification interface for manipulation with un-calibrated visual servoing[c]. international conference on robotics and automation,stockholm:ieee,2016.

[2]lens t,stryk o v. investigation of safety in human-robot-interaction for a series elastic,tendon-driven robotarm[j]. ieee/rsj international conference on intelligent robots amp; systems, 2012, 57(1): 4309-4314.

[3]cempini m,cortese m,vitiello n.a powered finger-thumb wearable hand exoskeletonwith self-aligning joint axe[j].ieee transactions on mechatronics,2015，20(2)：705-716．