1. 研究目的与意义（文献综述）

1.目的及意义（含国内外的研究现状分析）

1.1目的及意义

机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器。它有多个自由度，可在各个不同环境中搬运物体进行工作。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率，可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产，尤其是在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中能够代替人进行正常的工作。因此工业机器人也越来越多地被应用，在机械工业中或生产线上，机械手的应用愈发广泛和普遍。

2. 研究的基本内容与方案

2．研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1研究基本内容

了解机械手的组成和工作原理，分类及在国内外的发展现状，未来发展趋势；以ATV9001等速驱动半轴为抓取对象的上下料机械手方案选择，结构设计、手爪设计；选择合适的驱动方式；部分零件及机构的校核计算；对设计的机械手进行仿真；绘制装配图与零件图。要求设计的该零件加工过程中自动上下料的机械手，要完成机械手的结构设计，并对部分零件进行校核分析，实现对零件的自动上下料过程。

2.2 设计的目标

所设计的机械手以ATV9001等速驱动半轴为抓取对象，要求完成以下工作，上料抓取、移动，放置到指定位置进行加工，下料抓取，移动、放置到指定位置，要能完整的完成对轴的上下料过程，能在生产线上运用，提高效率。本次设计主要完成机械手的整体结构设计、手爪设计，并对部分零件或机构进行校核分析，要能达到使用要求，满足一定的强度需求，需要校核的可能有手爪的抓合力、抓取的行程或供压缸的强度等，最终保证所设计的机械手能实现对零件的自动上下料过程。

2.3 技术方案

为了使机械手能达到工作要求，设计为多关节结构，拟定机械手具有四个自由度。因为机械手的自由度数量，应根据作业需要来设计。机械手自由度数目愈多，各关节的运动角度愈大，则机械手的灵活性愈高，机械手对作业的适应能力也愈强。但是，自由度的增加，也必然会使整体结构更复杂，机器手的控制更困难，成本也会增加。因此，机械手的自由度数，应根据实际作业要求来确定。在满足作业要求的前提下，应使自由度数尽可能的少。在本次设计中根据一般生产线的布局考虑，拟定布局如下。

如图1，机械手在机床与输送线之间，机械手需要旋转来进行抓取和放置，因此基座存在一个旋转自由度，机械手从原点转向生产线，机械臂要经过一定程度的运动、俯仰来使末端执行器夹持到工件，机械臂部分有大小臂，因此针对两个部分都存在一个俯仰的动作，存在两个旋转的自由度，末端执行器到达工件位置后，需要张开再闭合来牢牢地抓取工件，也需要一个自由度，抓取工件后，机械手旋转180゜，再经过一系列动作，放置到机床上的预定加工位置。因此，只需要四个自由度就可以完成上下料的工作。

根据以上分析及运动要求，设计方案如下：

	图2

1）基座回转：基座支撑着大臂、小臂等结构，基座上布置一个回转轴，能带动其他结构一起作回转运动。

2）大臂俯仰：大臂与基座连接，可以跟随基座旋转，同时大臂可以在竖直平面内做一定角度的俯仰。

3）小臂俯仰：小臂与大臂靠旋转副连接，能跟随大臂绕基座旋转，也能在竖直平面内进行一定角度的俯仰。

4）手部夹紧：手部的夹紧动作由手部的驱动供压缸来控制，通过连接轴驱动连杆机构来闭合手爪。

根据已知的轴尺寸计算，负载属于中等负载，因此主要采用液压方式进行驱动。机械手的设计中，机械臂和手爪是设计的关键，因此手爪采用V型设计，方便对轴直接进行对中定位，放置到加工位置。机械臂的设计，大臂的俯仰采用液压杆支承的伸缩来实现，在基座上存在两个销连接，一个与大臂连接，一个是支撑用液压杆的连接点，如图3。采用这种方案，大臂结构变的简单，刚度很容易得到保证。小臂的俯仰是由大臂上的液压杆伸缩控制的，小臂的末端延长部分与大臂和液压杆形成一个可变的三角形，如图4。采用这种方案，小臂的俯仰角度很大，小臂的构造简单，刚度大。

3. 研究计划与安排

3．进度安排

根据课题进展及学校要求，时间安排如下：

2018.3.23 查阅相关文献资料，完成开题报告，并完成英文文献翻译

4. 参考文献（12篇以上）

4．阅读的参考文献不少于15篇（其中近五年外文文献不少于3篇）

[1]计时鸣,黄希欢.工业机器人技术的发展与应用综述[j].机电工程,2015,32(01):1-13.

[2]刘奇.浅谈工业机械手的设计措施[j].技术与市场,2017,24(11):178.