而对于本课题所关注的码垛行业，码垛机械手的出现不仅能够改善工人的劳动环境，而且还可以在很大程度上减轻劳动强度，降低产业能耗，保证工人的人身安全，减少辅助设备资源等方面具有重要意义。码垛机械手在搬运工业中，可以极大地提高货物运送速度，并且得到统一规整的物垛，方便后续处理，降低物料破损与丢失。因此，码垛机械手肯定将逐步替代传统码垛机，进而实现生产制造和货物搬运同时进行的新方向。下图1.3为库卡码垛机械手在作业的场景：

1.3.研究方案

工业机械臂的构型种类很多，有直坐标型，球坐标，关节型以及圆柱形等等。本课题设计采用关节型工业机械手，关节型机械手优点在于动作收缩自如、结构更加紧凑。

为了适应各种工况以及更高地灵活性，我们选择设计六自由度机器人。机器人本体的运动主要包括六个方面：腰部的回转、大臂的俯仰、中臂的俯仰、小臂的回转、腕部的回转和俯仰。机器人设计的承重要求为50kg，1300次/分钟，我们可以加入示教盒以便更好的控制机器人的动作。

其次考虑结构参数，将底座设计成圆柱或者长方体，与地面或支撑座连接处采用紧固螺栓，其余机械臂横截面设计成类似矩形的形状或者圆柱形，然后根据工作区域，确定臂长，底座直径，最终我们要校核这些参数是否符合工作要求，对于多杆机构我们还需要考虑各部分之间的相对运动和位姿关系。

1.4.注意事项

设计过程中，采用倒叙法设计，意思就是先从与货物接触最近端开始设计，即末端执行器环节最为重要。并且要注意从末端执行器开始到小臂、中臂、大臂、腰部、底座这一流程中不要出现明显薄弱的零件设计；

对机身和臂部设计需要注意以下几点问题：

1.4.1刚度

刚度指的是码垛机械手臂的机身或臂部能够在外力的作用下其自身能够抵抗变形的能力，我们通常用外力和外力方向上的变形量之比来近似的度量刚度的大小，如果变形越小，则刚度越大，反之亦然。在有些特殊情况下，刚度要比强度更加重要，为了提高刚度，要注意以下几个方面：

我们要根据机身或臂部受力的情况，最大限度的合理选择部件的截面形状和机械臂的轮廓尺寸。机身和臂部既受弯矩作用，也受扭矩作用，应该选用抗弯和抗扭强度都较大的截面形状。通常采用封闭空心截面的构件，这样不仅有利于提高部件的刚度，而且空心内部可以选择安装驱动装置，或者传动机构和管线等，使整体结构更加紧凑、美观。

设计要尽可能的提高支撑刚度和接触刚度。支撑刚度很大程度上主要取决于部件的设计制作结构形状。接触刚度主要取决于部件之间配合表面的加工精度和表面粗糙度。

应该使作用力的位置和方向更加合理，最好使个作用力会引起的变形相互抵消。