1.2课题研究的背景和意义

伴随着自动化产业的飞速发展和科学技术的不断完善，过去的生产方式下所带来的产能已经无法满足要求在这样的情况下，使用自动化设备来代替工人劳作，提高产能是符合自身发展需要的。机械手的出现代表了自动化行业有了新的发展，它不仅帮助企业提高了产能，还能改善工人工作条件，比如代替工人在危险的环境下工作等，可以说是一举两得。

在制造业中，越来越多的企业开始使用机械手，它可代替工人手工劳作提高产能和利润，在一些加工工件搬运、装卸的过程中机械手也具有人工所不能睥睨的优点。如今，机械手在柔性制造中已经起到了很重要的角色。

在这一方面我国目前的技术和欧美发达国家相比还要不小的差距。使用范围小和整体行业水平低，是制约我国机械手发展的首要因素。不管从经济上还是技术上考虑对机械手进行研究都是十分必要和有意义的。

1.3机械手在国内外的发展现状

1.3.1机械手在国内的发展现状

1.3.2机械手在国外的发展现状

1.4机械手的应用

（1）完善生产过程自动化机械手在企业中对物料的搬运，工件的加工，成品检测都实现了自动化，减

轻了工人的劳作。

（2）改善工作条件，避免事故发生在工作环境差，工作空间小的情况下，工人工作相对困难，在这个时候应改

用机械手代替工人工作，保障工人安全。当需要做一下简单枯燥重复性的工作时，可以用机械手替代工人，以避免由于工人疏忽操作引起的以外。

（3）可以减少人为误差，提高生产率因为机械手可以周而复始的做一个动作，因此可以节省大量的时间，由于机械手的应用可以连续操作，它永远能保持一样的加工精度，不会产生人为误差。因此，在自动机床的综合加工自动线，对机械手的广泛被使用是根据时代进步所发展的，是以后必然发展的结果。

第二章 总体方案机构设计

2.1设计概念

本课题中的设计参数如下表所示：

表2-1 机械手参数

机械手类型 圆柱坐标

工件尺寸 直径约2～3cm

自由度 3个（Y方向机械臂升降，X方向机械臂伸缩，机身旋转）

X方向机械臂 伸缩范围100mm（最大速度50mm/s），步进电机驱动，单片机控制

Y方向机械臂 升降范围200mm（最大速度50mm/s），步进电机驱动，单片机控制

末端执行器 张开最大角度60°（最大速度30度每秒）,液压缸驱动

基座 旋转最大角度120°（最大速度30度每秒），步进电机驱动，单片机控制

2.2机械手工作原理

本课题中的机械手其结构简图如图2-2所示。通过结构简图可以得机械手的自由度为3个，包括机械臂在X方向的伸缩，Y方向的升降和机身的旋转。其中驱动装置为步进电机，通过联轴器和丝杠带动机械手运动。

图2-2 机构简图

第三章 机械手机械结构设计及计算

3.1机械手基座结构设计及计算

3.1.1结构设计

该设计采用了环形轴承的支承结构。它是通过电动机转动带动支撑架从而带动转动壳体使手臂旋转。根据基座受力方向，确定支撑轴承为双向推力球轴承；转动选用了圆锥滚子轴承。