采用3D打印的思想进行机器人夹具设计过程中，主要考虑到的是夹具的设计原则及3D打印技术的工艺及特点。

随着现代科学技术的不断发展，各类工业生产方式不断创新，近年来，3D打印技术以其成型简便，设计多样，材料节省等特点，逐步开始成为一种新兴的快速成型技术，并将其作为第三次工业革命的代表性技术之一，吸引了更多工业界和投资界的关注。3D打印（3D printing，又称三维打印）是一种以数字模型为基础的快速成型技术，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层分解，逐层打印构造物体。根据其成型方式，大致可以分为熔融沉积式 （FDM），选择性激光熔化成型（SLM），电子束熔化成型（EBM），电子束自由成形制造（EBF），直接金属激光烧结（DMLS），选择性激光烧结（SLS），选择性热烧结（SHS），石膏3D打印 （PP），分层实体制造（LOM），立体平板印刷（SLA），数字光处理 （DLP）十一类，市面上较为常见的一般为熔融沉积式（FDM）及立体平板印刷（SLA）两大类。针对于这次将要采用的熔融沉积式（FDM），其工艺为耗材经过引导管道进入喷头，然后经过送料齿轮的挤压与喷头加热块的加热变成半流状从喷头中被挤出，粘附到打印平台或者上一层材料上，自然冷却后变为固体，逐层积累直至整个3D实体打印完成^[5]。

在科技高速发展的现代，机器人夹具的应用性、安全性、功能性都在不断提高，尤其是对于制造业来说，机器人夹具对其整体的发展影响很大，夹具作为机器人夹具的最重要装备，它的安装与设计一直是机器人夹具研究领域的重点内容。在日常生产中，夹具负责机械加工中的定位、装备、焊接、检验和安装工作，它的应用范围很广，是智能制造中的最重要装备。近年来，随着“中国制造2025”计划的不断推进，对于夹具的设计也在不断地改进，现阶段，夹具设计的设计原则有以下几点：（1）定位准确可靠（2）通用性好（3）足够的承载和夹持力度（4）结构简单、工艺性能好^[8]。模块化夹具在当今已成为机床中夹具的成熟产品如德国 demmeler（戴美乐）公司开发的组合焊接夹具，美国 YUASA International的“Module-Flex Fixting System”日本的 Bluco Technik 模块化夹具系统,国内的夹具研究主要应用在机床上，国内焊装夹具和焊装生产线的研究与国外差距较大，大部分国内汽车生产商均引用的国外汽车生产线。但随着我国工业发展的进步，越来越多的资金投入到我国自主研发的汽车生产线夹具系统。如长丰猎豹 CS9 焊装线^[10]。

2. 研究的基本内容与方案

针对于指定大小，形状的产品（以三种圆柱件及三种长方体件为例），设计一款模块式工业机器人夹具，包括其机构简图，运作动画，3D模型等一系列文件，其中，针对于不同类型的产品，采用更换部分模块的方式，尽量做到贴合产品表面，确保夹持效果。设计过程中，预留出动力源形式及位置，以3D打印桌面机的打印尺寸为极限，确保每一零件可由3D打印桌面机打印出成品，最后可以成功由桌面机打印出零件并进行最后组装，呈现实物成品。

运用最后的实物夹具成品，以人力为模仿动力源，实现对等比例缩小或放大情况下的产品进行夹持、搬运、旋转等操作。保证使用该夹具，通过更换部分模块，能够不仅夹持圆柱状零件，同样也可以夹持长方体件，做到同一夹具，多个适用对象。

在前期设计过程中，主要以机构简图等方式，完成基础的传动形式、夹持方式等大体方向上的设计，确定基本设计思路，采用手绘方式，绘制基本机构简图。

在中期设计过程中，采用cad软件将前期设计过程中采用手绘方式绘制的机构简图进行尺寸的确定，绘制机构示意图并标注尺寸，并根据得到的示意图图纸，分析各个零部件的尺寸及具体形状，并采用inventor进行零部件绘制。

在后期设计过程中，对各个零部件进行装配，查看中期设计过程中是否出现了各个零部件运动之间的干涉，并进行调整，最后完成整体装配，模拟动画，爆炸装配动画等一系列示意动画，确定设计方案。