摘 要

Absract Ⅱ

1 绪论 1

1.1设计的背景 1

1.2 机械手的发展趋势 2

1.3 设计原则 2

2 正文 4

2.1机械结构设计 4

2.2关于关节链接的设计与分析 4

2.3手臂的两种逛街的研发 5

2.3.1 手臂的关节驱动分析与设计 5

2.3.2 建立关节的模型与分析 7

2.4结构介绍 8

3手臂结构受力分析和计算 9

3.1 绳索下控制的关节的受力计算 9

3.2考虑自重下的动力学分析 9

4 机械手控制系统设计及运动仿真 12

4.1 机械手控制系统设计 12

4.1.1 机械手工作方式分析 12

4.1.2电机的选择和控制 14

4.1.3选择电动机 14

4.1.4确定电动机的转速 14

4.1.5电动机的型号的确定 14

4.2表面类皮肤组成以及材料 14

4.3运动仿真 15

5结论、总结 18

6未来研究发展以及展望 20

参考文献 21

致 谢 22

摘要

仿SMA机械手臂的设计已经成为一个世界课题了，它通过全真的模拟人类手臂的方式，通过对记忆合金的性能以及在SMA的系统控制下，来达到搬运、抓取，平移等基本的仿人类动作，来达到生产的目的，为的是降低人类生产成本，同时，通过这个的开发，来处理一些类似搬运质量大的货物等非常高强度的生产任务，以及一些反复的类似按摩这样的动作， 提高生产效率，来节约生产生活的成本。

论文主要研究了对机械手臂大臂和肩关节的结构设计以及材料的选取，同时在固定方面使用了超弹性记忆合金的收缩性对手臂进行支架的固定，最后，利用电机带动绳索，然后带动结构关节进行运动。

研究结果表明：仿人手臂是可以实现的，利用超弹性记忆合金，材料的选择和结构设计的合理性是成功与否的关键。

本文的特色在于利用了世界上比较流行的材料，以及在已有的机械手臂成果上进行了更加合理性的规划，节约了时间和空间成本。

关键词:SMA；连续型仿人手臂；

Ⅰ

Abstract

Such imitation SMA robot design has become a world issue, it by way of the Quanzhen School of Taoism, simulation of the human arm by the performance of memory alloy and under the control of SMA system, to achieve the handling, grab, translation and other basic imitation of human action, to achieve the production, for is to reduce the production cost of human. At the same time, through the development, to deal with some similar handling quality goods such as very high intensity of production tasks, and some repeated similar massage action, improve production efficiency, to save the cost of production and life.

Is discussed in the paper on the mechanical arm and arm and shoulder joint structure design and material selection, also in terms of control using the contractility of the memory alloy to the arms of simple control. At last, we consider the how the memory alloy to control the stability of the designed a series of material selection.

The results show that: the humanoid arm can be achieved, the use of memory alloys can be very stable making the arm to grab action, material selection and structural design is the key to success or not.

This article is characterized by the use of the world's more popular materials, as well as in the existing mechanical arm on the results of a more rational planning, saving time and space costs.

Key Words：SMA；Humanoid arm；

Ⅱ

1. 绪论

1.1设计的背景

从七十八十年代走来，机械行业是以机械制造为重点核心的来进行对自动化设备生产。在工业发展较快的国家里面，特别指的是在美、日，有着非常广阔的使用。机械手臂及其相关配套设备的一起使用，会特别地提高了在工业生产生活中的劳动率、极大的降低了在编工作人员的工作强度并且提高、稳固产品质量。

机械手是在自动的生产生活中利用的一种具有抓、拿以及平移工件功能的装置，它是在自工业生产以来提供给机械、自动化生产生活中发展起来的一种新潮装备。特别是在这几年，伴随着电子工业技术，尤其是对与电脑的泛泛使用，机器人的研发已成为高新技术领域内迅速发展起来的一门新科技术，这个更加促进了机械手臂的一系列的发展，使得机械手臂能够很好实现在机械化和自动化之间进行的巧妙的结合。

机械手能够替代人来完成比较高难度以及特别枯燥乏味、力不能及的一些危险的工作、工种，代替人们减少人们工作的劳作强度，提高社会以及劳动、工业生产力度。机械手之所以得到越来越广泛的应用，特别是在机械领域它不禁应用于零部件的一些组装 ，制造工件的搬、装、运，尤其是在自动化的新型数字控制机床上、组合零件的机床上使用更多样性。至此，机械手的发展已经成为柔性的制造工程系统FMS和柔性的制造的单元FMC中一个不可或缺的部分。把机床上的设备与机械手臂一起构成一个加工的系统或柔性化的制造单元，它不仅仅适用于中等、小量的批量生产，又可以节约许多巨大的工件运输装置，特别是适应性一点都不弱。而当工件变化的时候，生产系统也很容易进行改变，有利于企业在不断更新，提高生产产品质量，协调市场竞争。

在很多方面，机械手的应用可以更好的提高和稳定质量的稳定性、进一步提升节拍（提高了生产效率）、提高了安全性与可靠性。