1. 研究目的与意义（文献综述）

工业机械手自二十世纪六十年代问世以来，经过40多年的发展，现在已经是自动化生产线上重要的生产设备。机械手作为一种自动化、高精度、高效率的机械设备是制造业中代替人工实现生产作业的理想工具。世界上首台工业机械手unimate于1954年由george devol设计生产，于1961年将其应用在通用公司的汽车装配生产线中^[1]。

现在对机械手的研究有了新的内容：出现了机械手化机器、微型机械手、仿人型机械手、微操作系统（如细小管道机械手移动探测系统、微型飞行器等）和智能机械手（不仅可以按照工作状况相应地动作，还可以进行事先设定的动作，如有效的动态学习，作业顺序的规划，回避障碍物的移动等）。机械手的应用领域正在向服务业和非制造业等方向扩展，并且军用机械手也将越来越多地装备部队^[2]。

国外方面：近几年国外机械手领域机械手性能不断提高，而单机价格不断下降；机械结构向可重构化、模块化发展^[3]；控制系统向基于pc机的开放型控制器方向发展；传感器作用日益重要；虚拟现实技术在机械手中的作用已从预演、仿真发展到用于过程控制^[4]。国内方面:目前在一些机种方面，如弧焊机械手、搬运机械手、装配机械手、点焊机械手、喷涂机械手、特种机械手，基本掌握了机械手操作机的设计制造技术，解决了控制驱动系统的设计和配置，软件的设计和编程等关键技术，还掌握了弧焊自动化、自动化喷漆线及其周边配套设备的全套协调控制技术、自动通信^[5]；在基础原件方面，机械手焊接电源、谐波减速器、焊缝自动跟踪装置也有了突破。从技术方面来说，我国已具备了独立自主发展中国机械手技术基础^[6]。

2. 研究的基本内容与方案

设计目标：针对轴承盖加工生产线的自动化改造，拟设计机械手实现工件在扩孔、清洗、铰孔3个工位（三个工位的设备处于横向一条线上）上的搬运。

设计内容：机械手需完成的动作循环：手臂在桁架移动至机床位置→手臂下降→手指加紧工件→手臂上升→手臂在横梁上移动→手臂下降→手指松开→手臂上升→ 手臂复位。参考机械原理、机械设计和工业机械手图册对搬运机械手进行具体的机械手动力计算、运动设计及结构设计，对关键部件进行有限元分析。完成标准件选型、非标准件设计，绘出搬运机械手的装配图及零件图，最后完成一份说明书。

拟采用的技术方案及措施：（1）在三个工位间搬运工件，用于其中搬运机械手在各工位间的总行程较大，并且设备之间空间较小。相比其他类型的搬运机械手，桁架式机械手是最适合的选择。（2）轴承盖生产线中加工设备顺次相连，这使得机械手的搬运工作可以在一个平面内来完成，设计的机械手最少需要两个自由度，即x轴方向的自由度和z轴方向的自由度。轴承盖的搬运过程中实现的是从一个位置到另一个位置的搬运，对机械手的重复定位精度要求较高。总体采用二自由度桁架式机械手实现搬运工作，手臂在横梁上的移动因移动距离较长，且为直线运动，故采用步进式电机驱动，齿轮齿条传动。手臂的下降采用液压油缸驱动。因所搬运的轴承盖重量较轻，夹紧力较小，所以采用弹簧杠杆式手部。总体桁架为两根立柱和一根横梁组成。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅资料了解现阶段状况、开题报告及外文翻译

第4－6周：确定技术方案，进行相关计算，确定非标准件尺寸

第7－8周：结构布局、标准件选型、装配成型

4. 参考文献（12篇以上）

1. piltan f,yarmahmoudi m h,shamsodini m,et al.puma-560 robot manipulator position computed torque control methods using matlab/simulink and their intergration into graduate nonlinear control and matlab courses[j].internation journal of robotics amp; automation,2012,3(3):167-191.

2. 张红.scara机器人小臂结构特性分析[j].天津：天津大学.2008.

3. 高荣慧.工业机械手设计[m].合肥工业大学出版社.2014.

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