摘要：
工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。主要叙述了机械手的设计计算过程。本文比较全面地讨论了工业机械手的手部和腕部、手臂伸缩机构以及上升和回转机构等主要部件的结构设计。并在最后做了一些液压控制方面的设计，绘制了液压系统图等。工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分，这种新技术发展很快，逐渐成为一门新兴的学科——机械手工程。机械手涉及到力学、机械学、电器液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术
关键字：机械手;气动;自由度；
Connecting rod loading manipulator design
Abstract:
Industrial robot is developed in recent decades as a high-tech automated production equipment. Industrial robot manipulator is an important branch of industry. Mainly describes the design of the mechanical hand calculation. This more comprehensive discussion of the industrial robot hand and wrist, arm stretching up and rotating bodies and agencies and other major components of the structural design. . Modern automatic control of industrial robots is a new emerging field of technology, and has become a modern mechanism in the production system is an important part, this new technology has developed rapidly, and gradually become a new subject - Mechanical hand . Manipulator involves mechanics, mechanics, electric and hydraulic technology, automatic control technology, sensor technology and computer technology fields of science, is a cross-disciplinary technology.
Keywords: manipulator，pneumatic，freedom
目 录
第一章 绪论 1
1.1机械手的基本概念 1
1.2 国内外的发展状况 1
1.3机械手特点、研究意义 2
1.3.1 机械手的特点 2
1.3.2机械手的研究意义 2
1.4机械手的组成 3
1.4.1机械手的组成 3
1.5设计任务介绍及意义 3
第二章 机械手总体结构的确定 4
2.1 机械手的运动自由度 4
2.2 工作空间的确定 4
2.3额定负载的确定 4
2.4机械手结构形式的确定 4
2.5运动速度 5
2.6 定位精度 6
2.7 机械手的技术参数列表 6
2.8机械传动系统设计 6
第三章 手部结构设计 8
3.1夹持式手部结构 8
3.1.1手指的形状和分类 8
3.1.2设计时考虑的几个问题 8
3.1.3手部夹紧气缸设计 9
第四章 手腕结构设计 14
4.1 手腕的自由度 14
4.2 手腕的驱动力矩的计算 14
4.2.2回转气缸的驱动力矩计算 16
4.2.3 手腕回转缸的尺寸 16
第五章 手臂伸缩，升降，尺寸设计与校核 17
5.1手臂伸缩气缸的尺寸设计与校核 17
5.2纵向气缸的设计 18
5.3导向装置 21
5.4 平衡装置 21
第六章 总结 22
第七章 致谢 23
参考文献 24
第一章 绪论
1.1机械手的基本概念
机械手，属工业机器人的范畴，机器人学是近几十年来迅速发展起来的一门综合学科。它集中了机械工程、电子工程、计算机科学、自动控制以及人工智能等多种学科的最新研究成果，体现了光机电一体化技术的最新成就，是当代科学技术发展最活跃的领域之一，也是我国科技界跟踪国际高技术发展的重要课题。
“机械手”（manipulator）：多数指附属于主机、程序固定的自动抓取、操作装置（国内一般称作机械手或专用机械手）。
一个完整的气压系统是由以下几部分组成的：
(1)能源部分。包括泵装置和蓄能器，它们能够输出气体，把原动机的机械能转变为气体压力能，并储存起来。
(2)执行机构部分。是气缸、气动机等，它们用来带动运动部件，将气体压力能转变成使部件运动的机械能。
(3)控制部分。是各种液压阀，用于控制流体的压力、流量和流动方向，从而控制执行部件的作用力、运动速度和运动方向，也可以用来卸载，实现过载保护等。
(4)辅助部分。是系统中除了上述三部分以外的所有其他元件，如油箱、压力表、管路等。
液压系统中机械手主要实现的辅助功能：
(1)机械手的伸、缩、回转和工件的松开和拉紧动作等。
(2)工件的自动松开、夹紧。
(3)工作台的松开夹紧、交换工作台的自动交换动作。
(4)机械手的运动部件平衡。如机械手轴箱的重力平衡、机械手的平衡装置等。
(5)机械手运动部件的制动和离合器的控制、齿轮拨又换挡等。
(6)机械手的自动开关。
液压系统在机械手中所起的作用是通过电一气转换元件把控制信号进行功率放大，对气压动力机构进行方向、位置和速度的控制，进而控制机械手的手臂按给定运动规律动作。气压动力机构多数情况下采用直线气压缸或摆动气压缸，用于实现手臂的伸缩、升降以及手腕的回转。
1.2 国内外的发展状况
专用机械手经过几十年的发展，如今已进入了以通用机械手为标志的时代。通用机械手可以应用于更加多的场合，从而节约了不少的开发以及设计的成本。由于通用机械手的发展，进而促进了智能机器人的研制。通用机械手涉及的内容，不仅包括一般的机械、液压、气动等基础知识，而且还应用了一些电子技术、电视技术、通讯技术、计算技术、无线电控制、仿生学等，因此它是一项综合性较强的技术。目前国内外对发展这一技术都很重视。几十年来，这项技术的研究和发展一直比较活跃，设计在不断的修改，品种在不断的增加，应用领域在不断的扩大。虽然在这方面相对于发达国家还有点落后，但是国内现在也越来越感觉到机械手的重要性，国家大力支持相关的设计及产品的开发。在机器人的发展以及机械手的设计上也取得了一定的成果，国内每年都将举行机器人大赛，以增加研发单位的交流与合作。
目前国内外的发展趋势是：
(1)研制有更多自由度的液压机械手，这样机械手就可以变得更加的灵活，从而完成更加多的动作。
(2)研制带有行走机构的机械手，这种机械手可以从一个工作地点移动到另一个工作地点。
(3)研制维修维护方便的通用机械手。
(4)研制能自动编制和自动改变程序的通用机械手。
(5)研制具有一定感触和一定智力的智能机械手。这种机械手具有各种传感装置，并配有计算机。根据仿生学的理论，用计算机充当其大脑，使它进行思考和记忆。用听筒和声敏元件作为耳朵能听，用扬声器作为嘴能说话进行应答，用热电偶和电阻应变仪作为触觉和感触。用滚轮或者双足式机构脚来实现自动移位。这样的智能机械手可以由人的特殊语言对其下达命令，布置任务，使自动化生产线成为智能化生产线。
(6)机械手的外观达到美观的要求，尽量用最简单的结构和设备能完成更加多的动作。
(7)研制具有柔性系统的通用机械手
目前，在国外广泛应用的再现式通用机械手，虽然一般也都有记忆装置，但其程序都是预先编好的，或由人在工作之前领动一次，而后机械手可以按领动的工作内容正确进行再现动作。如果把这种再现式通用机械手称为第二代机械手的话，那么现在处于研制阶段的智能机械手就是第三代了。现在研究的机械手正在朝着一种可以存储大量的程序的并且可以改变并重新写入程序的方向发展，而且机械手具有比原来的更多的自由度。现在国内具有越来越强的自主研发的单位，我相信在不久的将来，我国一定能够赶上并将且超越发达国家在机械手乃至整个机械方面处于领先地位。
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