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武汉工程大学本科毕业设计（论文）

第一章绪论

机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活

提供耐用消费品的产业。不论是传统产业,还是新兴产业，都离不开

各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对

国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。机械工

业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标

志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点

之一。

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

机械制造中的一个重要组成部分。机器人显著地提高了劳动生产率，

加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。尤其在高温、高压、粉尘、

噪音以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。因而受到各先

进工业国家的重视，投入大量人力物力加以研究和应用。

机械手一般分为三类。第一类是不需要人工操作的通用机械手,

统称为机器人。它是一种独立的不附属于某一主机的装置。它可以根

据任务的需要编制程序，以完成各项规定操作。它的特点是除了具备

普通机械的物理性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。

它可以灵活运用在工业上的各个方面，如喷漆、焊接、搬运等。第二

类是需要人工操作的，称为操作机。它起源于原子、军事工业，先是

通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机器人

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来进行探测月球等。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三

类是专用机械手，主要附属于自动机床或自动线上，用以解决机床上

下料和工件传送。这种机器人在国外称为“下料和工件传送。这种机器人在国外称为“，它

是为主机服务的，由主机驱动;除少数外，工作程序一般是固定的，

采用机械编程。因此是专用的。

本课题通过对通用机器人smart6.50R的结构进行分析和研究，

完成对其腕部的设计，最终期望腕部与小臂、手部、大臂能够协调工

作，能够完成各种现代工业加工过程中所要求的动作。

本课题的设计思路是：借助已有的通用机器人的腕部设计思想和

方法，综合考虑腕部机构在机器人运动中所起的作用和机器人的整体

技术参数。

第二章关节机械手机构原理

2.1关节机械手组成

机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。其

组成及相互关系如下图所示:

图2.1机械手的组成及相互关系

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2.1.1驱动装置

驱动机构主要有四种：液压驱动、气压驱动、电气驱动和机械驱

动。其中以液压气动用的最多，占90%以上，电动、机械驱动用的较

少。

液压驱动主要是通过油缸、阀、油泵和油箱等实现传动。它利用

油缸、马达加上齿轮、齿条实现直线运动；利用摆动油缸、马达与减

速器、油缸与齿条、齿轮或链条、链轮等实现回转运动。液压驱动的

优点是压力高、体积小、出力大、运动平缓，可无级变速，自锁方便，

并能在中间位置停止。缺点是需要配备压力源，系统复杂成本较高。

气压驱动所采用的元件为气压缸、气压马达、气阀等。一般采用

4-6个大气压，个别的达到8-10个大气压。它的优点是气源方便，

维护简单，成本低。缺点是出力小，体积大。由于空气的可压缩性大，

很难实现中间位置的停止，只能用于点位控制，而且润滑性较差，气

压系统容易生锈。为了减少停机时产生的冲击，气压系统装有速度控

制机构或缓冲机构。

采用的不多。现在都用三相感应电动机作为动力，用大减速比减

速器来

驱动执行机构；直线运动则用电动机带动丝杠螺母机构；有的采用直

线电动机。通用机械手则考虑用步进电机、直流或交流的伺服电机、

变速箱等。电气驱动的优点是动力源简单，维护，使用方便。驱动机

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