小型夹持式机械手及手臂设计 .pdfVIP

黄河科技学院毕业设计说明书第1页

1绪论

1.1课题研究的目的和意义

机器人是人类很早就梦想制造的、具有仿生性且处处听命于人的自动化机器，它

可以帮助人类完成很多危险、繁重、重复的体力劳动。机器人技术是现代科学技术高

度集成和交融的产物，它涉及机械、控制、电子、传感器、计算机、人工智能、知识

库系统以及认识科学等众多学科领域，是当代最具有代表性的机电一体化技术之一。

人类文明的发展、科技的进步已和机器人的研究、应用产生了密不可分的关系。为了

适应社会的需求，各院校都比较重视机器人技术和控制技术等课程在机械设计及其自

动化专业的开设，使培养的学生懂得机器人设计方面的技术。经过40多年的发展，现

代机器人技术在工业、农业、国防、航空航天、商业、旅游、医药卫生、办公自动化

及生活服务等众多领域获得了越来越普遍的应用。机器人技术不断进步与创新，所到

之处使整个制造业乃至整个社会都发生了和正在发生着翻天覆地的变化。机器人是最

具代表性的现代多种高新技术的综合体，它可以从某个角度折射出一个国家的科学水

平和综合国力。由于社会的需求，造就了一批从事设计、开发和使用机器人的高级人

才。而设计和开发的基础，是对机器人机械系统、感知系统和控制系统等的理解和掌

握，才能较好的使用其中的资源来进行设计。故此本文介绍了机器人设计的基本理

论，讨论了机器人本体基本结构的相关内容，描述了机器人控制器和传感器等的基本

原理，然后再介绍机器人轨迹规划和静力分析方面的知识，使学生既懂得怎样设计一

个机器人，同时能熟练地运用此设计理论。

机器人技术是现代科学技术高度集成和交融的产物，计算机技术的不断肩部和发展

使机器人技术的发展一次次达到一个新的水平。机器人涉及机械、控制、电子、传感器、

计算机、知识库系统以及认识科学等诸多学科领域，成为高科技中极为重要的组成部分。

人类文明的发展、科技的进步已和机器人的研究、应用产生了不可分的关系。机器人技

术是当代最具代表性的机电一体化技术之一。机器人已广泛地应用于工业、国防、科技、

生活等各个领域。机器人在现代工业中应用得特别广泛，而其与外界环境直接接触的部

分是机械手，它可以代替人手，与外界环境中有毒以及有害的物质直接接触以减少对人

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的危害，它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手

大等特点。人类社会的发展已离不开机器人技术，而机器人技术的进步又对推动科技发

展起着不可代替的作用。因此，设计机械手有特别重要的意义。

1.2国内外研究状况

目前，对全球机器人技术发展最有影响的国家应该是美国和日本。美国在机器人技

术的综合研究水平上仍处于领先地位，而日本生产的机器人在数量、种类方面则居世界

首位。机器人技术的发展推动了机器人学的建立，许多国家成立了机器人协会，美国、

日本、英国、瑞典等国家设立了机器人学学位。

20世纪70年代以来，许多大学开设了机器人课程，开展了机器人学的研究工作，

如美国的MIT、RPI、Stanford、Carnegie-Mellon、Conell、Purdue、UnivofCalifornia等

大学都是研究机器人学富有成果的著名学府。随着机器人学的发展，相关的国际学术交

流活动也日渐增多，目前最有影响的国际会议是IEEE每年举行的机器人学及自动化国

际会议，此外还有国际工业机器人会议(ISIR)和国际工业机器人技术会议(CIRT)等。出

版的相关期刊有“RobotToday”、“RoboticsResearch”、“RoboticsandAutomation”等多

种。

我国的机器人技术起步较晚，约于20世纪70年代末、80年代初开始。20世纪90

年代中期，6000m以下深水作业机器人试验成功，以后的近10年中，在步行机器人、

精密装配机器人、多自由度关节机器人的研制等国际前沿领域逐步缩小了与世界先进水

平的差距。

1.3机械手的特点

机械手最显著的特点有以下几个:

（1）可编程生产自动化的进一步发展是柔性自动化。机械手可随其工作

环境变化的需要而再编程，因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能

发挥很好的功用