气动机械手系统设计-图文

分类号：ＵＤＣ：Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｐｎｅｕｍａｔｉｃｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｓｙｓｔｅｍ学位授予单位及代码：长查理王太堂（！Ｑ！璺鱼≥学科专业名称及代码：扭撼工程（Ｑ昼Ｑ２Ｑ！≥长春理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，《气动机械手系统设计》是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：——Ｌ月一Ｅｔ长春理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定”，同意长春理工大学保留并向中国科学信息研究所、中国优秀博硕士学位论文全文数据库和删系列数据库及其它国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长春理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名：——年一月一Ｅｔ导师签名：——年一月一Ｅｔ摘要随着工业机械化和自动化的发展以及气动技术自身的一些优点，气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业。本文就气动机械手的应用现状和发展前景作了简单概述。本文研制了一种基于气动元件开发的五自由度机械手，该机械手应用四个两种类型的气缸实现所有的动作，并留有底层的控制接口，使单片机（ＡＲＭ、ＤＳＰ）、ＰＬＣ以及计算机都可方便地对其进行控制。该机械手可以广泛应用在机械制图的测绘中、气动技术、单片机（ＡＲＭ、ＤＳＰ）原理与应用、ＰＬＣ与电器控制、计算机控制技术等课程的实验以及机电综合实验中、机电产品创新设计等综合性实验中，应用效果理想。关键词：气动技术；气动机械手；单片机ＡＢＳＴＲＡＣＴＷｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｉｎｄｕｓｔｒｙｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ，ａｕｔｏｍａｔｉｏｎａｎｄｓｏｍｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｐｎｅｕｍａｔｉｃｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｐｎｅｕｍａｔｉｃｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｉｓａｐｐｌｉｅｄｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙｔｏｖａｒｉｏｕｓｆｉｅｌｄｏｆｔｈｅａｕｔｏｍａｔｉｃｐｒｏｄｕｃｅｌｉｎｅ．Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｐｎｅｕｍａｔｉｃｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｏｎｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａ５ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｗｈｉｃｈｉｓｂａｓｅｄｐｎｅｕｍａｔｉｃｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＡｌｌｍｏｖｅｍｅｎｔｓｗｈｉｃｈｃａｎａｒｅｏｆｔｈｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒａｒｅｃｏｍｐｌｅｔｅｄｂｙｆｏｕｒｃｙｌｉｎｄｅｒｓｉｎｔｈｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒＳＯｔｗｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｙｐｅｓ．ＴｈｅｌｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌｉｎｔｅｒｆａｃｅｓａｒｅｒｏｌｌｅｄｂｙｓｅｔｔｈａｔｉｔｂｅｃｏｎｔＭＣＵ（ＡＲＭ，ＤＳＰ），ＰＬＣｍａｎｙａｎｄｃｏｍｐｕｔｅｒｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｌｙ．ＴｈｉｓｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｃａｎｂｅｕｓｅｄｉｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔＣＯｕｒＳｅＳｓｕｃｈａｓｍｅｃｈａｎｉｃａｌｄｒａｗｉｎｇ，ｐｎｅｕｍａｔｉｃｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ＭＣＵ（ＡＲＭ，ＤＳＰｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ＰＬＣａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｓｅｑｕｉｐｍｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ＰＣｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅｅｒｅ．Ａｓｗｅｌｌ‘ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗｅｅｋｓａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｓｈｏｗｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｅｆｆｅｃｔｉｓｉｄｅａｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｎｅｕｍａｔｉｃｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｐｎｅｕｍａｔｉｃｔｈｅｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓｏｆｔｈｅｄｅｓｉｇｎ．Ａｌｌｏｆｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ；ＭＣＵ目录摘要ＡＢＳＴＲＡＣＴ目录第一章绪论…………………１１．１机械手构成…………………１１．２机械手的种类………………．１１．３气动技术的发展……………．．１１．４气动技术与气动机械手的发展过程………………．１１．５气动机械手的应用……………２１．６气动机械手的特点……………３１．７机械手的规格参数……………４第二章研究内容及参数…………．５２．１方案设计…………………．．５２．２规格参数……………．．ｊ…………………．．６２．３主要参数的确定……………．．７第三章气动机械手的结构设计……１０３．１抓取机构的设计……………．１０３．２送放机构的设计……………．１６３．３手臂和机身………………．．２０第四章机械手传感技术…………２８４．１机器人传感器技术…………．．２８４．２机械手手爪传感器…………．．２９４．３传感器的选用及布置…………２９第五章气动机械手的气动系统原理………………．．３１５．１空气压缩机……………．．？………………．．３１５．２空气压缩机的选择…………．．３１’５．３气缸的工作原理……………．３２５．４气缸的选取………………．．３４第六章机械手图形仿真…………．３５结论………．３６致谢………．３７参考文献……………………．．３８帚一早殖化第一章绪论１．１机械手构成机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有６个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有２～３个自由度ｎ。。１．２机械手的种类按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。机械手首先是从美国开始研制的。１９５８年美国联合控制公司研制出第一台机械手‘引。１．３气动技术的发展２０世纪８０年代以来，气动技术的应用领域迅速拓宽，在各种自动化生产线上及机床夹具上得到广泛应用。ＰＬＣ技术与气动技术相结合，使气动技术控制方式更灵活；气动机械手、柔性自动生产线的迅速发展，对气动控制技术提出了越来越高的要求；而电气比例伺服技术与现代控制理论的发展，把气动控制技术从开关控制发展成闭环比例伺服控制，控制精度不断提高，现在国内外都在进行该技术的研究口３。从国内外的统计资料来看，２０世纪７０年代，液压与气动元件的产值比约为９：１，到２１世纪初，在欧美、日本等工业化国家，该比例已达到６：４，甚至接近５：５。我国的气动控制技术研究较晚，但发展速度较快。从２０世纪８０年代开始，气动元件产值的年递增率在２０％以上Ｍ１。１．４气动技术与气动机械手的发展过程气动技术是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，进行能量传递或信号传递的工程技术，是实现各种生产控制、自动控制的重要手段之一【５１。大约开始于１７７６年，Ｊｏｈｎｗｉｌｋｉｍｓｏｎ发明能产生１个大气压左右压力的空气压缩机１８８０年，人们第一次利用气缸做成气动刹车装置，将它成功地用到火车的制动上。２０世纪３０年代初，气动技术成功地应用于自动门的开闭及各种机械的辅助动作上。至５０年代初，大多数气压元件从液压元件改造或演变过来，体积很大１６１。６０年代，开始构成工业控制系统，自成体系，不再与风动技术相提并论。在７０年代，由于气动技术与电子技术的结合应用，在自动化控制领域得到广泛的推广。８０年代进入气动集成化、微型化的时代。９０年代至今，气动技术突破了传统的死区，经历着飞跃性的发展，人们克服了阀的物理尺寸局限，真空技术日趋完美，高精度模块化气动机械手问世，智能气动这一概念产生，气动伺服定位技术使气缸高速下实现任意点自动定位，智能阀岛十分理想地解决了整个自动生产线的分散与集中控制问题。气动机械手作为机械手的一种，它具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境等优点而被广泛应用１５Ｊ。气动机械手强调模块化的形式，现代传输技术的气动机械手在控制方面采用了先进的阀岛技术（可重复编程等），气动伺服系统（可实现任意位置上的精确定位），在执行机构上全部采用模块化的拼装结构＂Ｊ。９０年代初，由布鲁塞尔皇家军事学院Ｙ・Ｂａｎｄｏ教授领导的综合技术部开发研制的完美结合产生的“六足动物”。６个脚中的每一个脚都有３个自由度，一个直线气缸把脚电子气动机器人一‘５可基里斯”六脚勘探员，是气动技术、ＰＬＣ控制技术和传感技术提起、放下，一个摆动马达控制脚伸展／退回运动，另一个摆动马达则负责围绕脚的轴心做旋转之用。由汉诺威大学材料科学研究院设计的气动攀墙机器人，它集遥感技术和真空技术于一体，成功地解决了垂直攀缘等视为危险工作的操作问题１５Ｊ。Ｔｒｏｎ２Ｘ电子气动机器人，能与人亲切地握手，它的头部、腰部、手能与人类一样弯曲运动，并且有良好的柔韧性。在幕后操纵人员的操作下（或通过自身的编程控制）能与人进行对工作空间的适应性、高精度和快速灵敏的反应能力【７Ｊ。１．５气动机械手的应用由于气压传动系统使用安全、可靠，可以在高温、震动、易燃、易爆、多尘埃、话，或作自我介绍等。Ｔｒｏｎ２Ｘ电子气动机器人集电子技术、气动技术和人工智能为一体，它告诉我们，气动技术能够实现机器人中最难解决的灵活的自由度，具有在足够强磁、辐射等恶劣环境下工作。而气动机械手作为机械手的一种，它具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境、容易实现无级调速、易实现过载保护、易实现复杂的动作等优点。所以，气动机械手被广泛应用于汽车制造业、半导体及家电行业、化肥和化工，食品和药品的包装、精密仪器和军事上哺Ｊ。现代汽车制造工厂的生产线，尤其是主要工艺的焊接生产线，大多采用了气动机械手。车身在每个工序的移动；车身外壳被真空吸盘吸起和放下，在指定工位的夹紧和定位；点焊机焊头的快速接近、减速软着陆后的变压控制点焊，都采用了各种特殊功能的气动机械手。高频率的点焊、力控的准确性及完成整个工序过程的高度自动化，堪称是最有代表性的气动机械手应用之一。在彩电、冰箱等家用电器产品的装配生产线上，在半导体芯片、印刷电路等各种电子产品的装配流水线上，不仅可以看到各种大小不一、形状不同的气缸、气爪，还可以看到许多灵巧的真空吸盘将一般气爪很难抓起的显像管、纸箱等物品轻轻地吸住，运送到指定目标位置。对加速度限制十分严格的芯片搬运系统，采用了平稳加速的ＳＩＮ气缸。气动机械手用于对食品行业的粉状、粒状、块状物料的自动计量包装；用于烟草工业的自动卷烟和自动包装等许多工序。如酒、油漆灌装气动机械手；自动加盖、安装和拧紧气动机械手，牛奶盒装箱气动机械手等。此外，气动系统、气动机械手被广泛应用于制药与医疗器械上。如：气动自动调节病床，Ｒｏｂｏｄｏｃ机器人，ｄａＶｉｎｅｉ夕ｔ－科手术机器人等吲。１．６气动机械手的特点１．重复精度高精度是指机器人、机械手到达指定点的精确程度，它与驱动器的分辨率以及反馈装置有关。重复精度是指如果动作重复多次，机械手到达同样位置的精确程度。重复精度比精度更重要，如果一个机器人定位不够精确，通常会显示一个固定的误差，这个误差是可以预测的，因此可以通过编程予以校正。重复精度限定的是一个随机误差的范围，它通过一定次数地重复运行机器人来测定。随着微电子技术和现代控制技术的发展，以及气动伺服技术走出实验室和气动伺服定位系统的成套化。气动机械手的重复精度将越来越高，它的应用领域也将更广阔，如核工业和军事工业等。２．模块化有的公司把带有系列导向驱动装置的气动机械手称为简单的传输技术，而把模块化拼装的气动机械手称为现代传输技术。模块化拼装的气动机械手比组合导向驱动装置更具灵活的安装体系。它集成电接口和带电缆及气管的导向系统装置，使机械手运动自如。由于模块化气动机械手的驱动部件采用了特殊设计的滚珠轴承，使它具有高刚性、高强度及精确的导向精度。优良的定位精度也是新一代气动机械手的一个重要特点。模块化气动机械手使同一机械手可能由于应用不同的模块而具有不同的功能，扩大了机械手的应用范围，是气动机械手的一个重要的发展方向【引。智能阀岛的出现对提高模块化气动机械手和气动机器人的性能起到了十分重要的支持作用。因为智能阀岛本来就是模块化的设备，特别是紧凑型ＣＰ阀岛，它对分散上的集中控制起了十分重要的作用，特别对机械手中的移动模块。３．无给油化为了适应食品、医药、生物工程、电子、纺织、精密仪器等行业的无污染要求，不加润滑脂的不供油润滑元件已经问世。随着材料技术的进步，新型材料（如烧结金属石墨材料）的出现，构造特殊、用自润滑材料制造的无润滑元件，不仅节省润滑油、不污染环境，而且系统简单、摩擦性能稳定、成本低、寿命长。４．机电气一体化由“可编程序控制器．传感器．气动元件”组成的典型的控制系统仍然是自动化技术的重要方面；发展与电子技术相结合的自适应控制气动元件，使气动技术从“开关控制”进入到高精度的“反馈控制’’；省配线的复合集成系统，不仅减少配线、配管和元件，而且拆装简单，大大提高了系统的可靠性。而今，电磁阀的线圈功率越来越小，而ＰＬＣ的输出功率在增大，由ＰＬＣ直接控制线圈变得越来越可能。气动机械手、气动控制越来越离不开ＰＬＣ，而阀岛技术的发展，又使ＰＬＣ在气动机械手、气动控制中变得更加得心应手ｌ引。１．７机械手的规格参数面：．机械手的规格参数，是说明机械手规格和性能的具体指标，一般包括以下几个方１．抓重（又称臂力）：额定抓重量或称额定负荷，单位为ｋｇ（必要时注明限定运动速度下的抓重）。２．自由度数和坐标形式：整机、手臂和手腕等运动共有几个自由度，并说明坐标形式。３．定为方式：固定机械挡块、可调机械挡块、行程开关，电位器及其各种位置设定和检测装置；各自由度所设定的位置数目或位置信息容量；点位控制或连续轨迹控制。．４．驱动方式：液动、电动、气动和机械传动。一５．手臂运动参数：手臂的运动参数包括伸缩、升降、横移、回转以及俯仰。当手臂的运动速度很高时，手臂在启动和制动时会产生很大的冲击和振动，这会影响手臂．的定位精度。因此，手臂运动速度应根据生产节拍时间的长短、生产过程的平稳性和定位精度等要求来确定【ｌｌ】。６．手指夹持范围（１ｍ）和握力（夹紧力或吸力）（Ｎ）。７．定位精度：位置设定精度及重复定位精度（士ｎ皿）。８．程序编制方法及程序容量：如插销板、二级管矩阵插销板、可编程序控制、微机控制以及示教存储等。９．收信、发信数目、联锁控制信号数。１０．控制系统动力：电、气。１１．驱动源：气动的气压大小，液压的使用压力，液压泵的规格，电动机功率，电’动机类型、规格。１２．轮廓尺寸：长×宽×高（ｒａｍ）。１３．重量：整机重量（埏）。第二章研究内容及参数设计要求完成以下内容：１．拟定整体方案，特别是气动技术、传感器与机械本体的有机结合的设计方案。２．根据给定的自由度和技术参数选择合适的手部、腕部、臂部和机身的结构。３．各部件的设计计算。４．传感器的选择５．气动机械手工作装配图的设计与绘制．２．１方案设计根据课题要求，机械手需要具备上料、翻转和转位等多种功能，并按该自动线的统一生产节拍和生产纲领完成以上动作，因此可采用以下多种设计方案。１．直角坐标式如图２．１（ａ）所示，这是一种直移型机械手，即所有的运动均为直线运动。这种机械手，结构简单，直观性强，便于实现一定的精度要求。自动线成直线布置，机械手空中行走，顺序完成上料、翻转、转位等功能。这种方案结构简单，自由度少，易于配线，但需要架空行走，所需的空间位置较大，工作范围较小，灵活性差且油液站不能固定，这使设计复杂程度增加，运动质量增大。’２．圆柱坐标式如图２．１（ｂ）所示，这是一种回转型机械手，其手臂除了可以伸缩、可以升降外，还可以绕立柱回转。这种机械手与直角坐标式机械手相比，占地面积小而活动范围较大，结构亦较简单，并能达到较高的定位精度，因而应用范围较广泛。机身采用立柱式，机械手侧面行走，顺利完成上料、翻转、转位等功能，自动线仍呈直线布置。这种方案可以集中设计液压站，易于实现电气、油路定点连接，但机械手的升降手机械结构的限制，距地面总有一定的距离，因而不能从地面上抓取物体且手臂悬伸量较大。３．球坐标式如图２．１（ｃ）这是一种俯仰型机械手，其手臂除了具有回转运动外，还具有俯仰运动（即上摆动和下摆动），这种运动与手臂的伸缩运动组合成一个球状送放空间。这种机械手与圆柱坐标式相比，在占有同样大小空间情况下，可扩大工作范，能将手臂伸向地面抓取物件。机身采用机座式，自动线围绕机座布置，顺序完成上料、翻转、转位等功能这种方案具有电液集中、占地面积小等优点，但配线要求较高。４．多关节坐标式如图２．１（ｄ）这是一种屈伸型机械手，臂部有大臂和小臂组成。除了大臂本身具有回转和仰附运动外，小臂相对于大臂还可以屈伸，具有与人体上肢结构相类似的结构。这种机械手可以在以臂部最大伸展长度为半径的球体空间范围内任意抓取物件，灵活性大。它与其他坐标形式的机械手相比，所占空间最小，而且可以绕过障碍物抓取物件。但其运动直观性差，臂部前端的位置由多个回转运动决定，要达到较高的运动精度比较困难，为此必须提高制造精度，因而使设计和制造均较为复杂【１２】。（・）直移强（ｂ）回转量（ｃ＞俯仰型（ｄ）屈伸型图２．１机械手的坐标形式２．２规格参数抓重：１５０Ｎ自由度数：６个坐标型式：球坐标最大工作半径：ｌｍ手臂最大中心高：１．５ｍ俯仰行程（Ｚ）：１０００ｍｍ升降速度：＜２３０ｍｍ／ｓ回转范围（、Ｉ，）：００＂－＇２７００回转速度：＜６００／ｓ手腕运动参数：回转范围（∞）：００＇－－１８００回转速度：＜６０Ｖｓ手指夹持范围：１６０１４０ｍｍ重复定位精度：０．５～ｌｍｍ驱动方式：气动驱动系统控制方式：可编程序控制２．３主要参数的确定２．３．１抓重（或称臂力）机械手的抓重是指机械手手臂所能抓取的物件的最大重量，它是机械手的主要参数之一。根据抓重范围的不同机械手可分为以下几种类型：微型机械手：抓重在ｌｋｇ以下；小型机械手：抓重为１＂－一５ｋｇ；中型机械手：抓重为５＂＂３０ｋｇ；ｋｇ；大型机械手：抓重为３０，－－，５０巨型机械手：抓重在５０埏以上；目前广泛使用的机械手中，以中型和小型的占绝大多数。本设计属于中型机械手。２．３．２自由度机械手的自由度是指机械手的送放运动所具有的独立运动参数的数目，亦即主运动和辅助运动所具有的独立运动参数的总和。机械手是模仿人手的部分动作的自动机械装置，而人手是一种经过了亿万年进化后所形成的高超机构。按《机械原理》的法则，它可简化为一种多机构的空间连杆机构。这一连杆机构的自由度为：５Ｗ＝６ｎ－∑，川ｔ＝ｌ（２－１）．式中：ｎ一构件数，即人手的骨骼书数，ｎ＝１９；一ｆ，—运动副的数目，人手关节可简化为运动副，尺关节为口级副（共１处），肩关节为脚级副（共２处），腕关节和掌关节为∥级副（共６处），指关节为ｙ级副（共１１处）；尸一运动副引入的约束数，刀级副约束数为２，肌级副约束数为３，∥级副约束数为４，矿级副约束数为５。将上述数值代入上式得：ＳＷ＝６ｎ一＞１Ｉｉ只＝６ｘ１９一ｆ１×２＋２×３＋６ｘ４＋１１×５）＝２７■＿一Ｊ’’、（２—２）Ｉ皇１由此可知，人手的自由度有２７个，其中有２２个集中在掌部。如果用人工方法制造出完全与人手一样灵巧的机械手，则会相当复杂。机械手的自由度标志着机械手所具有的功能大小，自由度越大，机械手的动作越灵活，适应性越强，但结构也越复杂。一般通用机械手有５～６个自由度即可满足使用要求（其中臂部有３个自由度，腕部和行走装置有２＂－＇３个自由度），专用机械手有１～２个自由度即可满足使用要求【１３】。本机械手的坐标形式为球坐标式，有６个自由度。２．３．３’运动速度机械手的运动速度是指机械手在全程范围内的平均运行速度，它反映了机械手的使用效率与生产水平。机械手的运动速度越高，则其使用效率越高，生产水平越高；但速度越高，机械手在运动过程中启动和制动时产生的冲击和振动也较大，对机械手的定位精度的影响也越大。一般情况下，机械手的运动速度应根据生产节拍、生产过程中的平稳性要求和定位精度要求而定。目前使用的机械手的最大移动速度可达１０００ｍｍ／ｓ，最大回转速度达１８００／ｓ左右。一般的速度范围为：移动速度常在２００＂、－３００ｍｍ／ｓ左右，回转速度在５００Ｉｓ左右。本机械手的直线运动速度：手臂伸缩行程ｌ＝４６０ｍｍ，运动时间ｔ＝２ｓ，则手臂伸缩速度为：１７：一ｌ：—０．４—６：０．２３聊／ｓｒ（２．３）２回转运动速度：定为６００／ｓ２．３．４工作行程机械手手臂的行程范围与机械手的抓重、坐标形式、驱动方式、运动速度等多方面因素有关。一般来说，对于通用机械手，其手臂回转的行程范围应尽可能大些，使机械手具有较大的通用性。因此，机械手的手臂回转行程范围均大于１８００。机械手的手臂伸缩形成范围及工作半径适当，若过大，则手臂的偏重力矩都将增大，使刚度降低，振动增加，定位精度难以保证。因此，机械手的手臂行程大多在５００，－一１０００ｍｍ范围内选取。机械手的行程范围与人手操作时所能达到的空间范围大致相当如下：≤Ｏ．Ｏｌｍ３：相当于微小精细的操作；＞０．０１：ｌｍ３：相当于坐着操作；＞１：ｌＯｍ３：相当于人站着或略有走动的操作；＞ｌＯｍ３：相当于人巡回操作；目前应用的气动机械手的行程范围大多数相当于人坐着或站着的操作范围。工作行程由己知条件及方案分析确定：最大工作半径１ｍ；手臂最大中心高：１．５ｍｍ；手臂伸缩行程：４６０ｍｍ；手臂回转范围：矽＝０＂－－＇２７００手腕回转范围：翻转Ｏ＿ＤＯ．－～１８００２．３．５定位精度位置精度是衡量机械手工作质量的一项重要指示，它包括位置设定精度和重复定位精度。一般所说的位置定位精度是指重复定位精度。位置精度的高低取决于位置的控制方式及机械手运动部件本身的精度和刚度，此外它还与机械手的抓重及运动速度等因素有关。目前，气动机械手大多数采用点位控制。其中，采用行程开关、电位计等电控元件进行控制时位置精度较低（大于ｌｍｍ），采用固定挡块进行控制时可达到较高的定位精度（±Ｏ．５ｍｍ，或更高），采用电位私服系统进行控制时可以获得更高的位置精度（这种控制方式适应于高速重载情况）。本机械手定位采用机械档块定位，定位精度为０．５＂－＇ｌｍｍ。第三章气动机械手的结构设计３．１抓取机构的设计３．１．１抓取机构材料选择机器人常用材料：１．碳素结构钢和合金结构钢：这类材料强度好，特别是合金结构钢，其强度增加了４．５倍．弹性模量Ｅ大，抗变形能力强，是应用最广泛的材料。２．铝、铝合金及其它轻合金材料：此类材料的共同特点是重量轻，弹性模量Ｅ不大，但材料密度小。３．纤维增强合金：此类合金如硼纤维增强铝合金、石墨纤维增强镁合金等。其Ｅ／Ｐ比分别达１１．４×１０７ｍ２／ｓ２和８．９ｘ１０７ｍ２／ｓ２这种纤维增强金属材料具有非常高的比Ｅ／ｐ，而没有无机复合材料的缺点，但价格昂贵。４．陶瓷；陶瓷材料具有良好的品质，但是脆性大，不易加工成具有长孔的连杆，与金属零件连接的接合部需特殊设计。５．纤维增强复合材料：此类材料具有极好的Ｅ／Ｐ比，但存在老化，蠕变高温热膨胀以及与金属连接困难等问题。这类材料不但重量轻，刚度大，而且还具有十分突出的大阻尼的优点。传统金属材料不可能具有这么大的阻尼，所以在高速机器人上应用复合材料的实例越来越多。６．粘弹性大阻尼材料：增大机器人连杆件的阻尼是改善机器人动态特性的有效方法。‘目前有许多方法用来增加结构件材料的阻尼，，其中最适合机器人采用的一种方法是用粘弹性大阻尼材料对原构件进行约束层阻尼处理。材料选择的基本要求：１．强度高；２．弹性模量大；３．重量轻；４．阻尼大；５．材料经济性。手指的材料：为减轻重量，同时也由于手指所抓取物体一般都不是很大，所以，手指的结构材料选用铝合金。在一些特殊情况下，也可以采用碳素钢、铸钢、合成塑料等。一般在手指的表面再粘附一层橡胶或软塑料等材料，以减小手指与物体接触时的冲击，同时也可以增大接触摩擦力。３．１．２抓取机构的设计要求１．具有足够的握力抓取结构的手指握仅工件时所需要的力成为握力或夹紧力。握力的大小与被夹持工件或工具的重量、重心位置以及夹持方式的方位有关。计算握力时还应考虑传动和操作过程中所产生的惯性力和振动力。以保证工件或工具不致松动或脱落。２．具有一定的开角抓取机构的手指张开与闭和时两个极限位置所夹的角称为手指的开闭角秒。手指的开闭角口应能保证工件顺利进入或脱落，在需要夹持不同工件尺寸时，应按最大直径的工件考虑。３．具有一定的定位精度’。为了使手指和被夹持工件保持准确的相对位置，必须根据被夹持工件的形状选择相应的手指结构，并进行定位精度的计算。为了使机械手能适用多品种、小批量、工件尺寸在一定范围内变化的生产中，可采用自动定心的手部结构，以减少对机械手的调整工作。４．具有足够的强度和刚度机械手的抓取机构除受到被夹持工件的反作用力外，还将受到机械手在运动过程中所产生的惯性力和振动的影响。因此，要求防止机械手抓取机构变形、弯曲和折断。３．１．３抓取机构结构形式的确定抓取机构又称手部或爪部，是机械手直接与被抓取物件（工件或工具）接触并施加约束和夹紧力的部分。根据与物件接触的形式之不同，抓取机构可分为夹钳式与吸附式两大类。抓取机构的结构形式主要决定于工件的形状和质量，本课题的抓取工件为２５０×１７０×１４０Ｉｌｍｌ的箱式零件，当夹紧气压缸通气时，推动活塞带动杠杆机构合拢将工件夹紧。当夹紧气压缸断开时，活塞杆通过弹簧复位。手指间相对尺寸：如图３．１所示，灵巧手有两个手指之间的相对结构尺寸：食指和中指之间的距离Ｚ。；拇指与食指、中指之间的距离，ｄ【１４】。１．，。的分析：一●食指和中指既能配合拇指完成对物体的抓持和操作，又能单独对物体进行夹持操作，如图３．１所示。因而，，。可以由后者确定。ｔ：ＩＩ幺笋＼竺／ｌ。｜＾．手｜。太图３．１两指夹持物体物体示意假设手指侧面与物体之间为有摩擦点接触，摩擦系数为厂。被抓物半径为，。由力平衡方程有：２Ｆ・ｓｉｎｇ＝２Ｆ・厂・ＣＯＳｇ口＝ａｒｃｔｇ（ｆ）而，。＝２【（Ｚ１＋Ｚ２＋，３）ｓｉｎｇ＋，．・ＣＯＳｇ】当，．＝０时，。＝２Ｕｌ＋Ｚ２＋Ｚ３）ｓｉｎｇ（３－４）当厶＝２２ｍｍ，１２＝５３ｍｍ，１３＝４２．５ｍｍ，ｆ＝０．２时，，。＝４６．０８７ｍｍ２．乞的优化：拇指与另外两指之间的距离乙直接关系到整个手指的抓取和操作特性，所以这一尺寸的优化评价指标应从整个灵巧手来考虑。目前，对多指灵巧手抓取物体后的构形的评价主要有以下指标：（１）稳定性；（２）可操作性；（３）灵巧性；（４）精确性；（５）扭矩可施加性；（６）可转动性；（７）灵敏性；（８）安全性等。从稳定性、灵巧性和任务三方面考虑，在食指和中指的中线及拇指所确定的平面内，将三指近似简化为两指。如图３．２，在此平面内，当被抓物体的可操作面积取得最大值时，则该灵巧手的可操作体积通过网格法计算得出：可操作面积Ｊ与物体的大小，．之间基本上成线性关系，厂越大，则Ｓ越小。并进一步证明，当被抓取物体尺寸，．有确定值时，拇指和食指之间的结构距离匕存在最优值，如图３—２所示（３・３）（３・１）（３—２）图３．２灵巧手抓取物体简化图根据以上结论，对乙最优值进行加权平均，所选匕为６０ｍｍ．１２图３．３臂．手系统模型机器手静力计算，＝ｋ，Ｅｒ。如图３．４ＦＦｃ０ｅ］＝９０五ｆ２五图３－４（ａ）机械手结构简图该机械手的速度雅可比为一图３・４（ｂ）机械手受力图Ｚ，＝一Ｊ『２ｓ１２］Ｚ毛，妇岛一．“＾％２ｚ２％．Ｊ，２ｑ２则该机械手的力雅可比为Ｊｒ：卜蚂－－１２Ｓ１２和岛＋１２Ｃ１２Ｉ一，２ｓ１２【根据ｒ＝，ｒＦ得一ｒｌＩｊ一，２ＳＩＩ１屯●●●●Ｊ咀‘曲和ｑ１２≯ｃ吲、。：ｊ【ＥＪ所以ｆｌ＝一（Ｚ１ｓＯ，＋，２毛２）足＋（１］ｃＯｌ＋，２Ｃ１２）Ｅｆ２＝－１２Ｓ１２Ｆｘ＋１２ｃ１２日（３．５）（３－６）在某一瞬时幺＝０。，０２＝９０。，如图所示，则与手部端点力相对应的关节力矩为ｆｌ＝一１２Ｆｘ＋ｚ１Ｅ，ｆ２＝－１２Ｆｘ３．１．４夹紧力（握力）的确定握力的大小与被夹持工件的重量：重心位置以及夹持的方位有关。计算握力时，应先进行必要的简化，以便建立力学模型，进行求解。下面以水平位置夹持悬伸工件为例，介绍握力的计算。假想地认为握力集中作用在手指与工件接触面的对称平面内。并设两力的大小相等、方向相反。由于工件重力作用线与手指夹持工件时的对称面不重合，因此手指受到悬伸工件的偏重力矩的作用。将工件重力向夹持中心点简化，可得一集中力和一集中力矩如图中虚线所示。为了防止工件下移，下手指对工件产生一反作用力Ｒ１＝Ｇ；为了防止工件转动，上、下手指对工件产生一约束力矩Ｍ＝Ｒ２／３＝ＧＬ，其中Ｒ２为手指对工件的反作用合力，假定反作用力矩按三角形分布，且合力作用点在三角形的形心上。根据手指的受力分析，可得如下公式：ｒｒｙＭｏ“Ｆ）：０Ｎｂ：Ｒ２（６一一１＂１）（３．７）∑讹（，）＝ｏＮｂ＝肋拙（６＋等）（３．８）联立解以上两式，并整理得：Ⅳ＝‘百３Ｌ＋圭）ＧＮ当机械手水平夹持悬伸工件时，可进行握力计算：（３・９）Ⅳ＝‘百３Ｌ＋圭）ＧＮ式中：Ｎ一夹持工件时所需的握力；Ｇ一工件的重量，Ｇ＝１５ｋｇ＝１５０ＮＬ、Ｈ一尺寸，Ｌ＝５０ｍｍ，Ｈ＝８０ｍｍ．将ｔ－林数信代入得：（３．１０）１４Ⅳ＝（百３ｘ５０＋互１）×１５０＝３５６．２５Ⅳ际握力还应按下式计算：（３—１１）考虑到工件在传动中还会产生惯性力、振动以及受到传力机构效率的影响，故实Ｎ实≥Ｎ．丝刁（３．１２）Ｎ实≥Ｎ．—ｋａ—ｋ２刁（３・１３）式中：卜手部的机械效率，一般１＂１＝０．８５＂－０．９５；ｋ１一安全系数，一般取ｋｌ＝１．２－－一２；ｋ２一工作情况系数，主要考虑惯性力的影响，按下式估算：ｋ２＝ｌ＋ａ／ｇ，其中，ａ为抓取工件传送过程中的最大加速度，ｇ为重力加速度。若取ｒｌ＝０．９；ｋ１＝１．５；ｋ２按ａ＝ｇ／２计算，ｌ（２＝１吲ｇ：１．５，则：Ⅳ实≥Ｎ．丝：３５６．２５×堕坐：８９０Ｎ３．１．５夹紧缸驱动力的计算根据夹紧缸受力分析，Ｐ为驱动力Ⅳ实为握力。由受力分析可得：尸＝２Ｒ・ｓｉｎ口Ｒｈ＝ＬｃｄＲ因为ｈ＿－Ｌｂｃｃｏｓ（１８００－）＇一ｐ＋ａ）＝Ｌｂｃｃｏｓ（）＇＋１５一ｎ）（长度取正值）Ｒ’＝Ⅳ夹＝ｃｏｓ，８所以尸：２Ｒｓｉ‘ｎ口—塑登墼．Ⅳ实（３．１４）尸＝—２ｘ１３００．１—３６ｘｘｋｃｏｓ（∥＋口一ｙｌ由结构设计，确定ａ＝１０，ｆ１２０，１３－－５０，ｌｃ，，＝１３０ｍｍ，ｋ＝３６ｍｍ，代入上式得：０．６４２７×８９０≈７６３Ｎ３６Ｘ０．９３９６（长度取正值）。３．１。６夹紧缸主要尺寸的确定１．气压缸内径ＤＤ＝１．１３（３－１５）式中：１５Ｐ－一驱动力，即气压缸的实际工作载荷；Ａ一系统的工作压力，Ｐ１＝２．５Ｍｐａ＝２．５Ｎ／ｍｍ２；ｒｌｍ一机械效率，一般取伽＝０．９５。将上述数值代入得：Ｄ：１．１３．／旦：２０．２５ｍ所＼『２．５×０．９５（３．１６）按ＪＢ８２６．６６标准系列直径圆整，取Ｄ＝２０ｍｍ，ｄ＝１０ｍｍ（活塞杆直径）。２．气压缸壁厚６盯：—Ｐｐ—Ｄ（３．１７）‘３。１７’盯２—２［—ｏ－］式中：昂一实验压力，昂＝１．３ｘ２．５＝３．２５Ｍｐａ；［６】一许用应力，选用铸铁材料，［５］＝６０Ｍｐａ．将已知数据代入上式得：仃：—３．２５—ｘ２０：０．５ｍｍ取６＝５ｍｍ。３．气压缸外径Ｄｏ及长度ＬＤｏ＝Ｄ＋２ｄ＝２０＋２ｘ５＝３０ｍｍ由结构需要确定，取ｌ＝５０ｍｍ。３．２送放机构的设计３．２．１概述送放运动、送放范围、送放图形、送放运动的自由度和送放坐标及计算。１．送放运动改变被抓取物体（工件或工具）的位置和方向，并将其送放到一定的目的位置上，这一运动过程称为送放运动。送放运动是机械手或机器人最主要的运动，包括手臂、手腕和行走装置的运动，但不包括机械手或机器人手抓抓取物体的运动。因为抓取运动只有抓取功能，不能改变被抓物体的位置和方向，因而不是送放运动。送放运动又可分为主运动和辅助运动两部分，手臂的运动为主运动，手腕的运动和整机的行走运动为辅助运动。主运动决定送放运动的空间范围的形状和性质，辅助运动可扩大送放范围或改变被送放物体在空间的方位。２．送放范围１６机械手或机器人将被抓取的物体（工件或工具）送放到某一位置，其所能达到的空间范围称为机械手或机器人的送放范围。当送放位置为一点时，称为点位送放；当送放位置在一个确定的表面内时，这样的送放范围称为体位送放。点位送放、面位送放、体位送放均由主运动的运动形式、自由度数及组合来决定。３．送放图形送放范围可用送放图形（送放运动的轨迹或空间的形状及大小）来描述。点位送放的送放位置为确定的点，其主运动只有一个自由度。其运动形式为直线运动时，送放图形为一直线；为回转运动时，送放图形为一圆弧；为复合运动时，送放图形为一空间曲线。面位送放，其送放图形为一确定的表面，由两个参变量决定，故主运动需要两个自由度。送放图形有三种不同的情况：两个直线运动组合时，送放图形为一矩形；两个回转运动组合时，送放图形为一组合面圆弧面；一个直线和一个回转运动组合时，送放图形为一扇形面（如手臂伸缩和手臂回转组合）或圆柱面（如手臂升降和手臂回转组合）。体位送放，其送放图形为一个确定的空间体，主运动有三个自由度。其图形也有几种不同的情况：三个直线运动组合时，送放图形为一空间立方体；两个直线运动和一个回转运动组合时，送放图形为一空间圆柱体；三个回转运动组合时，送放图形为空间球体或多球体。４．送放运动的自由度送放运动具有的独立运动参数的数目，即送放运动的自由度，亦即机械手或机器人的自由度。它等于主运动自由度和辅助运动自由度数之和。一般情况下，主运动有ｌ＂－－＇３个自由度：当主运动有１个自由度时，送放图形为点位图形；当主运动有２个自由度时，送放图形为面位图形；当主运动有三个自由度时，送放图形为体位图形。如果采用多关节的送放机构，则机械手的主运动自由度数还可以增加，但其结构非常复杂，故实际应用不多。此时，宜采用增设辅助运动的方法来增加机械手的功能，如增加腕部的平移或整机的行走运动以扩大送放范围，或增设腕部的回转和摆动运动以改变被送物体的方位。机械手有几个自由度就说明有几个送放运动。自由度越多，送放动作越多，则机械手越灵活，其送放范围也越大，但机械手的结构也越复杂。５．送放坐标及其计算机械手或机器人任意瞬间在空间的位置坐标称为送放坐标一般用手爪或手腕的中心位置来表示，它是由手臂、手腕及整机行走等独立运动合成来确定的。，其中，主运动有三个自由度——手臂的升降（Ｌ１）、伸缩（Ｌ２）和回转（仍）；辅助运动有两个自由度——手腕的上下摆动（仍）及回转（仍）。但仍不影响ｘｏｙ平面１７内的坐标计算，因此抓取机构手爪中心Ｃ点的送放坐标为ＩＸｃ＝Ｌ２ｃｏｓｑＴ］＋Ｒｃｏｓｑ０２（３．１８）【弘＝ＬＩ＋Ｌ２ｓｉｎｃ，ｆｉ＋Ｒｓｉｎ妒２式中，Ｒ一手腕关节至掌心的距离。当送放运动的自由度较多，送放运动组合较复杂（如多臂送放）时，必须进行坐标变换，可采用旋转矩阵或分块矩阵的方法求解。所设计的机械手的送放运动共有５个自由度，即主运动有３个自由度（手臂的伸缩、回转、仰俯），辅助运动有２个自由度（腕部的回转、摆动），全部采用液压驱动，分别有两个直动液压缸和三个回转液‘压缸来实现。３．２．２腕部的设计腕部设计时应注意的问题：机械手的手腕部（简称手腕或腕部）是连接机械手的手臂和手部（抓取结构）的中间部件，用以扩大机械手的送放范围或改变送放物在空间的方位，使机械手更灵活，适应性更强。设计腕部时应注意以下几个问题：１．力求结构简单、紧凑、重量轻由于腕部位于手臂的前端并连接手部，因而腕部的结构、重量和载荷，直接影响着手臂的转动性能，因此，在设计腕部时应力求结构简单、紧凑、重量轻。２．合理确定自由度腕部自由度越多机械手就越灵活，适应性就越强，但结构也越复杂。３．有足够的刚度和强度腕部作为机械手的执行机构，承担着连接和支撑手部的任务，应具有足够的刚度和强度。除此之外，在腕部较小空间内，安装几个原动件，且考虑每个原动件的布置、润滑、维修调整等问题。４．充分考虑工作条件的影响腕部直接与手部相连，且离工件或工作介质较近，因此应充分考虑工作条件对腕部的影响。例如，对于在高温区域或腐蚀性介质中工作的机械手，应考虑热膨胀，压力油变质等问题，应采取相应的措施，保证机械手的腕部具有较好的性能和足够的寿命。５．腕部运动形式的选择俯仰机械手腕部运动形式由于手臂具有回转、俯仰和伸缩运动，送放范围为一球状空间，因此增设腕部绕Ｘ轴转动可实现工件的掉头和翻身。１８３．２．３腕部回转力矩的计算腕部回转时，需要克服以下几种阻力：１．腕部回转支承处的摩擦力矩ＭｍｆＭ摩＝去（ｎ１Ｄｌ＋ＦＲ２Ｄ２）（３—１９）么式中：ＦＲｌ、ｎ：一轴承处支反力（Ｎ），可有静力平衡方程求得；Ｄｌ、Ｄ２—轴承直径；Ｆ＿轴承的摩擦系数，对滚动轴承ｆ＝０．０１～０．０２；对于滑动轴承：ｆ＝－０．１。为简化计算，取Ｍｍ＝ｏ．１Ｍ总驱动力，Ｇ１为工件的重量（埏），Ｇ２为手部重量（ｋｇ），Ｇ。为手腕转动件重量（ｋｇ）。２．克服由于工件重心偏置所需的力矩‘Ｍｏ皇＝Ｇｌｅ（３．２０）Ｍ偏＝Ｇ１ｅ（３．２１）式中，ｅ－工件重心到手腕回转轴线的垂直距离（ｍ）。３．克服启动惯性所需的的力矩‰启动过程近似等加速度运动，根据手腕回转的角加速度国及启动所用的时间ｔ启，按下式计算：Ｍ橱：（Ｊ＋ＪＴ仕）婴‰＝（Ｊ＋Ｊ工件）ｆ（３－２２）（）ｕ白或者根据腕部角速度彩及启动过程转过的角速度①启按下式‰＝（Ｊ＋‘件’丽０）２（３－２３）式中：‘件一工件对手腕回转轴线的转动惯量（Ｎ・１１１・Ｊ２）；‘，一手腕回转部分对腕部回转轴线的转动惯量（Ｎ．ＩＴＩ．Ｓ２）；国一手腕回转过程的角加速度一）；名一启动过程中所需的时间（ｓ），一般取０．０５－０．３ｓ；①启一启动过程所转过的角度（ｒａｄ）；手腕回转所需的驱动力矩相当于Ｅ述三项之和。１９Ｍ昏＝Ｍ鼙＋Ｍ嗡＋Ｍ佼妈一２４）把手爪、手爪驱动液压缸几回转液压缸转动件等为一个等效圆柱体，高为３０ｃｍ，直径为１０ｃｍ，重为４００Ｇ，摩擦阻力矩心＝０．１Ｍ，手腕回转过程的角加速度６００／ｓ，启动过程中所需的时间ｏ．２ｓ，求‰：（Ｊ＋Ｊ工件）罢。ｏ启均物质的转动惯量有：，：１聊Ｒ２：三鱼Ｒ２：』旦×ｏ．０５２Ⅳ．优．ｓ２２２ｇ２ｘ９．８‘一１２ｍ（１２啪＝器×（ｏ．１７２＋０．１４２）＝ｏ．０６胁。‰＝（ｏ．０５１＋ｏ．０６）×器－３１Ⅳ．，－，－Ｍ摩２０．１ＭＭ偏２０代入得Ｍ＝０．１Ｍ＋３１Ｍ：气ＳⅣ．Ｍ３．３手臂和机身３．３．１手臂和机身的设计要求手臂部件简称臂部或手臂是机械手的主要执行部分，其作用是支承手腕及抓取机构（包括被抓取的工件或工具），有时其它一些装置如传动机构或驱动装置也安装在手臂上。机身则直接支承和带动手臂部件，并实现手臂的回转、升降、俯仰等运动。因此，手臂的送放运动越多，机身的结构和受力状况也越复杂。．１．手臂材料的选择机器人手臂材料应根据手臂的工作状况来选择。根据设计要求，机器人手臂要完成各种运动。因此，对材料的一个要求是作为运动的部件，它应是轻型材料。而另一方面，手臂在运动过程中往往会产生振动，这将大大降低它的运动精度。因此，选择材料时，需要对质量、刚度、阻尼进行综合考虑，以便有效的提高手臂的动态性能。机器人手臂材料首先应是结构材料。手臂承受载荷时不应有变形和断裂。从力学角度看，即要有一定的强度。手臂材料应选择高强度材料，如钢、铸铁、合金钢等。机器人手臂是运动的，又要有很好的受控性，因此，要求手臂比较轻。综合而言，应优先选择强度大而密度小的材料制作手臂，其中，非金属材料有尼龙６、聚乙烯（ＰＥＨ）和碳素纤维等；金属材料以轻合金（特别是铝合金）为主２．设计手臂时应注意以下几个问题：（１）承载能力足不仅要考虑抓取物体的重量，还要考虑运动时的动载荷。（２）刚度刚度是指手臂和机身在外力作用下抵抗变形的能力。由于机械手的手臂一般都要悬伸（水平或垂直悬伸），因而手臂和机身的刚度十分重要。手臂的悬伸量越大，刚度就越差，而且刚度随悬伸距离的变化而不断变化，因而悬伸量对机械手的运动性能、位置精度和负荷能力都有很大的影响。为了提高手臂的刚度，除了尽量缩短手臂的悬身量外，还应合理的选择使手臂抗弯抗扭能力强的手臂截面形状，并合理的确定手臂的臂厚和材质，以及合理的布置受力构件的位置和方向。（３）精度机械手的精度最终反映在手部的位置精度上，在很大程度上取决于手臂和机身的精度的因素较多，主要有本体的刚度、手部、腕部与手臂的连接刚度，以及手臂和机身运动的导向装置和定位装置的精度等。（４）平稳性手臂和机身的质量较大，其运动速度和负荷也较大，因而产生的冲击和振动也较大。因此，他们的工作平稳性十分重要，将直接影响到机械手的工作质量和寿命，在设计时应予以足够的重视。设计时除了力求结构合理、紧凑、重量轻、惯性小外，还应采取有效的缓冲措施，以便吸收冲击能量，提高机械手的工作平稳性。（５）重量轻，转动惯量小为提高机器人的运动速度，要尽量减少臂部运动部分的重量，以减少整个手臂对回转轴的转动惯量。（６）合理设计与腕和机身的连接部位臂部安装形式和位置不仅关系到机器人的强度、刚度和承载能力，而且还直接影响机器人的外观。（７）其它的要求对于一些在特殊条件下工作的机械手，设计时应满足其它特殊的要求。例如，在高温环境下工作时，应考虑热辐射的影响；在腐蚀介质环境下工作时，应考虑防腐蚀措施；在多用途作业环境下工作时，应考虑控制、检测、维修方便等等。３．３．２手臂和机身的配置形式手臂和机身的配置形式反映了机械手的总体布置形式，主要取决于机械手的工作要求、运动形式和作业环境，大致上归纳以下几种：１．立柱式这种配置形式适合于回转型、俯仰型或曲伸型机械手，因而是一种最常见的配置形式。这种配置形式的手臂可以在水平面内回转，具有占地面积小、工作范围大的特点。立柱可以安装在生产线上，为一台机床服务，也可以在其上装行走装置，为多台２ｌ机床服务。如图３．５成双臂的。后者通过单紧凑。２．机座式机座式配置形式（曩）立桎式（ｂ）机座式图３．５手臂和机座的配置形式。便于安装和搬动。也可以在机座上增设行走装置，使机座能在地面专用轨道上移动。’这种配置形式的手臂装在机座的顶端，适合与回转型或俯仰型机械手。这种配置形式的机械手也可以做成双臂或多臂的，以便同时为几台机床服务。３．屈伸式屈伸式配置形式如图３．５（ｃ）所示，小臂相对大臂可以作屈伸运动，大臂又可相对于机身作回转和俯仰运动。因此，手臂夹持中心的运动轨迹为一空间曲线。这种配置形式能有效的利用空间，并能绕过障碍物夹持和送放工件，但使机械手的结构复杂。４．悬挂式悬挂式配置形式如图３．５（ｄ）所示，机身设有横梁，用于悬挂手臂，这种配置形式主要用于直角坐标式机械手。横梁可设计成固定的，也可设计成移动的。一般情况下，衡量可安放在厂房原有的建筑物上。３．３．３手臂的结构机械手的手臂包括臂杆、传动装置、装置及检测装置等。手臂直线运动机构：机械手手臂的伸缩、升降和移动（横复直线运动的机构较多，常用的有气压直螺母机构，以及活塞连杆组合机构等。由集中控制、反向运动灵活等优点，因而应用最为普遍。伸缩液压缸的设计计算１．作水平伸缩直线运动液压缸的计算根据气压缸运动时所克服的摩擦、回油背压及惯性等几个方面的阻力，来确定气压缸所需的驱动力。气压缸活塞驱动力的计算Ｆ＝％＋％＋‰（３—２５）式中磊一摩擦阻力，手臂运动时，为运动件表面间的摩擦阻力，若是导向装置，为活塞和缸壁等处的摩擦阻力；吒一气压缸回油腔低压油液所造成的阻力；珞－启动或制动时，活塞杆所受平均惯性力。‘２．向杆导向其导向杆截面形状为圆柱面，导向杆对称配置在伸缩缸两侧，启动时，导向装置的摩擦阻力较大，计算如下：由于导向杆对称配置如图３－６，两导向杆受力均衡，可按一个导向杆计算：图３－６双导柱手臂Ｌ．手臂参与运动的零部件的总重量的重心到导向支承前端的距离（ｍ）；ａ．导向杆支承的长度（ｍ）；当量摩擦系数，对于圆柱面：∥’：（！＋要）ｘｕ＝（１．２７～１．５７）∥氕上（３．２６）∥一摩擦系数，对于静摩擦且无润滑时：钢对青铜：取∥＝ｏ．１～０．１５钢对铸铁：取所以，∥＝Ｏ．１８—０１３Ｆｅ＝ｕ＇吒（竽ｊ＝ｊ７／＂×０．１５×５５０（半）。．（３－２７）＝３８０ＮＯ型密封圈时，当气压工作压力小于１０ＭＰａ。活塞杆直径为气压缸直径的一半，气压缸密封处的总的摩擦力为：咯＝日。＋岛：＝０．３Ｆ式中：Ｆ．为驱动力；３．毛的计算一般背压阻力较小，可按毛２０．０５Ｐ（３—２８）４．％的计算载高速运动部件取较大的值。所以Ｆ＝０．３Ｆ＋３８０＋１２８＋３０得Ｆ＝７６９Ｎ’３．３．４气压缸的结构尺寸气压缸内径的计算和活塞杆的计算：Ｄ＝乩，３焉一ｏ．似ｍ查手册取Ｄ＝５０１Ｔ１１ＴＩＤ外＝６０ｍｍ壁厚：仃＝２ｐ［盯Ｄ】＝０．００１５ｍ取盯２５ｎｕｎ活塞杆的计算：ｄ≥品一茄一ｏ．啷（３．２９）取ｄ＝２０ｍｍ，其他数据根据极限公式和技术手册来确定。３．３．５俯仰摆动气压缸的设计计算１．驱动力矩的计算驱动手臂俯仰的驱动力矩，应克服手臂等部件的重量对回转轴线所产生的偏重力矩和手臂在运动时所产生的惯性力矩以及转动副的摩擦力矩，即：蚝２‰±‰＋‰故蚝：０。一般因手臂座与立柱连接轴处装有滚动轴承，其摩擦力较小，相对转角也较小，即：Ｍ驱＝Ｍ惯±Ｍ啦式中：‰．手臂作俯仰运动，启动时的惯性力矩（Ｎ．聊．Ｊ２）‰＝（Ｊ＋Ｊ工件）兰。起＝三ｍＲｚ＋三ｍ（ａ。＋ｂｚ））旦２１２‘～ｔ起：１．２×６０：７２０Ｎ．ｍ０．１Ｊ．手臂回转部分对手臂回转轴线转动惯量（Ｎ．ｍ．Ｊ２），均物质的转动惯量工具书可知。缈．手臂回转过程中的角速度。起．启动过程中所需的时间（ｓ），一般取０．０５＂－－＇０．３：‰．手臂等部件重量对回转轴线的偏重力矩（Ｎ．聊）‰＝吒口：８００×０．８：６４０Ｎ．所所以俯仰缸的最大驱动力矩为：Ｍ驱＝Ａ‰＋Ｍ偏＝１３００Ｎ‘ｍ２．俯仰摆动缸驱动力的计算当手臂与水平位置成仰角届和俯角屐时，铰链活塞杆的驱动力（即俯仰摆动缸驱动力）Ｆ的作用线与铅垂线的夹角口是在口１～口：范围内变化，而而作用在活塞上的驱动力通过连杆机构产生驱动力矩与手臂俯仰角有关。当手臂处俯角屈的位置ＯＡｌ时，按下式技术驱动力：１３００．当手臂处在俯角殷的位置０，４２时，按下式计算：肚蕊拓２∞ｃｏｓ（ｔｇ－＇案黜心。，１３００∞ｃｏｓ（ｔｇ－１案黜小ｏ）肚赢一２３．俯仰缸的设计计算２７第四章机械手传感技术机器人手爪是机器人执行精巧和复杂任务的重要部分，机器人为了能够在存在着不确定性的环境下进行灵巧的操作，其手爪必须具有很强的感知能力，手爪通过传感器来获得环境的信息，以实现快速、准确、柔顺的触摸、抓取、操作工作或装配件等。能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节【１５】。４．１机器人传感器技术一般机器人有类似人脑功能的思维子系统，类似于眼睛、皮肤、耳等功能的感觉子系统，类似于手脚功能的运动子系统。人脑、手、足、皮肤、眼睛、耳、舌等的功能在机器人中分别对应于判断和控制、把握、行走、触觉、视觉、听觉、味觉等，各种功能之间有着很强的关联性和依赖性，通过传感器使这些功能得以充分发挥。例如机器人装配作业中，一般有决定零件安装位置的距离传感器、检测零件形状的视觉或触觉传感器以及能检测手的把握状态及安装状态的滑觉传感器和力觉传感器。机器人能够根据从这些传感器获取的信息作出判断、控制并进行有效工做。４．１．１气动机械手对传感器的要求１．基本性能（１）精度高、重复性好（２）稳定性好，可靠性高（３）抗干扰能力强。（４）质量小、体积小、安装方便可靠（５）价格便宜２．工作任务要求抓取机械手：多数机械手目前尚不具备感觉能力，它们只能在指定的位置上拾取确定的零件。而且，在机械手拾取零件以前，除了需要给机械手定位以外，还需要采用辅助设备或工艺措施，把被拾取的零件准确定位和定向，这就使得加工工序或设备更加复杂。如果机械手具有视觉、触觉和力觉等感觉能力，就会改善这种情况。视觉系统用于被拾取零件的粗定位，使机械手能够根据需要，寻找应该拾取的零件，并确定该零件的大致位置。触觉传感器用于感知被拾取零件的存在、确定该零件的准确位置，以及确定该零件的方向。触觉传感器有助于机械手更加可靠地拾取零件。力觉传感器主要用于控制机械手的夹持力，防止机械手手爪损坏被抓取的零件【１６】。．４．１．２机械手传感器分类机械手传感器分类可分为内部传感器和外部传感器两大类。内部传感器是以机械手本身的坐标轴来确定其位置，安装在机械手自身中，用来感知机械手自己的状态，以调整和控制机械手的行动。内部传感器通常由位置、加速度、速度及压力传感器等组成。外部传感器用于机机械手对周围环境、目标物的状态特征获取信息，使机械手和环境发生交互作用，从而使机械手对环境有自校正和自适应能力。外部传感器通常包括触觉、接近觉、视觉、听觉、嗅觉和味觉等传感器。传感器系统是对机械手进行智能控制从而实现灵巧操作的关键。机械手配备的传感器通常分为如下三类：１．手爪姿传感器，主要包括关节转角传感器、关节力矩传感器和指尖力传感器。２．抓取状态传感器，主要是指获取手指与物体接触状态的触觉传感器，它可以实现感知手指与物体的接触位置，以避免不必要的抓取，如抓在物体的棱角上等，而且还可以感知出物体的滑动趋势。３．物体姿态传感器，为了确定物体的位置、形状和手爪工作空间中的方向，有必要使用ＣＣＤ等各种图像采集传感器确定这些信息。４．２机械手手爪传感器一般机械手手爪配置的传感器主要包括视觉传感器、接近觉传感器、力／力矩传感器、位置／姿态传感器、速度／加速度传感器、温度传感器及触觉／滑觉传感器等。４．３传感器的选用及布置手指上可以采用的传感器主要有：力觉、接近觉、压觉、滑觉、温度觉等传感器。如图４．１所示，传感器的布置主要考虑满足测量要求、均匀分布、对手指的正常操作影响最小、非测量部分尽可能隐藏等等。图４．１触觉传感器及其信号线的布置一般机械手手爪配置的传感器主要包括视觉传感器（但本设计没有应用）、接近觉传感器、力／力矩传感器、位置／姿态传感器、速度／力口速度传感器、温度传感器及触觉２９以根据数据融合方法对触觉传感器进行选配。触觉传感器必须融合其他类型的传感器，如关节姿态、关节速度、关节力／力矩、接近觉等传感器才能稳定、快速、可靠地抓捏或操作物体。在本设计选取的传感器有在所选用的气缸上自带如小车检测传感器、前限位传感器、后限位传感器等。电磁手的５．１空气压缩机是气源装置中的主体，它是将原动机的机械能转换成气体压力能的装置。空压机按结构分主要有以下三种类型：往复式、回转式、离心式。往复式空压机是变容式压缩机，这种压缩机将封闭在一个密闭空间内的空气逐次压缩（缩小其体积）从而提高其气压。回转式空气压缩机也是变容式压缩机，最普通的回转式空压机是单级喷油螺杆式空压机，这种压缩机在机腔内有两个转子，通过转子来压缩空气。离心式空压机是一动力型空压机，他通过旋转的涡轮完成能量的转换，转子通过改变空气的动能和压力来实现以上的转换。由静止的扩压器降低空气的流速来实现动能向压力的变换。５．２空气压缩机的选择空气压缩机的选择主要依据气动系统的工作压力和流量。气源的工作压力应比气动系统中的最高工作压力高２０％左右，因为要考虑供气管道的沿程损失和局部损失。如果系统中某些地方的工作压力要求较低，可以采用减压阀来供气。空气压缩机的额定排气压力分为低压（０．７～１．０ＭＰａ）、中压（１．０～１０ＭＰａ）、高压（１０。１００ＭＰａ）和超高压（１００ＭＰａ以上），根据实际工作条件，本文选择ＦＢ．０．０１７／Ｃ型静音空气压缩机作为机械手的动力源。ＦＢ．０．０１７／Ｃ型静音空气压缩机（如图５．１）技术资料：排气量：ｏ．０１７ｍ３／ｒｎｉｎ排气压力：Ｏ．８ＭＰａ缸径：３７ｍｍ功率：０．２４５ｋＷ电压：２２０Ｖ转速：２８００ｒ／ｍｉｍ噪音值：５８ｄＢ容积：Ｏ．１２ｍ３重量：２５Ｋｇ体积（Ｃ×ＷｘＨｍｍ）：３６０ｘ３６０ｘ６５０ＦＢ．０．０１７／Ｃ型静音空气压缩机是新一代的机电一体化产品，主机采用高速电机、全封闭消音、防尘等先进结构，与国内同类产品相比，重量减轻２／３，噪音降低极大。机真正具有结构紧凑、体积小、重量轻、功率高、无振动、长寿命、易维护等特点。可广泛使用于医疗卫生、科技、实验、工业生产、日常生活、病房消毒等领域。５．３气缸的工作原理７５．３．１单作用气缸单作用气缸只有一腔可输入压缩空气，实现一个方向运动。其活塞杆只能借助外力将其推回；通常借助于弹簧力，膜片张力，重力等。其原理及结构见图５．２。图５．２单作用气缸１一缸体；２＿活塞；３一弹簧；仁活塞杆；单作用气缸的特点是：１．仅一端进（排）气，结构简单，耗气量小。２．用弹簧力或膜片力等复位，压缩空气能量的一部分用于克服弹簧力或膜片张力，因而减小了活塞杆的输出力。３．缸内安装弹簧、膜片等，一般行程较短；与相同体积的双作用气缸相比，有效行程小一些。４．气缸复位弹簧、膜片的张力均随变形大小变化，因而活塞杆的输出力在行进过程中是变化的。由于以上特点，单作用活塞气缸多用于短行程。其推力及运动速度适用于要求不高场合，如气吊、定位和夹紧等装置上。单作用柱塞缸则不然，可用在长行程、高载荷的场合。５．３．２双作用气缸双作用气缸指气缸两腔分别输入压缩空气，实现两个方向的运动。其结构可分为双活塞杆式、单活塞杆式、双活塞式、缓冲式和非缓冲式等。其工作原理如图５．３。缸体固定不动时，其所带载荷（如工作台）与气缸两活塞杆连成一体，当压缩空气进入气缸左腔时，右腔排气，工作台左右运动，当压缩空气进入气缸右腔时，左腔排气，工作台向左移动。工作台运动范围等于其有效行程Ｓ的３倍。安装所占空间大，一般用于小型设备上。当采用活塞杆固定安装时，为方便管路连接，通常活塞杆设计成空心，缸体与载荷（工作台）连成一体，压缩空气从空心活塞杆的左端或右端进入气缸两腔，使缸体带动工作台向左或向左运动，工作台的运动范围为其有效行程Ｓ的２倍。适用于中、大型设备ｌｌ引。，Ｓ协ａ）缸体固定；ｂ）活塞杆固定，１一缸体；２一工作台；３一活塞；４一活塞杆；５一机架图５．３双活塞杆双作用气缸双活塞杆气缸因两侧结构动称，故活塞两侧输出力相等。当输入压力、流量相同时，其往返运动输出力及速度均相等。５．３．３缓冲气缸缓冲气缸对于接近行程末端时速度较高的气缸，不采取必要措施，活塞就会以很大的力（能量）撞击端盖，引起振动和损坏机件。为了使活塞在行程末端运动平稳，不产生冲击现象。在气缸两端加设缓冲装置，一般称为缓冲气缸。缓冲气缸见图５．４，主要由活塞杆１、活塞２、缓冲柱塞３、单向阀５、节流阀６、端盖７等组成。其工作原理是：当活塞在压缩空气推动下向右运动时，缸右腔的气体经柱塞孔４及缸盖上的气孔８排出。在活塞运动接近行程末端时，活塞右侧的缓冲柱塞３将柱塞孔４堵死、活塞继续向右运动时，封在气缸右腔内的剩余气体被压缩，缓慢地通过节流阀６及气孔８排出，被压缩的气体所产生的压力能如果与活塞运动所具有的全部能量相平衡，即会取得缓冲效果，使活塞在行程末端运动平稳，不产生冲击。调节节流阀６阀口开度的大小，即可控制排气量的多少，从而决定了被压缩容积（称缓冲室）内压力的大小，以调节缓冲效果。若令活塞反向运动时，从气孔８输入压缩空气，可直接顶开单向阀５，推动活塞向左运动。如节流阀６阀口开度固定，不可调节，即称为不可调缓冲气缸。图５－４缓冲气缸，１一活塞杆；２一活塞；３一缓冲柱塞；仁柱塞孔；５一单向阀；阱流阀；７一端盖；８一气孔气缸所设缓冲装置种类很多，上述只是其中之一，当然也可以在气动回路上采取措施，达到缓冲目的。５．４气缸的选取’气缸的选择，根据工作机构所需力的大小来确定活塞杆子的推力和拉力，由此来选择气缸时应使气缸的输出力稍有余量，若缸径选小了，输出力不够，气缸不能正常工作；但缸径过大，不仅使设备笨重，成本高，同时耗气量大，造成能源浪费。在夹具设计时，应尽量采用增力机构，以减气缸的尺寸。本设计所采用的气缸分别为：缓冲气缸、旋转夹紧气缸、俯仰气压缸。第六章机械手图形仿真在建立机械手模型时，为了方便更改系统结构一般采用的是参数建模方法，在本文中我们利用ＯｐｅｎＧＬ图形标准和ＶＣ＋＋对系统进行仿真研究。ＯｐｅｎＧＬ是一个三维图级库，是一个与硬件无关的编程接口，容易在不同的硬件平台上进行实现。对机械手系统抓取圆柱形物体进行了图形仿真。通过仿真研究，实现了以下目的：用数学模型来代替系统实体设计；开发出有效的抓取算法，并体现出系统的控制功能；通过图形表示目标物体和机械手系统各部分的姿态变化。在图形仿真研究过程中，机械手臂、多指手、被抓物体和实验环境的几何模型是由有限个基本体素进行拼装实现的，系统的几何描述以基本体素为单位，各单个体素通过指定的方法拼装实现，组成整个机械手仿真系统。各基本体素在空间中存在的消隐问题，ＯｐｅｎＧＬ采用深度缓存实现。根据本文所阐述的主动抓取策略，对环境的识别主要集中于工作台、被抓取物体，通过对工作台及被抓取物体进行数学建模，通过与放入物体之后的数学模型进行比较，确定被抓取物体的形状位置信息。在被抓取物体位置信息确定之后，利用几何轨迹算法确定机械手的运动轨迹信息。当机械手接近被抓取物体时，为了避免碰撞，通过适当的规划机械手接近被抓取物体的运动方向，对机械手移动速度进行调节，当靠近工作台时，机械手移动速度下降，接近被抓取物体时，机械手张开到最大程度，以使手掌与物体相切，实现抓取【１９】。系统在开始工作后，首先确定工作台位置及被抓取物体的形状信息，确定机械手接近方向，然后在多指手接近目标物体（系统模拟触觉传感器信息）后，将被抓取物抓起，进行指定的操作，最后再将目标物体放回工作台。该抓取过程的图形仿真如图６．１所示。通过上面的仿真过程可以得到，本文所采用的抓取策略切实可行，机械手系统结构合理，仿真系统能够完成简单的图形仿真任务，为研究仿人手臂系统的运动规划、控制等问题提供了有效工具。量晶量，氏鞋图６．１图形仿真结果结论ｐ匕．：口随着机器人技术的发展及其在各个领域的广泛应用，作为机器人与环境相互作用的最后执行者，多指灵巧手的工作能力被提到了新的高度。本文对多指灵巧手的研究文献进行分析和综述，对多指灵巧手的结构优化设计及传感器选择问题进行了简单研究。结论如下：１．从仿生学的角度出发，采用拟人法对多指灵巧手的结构型式进行了优化分析，得出了包括一个具有三个无关节手指的简单灵巧手结构。最后对灵巧手进行了具体结构设计。分析并建立了运动学模型，详细分析设计了机身、臂部、腕部、手部的材料和结构，驱动部分采用液压缸，进行了详细计算。２．对于机械手的感知系统，选用了通常机器人所需的力觉温度觉等传感器，完善了机器人的智能识别和抓取功能。３．在抓取策略中，针对控制系统硬件电路及抓取过程策略，在ＰＣ机上采用ｖｉｓｕａｌＣ＋＋编制了显控系统。担负着整个控制系统的协调任务，完成了各个手指的轨迹计算、协调三手指的运动、对整个系统出现的错误信息进行处理、并且显示错误信息、实现人机对话。觉、滑觉、致谢在论文工作过程中，我得到了田春林老师的指导和关心，在此表示衷心的感谢。老师知识渊博、诲人不倦，在学术和为人上都为我作出了很好的榜样。田老师在选题、资料的查找等方面给了我全方位的帮助，在结构设计的许多细节上更是给了我很多颇有价值的建议。同时，许多和我一同进行工作的同学们给予了我莫大的帮助。没有他们点滴的帮助，能力的汇聚，仅凭我个人的努力，绝无法完成这样完整的设计和论文。可以说离开了老师和同学们的帮助和支持，就不会有这份小小的成果，也就不会有我今天完成论文的这一激动人心的时刻。最后再次向他们致以最诚挚的感谢１３７参【１】上海工业大学流控研究室．气动技术基础［Ｍ】．机械工业出版社，１９８２．［２１文ｌＪ极峰，易际明．机器人技术基础．北京：高等教育出版社，２００６．５．【３】徐炳辉．气动手册［Ｍ１．上海科学技术出版社，２００５．【４］Ｂ斐Ｊ仁雄，等．液压与气压传动【Ｍ】．国防工业出版社，２００３．［５］ＳＭＣ（ｑｂ国）有限公司．现代实用技术【Ｍ】．北京：机械工业出版社，１９９８．【６］ＳＭＣ（ｑｂ国）有限公司．现代实用技术【Ｍ】．１二版．北京：机械工业出版社，２００３．【７】陆鑫盛，周洪．气动自动化系统的优化设计【Ｍ】．上海科学技术文献出版社，１９９９．［８】马振福．液压与气压传动【Ｍ】．机械工业出版社，２００４．［９】［美】ＳａｅｅｄＢ．Ｎｉｋｕ．机器人学导论——分析、系统及应用【ｌ咽．孙富春，朱洪，刘国栋，等．译．孙增圻，审校．电子工业出版社．２００４．【ｌＯ］李允文．工业机械手设计．机械工业出版社，１９９６．６（１４￣１７），（２６～２９）．【１１】机械设计手册．化学工业出版社．【１２］张铁，谢存禧．机器人学．广州：华南理工大学出版社，２００１．５．【１３】殷际英，何广平．关节型机器人．北京：化学工业出版社，２００３．７．【１４］李平．三指灵巧手手指及其抓取运动规划的研究．工学硕士学位论文．２００３．【１５］高国富，谢少荣，罗均．机器人传感器及其应用．北京：化学工业出版社，２００５．