图2-1 机械手样品图

该六自由度机械手为关节式机械手，本章主要介绍其结构设计，各个部位的设计要求。因为本次设计的任务还有运动仿真，故控制部分只作了简单介绍，没有进行深入的研究。

机械结构包括手腕、大臂、小臂、手抓和圆盘底座，一个舵机对应一个关节，固定它们的转动角度。机械手的圆盘底座设置旋转角度为360°，有足够的运动空间。大臂和小臂可以俯仰改变手部的高度，设置摆动角度为120°和90°。而手腕部分可旋转或摆动，根据物体的形状或摆放的位置调整手抓去抓取物体。手钳通过齿轮传动实现抓取和缩放，夹取范围在。

2。2 机械结构设计

2。2。1 底部设计

六自由度机械手底部做成圆盘状，和臂部相连接，对臂部起支撑作用，而且支撑能力强。底部虽然只做旋转运动，结构简单，但是它能带动机械手臂部做360°旋转，故选择该结构。

底座设计的要求：

（1）底座要有必需的刚度、强度来支撑整个机械手，使其平稳的运动；

（2）结构设计尽量简单，避免过于笨重，从而方便运动、避免卡死的现象；

（3）固定形式根据实际要求设计，可以装在生产流水线上，也可以沿导轨运动。

2。2。2 臂部设计

臂部的结构形式必须根据机械手的运动形式、抓取重量、动作自由度、运动精度等因素来确定。本文设计的大臂跟小臂大小结构一样，长度为16。5cm，舵机设置大臂最大摆动角度为120°，设置小臂最大摆动角度为90°。

机械手通过大臂和小臂的配合，进行伸缩、俯仰等动作改变位置，本文设计臂部有2个自由度。臂部将承受上方部件的载荷，在设计工业机械手时，对其静、动载荷计算尤为重要。本次设计的舵机机械手不应用于工业，抓取的物体重量也较轻，因此没有考虑此因素。

臂部设计的基本要求：

（1）手臂应具有足够的承载能力和刚度；

（2）导向性要好；

（3）重量和转动惯量要小；

（4）需要较高的定位精度。

2。2。3 腕部设计

工业机器人的手腕用来固定并支撑手部，连接小臂与手抓。腕部所实际具有的自由度数目应根据机器人的工作性能要求来确定。本文设计的机械手手腕为一个二自由度手腕，由一个B关节和一个R关节组成的BR手腕，这也是最为常见的二自由度手腕；按驱动方式分类，为直接驱动手腕，这样结构十分紧凑，并且是将驱动元件直接装在手腕上。两个舵机分别控制手腕的运动，设置为旋转360°，摆动60°。

设计腕部时要注意下列几点：

（1）结构尽量紧凑、重量尽量轻；

（2）转动灵活、密封性要好；

（3）要适应工作环境的需要，可以在恶劣环境中工作，比如在高温环境或在腐蚀性介质中工作。

2。2。4 手部设计

手部是机械手用来抓握物品的机构，具有一定的人手功能。在设计手部时，需要充分考虑抓取物品的性质，以此来确定手部结构的样式。最常见的是钳爪式、磁吸式和气吸式及气动手指。一般手部有一些特点：

（1）手部与手腕处可分离，可以加装不同功能的手部；

（2）手部的通用性较低；文献综述

（3）是工业机器人的末端操作器。工业机器人的手部有机械钳爪式和吸附式之分。

本次设计采用齿轮传动的机械钳爪式手部，其结构简单，造价低廉，适用于一般场合下的物品夹紧与放松。手腕到手指末端最大距离15cm，手指夹取范围为40mm~100mm。