对于这次的毕业设计，我们选用的是圆柱坐标式的机械手。这是一种十分经典的机械手模型，自由度数为三个，分别是最底部的一个转动自由度，一个升降的移动自由度和一个水平方向平移的移动自由度。通过两个移动自由度加上一个转动自由度就可以操控机械手末端的机械手爪在一定的三维空间内移动到需要的位置，从而完成对苹果的抓取与放置。

2.2  苹果装箱机械手驱动方式的选择

机械手的驱动方式分四种。分别是气压驱动、液压驱动、电力驱动和机械驱动。

1）气压驱动

    气压驱动是以压缩空气为动力源的驱动方式。其主要特点是:介质源的获取十分方便，输出力小，气动动作快速，结构简单，制造使用成本低。但是，由于空气的可压缩的特性，在工作时速度的稳定性比较差，具有较大的冲击，而且气压驱动的驱动源气压比较低，可抓物体的重量在30kg以下，在抓相同重量的物体时它要比液压机械手具有更大的尺寸，所以一般适用于轻载、高速、高温或粉尘大的环境中工作[15]。

2）液压驱动

    液压驱动是以液压油为动力源的驱动方式。其主要特点是:可抓取物体达几百公斤、传输动力平稳、构造紧凑、驱动过程灵敏。但对密封的要求比较严格，否则液压油的泄漏会严重机械手的驱动过程，且不适合在高温或者低温条件下工作。如果机械手使用电液伺服驱动系统，可实现轨迹的连续控制，并且扩大机械手的通用性，但是电液伺服阀需要更高的制造精度，对油液过滤的要求也很好，制造和使用的成本高。

3）电机驱动

    电机驱动是指使用具有特殊结构的感应电动机、功率步进电机或直线电机直接驱动的驱动方式。其主要特点是：使用时机械结构简单，具有更高的机械效率，而且控制电机驱动时更加容易实现驱动控制的自动化。

4）机械驱动

机械驱动是指由机械传动机构(如连杆、齿轮、齿条、等)驱动的机械手。其主要特点是：运动精确可靠，可用于工作主机的上、下料工作。动作频率高，但尺寸较大，运作的程序不可改变[16]。

本设计中由于任务书中要求夹紧力不能高于10N，是一个比较小的力，所以在选择机械手手爪的驱动方式时选择气压驱动的方式。气压驱动可以完成这种较轻物体的夹持，同时尺寸较小，夹紧动作更加迅速，使用成本低。

在选择两个移动自由度的驱动方式是选择液压驱动。任务书中对行程的要求是要使用安全的驱动方式，不得有冲击和震动。如果两移动自由度也和机械手爪一样使用了气动驱动的方式，虽然可同时用一个气源比较方便，但是气动的缺点是工作时速度的稳定性较差，具有较大的冲击，并不能满足任务书中安全平稳驱动的要求，所以这两个自由度的驱动方式选择液动。

在选择最底下的旋转自由度的驱动方式时也选择液压驱动，使用液压马达进行旋转自由度的驱动。

2.3  机械手的整体设计

    按照任务书要求，本设计是用于将苹果从流水线上搬运到箱子中，这就要求机械手末端的机械手爪能够移动到所需三维空间中的任意位置。采用的是圆柱坐标式机械手的设计。两个移动自由度和一个转动自由度。根据所需，机械手要一个可以旋转运动的机构，机械手旋转运动的机构一般设置在机身处，并且机身出再设置一个能够上下移动的升降机构。机身承载着机臂和机臂末端的机械手爪，用来直接支持和驱动机臂，实现机臂的升降和回转运动。

常用的机身机构有以下几种：