论文总字数：16811字

摘 要

目前，无论在在工业加工，还是在装配生产线上，最为多见是圆柱状零件，相比之下圆柱状零件更易装卸。简单的手爪通过在直线气缸两端安装V形块，可以从侧面抓取圆柱状零件。但这种抓取方式并不可靠，为了提高手爪的灵活性、可靠性和通用性，本课题拟设计电动手爪，其结构设计将用三指手爪的方案，模仿人类抓取工件的形式来抓取零件。并为其三维建模，更能真实地展示其结构。

关键词:电动手爪；结构设计；三维建模

The structure design and 3d modeling of the electric manipulators used to grasp the cylindrical parts

Abstract

At present, the most common sight is cylindrical parts, whether in industrial processing or assembly line, compared with cylindrical parts that are easier to load and unload. The simple hand claw can grasp the cylindrical parts from the side by installing a V block at both ends of the straight cylinder. But this way of fetching is not reliable, improve the flexibility of gripper, reliability, and versatility, this topic is proposed to design electric hand claw, its structure design for the three refers to the gripper, mimic human to grab a part in the form of fetching the workpiece. And it can show its structure more realistically for its three-dimensional modeling.

Keyswords： Electric claw；The structure design；3D modeling 

目录

第一章 绪论 1

1.1课题研究的背景及意义 1

1.2机械手爪的发展状况及趋势 1

1.3本文的研究目标 3

第二章 电动手爪的整体结构设计 4

2.1电动手爪的整体结构设计 4

2.2手爪的抓取行程计算 4

第三章 电动手爪的传动系统设计 8

3.1滚珠丝杠螺母副的计算和选型 8

3.2同步带的设计 9

3.3伺服电机的选型 14

3.4重要零件的校核 14

第四章 三维建模 16

结论 18

致谢 19

参考文献 20

第一章 绪论

1.1课题研究的背景及意义

机械手是一台可以效仿人手和臂的某些行为功能，用于以已经编好的程序抓取、搬运东西或者操作工具的自动运行设备。机械手普及应用各个领域，是因为其可以完成繁琐而且枯燥乏味劳动，另一原因是它加快了加工过程生产速度。同时它能在人类不能工作的环境里工作，从而保障了人身安全。

当代科学技术的不断进步,很大地促成了不同科目的交织与融合，同时也使得工程技术突飞猛进，得以改革。机械手属于近代自动控制范围的一种新型技术，而且是工业生产系统中一个重要组成部分。1960年初，机械手油然而生，成为了近年来迅速发展起来的重要自动化配置，现如今已成为促成工业生产自动化的一种重要手段。机械手毕竟是机械手，远远比不过人手那么灵敏和灵活。但是它能帮助人们做重复烦躁无聊的工作，更重要的是不用为自身安全所担忧。

多关节机械手的特性是:通用性高、行动灵敏、惯性小。其可以在机体与机器之间进行工作，同时也在可以机座附近工作。工业化生产需求越来越来越高，随着而来就要对机械手的灵敏性、灵活性要求就变高了。同时要求变高的还有定位精准、作业空间。多关节机械手打破了传统的只能单节机械臂的观念，现在它可以从三个到更多。同时形状也有了新的变化，不在局限于像我们的手臂。其优点是单关节机械手所做不到的。可以根据不同的场所有所更改，替代人们在某些苛刻的场合从事加工。其能重复且枯燥的工作，节省劳动力。

意义：在我们的生活中，会发现机械手带来的方便是远远超出我们的预想。因为机械手的出现,使得人类工业生产有了很大提升。在生活中它能帮助我们在我们无法工作的环境里进行工作。让人类的生活变得越来越方便越来越舒适。制造业的自动化和智能化因为机械手的技术从而得到实现，提高了工业生产技术含金量，让我们的制造业向更好的方向的道路行驶。

1.2机械手爪的发展状况及趋势

19世纪50年代，美国有位叫george devol的科学家，经过大量实验，研究，发明出一台具有重放记忆的机械手。自此，大家都叫他“机器人之父”。这台机器最大的亮点在于能做出点到点运动，也就是能做出从这一点到那一点的受控制的运动。从那以后，机器人的时代就开始了。1970年以后，发达国家就以机械手为核心进行工业化生产，尤其在美国，大量的机械手得以广泛性的应用。由于机械手的出现，使得工业化生产的效率极大地提高。同时其产品的质量得到了提高和稳定，也加快了产品的更新换代。因此，人们对机械手产生了极大的兴趣，有很大动力让人们愿意投入时间与金钱对其进行研究与开发。从而其技术突飞猛进，一路高歌。

20世纪初，计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速成长，以及它们之间的互相交织和融合，促使了机械手技术快速进步。人们渐渐发现，如果将其技术运用到抗灾，军事，开发新能源会有很大的收获，慢慢地机械手运用的范围越来越大。机械手因为现代控制理论从而使得机械手控制系统的性能进一步提升。随着传感器技术的出现和发展，极大的提高了机械手对恶劣环境的适应能力，拓宽了工作领域。

既然有单个机械手，那我们是否可以运用多个机械手。于是人们开始研发多个机械手。其难处就是如何让其协调工作，不负众望，人们发现可以利用网络通信技术帮助实现。这也使机械手走向了标准化的道路。再后来，由于微电子技术出现，再加上集成电路的广泛应用，机械手加入这两样技术之后，其可靠性大大提升。让我们更加放心的使用机械手，不再怕出现什么意外。慢慢地人们发现机械手设计很粗糙，要想办法去解决。于是出现了现代设计方法，诸如模态分析、仿真设计等，从而机械手设计得以优化。

现如今，我们人类的活动范围慢慢扩张。我们对应用到非制造产业的机械手有了更大的需求，因此对其研究与开发有了极大的兴趣。相比于制造业，非制造业的不稳定性与不确定性是无法估计的。这是我们的机械手就要有对外感知的能力，然后迅速做出相应的措施，以面对当下的环境。现如今，发达国家的机械手技术都很高超，他们现在都在互相竞争研发用于地下、医用、军事的机械手，还取得了不小的成绩。

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