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四轴机械手毕业设计

【篇一：机械工程及自动化专业毕业设计论文-四轴简易

机械手的设计】

1前言

1.1设计的目的和意义

机械手自问世以来，经过了40多年的发展，已广泛应用于各个领域。

机械手最早应用于汽车制造工业，常用于喷漆、焊接、搬运和上下

料。机械手可代替人从事危险、有毒、有害、高温、高压、重载、

噪音、粉尘和低温等恶劣环境中的工作；代替人完成单调重复和繁

重的劳动，不仅减少了人力资源的浪费，减轻了劳动强度，而且大

大改善了工人的劳动条件，提高了生产效率和生产自动化水平。目

前机械手主要用于以下几个方面。

在核工业中，核反应堆内具有较强的放射性，为了人员的安全，经

常需要机械手来完成相关的清理工作，另外在压铸、冲压、热处理、

锻造、喷漆车间以及有强烈紫外线照射的电弧焊等危险领域的作业

中也经常需要用到机械手。

目前研制出了搬运机械手、码垛机械手、汽车座椅装配机械手、点

胶机械手等各类工业机械手，主要用于生产上实现自动化。如当末

端夹持焊枪时，可以对汽车或摩托车的车体进行点焊或弧焊作业；

当末端安装喷枪时可以进行喷涂作业；当末端安装手钳时，可以给

压铸机或成型机进行上下料作业或者用来装配机械零部件。目前我

国已经建成的自动生产线有很多，如沈阳水泵厂的环类深井泵轴承

体加工自动线、上海动力机厂的箱体类气缸盖加工自动线、大连电

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机厂的轴类4号和5号电动机轴加工自动线、上海拖拉机齿轮厂的

盘类齿坯加工自动线等等[1]。

在一些极地探索、火山探险、空间探索、深海探密等领域经常要用

到机器人去探索，目前研制出了螃蟹机器人，用于水下勘测任务操

作，它的身体结构接近于螃蟹，能够完成指定的指令，也可以用于

海洋搜寻及石油天然气的勘测。还有用于国际空间站的机器人，可

以对空间站的外外表进行检测。

目前研制出了太阳能农用机器人，他可以找到隐藏在农作物中的杂

草，这主要依赖于它的视觉系统，当发现有别于农作物的植物时，

它便利用数据库提供的植物的特性与目标植物加以比较，当确定为

杂草时，就会用机械手隔断杂草，同时还可以喷洒除草剂。

在军事应用中，军人执勤经常会遇到危险，这就需要机器人帮助完

成执勤任务，给机器人配备军用机枪，利用机器人完成炸弹清除工

作。

机械手在控制器的控制下，可以模仿人的手、腕、臂的动作，按照

固定的动作流

程进行工作。我国绝大多数农民工就业于劳动密集型行业，劳动密

集型行业中绝大多数工作是简单的、重复性作业，这些工作没有多

少技术，农民工很容易学会，但这些工作对从业者的体力反应灵敏

度或操作精确度有比较高的要求，因此，青年农民工从事这些工作

时劳动生产率比较高，但是非技术农民工进入中年后，体力、反应

灵敏度和操作精确度下降，劳动生产率逐年降低。因此使用机械手，

不但降低了人的体力劳动，减少人力资源的浪费，减轻了劳动强度，

而且大大改善了工人的劳动条件，提高了工作效率，加快实现工业

生产机械化和自动化的步伐，为企业带来更大的经济效益，更有利

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于企业的发展。尤其是在高温、高压、重载、粉尘、噪音以及带有

放射性和污染的危险环境中应用更为普遍[2]。

1.2机械手的研究现状

1.2.1机械手国外研究现状

机械手主要分为两类：工业机械手以及其它特种机械手。现代工业

机械手起源于20世纪50年代，是基于示教再现和主从控制方式、

能适应产品种类变更、具有多自由度动作功能的柔性自动化产品。

自1962年美国推出世界上第一