一、选题的依据及意义

我之所以选这个课题是因为它是发展机械工业必然趋势，在机械工业中也越来越重要可以说是必不可少。

机械手在机械工业中应用的意义可以用以下几点概括：

一、可以提高生产中自动化程度

众所周知在生产中自动化程度越高，那生产效率就越高而且成本也就越少。而应用机械手有利于在刀具的更换、材料传送、工件装卸以及机器的装配等方面自动化程度的提高。

二、可以改善劳动条件，避免人身事故

在高温、高压、低温、低压、噪音、灰尘、臭味、有放射性物质或有毒性污染物以及工作空间狭小等环境下，如果人直接进去操作是有危险或根本不可能的，而机械手在这种环境下可以部分或全部代替人安全的完成作业，使人的劳动条件得到改善。

三、可以减少人力，还可以使生产变得有节奏 

应用机械手代替人工作，这是直接减少人力的一个方面；机械手可以连续不断地工作，这是减少人力的另一个方面。目前自动化机床的综合加工自动线上都使用了机械手，以减少人力和更好地控制生产的节奏，使整个生产效率得到提高，生产成本降低。

综上所述，有效地应用机械手，是发展机械工业的必然趋势。         

二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）

    在国内机械手主要用于机床加工、热处理、锻造等方面。随着中国机械工业的飞速发展机械手的性能、品种、价格都不能满足国内需要。所以目前中国机械手发展趋势主要在扩大应用范围重点发展机床加工、热处理、锻造等方面的机械手，以满足目前国内的需求。在满足国内需求的同时还相应发展通用机械手、示教式机械手、计算机控制机械手、组合机械手等。同时国内还大力研究伺服型、记忆再现型，以及具有触角、视角等性能的机械手，并考虑与计算机连用，逐步成为整个机械制造系统中的一个基本单元。                           

在国外机械手在机械制造行业应用较多。目前主要用于机床、横锻压力机的上下料，以及电焊、喷漆等作业，它可以按照事先指定的作业程序来完成规定的操作。国外机械手的发展趋势是大力研制具有某种智能的机械手。使它具有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化而做出相应的变更。如位置发生稍微偏差时，既能更正并自行检测，重点是研究视觉和触觉功能。目前已取得一定的成绩。同时他们也在机械手的高精化，高速化，多轴化，轻量化等方面有所发展。随着机械手的小型化和微型化，其应用突破了传统的机械领域，向着电子信息、生物技术、生命科学及航空航天等高端行业发展

三、本课题研究内容

1、设计参数及要求

（1）采用手指式夹持器，执行动作为抓紧—放松；

（2）所要抓紧的工件直径为60-80mm； 

（3）放松时的两抓的最大距离为150mm；

（4）1s抓紧，夹持速度10-20mm/s；

（5）工件的最大重量为5kg，材质为45#钢。

2、技术要求

（1）应具有适当的夹紧力和驱动力

（2）手指应具有一定的开闭范围

（3）保证工件在手指内的夹持精度

3、工作要求

（1）机械手夹持器的原理

（2）确定夹持器与伸缩臂总体方案

（3）驱动结构的设计方案

（4）总体结构设计、主要部件的受力分析和强度校核

四、本课题研究方法

    本课题的研究方案首先是通过了解国内外机械手发展的现状和实际运用，并考虑到了机械手在生产中的重要性；掌握机械手液压系统的工作机理；了解液压系统的组成，全面地讨论机械手液压系统的主要部件及其结构设计。

    1、主要是根据给定的参数和技术要求，对机械手夹持器的工作原理进行分析； 

    2、通过对机械手的整体机构分析确定夹持器与伸缩臂总体方案和驱动结构的设计方案以及主要部件的受力分析和强度校核；           

    3、根据给定的参数和要求，对机械手液压系统的工作原理进行分析并在满足机械手正常工作情况下对液压系统进行结构设计；

    4、运用AutoCAD绘制机械手液压系统的各个部分工作原理图、手部装配图、总体装配图。

五、研究目标、主要特色（创新）及工作进度

    本课题的研究目标是：对机械手夹持器的研究计算，使它能满足本课题的参数要求、技术要求和工作要求。对机械手整体结构的研究，使它的各组成部分能够正常的协调工作。对机械手液压系统的分析和计算，使机械手各组成部分能达到本课题对其的参数要求、技术要求和工作要求。                                                               

本课题的主要特色(创新）：本课题机械手夹持器采用手指式夹持器，机械手的动力类型是液压式。 

工作进度：1周    调研、收集资料、外文翻译、开题报告

          2周    方案确定、设计计算

          3周    结构设计、总装配图、手部装配图、零部件图、液压系统的各个部分工作原理图

          4周    设计总结、整理设计资料、准备答辩

六、参考文献

[1]  天津大学编.工业机械手设计基础[M].天津：天津人民出版社，1980

[2]  王承义编著.机械手及其应用[M].北京：机械工业出版社，1981

[3]  蔡自兴主编.机器人学[M].清华大学出版社，2000

[4]  张铁，谢存禧主编.机器人学[M].华南理工大学出版社，2001

[5]  周伯英编著.工业机器人设计[M].北京：机械工业出版社，2002

[6]  宗光华等编著.机器人的创意设计与实践[M].北京航空航天大学出版社，2004

  [7]  孙恒,陈作模主编.机械原理.高等教育出版社.2000

  [8]  王春行主编.液压控制系统.北京:机械工业出版社,2003

  [9]  孙训方,方孝淑编著.材料力学.人民教育出版社  

  [10] 郭洪江主编.工业机器人技术.西安电子科技大学出版社.2006

  [11] 朱孝录主编.中国机械设计大典.江西科学技术出版社.2002

  [12] 范次猛主编.可编程控制器原理与应用.北京理工大学出版社.2006

  [13] 孙开元,李长娜主编.机械制图新标准解读及画法示例.化学工业出版社.2006

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[15]  Asada H,Stotine J J.Robot Analysis and Control[M].Wiley,1986