机械手的结构设计
桁架机械手结构和设计分析
桁架机械手结构和设计分析桁架机械手是一种利用桁架结构设计的机械手臂，具有轻量化、高强度和高稳定性的特点，被广泛应用于工业机器人、航空航天、汽车制造等领域。
在本文中，我们将对桁架机械手的结构和设计进行分析，探讨其优点和应用前景。
一、桁架机械手结构分析1. 桁架结构桁架结构是由多个横竖交错的杆件和节点连接构成的空间结构，能够承受较大的受力，并且具有较高的刚度和稳定性。
采用桁架结构设计的机械手臂能够具有较高的承载能力和较好的运动稳定性。
2. 关节连接桁架机械手的关节连接采用智能化设计，可以实现多自由度的运动，并且具有较大的工作空间。
关节连接的结构设计也决定了机械手的精度和灵活性，因此需要进行精细的设计和优化。
3. 轨迹规划桁架机械手的轨迹规划采用先进的控制算法和传感器技术，可以实现高精度、高速度的运动控制，并且能够适应复杂的工作环境和任务需求。
桁架机械手在实际生产中具有较大的应用前景。
1. 轻量化设计桁架机械手的设计采用轻量化材料和结构设计，能够实现机械手的轻盈、高强度和高稳定性。
轻量化设计也能够减小机械手的能耗和成本，提高其工作效率和经济性。
2. 结构优化3. 控制系统三、桁架机械手的应用前景1. 工业机器人2. 航空航天桁架机械手在航空航天领域具有较大的应用前景，能够实现飞机部件的装配和维护工作，提高生产效率和质量。
桁架机械手也能够适应复杂的空间环境和任务需求，因此具有较大的市场潜力。
3. 汽车制造桁架机械手具有较高的优点和应用前景，能够满足复杂生产环境和任务需求，因此在工业自动化领域具有较大的市场需求和发展空间。
相信随着科技的不断进步和创新，桁架机械手将会在未来的工业自动化中发挥越来越重要的作用。
圆柱坐标式机械手结构设计
圆柱坐标式机械手结构设计引言圆柱坐标式机械手广泛应用于工业自动化领域，具有较高的灵活性和精度。
本文将对圆柱坐标式机械手的结构设计进行详细分析与探讨。
结构设计方案圆柱坐标式机械手的结构设计包括机械结构和控制系统两个方面。
机械结构设计1. 基座：机械手的基座是安装机械手关节的支撑结构，通常采用坚固的钢板焊接而成，以确保机械手在工作中的稳定性和刚性。
2. 旋转关节：旋转关节是机械手的第一关节，它负责控制机械手在水平面内的旋转运动。
通常采用电机驱动的齿轮传动机构实现旋转运动，并通过编码器测量旋转角度，以提供反馈控制。
3. 升降臂：升降臂是机械手的第二关节，它负责控制机械手的垂直运动。
升降臂通常由伸缩式气缸或电动升降装置实现，通过伸缩运动来控制机械手的升降。
4. 伸缩臂：伸缩臂是机械手的第三关节，它负责控制机械手在水平方向的伸缩运动。
伸缩臂通常采用液压缸或气缸驱动，通过伸缩运动来控制机械手的伸缩距离。
5. 夹爪：夹爪是机械手的末端执行器，用于抓取和放置工件。
夹爪通常采用气动或电动夹持机构，以实现对工件的抓取和释放操作。
控制系统设计1. 运动控制：机械手的运动控制系统通常由计算机或嵌入式控制器控制。
控制系统接收传感器反馈的位置信息和运动目标，通过控制算法计算出适当的控制信号，并驱动相应的执行机构，实现机械手的运动控制。
2. 位置检测：位置检测是机械手控制系统的关键环节，通过编码器、光电开关或激光测距传感器等设备，实时检测机械手各关节的位置，并将位置信息反馈给控制系统，以实现精确的位置控制。
3. 安全保护：机械手在工作中需要与人类共同操作，在设计控制系统时需要考虑安全保护措施。
例如，设置急停开关、防止碰撞传感器和安全光栅等设备，以确保机械手在意外情况下能够停止运动并保护操作人员的安全。
结论圆柱坐标式机械手的结构设计是实现其高精度、高效率工作的基础。
合理的机械结构和控制系统设计可以提高机械手的运动灵活性和精度，从而满足各种工业生产需求。
圆柱坐标机械手结构设计概述
圆柱坐标机械手结构设计概述随着工业自动化技术的不断发展，机器人应用的范围越来越广泛。
其中，机器人的结构设计是机器人性能的重要保障。
圆柱坐标机械手是一种常见的机器人结构，其结构特点是工作空间呈现为一个圆柱体，机器人工作的方向沿z轴方向。
在本文中，我们将对圆柱坐标机械手的结构设计进行概述。
一、机械手的基本结构圆柱坐标机械手主要由机械结构、执行机构、传感器等几部分组成。
其中，机械结构包含底座、竖杆、横臂、前倾臂、手腕等几部分。
整个机械臂的结构呈现为一条圆柱体，机械手的工作方向沿z轴方向。
执行机构包括电机、减速器、传动系统等部分。
传感器主要用于监测机器人的位置和运动状态。
二、机械手的结构设计1、底座设计底座是机械手的支撑结构，需要具有足够的稳定性和承载能力。
在圆柱坐标机械手中，底座为圆形或者方形，对底座的设计需要考虑到整个机械臂的重心和稳定性。
2、竖杆设计竖杆支撑着整个机械臂的横向移动，需要具有足够的强度和刚度。
在竖杆的设计中需要考虑到挠度和加工精度，并确保竖杆能够承受机械手在工作时的负载和震动。
3、横臂设计横臂是圆柱坐标机械手的重要组成部分，需要具有足够的强度和刚度。
在横臂的设计中需要考虑到挠度和加工精度，并确保横臂能够承受机械手在工作时的负载和震动。
4、前倾臂设计前倾臂能够在xz平面内移动，其结构需要具有足够的强度和刚度。
在前倾臂的设计中需要考虑到挠度和加工精度，并确保前倾臂能够承受机械手在工作时的负载和震动。
5、手腕设计手腕是机械手的末端执行机构，需要具有很高的精度和稳定性。
在手腕的设计中需要考虑到机械手的负载和精度要求，并采用适当的传动系统和控制算法来保证机械手的运动精度。
三、结论圆柱坐标机械手是一种常见的机器人结构，其结构特点是工作空间呈现为一个圆柱体，机器人工作的方向沿z轴方向。
机械手的结构设计对机器人性能具有非常重要的影响，需要考虑到机械臂的稳定性、强度、刚度和精度等因素。
因此，在机械手的设计中需要采用适当的设计方法和工艺流程，以确保机械手的质量和性能。
电动式关节型机器人机械手的结构设计
电动式关节型机器人机械手的结构设计电动式关节型机器人机械手的结构设计考虑到了机器人的运动能力、精度和稳定性，以下是该结构设计的一般要点：1.关节布局：电动关节机械手由多个关节连接组成，每个关节可以实现自由度的运动。
关节的布局应根据机械手的工作空间和运动需求来确定。
通常，机械手具有旋转关节和直线关节，旋转关节用于实现绕轴的旋转，而直线关节则用于实现沿直线的平移运动。
2.传动系统：机械手关节的运动通常由电机和传动系统驱动。
传动系统可能采用齿轮传动、带传动、蜗轮蜗杆传动等不同的机构形式。
在设计传动系统时，需要考虑到运动范围、速度要求、负载能力和精度要求。
3.传感器与反馈控制：为了保证机械手运动的准确性和稳定性，通常需使用传感器来获取关节位置、力矩和速度等反馈信息。
这些传感器可以包括编码器、力传感器、陀螺仪等。
反馈信息可以用于控制算法中，以校正位置误差、维持力平衡和实现闭环控制。
4.结构材料与强度：机械手在运动过程中要承受各种力和负载，因此需要采用足够强度和刚度的结构材料。
常见的材料包括铝合金、碳纤维复合材料和钢等。
在结构设计中，还应考虑到材料的质量与性能要求的平衡，以及机械手的重量和成本等因素。
5.控制系统：电动关节机械手还需要配备一个控制系统，用于运动规划和控制。
该控制系统可以包括传感器接口、运动控制器、通信模块等。
它可以接收来自传感器的反馈信息，根据预设的任务要求制定运动规划，并通过控制算法控制各个关节的运动。
总而言之，电动式关节型机器人机械手的结构设计需要综合考虑机械手的运动能力、精度和稳定性等因素。
从关节布局、传动系统、传感器与反馈控制、结构材料和强度、控制系统等多个方面进行设计，以满足具体应用的要求。
液压传动自动上料机械手结构设计
液压传动自动上料机械手结构设计液压传动自动上料机械手是一种用于工业生产线的自动化机器人，用于将原材料或零件从一个位置移动到另一个位置。
液压传动自动上料机械手具有强大的承载能力、高速运动和高精度定位的优点，适用于重型工件的搬运和装配。
下面将分析液压传动自动上料机械手的结构设计。
1.机械手的框架结构：2.液压系统：液压传动是液压传动自动上料机械手的核心部分。
液压系统由液压泵、液压缸、液压阀门等组成。
通过液压泵提供的压力，液压缸可以实现各种动作，例如伸缩、旋转、举升等。
液压阀门控制液压传动系统的流量和压力，实现机械手的各种动作和操作。
3.机械手臂的设计：机械手臂是液压传动自动上料机械手的关键组成部分。
机械手臂通常由多个关节连接而成，可以实现多自由度的运动。
机械手臂的关节通过液压缸驱动，使机械手能够完成各种复杂的动作和任务。
机械手臂材质需要具有足够的强度和刚度，同时要求尽量轻量化，以减少能量消耗和摩擦损失。
4.末端执行器的设计：末端执行器是液压传动自动上料机械手的末端装置，用于抓取、搬运或装配工件。
末端执行器通常由夹具、卡盘或吸盘等组成，具有可调节的抓取力和灵活的动作。
末端执行器需要与机械手臂的关节连接，同时能够快速、稳定地完成工件的抓取和释放。
5.控制系统：液压传动自动上料机械手的控制系统由电气控制和液压控制两部分组成。
电气控制系统包含传感器、电机、编码器和控制器等，用于实时监测和控制机械手的运动和状态。
液压控制系统包含液压泵、液压缸、液压阀门等，用于控制机械手的动作和操作。
综上所述，液压传动自动上料机械手的结构设计涉及框架结构、液压系统、机械手臂、末端执行器和控制系统等多个方面。
合理的结构设计可以提高机械手的稳定性、精度和可靠性，从而提高生产效率和产品质量。
机械手的结构设计概述
机械手的结构设计概述机械手是一个具有机器运动能力的智能机器人。
它的结构设计不仅决定了它的灵活性和精度，还影响了它的可靠性、自适应性、生产效率等方面。
因此，机械手的结构设计是机械手研究的重点之一。
当前，机械手的结构设计种类繁多，但通常把它们分为以下几类：1. 串联结构机械手串联结构机械手是由一系列连接在一起的关节和杆件组成的。
它们通过各自的旋转或移动来实现运动，并在工作时组成某种形状。
串联结构机械手通常使用电机或液压装置来驱动，可以控制单个关节的角度或运动轨迹。
这种机械手结构具有自由度高、定位精度高、稳定性好的优点，在装配、搬运等方面应用非常广泛。
2.并联结构机械手并联结构机械手是由多个平行的连接在一起的链接和关节组成的，它们通过联动运动来实现工作。
并联结构机械手通常具有良好的稳定性和负载能力，并且可以同时控制多个连杆的位置和轨迹，使其在流水线、精密装配等领域的应用非常广泛。
3.混合结构机械手混合结构机械手是以上两种结构的组合，使用串联和并联结构相结合。
混合结构机械手的优缺点都与以上两种结构相尤显著。
在机械手设计过程中，各种结构的选择取决于需求和工作环境，以及对各种性能和特性的优化要求。
除了结构方面的设计，机械手还需要考虑其他因素，例如：1. 电气控制系统的设计，包括输入和输出控制信号的方式、传感器和执行器的适配，以及数据采集和处理；2. 结构材料的选择和成型方法的优化，以实现更高的刚性和韧性。
3. 负载和导向机构的设计优化，以确保精度被维持在一个最佳的范围内。
总之，机械手的结构设计是一个十分复杂的问题，需要综合考虑机械学、控制理论各方面的知识。
不同的应用环境和场合，对其要求有所不同。
因此，机械手的研究团队需要根据具体需求进行深入的研究，并合理地调整和改进机械手的各个部分，以实现更好地应用效果。
机械手的机械结构设计与精度分析
机械手的机械结构设计与精度分析一、引言机械手作为一个复杂的机电一体化系统，在现代工业中扮演着重要的角色。
它能够完成复杂的操作，如抓取、搬运、组装等，广泛应用于生产线自动化以及其他领域。
机械手的机械结构设计以及精度分析对其工作性能有着直接的影响。
本文将深入探讨机械手的机械结构设计与精度分析。
二、机械手的机械结构设计1. 关节结构设计机械手的关节结构设计是机械手设计中最关键的部分之一。
关节的设计需要兼顾结构的刚性和运动的灵活性。
常见的关节结构包括球面关节、回转关节和滑动关节等。
在设计中，需考虑关节的承载能力、运动范围和摩擦等因素，以保证关节的可靠性和稳定性。
2. 运动链设计运动链是机械手的运动组织结构，决定了机械手的工作空间和自由度。
运动链的设计需要满足机械手工作的要求，如抓取物体的大小和形状、工作速度等。
常见的运动链结构有串联结构、并联结构和混合结构等。
在设计中，需平衡机械结构的复杂性和运动灵活性，以提高机械手的工作效率和稳定性。
3. 结构材料选择机械手的结构材料选择直接关系到机械手的刚性和重量。
常见的结构材料有钢、铝合金和碳纤维等。
在选择材料时，需根据机械手的工作环境和负载要求进行综合考虑。
高刚性和低重量的材料能够提高机械手的工作精度和速度，同时也增加了机械手的成本。
三、机械手的精度分析1. 误差来源分析机械手的精度主要受到结构误差、运动误差和传感器误差等因素的影响。
结构误差包括制造和装配误差，运动误差包括机械间隙和传动误差等。
传感器误差包括测量误差和漂移误差等。
2. 精度评估方法机械手的精度评估方法通常包括静态精度和动态精度。
静态精度是指机械手在静止状态下达到的精度，可以通过点位误差和重复定位误差等指标进行评估。
动态精度是指机械手在运动状态下达到的精度，可以通过轨迹精度和速度误差等指标进行评估。
3. 精度优化方法为提高机械手的精度，可以采取一系列的优化方法。
例如，通过加强关节的刚性和减小结构误差来提高静态精度；通过控制机械间隙和传动系统的精度来提高动态精度；通过使用高精度传感器和改进控制算法来减小传感器误差等。
机械手的结构设计及控制
机械手的结构设计及控制机械手是一种能像人手一样完成各种工作任务的装置。
它具有高精度、高速度和可编程性等特点，广泛应用于工业自动化领域。
机械手的结构设计和控制是实现其功能的关键。
一、机械手的结构设计1. 关节型机械手关节型机械手是由一系列的关节连接而成，每个关节都有自己的自由度。
它的结构类似于人的手臂，能够模拟人的运动，灵活度较高。
关节型机械手的结构设计注重关节的精确度和稳定性，同时需要考虑到机械手的负载能力和工作范围。
2. 直线型机械手直线型机械手由一组平行移动的臂组成，可以在一个平面内进行线性运动。
它的结构设计简单，适合进行一些简单的工作任务。
直线型机械手的关键是确保臂的平移精确度和平稳度，以及确保工作范围的有效覆盖。
3. 平行四边形机械手平行四边形机械手是一种特殊的机械手结构，它由四个平行运动的臂组成。
平行四边形机械手的结构设计需要确保四个臂的平移精确度和平稳度，以及实现机械手的高速度和高精度。
二、机械手的控制机械手的控制是指通过编程控制机械手完成各种工作任务。
机械手的控制系统一般包括硬件控制模块和软件控制模块。
1. 硬件控制模块硬件控制模块包括电机驱动器、传感器、编码器等设备。
电机驱动器用于控制机械手的运动，传感器用于获取机械手与物体的位置和姿态信息，编码器用于测量电机的位置和速度。
2. 软件控制模块软件控制模块是机械手控制系统的核心部分，负责编写控制程序并实时更新机械手的运动状态。
软件控制模块可以使用编程语言如C++、Python等来实现。
控制程序需要根据任务需求编写，包括运动规划、轨迹控制、碰撞检测等功能。
机械手控制的关键是实现精确的运动控制和优化的路径规划。
在控制程序中，需要考虑到机械手的动力学模型、碰撞检测算法以及运动规划算法等。
同时还需要考虑到外部环境的变化以及机械手与物体之间的互动。
三、机械手的应用机械手广泛应用于工业自动化领域，可以完成包括搬运、装配、焊接、喷涂、夹持等多种工作任务。
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目 录摘要 IABSTRACT II第1章前言 11.1 机器人概述11.2 选题背景与意义31.2.1 选题背景31.2.2 选题的意义41.3 喷涂机械手简介41.4 本文内容安排41.5 本章小结5第2章喷涂机器手的总体设计62.1 设计要求62.2 机械手方案设计62.2.1 结构设计62.2.2 机械手动力设计82.3 机械手整体移动方案82.4 本章小结9第3章喷涂机械手的详细结构103.1 机械手手臂结构设计103.2 机械手末端执行机构的设计113.3 丝杠螺母副及步进电机处结构设计133.4 本章小结14第4章动力进给系统设计164.1 传动系统设计164.2 滚珠丝杠的选择164.2.1 滚珠丝杠精度164.2.2 滚珠丝杠选择164.3 丝杠支撑的选择184.4 电机的选择194.5 本章小结22第5章关键部件的校核245.1 丝杠的校核验算245.2大小臂静力载荷计算255.3本章小结26结论 28参考文献29致谢 311 前言1.1 机器人概述在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。
化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。
但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。
专用机床是大批量生产自动化的有效办法；程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。
但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。
机器人的出现并得到应用，为这些作业的机械化奠定了良好的基础。
“工业机器人”（Industrial Robot）：多数是指程序可变（编）的独立的自动抓取、搬运工件、操作工具的装置（国内称作工业机器人或通用机器人）。
机器人是一种具有人体上肢的部分功能，工作程序固定的自动化装置。
机器人具有结构简单、成本低廉、维修容易的优势，但功能较少，适应性较差。
目前我国常把具有上述特点的机器人称为专用机器人，而把工业机械人称为通用机器人。
简而言之，机器人就是用机器代替人手，把工件由某个地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操纵工件进行加工。
机器人一般分为三类。
第一类是不需要人工操作的通用机器人，也即本文所研究的对象。
它是一种独立的、不附属于某一主机的装置，可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定操作。
它是除具备普通机械的物理性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。
第二类是需要人工操作的，称为操作机（Manipulator）。
它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机器人来进行探测月球等。
工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。
第三类是专业机器人，主要附属于自动机床或自动生产线上，用以解决机床上下料和工件传送。
这种机器人在国外通常被称之为“Mechanical Hand”，它是为主机服务的，由主机驱动。
除少数外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。
机器人按照结构形式的不同又可分为多种类型，其中关节型机器人以其结构紧凑，所占空间体积小，相对工作空间最大，甚至能绕过基座周围的一些障碍物等这样一些特点，成为机器人中使用最多的一种结构形式，世界一些著名机器人的本体部分都采用这种机构形式的机器人。
要机器人像人一样拿取东西，最简单的基本条件是要有一套类似于指、腕、臂、关节等部分组成的抓取和移动机构——执行机构；像肌肉那样使手臂运动的驱动－传动系统；像大脑那样指挥手动作的控制系统。
这些系统的性能就决定了机器人的性能。
一般而言，机器人通常就是由执行机构、驱动－传动系统和控制系统这三部分组成，如图 1-1所示。
图1-1 机器人的一般组成对于现代智能机器人而言，还具有智能系统，主要是感觉装置、视觉装置和语言识别装置等。
目前研究主要集中在赋予机器人“眼睛”，使它能识别物体和躲避障碍物，以及机器人的触觉装置。
机器人的这些组成部分并不是各自独立的，或者说并不是简单的叠加在一起，从而构成一个机器人的。
要实现机器人所期望实现的功能，机器人的各部分之间必然还存在着相互关联、相互影响和相互制约。
它们之间的相互关系如图1-2 所示。
图1-2 机器人各组成部分之间的关系机器人的机械系统主要由执行机构和驱动－传动系统组成。
执行机构是机器人赖以完成工作任务的实体，通常由连杆和关节组成，由驱动－传动系统提供动力，按控制系统的要求完成工作任务。
驱动－传动系统主要包括驱动机构和传动系统。
驱动机构提供机器人各关节所需要的动力，传动系统则将驱动力转换为满足机器人各关节力矩和运动所要求的驱动力或力矩。
有的文献则把机器人分为机械系统、驱动系统和控制系统三大部分。
其中的机械系统又叫操作机(Manipulator)，相当于本文中的执行机构部分。
1.2 选题背景与意义1.2.1 选题背景机器人技术是由多学科形成的高新技术，在现代的研究非常活跃，应用十分广泛。
它的研究和发展水平是一个公家工业化水平的重要标志。
喷涂机械手是可进行自动喷漆或喷涂其它涂料的工业机器人。
中国研制出集中型号的喷漆机械手并投入使用，取得了良好的经济效果。
喷涂机械手主要由机械手本体和控制系统组成，多采用5或6自由度关节式结构，手臂有较大运动空间，并可作复杂的轨迹运动，其腕部一般有2-3个自由度，可灵活运动。
较先进的喷涂机械手腕部采用柔性手腕，既可以像各个方向弯曲，又可以转动，其动作类似于人的手腕。
喷涂机械手的运动方式可以有液压传动，气动和电动等。
液压喷涂机械手的结构多为6轴多关节式，工作空间大，手臂采用油缸驱动，手部采用柔性手腕结构。
传动装置重量轻，结构紧凑，惯性小，传递运动均衡平稳，负载变化时较稳定。
电动喷涂机械手一般有6个轴，工作空间大，结构简单，惯性小，轨迹精度高。
气压传动以空气为介质，来源方便，且用后可直接排入大气而不污染环境。
气动元件结构简单，制造容易，对工作环境适应性好，成本低，过载能自动保护。
喷涂机械手在国外是一项比较成熟的技术，已经有四十多年的发展和历史，很早运用该技术的德国的hata公司，美国的fudge公司等。
随着机器人技术的不断提高，喷涂机械手的喷涂精度也越来越高。
著名的外国喷涂机器人生产厂家有瑞典的ABB公司，日本的安川和德国的KUKA公司，其中ABB公司是目前世界领先的全球喷涂机械手供应商，在喷涂技术领域具有丰富的技术和经验，因此ABB喷涂机械手在全世界被广泛应用。
1.2.2 选题的意义在解国内外机械手方面的发展趋势的基础上，以典型机械手为模型，为方便清洁高层建筑的玻璃和墙壁，提高工作效率，节省大量劳动力和财力，减轻劳动强度，保证劳动者人身安全，尽可能在有限时间内对更大面积的墙壁和玻璃进行有效清洁。
另外，通过对当前典型机械手的改进和学习，可以促进笔者对机械手设计的认识，增加机械手设计方面的知识。
1.3 喷涂机械手简介传统机器人的机械结构使用串联机构实现,称为串联机器人.串联机构具有结构简单,控制简便,工作空间大等优点。
串联式机器人在机械加工行业特别是全动轿车装配生产线上大量采用 ,其技术已经非常成熟。
将其扩展到高空喷涂作业，主要是根据喷涂作业的工作特点和工艺需求，对其终端的串联式机械结构进行改变，按照喷涂用喷头，形成高空作业喷涂机器人。
本文所设计的机械手是一套不需要人工操作的通用机器人，可以根据任务的需要编制程序，以完成高空中的喷涂作业。
鉴于串联机器人的结构简单，控制简单等优点，决定选取串联机器人结构。
由于设计者技术知识有限，对其控制方式采用开环式，没有识别能力，所以其很大的缺点在于精度低。
1.4 本文内容安排第1章“绪论”，主要介绍机器人的概念以及当前设计涂料机器手的背景和意义。
第2章“涂料机械手的总体设计”，这章主要介绍机械手的总体结构和运动方案。
第3章“涂料机械手的详细设计”，包括手臂和末端执行器的结构设计以及丝杠的安装设计。
第4章“动力进给系统设计”，主要对传动系统进行设计，采用步进电机带动滚珠丝杠进给的开环控制方式。
第5章“关键部件的校核”，这部分则是对机械手的一些关键部件进行校核，包括丝杠和大小臂。
1.5 本章小结本章主要介绍了机器人的概况，以及进行本课题设计的背景和意义，通过了解学习当前先进技术理论，在已有技术和方案的基础上更好的完成对喷涂机器手的设计。
本章还介绍了所设计机器手在现有串联机器人的基础上所做的改进。
2 喷涂机器手的总体设计2.1 设计要求设计一种简洁的喷涂机械手，实现对壁面的涂料喷吐。
机械手在喷吐过程中喷枪应能实现上下左右的移动，以完成对整个壁面的喷涂。
作业时，喷枪保持与壁面的适当的距离，约200 mm，喷嘴的喷射压力约6MPa，喷速为6m/s。
；在某一定点处，喷射的范围尽量大，整个机械手的重量尽量轻。
2.2 机械手方案设计对于上述的设计要求，现有的串联机器人都能满足，并且串联机器人具有结构简单，控制简便，工作空间大等优点，所以对于喷涂机械手的设计，本文决定以当前典型的串联机器人为模板进行设计。
2.2.1 结构设计喷涂对象为高空中的玻璃，所以机器手只需要四个自由度既可以完成作业任务。
在查阅了相关资料，经过老师指导后，对于喷涂机器手的结构，笔者起草了以下两个方案。
方案一：图2.1 方案一方案二：图2.2 方案二方案一为倒挂式，大小臂的运动都是来复摆动，通过控制大小臂的摆动进而控制喷头（安装在小臂顶端）的高度方向以及垂直于玻璃方向上的运动，通过控制喷头的旋转来实现垂直于玻璃方向的旋转。
这种结构的特点是结构紧凑，设计简单，但是传动行程大。
方案二采用的是腰部的回转运动，以及导轨和滚珠丝杠做直线运动，这样也可以实现喷涂作业的完成。
这种结构的特点是控制简单，扩大工作空间较为方便，只是结构主要分布在横向，重心较高，平衡性不易控制。
经过综合对比上述两个备选方案，本文决定旋转方案一作为设计方案。
所控制的四个自由度为：大小臂三个节点上三个自由度，喷嘴的旋转自由度。
2.2.2 机械手动力设计机械手的结构设计选定以后就可以对其动力及运动进行设计。
目前所流行的动力驱动方式是采用液压或者气压驱动，液气压驱动的技术已经比较成熟，且市场上也有不同的液气压件出售，但是这种驱动方式的位置控制不甚精确，所以在考虑设计动力驱动时，本文决定电动驱动系统。
电动驱动系统又分为闭环控制和开环控制，其中闭环控制定位精确，误差较小，但是考虑到技术条件限制，本文采用的控制系统为开环控制系统，所使用的电机为步进电机（本文中所涉及的步进电机均选择森创系列86BYG350AH-0201，步距角为0.6/1.2°，相电流为2A，保持转矩2.5N.m），传动方式为步进电机带动滚珠丝杠转动，将旋转运动转变为大小臂的进给运动。
2.3 机械手整体移动方案机械手整体上升和下降的控制方式有：真空吸附爬墙式升降，通过升降台控制机械手升降，通过爬绳机构带动机械手升降。