用机械手，使精短过程自动化，代替人工喂料。
国外对锻造机械手的研制工作十分重视，如美国采用圆柱坐标式机械手在1300吨锻压机上锻造齿轮毛坯；瑞典采用Unimate型机械手在压力机上锻造曲轴；采用Versatran型机械手生产大型轴承环，机械手在两台液压机间传送轴承环的坯料。
锻压机械手的手指部位必须采用耐热钢锻造，相当于40CrNi2Mo的材料。同时用空气、水喷雾冷却。机械手外部装有防热护罩，内部通水冷却。
机械手在锻造、熔炼方面的应用，国内已研制成功压铸机上下料机械手，上下箱、合箱、浇注机械手，以及铸件表面清理机械手等。有些工厂还将机械手和造型机配合组成铸造生产自动线，彻底改变了铸造生产的面貌。
国外对电炉炼钢过程中采用机械手进行了大量的研究。由于强大电流的干扰，影响了机械手的采用，并由于熔渣和钢水难以区别，往往在浇注过程中容易液、渣不分，需研究带有特殊传感装置的机械手，才能实现浇注的机械化和自动化。 2.冷加工方面
冷加工方面机械手主要用于柴油机配件以及轴类、盘类和箱体类零件单机加工时的上下料和刀具安装等。进而在程序控制、数字控制等机床上应用，成为设备的一个组成部分。最近更在加工生产线、自动线上应用，称为机床、设备上下工序联接的重要手段。
国内机械工业、铁路工业中首先在单机、专业上采用机械手上下料、减轻工人劳动强度。如在轴类、螺栓、气阀和螺撑帽坐等零件的加工机床上配置了机械手，代替人工上下料。在三通阀体、轴瓦、平斜铁、柴油机摇臂加工生产自动线上采用单臂、双臂圆柱式机械手，成为联接工序、运送工件的重要装备。并在连杆粗加工自动线上采用数控机械手，这样它不仅担负自动线上机床工件的装卸、运输，并能发出指令指挥全线工作。
国外铁路工业中应用机械手以加工铁路车轴、轮对等大、中批量零部件。并和机床设备共同组成一个综合的数控加工系统。 3.拆修装方面
拆修装是铁路工业系统房中体力劳动较多的部门之一，促进了机械手的发展。目前国内铁路工厂、机务段等部门。已采用机械手
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拆装三通阀、钩舌、分解制动缸、装卸轴箱、组装轮对、清楚石棉等，减轻了劳动强度，提高了拆修装的效率。采用机械手进行装配更是目前研制的重点，国外已研究采用摄像机和力的传感装置和微型计算机联接在一起，能确定零件的方位，达到镶装的目的。
综上所述，有效的应用机械手，是发展机械工业的必然趋势[4]。
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第2章 方案的确定
本毕业设计是通用机械手，要求有较高的定位精度和较高的耐用度，其结构形式方案一般有一下几种[5]：
表2-1 机械手结构选型表
结构形式方案 直角坐标型 特点 作机的手臂具有三个移动关节，其关节轴线按直角坐标配置 优缺点 结构刚度较好，控制系统的设计最为简单，但其占空间较大，且运动轨迹单一，使用过程中效率较低 圆柱坐标型 操作机的手臂至少有一个移动关节和其关节轴线按圆柱坐标系配置
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结构简图 结构刚度较好，运动所需功率较小，小，但运动轨迹简单，使用过程中效率不高 一个回转关节，控制难度较续表2-1 机械手结构选型表
结构形式方案 特点 优缺点 结构简图 球坐标型 操作机的手臂具有两个回转关节和一个移动关节，其轴线按极坐标系配置 结构紧凑，但其控制系统的设计有一定难度，且机械手臂的刚度不足，机械结构较为复杂 关节型 操作机的手臂类似人的具有三个回转关节 运动轨迹复杂，结构最制系统的设计难度大，机械手臂的刚度差 上肢关节动作，为紧凑，但控2.1 直角坐标型机械手
直角坐标式机械手是适用于工作位置成行排列或与传送带配合
使用的一种机械手。它的手臂可作伸缩，左右和上下移动，按直角坐标形式X、Y、Z三个方向的直线进行运动。结构简图见表2-1。 其工作范围可以使一个直线运动；二个直线运动或三个直线运动。如在X、Y、Z三个直线运动方向上各具有A、B、C三个回转运动，即构成六个自由度。但在实际上式很少有的。缺点是这种机械手作业范围较小。
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2.2 圆柱坐标式机械手
圆柱坐标式机械手是应用最多的一种形式，它适用于搬运和测量工作。 具有直观性好，结构简单，本体占用的空间小，而动作范围较大等优点。
圆柱坐标式机械手由X、Z、φ三个运动组成。它的工作范围可分为：一个旋转运动，一个直线运动，加一个不在直线运动所在平面内的旋转运动；二个直线运动加一个旋转运动。结构简图见表2-1.
圆柱坐标式机械手有五个基本动作： 1. 手臂水平回转； 2. 手臂伸缩； 3. 手臂上下；
4. 手臂回转动作； 5. 手爪夹紧动作。
圆柱坐标式机械手的特征是在垂直导柱上装有滑动套筒、手臂装在滑动套筒上，手臂可作上下直线运动（Z）和在水平面内做圆弧状的左右摆动（φ）。
据国外140中机械手的统计，圆柱坐标式机械手就有86种，其中76中式具有X、Z、φ三个运动，而具有六个自由度的机械手仅有六种。
本次设计方向与该类型机械手特点相符。
2.3 球坐标式机械手
球坐标式机械手是一种自由度较多，用途较广的机械手。它是由X、θ、φ三个方向的运动组成。结构简图见表2-1。球坐标式机械手的工作范围包括：一个旋转运动；二个旋转运动；二个旋转运动加一个直线运动。
球坐标式机械手可实现以下八个动作： 1．手臂上下动作，即俯仰动作； 2．手臂左右动作，即回转动作； 3．手臂前后动作，即伸缩动作； 4．手腕上下弯曲； 5．手腕左右摆动； 6．手腕旋转运动；
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