图2.1 大臂外形
2.2.3 小臂
小臂长度240mm，具体尺寸如图2.2所示：
图2.2 小臂外形
2.3机械手的设计
工业机器人的手又称为末端执行器，它使机器人直接用于抓取和握紧（吸附）专用工具（如喷枪、扳手、焊具、喷头等）进行操作的部件。它具有模仿人手动作的功能，并安装于机器人手臂的前端。由于被握工件的形状、尺寸、重量、材质及表面状态等不同，因此工业机器人末端操作器是多种多样的，大致可分为以
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下几类： （1） 夹钳式取料手 （2） 吸附式取料手 （3） 专用操作器及转换器 （4） 仿生多指灵巧手
本文设计对象为物料搬运机器人，并不需要复杂的多指人工指，只需要设计能从不同角度抓取工件的钳形指。
手指是直接与工件接触的部件。手指松开和夹紧工件，是通过手指的张开与闭合来实现的。该设计采用两个手指，其外形如图2.3所示
图2.3 机械手手指形状
传动机构是向手指传递运动和动力，以实现夹紧和松开动作的机构。根据手指开合的动作特点分为回转型和平移形。本文采用回转型传动机构。图2.4为初步设计的机械手机构简图（只画出了一半，另外一半关于中心线对称）。
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图2.4 机械手机构简图
在图2.4中，O为电机输出轴，曲柄OA、连杆AB、滑块B和支架构成曲柄滑块机构；滑块B、连杆BC、摇杆CE和支架构成滑块摇杆机构。通过两个机构串联，使电机最终驱动DE的来回摆动，从而实现手指的开合运动。 图2.4中的黑线和蓝线表示机构运行的两个极限位置。
为便于手指的顺利合拢，可以在两个手指之间设置一个弹簧，这样还可以提供适当的夹紧力。
另外，在选用电机的时候，要使电机的功率足以克服弹簧的收缩和张开，并且提供足够加紧物体的力。
下面更进一步计算出所需要的电机力矩。
起始阶段须克服的弹簧力最大，电机转矩必须大于550N2mm， 这为电机的挑选提供了一定的依据。
2.4驱动方式
该机器人一共具有四个独立的转动关节，连同末端机械手的运动，一共需要五个动力源。
机器人常用的驱动方式有液压驱动、气压驱动和电机驱动三种类型。这三种方法各有所长，各种驱动方式的特点见表2.1：
表2.1三种驱动方式的特点对照
内容 输出功率 液压驱动 很大，压力范围为50～140Pa 控制性能 驱动方式 气动驱动 大，压力范围为48～60Pa 电机驱动 较大 利用液体的不可压气体压缩性大，精控制精度高，功率较缩性，控制精度较度低，阻尼效果差，大，能精确定位，反高，输出功率大，低速不易控制，难应灵敏，可实现高速、可无级调速，反应以实现高速、高精高精度的连续轨迹控 13
灵敏，可实现连续度的连续轨迹控制 制，伺服特性好，控轨迹控制 响应速度 很高 较高 制系统复杂 很高 结构适当，执行机结构适当，执行机伺服电动机易于标准构可标准化、模拟构可标准化、模拟化，结构性能好，噪化，易实现直接驱化，易实现直接驱声低，电动机一般需结构性能及动。功率/质量比动。功率/质量比配置减速装置，除DD体积 大，体积小，结构大，体积小，结构电动机外，难以直接紧凑，密封问题较紧凑，密封问题较驱动，结构紧凑，无大 安全性 小 密封问题 防爆性能较好，用防爆性能好，高于设备自身无爆炸和火液压油作传动介1000kPa(10个大气灾危险，直流有刷电质，在一定条件下压)时应注意设备动机换向时有火花，有火灾危险 的抗压性 对环境的防爆性能较差 对环境的影液压系统易漏油，响 对环境有污染 排气时有噪声 无 适用于重载、低速适用于中小负载驱适用于中小负载、要驱动，电液伺服系动、精度要求较低求具有较高的位置控在工业机器统适用于喷涂机器的有限点位程序控制精度和轨迹控制精人中应用范人、点焊机器人和制机器人，如冲压度、速度较高的机器围 托运机器人 机器人本体的气动人，如AC伺服喷涂机平衡及装配机器人器人、点焊机器人、气动夹具 弧焊机器人、装配机器人等 成本 维修及使用 液压元件成本较高 方便，但油液对环境温度有一定要求
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成本低 方便 成本高 较复杂
机器人驱动系统各有其优缺点，通常对机器人的驱动系统的要求有：
1）．驱动系统的质量尽可能要轻，单位质量的输出功率要高，效率也要高； 2）．反应速度要快，即要求力矩质量比和力矩转动惯量比要大，能够进行频繁地起、制动，正、反转切换；
3）．驱动尽可能灵活，位移偏差和速度偏差要小； 4）．安全可靠； 5）．操作和维护方便；
6）．对环境无污染，噪声要小；
7）．经济上合理，尤其要尽量减少占地面积。
基于上述驱动系统的特点和机器人驱动系统的设计要求，本文选用直流伺服电机驱动的方式对机器人进行驱动。表2.2为选定的各个关节电机型号及其相关参数。
表2.2机器人驱动电机参数 电机参数 腰关节 MAXON2332 18v 肩关节 MAXON2332 18v 肘关节 MAXON2332 18v 腕关节 MULTIPLEX STELL-SERVO 6v 手爪 MULTIPLEX STELL-SERVO 6v 10.3 N2m 5460rpm 型号 额定电压 额定转矩 18.2 N2m 18.2 N2m 18.2 N2m 10.3 N2m 最大转矩 67.4N2m 67.4N2m 67.4N2m 额定转速 7980rpm 最高转速 转子惯量
9200rpm 18.4gcm2cm 7980rpm 9200rpm 18.4gcm2cm 7980rpm 9200rpm 18.4gcm2cm 5460rpm 2.5传动方式
由于一般的电机驱动系统输出的力矩较小，需要通过传动机构来增加力矩，
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