3.2.1 大臂旋转电机的选择
设大臂速度为?1?60?/s，则旋转开始时的转矩可表示如下：
T?J?? （3-5）
式中：T ——旋转开始时转矩，N.m。 J —— 转动惯量，kg.m2。 ?——角加速度，rad/s。
设机械手大臂从?0?0到?1?60?/s所需的时间为：?t?0.2s，由式（3-5）有：
T1?J1??1?J1??1??0?t?3.45??3?0.2?18.1N.m
若考虑绕机器人手臂的各部分重心轴的转动惯量及摩擦力矩，取安全系数为2，则减速机输出轴所需输出的最小转矩为：
T01?2T?2?18.1?36.2N.m
选择减速机：
型号：APEX-AE235 （同轴式行星减速机） 额定输出转矩：40N.m 减速比：i1=100
谐波减速器的的传递效率为：??90%，步进电机应输出力矩为：
T36.2Tout1?01??0.402N.m (3-6)
i??100?0.9选择小型直流伺服电机： 型号：MAXON-EC118896 额定转矩：0.7N.m
额定电压：24V 额定电流：1.5A 额定转速：1000rpm 最高转速：1200rpm
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额定功率：40w
电机尺寸：L=93mm D=46mm
3.2.2 小臂旋转电机的选择
原理同上，设小臂转速?2?60?/s，设角速度从0加到?2所需加速时间?t?0.2s，则旋转开始时的转矩可表示如下：
T?J?? （3-7）
式中：T ——旋转开始时转矩，N.m。 J ——转动惯量，kg.m2。 ?——角加速度，rad/s2。
由式（3-7）有：
T2?J2???J2??2??0?t?0.5488??3?0.1?10.47N.m
若考虑绕机器人手臂的各部分重心轴的转动惯量及摩擦力矩，取安全系数为2，则减速机输出轴所需输出的最小转矩为：
T02?2T2?2?10.47?20.94N.m （3-8) 选择减速机：
型号：APEX-AE235 （同轴式行星减速机） 额定输出转矩：40N.m 减速比：i2=100
谐波减速器的的传递效率为：??90%，步进电机应输出力矩为：
T20.94Tout2?02??0.233N.m (3-9)
i??100?0.9选择小型直流伺服电机： 型号：MAXON-EC118896 额定转矩：0.7N.m
额定电压：24V 额定电流：1.5A
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额定转速：1000rpm 最高转速：1200rpm 额定功率：40w
电机尺寸：L=93mm D=46mm
3.2.3 腰部旋转电机的选择
设旋转盘旋转速度为?3?60?/s，则旋转开始时的转矩可表示如下：
T?J?? （3-10）
式中：T —— 旋转开始时转矩，N.m。 J ——转动惯量，kg.m2。
?——角加速度，rad/s。
设机械手大臂从?0?0到?3?60?/s所需的时间为：?t?0.2s则：
T0?J0???J0????0?t?3.834??3?0.2?20.07N.m
若考虑绕机器人手臂的各部分重心轴的转动惯量及摩擦力矩，取安全系数为2，则减速机输出轴所需输出的最小转矩为：
T00?2T0?2?20.7?41.4N.m (3-11) 选择减速机：
型号：APEX-AE238 （同轴式行星减速机） 额定输出转矩：50N.m 减速比：i3=100
设谐波减速器的的传递效率为：??90%，步进电机应输出力矩为：
T41.4Tout0?00??0.46N.m (3-12)
i??100?0.9选择小型直流伺服电机 型号：MAXON-EC137489
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额定转矩：0.9N.m
额定电压：24V 额定电流：2A
额定转速：1000rpm 最高转速：1200rpm 额定功率：60w
电机尺寸：L=124mm D=64mm 14
第4章 手部结构设计
4.1 夹持式手部结构
夹持式手部结构由手指(或手爪)和传力机构所组成。其传力结构形式比较多，如滑槽杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、弹簧杠杆式等。
4.1.1 手指的形状和分类
夹持式是最常见的一种，其中常用的有两指式、多指式和双手双指式:按手指夹持工件的部位又可分为内卡式(或内涨式)和外夹式两种:按模仿人手手指的动作，手指可分为一支点回转型，二支点回转型和移动型(或称直进型)，其中以二支点回转型为基本型式。当二支点回转型手指的两个回转支点的距离缩小到无穷小时，就变成了一支点回转型手指;同理，当二支点回转型手指的手指长度变成无穷长时，就成为移动型。回转型手指开闭角较小，结构简单，制造容易，应用广泛。移动型应用较少，其结构比较复杂庞大，当移动型手指夹持直径变化的零件时不影响其轴心的位置，能适应不同直径的工件。
4.1.2 设计时考虑的几个问题
1. 具有足够的握力(即夹紧力)
在确定手指的握力时，除考虑工件重量外，还应考虑在传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证工件不致产生松动或脱落。
2. 手指间应具有一定的开闭角
两手指张开与闭合的两个极限位置所夹的角度称为手指的开闭角。手指的开闭角应保证工件能顺利进入或脱开，若夹持不同直径的工件，应按最大直径的工件考虑。对于移动型手指只有开闭幅度的要求。
3. 保证工件准确定位
为使手指和被夹持工件保持准确的相对位置，必须根据被抓取工件的形状，选择相应的手指形状。例如圆柱形工件采用带“V”形面的手指，以便自动定心。
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