手代替人工工作，以提高劳动生产率。
本机械手主要与数控车床（数控铣床，加工中心等）组合最终形成生产线，实现加工过程（上料、加工、下料）的自动化、无人化。目前，我国的制造业正在迅速发展，越来越多的资金流向制造业，越来越多的厂商加入到制造业。本设计能够应用到加工工厂车间，满足数控机床以及加工中心的加工过程安装、卸载加工工件的要求，从而减轻工人劳动强度，节约加工辅助时间，提高生产效率和生产力。
1.3 国内外研究现状和趋势
目前，在国内外各种机器人和机械手的研究成为科研的热点，其研究的现状和大体趋势如下：
A．机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机。
B．工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。
C．机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行决策控制；多传感器融合配置技术成为智能化机器人的关键技术。
D．关节式、侧喷式、顶喷式、龙门式喷涂机器人产品标准化、通用化、模块化、系列化设计；柔性仿形喷涂机器人开发，柔性仿形复合机构开发，仿形伺服轴轨迹规划研究，控制系统开发；
E．焊接、搬运、装配、切割等作业的工业机器人产品的标准化、通用化、模块化、系列化研究；以及离线示教编程和系统动态仿真。
总的来说，大体是两个方向：其一是机器人的智能化，多传感器、多控制器，先进的控制算法，复杂的机电控制系统；其二是与生产加工相联系，满足相对具体的任务的工业机器人，主要采用性价比高的模块，在满足工作要求的基础上，追求系统的经济、简洁、可靠，大量采用工业控制器，市场化、模块化的元件。
1.4 设计原则
在设计之前，必须要有一个指导原则。这次毕业设计的设计原则是：以任务书所要求的具体设计要求为根本设计目标，充分考虑机械手工作的环境和工艺流程的具体要求。在满足工艺要求的基础上，尽可能的使结构简练，尽可能采用标准化、模块化的通用元配件，以降低成本，同时提高可靠性。本着科学经济和满足生产要求的设计原则，同时也考虑本次设计是毕业设计的特点，将大学期间所学的知识，如机械设计、机械原理、液压、气动、电气传动及控制、传感器、可编程控制器（PLC）、电子技术、自动控制、机械系统仿真等知识尽可能多的综合运用到设计中，使得经过本次设计对大学阶段的知识得到巩固和强化，同时也考虑个人能力水平和时间的客观实际，充分发挥个人能动性，脚踏实地，实事求是的做好本次设计。
第二章 设计方案拟定和详细设计计算
2.1 本机械手设计参数列表
1、抓重：300N 2、自由度：4个 3、臂部运动参数：
表 2-1
运动名称 伸缩 升降 回转 符号 X Z Φ 行程范围 0~500mm 0~500mm 0 o ~200o 速度 伸出176mm/s，缩回233mm/s 上升102mm/s，下降152mm/s 63 o /s 4、腕部运动参数：
表 2-2
运动名称 回转 符号 行程范围 0 o ~180o 速度 200 o /s ? 5、手指夹持范围：棒料，Φ60mm~Φ120mm，长度450~1200mm 6、定位方式：缓冲，定位缸定位 7、驱动方式：液压（中、低压系统） 8、定位精度：±3mm
9、机械手工作布局图如图2.1所示
图2.1
2.2 机械手手部设计计算
2.2.1 手部设计基本要求
(1) 应具有适当的夹紧力和驱动力，应考虑到在一定的夹紧力下，不同的传动机构所需要的驱动力大小是不同的。
(2) 手指应具有一定的张开范围，以便于抓取工件。
(3) 在保证本身刚度，强度的前提下，尽可能使结构紧凑，重量轻，以利于减轻手臂负载。
(4) 应保证手抓的夹持精度。 2.2.2 手部力学分析
通过综合考虑，本设计选择二指双支点回转型手抓，采用滑槽杠杆式，夹紧装置采用常开式夹紧装置，他在弹簧的作用下手抓闭合
下面对其基本结构进行力学分析：
滑槽杠杆 图2-2(a)为常见的滑槽杠杆式手部结构。
ααα(a) (b) 图2-2 滑槽杠杆式手部结构、受力分析 1——手指 2——销轴 3——杠杆
ααα
在杠杆3的作用下，销轴2向上的拉力为F，并通过销轴中心O点，两手指1的滑槽对销轴的反作用力为F1和F2，其力的方向垂直于滑槽的中心线oo1和oo2并指向o点，交F1和F2的延长线于A及B。
由
?FX=0 得 F1=F2
?FY=0 得
F1=
F 2cos?F1=F1'
由
?Mol(F)=0 得F=F'1N·h
h?a cos?b F=cos2?FN (2-1)
a式中 a——手指的回转支点到对称中心的距离(mm)。
?——工件被夹紧时手指的滑槽方向与两回转支点的夹角。
由分析可知，当驱动力F一定时，?角增大，则握力FN也随之增大，但?角过大会导致拉杆行程过大，以及手部结构增大，因此最好?=30~40
002.2.3 夹紧力及驱动力的计算
手指加在工件上的夹紧力，是设计手部的主要依据。必须对大小、方向和作用点进行分析计算。一般来说，需要克服工件重力所产生的静载荷以及工件运动状态变化的惯性力产生的载荷，以便工件保持可靠的夹紧状态。
手指对工件的夹紧力可按公式计算：
FN?K1K2K3G (2-2)
式中 K1——安全系数，通常1.2~2.0；
K2——工作情况系数，主要考虑惯性力的影响。可近似按下式估K2?1?a其中ag