对于设计我们首先要做的是去定好任务空间，针对一般麻袋的参数确定好垛盘的大小。其次考虑结构参数，将底座设计成圆柱形，与地面或支撑座连接处采用紧固螺栓，连接板为三个薄圆台，大臂设计成接近棱台的形状，两端经圆弧修饰。小臂设计成稳定三角形，然后根据工作区域，确定臂长，底座直径，最终我们要校核这些参数是否符合工作要求，与于是多杆机构我们还需要考虑各部分之间的相对运动和位姿关系。

1.4 注意事项

   设计过程中，采用倒叙法设计，意思就是先从与货物接触最近端开始设计，即末端执行器环节最为重要。并且要注意从末端执行器开始到小臂、大臂、腰部、底座这一流程中不要出现明显薄弱的零件设计；注意连接件刚度；注意抗扭问题大臂、小臂、底座尽量不开口，开口的话也要小；腰部底座的线缆经过大臂采用的中空偏置设计，从而穿出连接到小臂的驱动系统。

2 码垛机械手总体结构

2.1  驱动方式

气压、液压、电气驱动组成机械手三种驱动样式。液压驱动难以克服的是液体的泄露，液压元件要求高精度，质量造价高。气压驱动空气密度大，难压缩，工作平稳性差，速度快但位置难控制。相对而言电气驱动是直接利用电动机驱动，有时也会选择通过机械传动装置间接驱动，其利用资源方便，结构速率差距领域大，效率，速率和定点精度均非常高。根据电动机及配套驱动器不同电气驱动又分为步进电动机，直流伺服电动机，交流伺服电动机。直流电刷磨损快，形成火花易燃，步进多为开环，控制简单，只用在精度要求不高，功率较小的系统；交流结构简单运行可靠，可频繁启动和制动，没有无线电波干扰，相比直流无电刷、易磨损件外形尺寸小。控制更加平稳。所以，选用日前较常用的（IM）感应异步电动机作为交流伺服系统驱动。

同时与交流伺服电机相配合的减速器的精密要求也是很高的，应用在工业机械手当中的减速器应具有刚度大、输出转矩高、减速比范围大、回程间隙小、润滑好等特点，而本设计在多种实用减速器谐波减速器、摆线针轮减速器、行星齿轮减速器当中选择RV减速器，原因是它是摆线针轮和行星齿轮的结合体。且RV减速器具有传动比范围大、结构紧凑体积小、运动精度高、刚度大、回差小、传动效率高等一系列优点，因此，是目前机械手用在高精度传动的最佳选择。下图为RV减速器的结构示意图。

  RV减速器结构示意图

2.2  材料选择

本课题的码垛机械手成为立体关节型机械手之一，在各个臂的作业期间中会通常承受拉、压、弯、扭的组合作用，各部分受力状态非常复杂，所在材料选择时应特别注意：经过前者的有限元分析结果表明，一般情况下机械手各个臂不容易出现强度问题，基本上在60Mpa以下，很多情况在40Mpa以下，所以机械手臂的材料一般是选择密度小、弹性模量大，阻尼大的材料，可以选择铝合金、铸铁，也可采用碳钢例如Q235钢材焊接或者45钢。

因为机身和腰部是支撑臂部和手抓的部件，往往与基座成一体，共同支撑碗部、臂部、手部。因此对材料的要求较大，均采用45钢。机身实现旋转运动，会转运动驱动力矩的计算：旋转方式的驱动力据只包含两项，旋转零件的摩擦总力矩和机体上的各个零部件与其支撑的臂部，腕部，抓子及零件的总惯性力矩，驱动力矩可按下式计算：

式中：Mm为总摩擦力矩；

Mg为各回转部件的惯性力矩，其中Mg=Jo ，式中 为角速度增量；