节型结构。其中关节型结构机械手不仅结构紧凑、占地面积少，而且其伸缩范围是四 种结构类型中最大的，由于其灵活性可以根据需要选择将机械手固定在工业流水线上 或结合底盘组成搬运机器人，实现在一定工作空间范围内灵活工作。文献综述

本课题要求机械手能对近似球形的工作空间的范围内对物体进行抓取，故采用六 自由度机械手，如图 2-1 所示为该机械手的结构简图。其中腰部，大臂各具有一个自 由度，小臂与手腕处两个自由度。底座、大小臂、手腕、末端执行器、驱动和传动装 置组成了机械手主体机构。本文中把机械手的各个转动关节按照图 2-1 所示，从底座 到机械手末端执行器开始编号。图 2-1 机械手机械结构简图

机座部件：电机、底座、减速器、带轮传动部件，联轴器等。机座在机械手中起 支撑作用，要求由足够的强度与刚度和承载能力，能承受机械手和运载物体总重量。

腰部部件：电机、侧板、减速器、带轮传动部件、联轴器等。腰部主要是实现机 械手整体左右回转，其安装尺寸对机械手整体重心影响最大，重心偏移会加大电机和 传动装置的负载，需要合理设计腰部的安装位置。

机座与腰部的连接关系：通过螺栓把电机固定在底座上，电机和腰关节之间用同 步带连接，电机驱动大带轮旋转，大带轮与轴通过紧定螺钉连接固定从而带动轴来带 动腰部实现旋转。腰部与机座则通过螺栓连接。

组成大臂的部件：大臂本体、动力传递装置、动力源、联轴器等；大臂与腰部采 用轴连接的方式。由电机通过带齿带轮驱动轴的转动，从而带动联轴器转动，联轴器 与大臂相固定，实现大臂的转动。

小臂：小臂、带轮传动部件、电机、联轴器、连接轴等。小臂通过轴与大臂相连接。由电机通过二级的带传动实现小臂绕轴线旋转。 腰部与臂部采用平行四边形机构相连接，由电机经由带轮、谐波减速器传动转矩

到轴上，轴通过旋转带动右板、支撑棒从而改变小臂的位姿。 机械手运动性与机械手的机械结构布局能有着很大的关系。如果要实现机械手六

个自由度的运动，则需要多个电机对各关节进行驱动。传动系统主要采用带齿带轮和 谐波减速器来传动。1 号电机安装在腰部右后侧对机座进行驱动。2 号电机安装在腰 部右侧，它是为大臂的转动提供转矩。3 号电机通过平行四边形机构控制小臂上下回 转运动，考虑机械手的整体重力平衡，将电机安装在腰部右侧使得与 2 号电机对称分 布。4 号电机安装在小臂后方，负责小臂的绕轴线转动，为了减轻皮带的负载和防止 在传动过程中大带轮位置发生偏移，将传动系统设计为二级传动，用两块板对大带轮 进行定位。5 号和 6 号电机分别安装在小臂中部和末端，对应控制手部的上下和左右 回转。

传动系统主要是将驱动元件的动力传递到对应的执行元件上，同时还能起调速作 用，以到达各种要求的运动。齿轮传动具有结构紧凑、不打滑、能量损耗小、能够实 现恒定传动比等特点，但其传动扭矩较小且传动比不能太小，齿轮传动一般使用在轴 与轴之间距离较小的场合，如果在轴间距离大的场合依然用齿轮机构作为传动装置， 那么势必会导致齿轮的尺寸将会非常大。皮带轮传动的特点是在不过载的场合下运行 均匀，具有结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、可以在大的轴间距和多轴间传递动力， 且其造价低廉、不需润滑、维护容易等特点，在近代机械传动中应用十分广泛[]。但 由于带在传动过程中，带会有弹性变形这就导致了其传动比不精确。同步带轮具有皮 带轮传动和齿轮传动的优点：能够实现距离较近的两轴之间的传动，同步带在传动过 程是和齿轮类似，都是齿与齿之间的啮合过程，故能在不过载的情况下保持恒定的传 动比，转动时发出的噪音也很小，具有缓冲、减振的作用。因此，本设计将采用同步 带轮作为机械手传动系统。