邱红伟

（广西壮族自治区特种设备检验研究院，广西 南宁 530200）

工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备[1]。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。设计的机械手上臂、肘、下臂三部分组成，各部分长15cm；最大抓取重量在100g，装载面积为54mm×54mm；所有电机采用闭环控制，可以定位编程。

1 总体结构设计

机械结构是机器手的骨架，机械结构的好坏直接影响着机器手的功能[2]。机械手可细分为五个部分：

（1）底座；

（2）上臂；

（3）肘；

（4）下臂；

（5）末端操作器。

机械手设计为五个自由度，每个自由度分别由五个带有一定自锁功能的电机控制，其大致的框架如图1所示。

图1 机器手机械结构框架

2 机械手电机选取

作为机械手的动力来源，电机的选取至关重要，这要考虑到很多的因素，第一点是电机的各项性能参数[3]，选取直流电机主要考虑的主要参数有空载转速、额定转速、额定转矩；第二点是电机的外形尺寸和形状，例如电机的输出轴，输出轴的外形和尺寸要选取易于与齿轮链接并且可以固定得较紧的D形轴；通过下面的计算可得出机械手所需电机的参数。

按照设计的要求，要抓取100g重量的物体，加上肘和下臂自身的重量，预计上臂电机所要带动的重量为1kg，所选齿轮的小齿轮的分度圆直径为d1=17mm，大齿轮的分度圆直径为d2=34mm，机械手的肘长L1=150mm，下臂长L2=150mm，由此可得出所需电机最小额定转矩为：