灵巧手指结构设计-仿生类含ProE三维及13张CAD图

灵巧手指结构设计-仿生类含ProE三维及13张CAD图,灵巧,手指,结构设计,仿生,ProE,三维,13,CAD 灵巧手指结构Pro/E设计 摘 要 灵巧手作为一种特殊的末端执行器机构，本文对它在国内外的现状以及发展状况进行了简单的分析，同时对于它在国内的发展前景进行了一定的描述。其中提及它的外形部分应该更加仿人化，从人手的一些数据信息，在从机械设计方面对这些数据进行合理的改变，得出既符合机械设计又与人类手指接近的尺寸大小。再进行了手指自由度的分析计算，在不影响手指正常活动的合理范围内对自由度进行一定程度的减少，这样对设计会有很大的帮助，然后，就不同的驱动进行了系统回路的探究并对各个传动系统的优缺点进行分析， 本次设计首先，通过对灵巧手结构及原理进行分析，在此分析基础上提出了其设计方案电动驱动架构方案；接着，对主要技术参数进行了计算选择；然后，对各主要零部件进行了设计与校核；最后，通过AutoCAD制图软件绘制了机械手装配图及主要零部件图，并采用Pro/E软件建立了三维模型。 关键字：仿人；灵巧手，电动；三维设计 Abstract As a special end effector mechanism, dexterous hand is analyzed in this paper. At the same time, its development prospect in China is described. It is mentioned that the shape part of it should be more humanoid. From some data information of human hand, we can make reasonable changes to these data from the aspect of mechanical design, and get the size that not only conforms to the mechanical design but also is close to the human finger. After that, the degree of freedom of the fingers is analyzed and calculated, and the degree of freedom is reduced to a certain extent within a reasonable range without affecting the normal activities of the fingers, which will be of great help to the design. Then, the system loop is explored for different drives and the advantages and disadvantages of each transmission system are analyzed, In this design, firstly, through the analysis of the structure and principle of the dexterous hand, on the basis of this analysis, the design scheme of the electric drive architecture is put forward; secondly, the main technical parameters are calculated and selected; secondly, the main parts are designed and checked; finally, the assembly drawing and main parts drawing of the manipulator are drawn by AutoCAD drawing software, and Pro is used /The 3D model is built by E software. Keywords: Humanoid; dexterous hand, electric; 3D design 目 录 摘 要 I Abstract II 第1章 绪 论 1 1.1研究背景及意义 1 1.2国内外研究现况 1 第2章 总体方案设计 3 2.1设计要求 3 2.2灵巧手功能分析 3 2.2.1仿人手分析 3 2.2.2自由度分析 3 2.3各类架构方案分析 3 2.3.1液压关节架构方案 3 2.3.2气动关节架构方案 6 2.3.3电动关节架构方案 6 2.3.4驱动方案的选择 8 第3章 设计计算 10 3.1 电动机的选择 10 3.1.1根据脉冲当量和最大静转矩初选电机型号 10 3.1.2启动矩频特性校核 11 3.2丝杆螺母副的选型与校核 12 3.2.1型号选择 12 3.2.2校核计算 13 3.3齿轮传动的设计 13 3.3.1齿轮尺寸计算 13 3.3.2 轮齿强度计算 14 3.4其他参数设计 16 第4章基于Pro/E的三维设计 17 4.1 Pro/E三维设计软件简介 17 4.2三维设计 17 4.2.1丝杠设计 17 4.2.2齿轮 17 4.2.3推杆、推杆筒体 18 4.2.4支座 18 4.2.5手指指节、指头 19 4.2.6手掌前盖、后盖 19 4.2.7三维装配 19 总 结 20 参考文献 21 致 谢 22 IV 灵巧手指结构Pro/E设计 第1章 绪 论 1.1研究背景及意义 机器人是近年来迅速发展起来的高新技术密集的机电一体化产品。目前，对多指灵巧手的智能抓持，位置协调控制的研究是机器人学研究的热点之一。应用仿人机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用仿人机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，以仿人机械手代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。应用仿人机械手代替人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用仿人机械手可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都没有机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产。综上所述，有效的应用仿人机械手，是发展机械工业的必然趋势。 灵巧手发展的进步，人们就对它越来越重视，使得灵巧手在各个方面都有影响。技术的进步和理论的完善使得，灵巧手的应用也深入到各个行业。而对于多指灵巧手本身的机构的探索从一开始到现今日就从未停止，发展方向也越来越多样化，功能越来越智能化。到如今多指灵巧手探索依旧要面临许许多多的挑战吧，包括了基础知识还有技术层面的难题。在面对国内外多重挑战和机会的时刻，是灵巧手设计发展的重要时刻，因为他可以代替人类完成很多不能完成的任务，比如在高温、高压等人手所不能承受的危险的环境。 1.2国内外研究现况 像人一样，机器人需要用它的手与环境发生作用。机器人发展初期，面向的需求首先来自制造领域，早期工业机器人主要执行上下料这样的简单任务，功能单一的两指夹持器便能满足任务要求。随着技术的进步，工业机器人开始向更多的应用领域发展，上百种专门用途的“手”，统称为末端执行器，使机器人能够应对丰富多彩的任务对象，从轮胎、玻璃到布料，从大型金属热轧件到微小电子器件。尽管如此，末端执行器仍然是制约机器人应用的一个主要因素。于是，开发多用途机器手成为早期灵巧手研究的缘由和动机。 目前国外已经出现了触觉和视觉仿人机械手。第二代仿人机械手正在加紧研制。它设有微型电子计算机控制系统，具有视觉触觉能力，甚至听想的能力。研究安装各种传感器，能把感觉到的信息反馈，使仿人机械手具有感觉机能。 国外也出现了第三代仿人机械手，它能独立地完成工作过程中的任务。它与电子计算机和电视设备保持联系。并逐步发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中的重要一环对于搬运物体类的机械手的基本要求是能快速、准确地拾——放并且能搬运物件，这就要求具有较高的精度、快速反应、一定的承载能力、足够的工作空间和灵活的自由度及在任意位置都能自动定位等特性。设计气动机械手的原则是：充分分析作业对象和环境，明确工作的结构形状和材料特性，定位精度要求，抓取、搬运时的受力特性、尺寸和质量参数等，从而进一步确定对机械手结构及运行控制的要求，尽量选用定型的标准组件，简化设计制造过程，兼顾通用性和专用性，并能实现柔性转换和编程控制。 在灵巧手的这个方面的研究欧洲一直领先，带领着世界一起在这个领域里探索，欧洲这些国家中，作为领导羊便是英、德和意大利。除了欧洲这些国家以外美国也早早的对这个行业灵巧手进行了研究。多指的机械手最先是运用于人体假肢上的，而灵巧手的系统性研究就要追溯到上世纪的70年代。之后的十年里，灵巧手这一行业的研究就进入了一个发展快速时段。这就使得有不少的多指灵巧手相继问世，这里就包括美国麻省理工学院研制的Utah/MIT手，它与人的手就挺相似的，但是它只有有四个手指，不过人手能完成的动作它基本上也可完成。另外还有意大利研究出来的DIST手，除此之外德国研究的DLR手也很有代表性。这几中灵巧手可以说都很先进，它们都具有不低的智能水平同时还具备挺高的集成化，这是灵巧手领域的一个里程碑，这个行业也越来越趋紧于成熟。 而在国内，几乎同一时间北京航空大学开始对灵巧手尽享研究和开发，这就弥补了当时国内的空白。之后哈工大也研究了一款多指的灵巧手，称之为HIT手，这种灵巧手它一共有四根手指，而且每个手指还拥有四个关节，一只手达到了12个自由度，这款多指灵巧手的大小就和人类的手及其相似了。 第2章 总体方案设计 2.1设计要求 通过对比电机驱动、液压驱动、气压驱动的灵巧手进行设计分析和对比，完成灵巧手Pro/E设计。 2.2灵巧手功能分析 2.2.1仿人手分析 灵巧手的仿生参照于人手，参考人体解剖学人类的手包括肌肉、神经以及手骨，可以说从机械方面来说相当于自由度和驱动方面。 人类的手指中的四指都有三个指节和三个关节，只有大拇指有两个。 关节可以作为一个绕轴旋转的单轴关节，相当于一个自由度。指骨上有肌腱，在肌腱的牵涉下手指各个指骨就有了联系。人类的手可以做出的动作有抓握和捏取，指骨关节通常都会参与。最为特殊的就是大拇指了，拇指处的关节为双轴鞍状关节，它实现了大拇指的弯曲和转动，可以说这个关节对于手完成各类动作都有着至关重要的作用，虽然其余的四根手指和手掌之间的关节也是双轴鞍状关节，但是由于它们只是完成了小幅度摆动，所以为了机械设计的方便这里将它们看成单轴关节。在机械设计中，大拇指关节的结构要重点关照，而其余的四根手指关节就将看成简单的单轴转动使得。 2.2.2自由度分析 人类的手在日常生活中有着非常重要的作用，能做很多非常精细的工作而且非常灵活，只是因为手指的自由度非常高。因为手指的自由度是与手指灵巧操作有关的。 拇指设计成和其他四指一样的4个自由度，两个单自由度的枢纽关节和一个双自由度椭球关节，这样就是20个自由度。除此之外还有一个自由度是来自大拇指，另外还有在手腕上有三个自由度，这样一只手一共有24个自由度。但是手腕处的自由度是来源与一堆手掌底部的碎骨间的相对运动，所以考虑到设计难度和实际必要性，就不会考虑到手腕处的自由度，自由度进行模拟如图所示。 2.3各类架构方案分析 2.3.1液压关节架构方案 （1）手掌、手背设计 手掌和手背在方便设计的基础上尽量按照人手的尺寸和参数来进行设计，这里为了后面近指节的固定，在手背上设计一个固定孔。 图2.1 图2.2 （2）远指节、中指节的设计 手的五个手指中除了大拇指都有三个指节，但是其余四指中远节指骨和中节指骨的关节连接的关节并不是非常灵活。为了简化设计步骤，这里将远指节和中指节设计成一个整体，两者之间呈现一个角度。根据人手自然状态下，手指自然垂落大约30°，这样将这个角度设计成150°。而大拇指只有两个指节，所以这里根据拇指的远指节的尺寸设计一个远指节即可。如下图所示。 图2.3 图2.4 （3）近指节的设计 这里为了设计简便，四指剩下的两个关节设计成一个液压缸来驱动，将手指关节设计成液压缸往回收缩，先将远指节绕固定点旋转，到达极限位置后继续拉扯中指节和远指节。 图2.5 图2.6 如图所示液压缸连接近指节部分为如图黄色部分，这里由于在液压缸收缩过程中对近指节的力会随着近指节旋转而变化，所以黄色的连接部分采取3部分组成。而手背与中指节和远指节连接的部分为灰色的连杆，使中指节和远指节也能跟随近指节绕着手背的固定孔旋转。 图2.7 图2.8 以上为弯曲部分，而伸直部分由于黄色的连接部分力的方向变化会使的指节伸直困难，于是在近节指骨和中节、远节指骨连接处加一个可以使恢复的弹簧，使手指伸直更加方便。 图2.9 （4）液压缸的设计 参照人手掌骨，将液压缸设计在手掌骨的位置，所以手掌和手背设计成空心的，同时为了液压缸的液体输入将手掌和手背连接的腕处设计一个孔，方便液体的输入。 图2.10 图2.11 2.3.2气动关节架构方案 （1）设计灵感来源 手指基础动作为抓取，这就需要手指弯曲，而这里要求弯曲的角度最大为90°，故参考手风琴的形状将关节处设计成类似手风琴的样子。下端固定上端可变大这样就能实现手指的90°弯曲。 （2）手指、手掌的设计 手指关节设计成手风琴风箱样式，使上侧可以实现充气膨胀，下端限制他膨胀，这样就实现了手指关节处的弯曲。而指节设计成中空，内部设置气体管，手掌与近指节处的连接同样为这种设计。而手掌与手背的设计依旧参照液压处的设计，有一孔，方便气动设备的连接。 图2.12 图2.13 2.3.3电动关节架构方案 （1）设计灵感来源 从解刨学方面了解到手掌面的结构主要有屈指肌腱和腱滑液鞘、手机以及它们的血管、神经。而实现手指弯曲、伸直便来自于肌腱的收缩。于是结合肌腱便想出了电机驱动涡轮、蜗杆传动的设计方案。而在每个指关节处采用轴关节连接模式。这里为保证足够的电机输出的力足够，选用直流无刷伺服电机。 （2）手掌的设计 由于人的手的拇指近指节与掌骨之间的连接处有两个自由度，不仅可以弯曲还可以转动，其他四指由于不影响动作同时为了方便设计，所以四指近指节与掌骨的连接指算一个自由度，而拇指这里在手掌处设计一个轴的固定处，这里采用齿轮连接，使拇指可以进行横向转动。 图2.14 图2.15 （3）手指的设计 五个手指中四指皆与液压的一致，改变的是驱动，这里采用电机带动齿轮，传递到蜗轮蜗杆，使蜗杆伸缩实现与液压缸一样的效果。 图2.16 图2.17 这里的蜗杆区别于液压缸，需要一个电机的固定位置，于是设计一个固定架使得蜗杆和电机固定在一起，固定架固定在手背上。 图2.18 图2.19 2.3.4驱动方案的选择 机械手的驱动系统，按动力源分为液压、气动和电动三大类。根据需要也可这三种基本类型组合成复合式的驱动系统。这三类基本驱动系统的主要特点如下： （1）液压驱动 由于液压技术是一种比较成熟的技术，它具有动力大、力（或力矩）与惯量比大、快速响应高、易于实现直接驱动等特点。适合于在承载能力大，惯量大以及在防火防爆的环境中工作的机器人。但是，液压系统需要进行能量转换（电能转换液气压能），速度控制多数情况下采用节流调速，效率比电动驱动系统低，液压系统的液体泄露会对环境产生污染，工作噪音也较高。 （2）气动驱动 具有速度快，系统结构简单，维修方便、价格低等特点。适用于中、小负荷的机器人中采用。但是因难于实现伺服控制，多用于程序控制的机器人中，如在上、下料和冲压机器人中应用较多。 （3）电动驱动 由于低惯量、大转矩的交、直流伺服电机及其配套的伺服驱动器（交流变频器、直流脉冲宽度调制器）的广泛采用，这类驱动系统在机器人中被大量采用。这类驱动系统不需要能量转换，使用方便，噪声较低，控制灵活。大多数电机后面需安装精密的传动机构。直流有刷电机不能直接用于要求防爆的工作环境中，成本上也较其他两种驱动系统高。但因为这类驱动系统优点比较突出，因此在机器人中被广泛的使用。 表2.1 各种控制方式的比较 项目 气压传动 液压传动 电气传动 机械传动 系统结构 简单 复杂 复杂 较复杂 安装自由度 大 大 中 小 输出力 稍大 大 小 不太大 定位精度 一般 一般 很高 高 动作速度 大 稍大 大 小 响应速度 慢 快 快 中 清洁度 清洁 可能污染 清洁 较清洁 维护 简单 比液动复杂 需要专门技术 简单 价格 一般 稍高 高 一般 技术要求 较低 较高 最高 较低 控制自由度 大 大 中 小 危险性 几乎没问题 注意火 一般无问题 无特殊问题 液压驱动的显著优点就是能传递很大的力，除此之外它力的传递平稳，传输距离远，但是传输速度很慢，所以它实用于力大速度慢。缺点就显而易见了工作液油难免会发生泄露，这样的话液体的污染对系统有很大的影响，同时油管也有膨胀泄露的可能，油管一旦密封性不好，就会造成压力损失，使得传动比不准确。 气动能在高温高压下工作都，比液压和电动要更能适应环境。 但是空气的压缩有不确定性，速度易受影响。气缸在低速运动时候，速度稳定性会很差，这是因为低速时受摩擦力的影响。除此之外气缸的输出力要比液压小的多，而且会有很大的噪音。 电机驱动的优点首先它的精确度高电力作为动力源，带动齿轮转动实现力 的传递和转向。其次它节省能源电力是现在能源来源最广也是使用最频繁的能源，人们对于电的使用过程中损耗很小。再者电机驱动可以实现精密控制，由于是电机驱动可以快速到达指定位置，这样就能很好的实现执行元件的启动停止，而且有效的停在指定位置。电能的使用还有很多优点，污染小，可以不使用冷却液，噪音低等。 通过上述对比可知，本次采用电动关节架构方案。 第3章 设计计算 3.1 电动机的选择 仿人灵巧手的驱动不但要求电机驱动系统具有转矩质量比、宽调速范围、高可靠性，而且电机的转矩一转速特性受电源功率的影响，这就要求驱动要具有尽可能宽的高效率区旧J。纵观机器人大赛、创新实验室、科研机构等制作使用的电机无非是步进电机、直流电机、直流伺服电机3种。步进电机接收的是矩形波信号，所以它传递的转速／转矩都非常精准，其缺点是功率不能做大；直流电机具有响应快速，较大的起动转矩，从0转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能，但直流电机的优点也正是它的缺点，因为直流电机要产生额定负载下恒定转矩的性能，则电枢磁场与转子磁场须恒维持90°，这就使碳刷及整流子在电机转动时会产生火花，碳粉除了会造成组件损坏之外，使用场合也受到限制；伺服电机的功率可大可小，它接收波形电信号，转动误差大，一般要加校正回路弥补其误差。综上所述，步进电机不容易实现控制，直流电机的惯性大，而舵机可以克服以上缺点，因此文中选用舵机。 舵机是一种位置伺服的驱动器，适用于那些角度需要不断变化并可以保持的控制系统。舵机是一个典型闭环反馈系统。跟其他电机一样，它的选型也要考虑到力矩、工作电压等，综上所述，市场的舵机大都能满足以上要求，结合舵机的价格和质量，最终设计选用了Futaba$3003， 选用时主要有以下几个步骤： 3.1.1根据脉冲当量和最大静转矩初选电机型号 (1)步距角 初选步进电机型号，并从手册中查到步距角,由于 综合考虑，我初选了，可满足以上公式。 (2)距频特性 步进电机最大静转矩Mjmax是指电机的定位转矩。步进电机的名义启动转矩Mmq与最大静转矩Mjmax的关系是： Mmq= 步进电机空载启动是指电机在没有外加工作负载下的启动。步进电机所需空载启动力矩按下式计算： 式中：Mkq为空载启动力矩；Mka为空载启动时运动部件由静止升速到最大快进速度折算到电机轴上的加速力矩；Mkf为空载时折算到电机轴上的摩擦力矩；为由于丝杆预紧折算到电机轴上的附加摩擦力矩。 而且初选电机型号时应满足步进电动机所需空载启动力矩小于步进电机名义启动转矩，即： MkqMmq=λMjmax 计算Mkq的各项力矩如下： ①加速力矩 ②空载摩擦力矩 ③附加摩擦力矩 3.1.2启动矩频特性校核 步进电机有三种工况：启动，快速进给运行，工进运行。 前面提出的，仅仅是指初选电机后检查电机最大静转矩是否满足要求，但是不能保证电机启动时不丢步。因此，还要对启动矩频特性进行校核。 步进电机启动有突跳启动和升速启动。 突跳启动时加速力矩很大，启动时丢步是不可避免的。因此很少用。而升速启动过程中只要升速时间足够长，启动过程缓慢，空载启动力矩中的加速力矩不会很大。一般不会发生丢步现象。 3.2丝杆螺母副的选型与校核 丝杠已由专门工厂制造，因此，不用我们自己设计制造，只要根据使用工况选择某种类型的结构，再根据载荷、转速等条件选定合适的尺寸型号并向有关厂家订购。此次设计中丝杠被三次选用，故本人只选取其中最重要的主轴传动中的丝杠加于设计和校核。其步骤如下： 首先对于一些参数说明如下： 轴向变载荷，其中i表示第i个工作载荷，i=1、2、3…n ； 第i个载荷对应的转速(r/min); 第i个载荷对应的工作时间 (h) ; 丝杆副最大移动速度(mm/min); 丝杆预期寿命。 3.2.1型号选择 （1）计算丝杠副的主要参数 ①根据使用工作条件，查得载荷系数=1.0系数=1.5； ②计算当量转速 ③计算当量载荷 ④初步确定导程 取4mm ⑤计算丝杆预期工作转速 ⑥计算丝杆所需的额定载荷 （2）选择丝杆型号 根据初定的和计算的，选取导程为4mm，额定载荷大于的丝杆。所选丝杆型号为CDM2004-2.5。其为外循环双管式、双螺母垫片预紧、导珠管埋入式系列丝杠。 3.2.2校核计算 （1）临界转速校核 校核合格。 （2）由于此丝杆是竖直放置，且其受力较小，温度变化较小。所以其稳定性、温度变形等在此也没必要校核。 （3）丝杠的预紧 预紧力一般取当量载荷的三分之一或额定动载荷的十分之一。即： 其相应的预紧转矩 3.3齿轮传动的设计 3.3.1齿轮尺寸计算 为了传动平稳采用斜齿轮传动，取=14 =19 1）对中心距进行修正 因为计算齿轮和后，经过取整数使中心距有了变化，所以应根据取定的重新计算中心距A作为齿轮齿数分配的依据。 修正中心距： （3.3） 经计算取中心距A=15mm 2）对螺旋角进行修正 修正螺旋角： （3.4） 经计算取 齿轮参数如表3.1所示。 表3.1齿轮基本参数 序号 计算项目 计算公式 1 齿数 2 分度圆直径/mm 3 齿顶高/mm 4 齿宽/mm 3.3.2 轮齿强度计算 （1）轮齿弯曲强度计算 斜齿轮弯曲应力: （3.5） 式中 ——计算载荷（N·mm）； ——斜齿轮螺旋角； ——应力集中系数，可近似取=1.50； Z——齿数； ——法向模数（mm）； y——齿形系数，可按当量齿数在图中查得； ——齿宽系数； ——重合度影响系数，=2.0。 齿轮1，查齿形系数图得y=0.132，代入得=342.25Mpa； 齿轮2，查齿形系数图得y=0.158，代入得=121.52Mpa； 当计算载荷取作用到最大转矩时，许用应力在180~350Mpa范围，所有斜齿轮满足＜[]，故弯曲强度足够。 （2）轮齿接触应力计算 （3.6） 式中 ——轮齿的接触应力,Mpa； F——齿面上的法向力， ,N； ——圆周力（N），； ——计算载荷,N·mm； d——节圆直径,mm； ——节点处压力角； ——齿轮螺旋角； E——齿轮材料的弹性模量，合金钢取E=2.1Mpa； b——齿轮接触的实际宽度,mm； 、——主、从动齿轮节点处的曲率半径（mm），直齿轮，斜齿轮；、为主、从动齿轮的节圆半径（mm）。 将上述有关参数代入式（3.6），并将作用在载荷/2作为计算载荷时，得出： 故所有齿轮满足＜[]，接触强度足够。 3.4其他参数设计 结合日常手的操作，可将手指的运动简化，手指的各关节围绕轴进行90°以内的旋转。手指的横向张并这里可以将其简化忽略不记。为了将手指在不影响驱动力矩的前提下做到结构尺寸要和人的手指接近一致，也就是比例接近1：1。结合人的手指得到以下数据：远节指骨中食指、中指、无名指的尺寸近似25mm，小指的尺寸大约为20mm而大拇指的尺寸大约为30mm；中节指骨中前三指的尺寸大约为30mm，小指的尺寸为15mm而大拇指没有中节指骨；远节指骨中前三指的尺寸近似为25mm，小指的尺寸为20mm而大拇指的尺寸为30mm；近节指骨中食指、无名指近似30mm，中指为33mm，小指20mm而大拇指为30mm。这里将食指无名指和食指近似一样。各指骨的直径为18mm而指节的转动角度最大为90° 第4章基于Pro/E的三维设计 4.1 Pro/E三维设计软件简介 Pro/Engineer操作软件是美国参数技术公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。Pro/Engineer软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位。Pro/Engineer作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。 Pro/E第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决特征的相关性问题。Pro/E采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。功能如下： （1）特征驱动（例如：凸台、槽、倒角、腔、壳等）； （2）参数化（参数=尺寸、图样中的特征、载荷、边界条件等）； （3）通过零件的特征值之间，载荷/边界条件与特征参数之间（如表面积等）的关系来进行设计； （4）支持大型、复杂组合件的设计（规则排列的系列组件，交替排列，Pro/PROGRAM的各种能用零件设计的程序化方法等）。 （5）贯穿所有应用的完全相关性。 4.2三维设计 4.2.1丝杠设计 丝杠如下图示： 图4-1丝杠 4.2.2齿轮 各齿轮设计结果如下图示： 图4-2齿轮 4.2.3推杆、推杆筒体 推杆、推杆筒体设计结果如下图示： 图4-3推杆、推杆筒体 4.2.4支座 支座如下： 图4-4 支座 4.2.5手指指节、指头 手指指节、指头如下： 图4-5 手指指节、指头 4.2.6手掌前盖、后盖 手掌前盖、后盖如下： 图4-6 手掌前盖、后盖 4.2.7三维装配 图4-7 三维装配 总 结 灵巧手作为一种特殊的末端执行器机构，本文对它在国内外的现状以及发展状况进行了简单的分析，同时对于它在国内的发展前景进行了一定的描述。其中提及它的外形部分应该更加仿人化，从人手的一些数据信息，在从机械设计方面对这些数据进行合理的改变，得出既符合机械设计又与人类手指接近的尺寸大小。再进行了手指自由度的分析计算，在不影响手指正常活动的合理范围内对自由度进行一定程度的减少，这样对设计会有很大的帮助，然后，就不同的驱动进行了系统回路的探究并对各个传动系统的优缺点进行分析。 毕业设计是大学学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的学习机会，通过这次对灵巧手指结构设计理论知识和实际设计的相结合，锻炼了我的综合运用所学专业知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高了我查阅文献资料、设计手册、设计规范能力以及其他专业知识水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力以及耐力也都得到了不同程度的提升。 这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在，提高是有限的但却是全面的，正是这一次毕业设计让我积累了许多实际经验，使我的头脑更好的被知识武装起来，也必然让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力，更强的沟通力和理解力。 参考文献 [1] 海向军,何烨.人体解刨学.北京：科学出版社，2013,9. 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[21] 刘惟信. 机械最优化设计[M]. 北京：清华大学出版社，1994. 致 谢 大学生活即将结束，在这短短的四年里，让我结识了许许多多热心的朋友、工作严谨教学相帮的教师。毕业设计的顺利完成也脱离不了他们的热心帮助及指导老师的精心指导，在此向所有给予我此次毕业设计指导和帮助的老师和同学表示最诚挚的感谢。 首先，向本设计的指导老师表示最诚挚的谢意。在自己紧张的工作中，仍然尽量抽出时间对我们进行指导，时刻关心我们的进展状况，督促我们抓紧学习。老师给予的帮助贯穿于设计的全过程，从借阅参考资料到现场的实际操作，他都给予了指导，不仅使我学会书本中的知识，更学会了学习操作方法。也懂得了如何把握设计重点，如何合理安排时间和论文的编写，同时在毕业设计过程中，她和我们在一起共同解决了设计中出现的各种问题。 其次，要向给予此次毕业设计帮助的老师们，以及同学们以诚挚的谢意，在整个设计过程中，他们也给我很多帮助和无私的关怀，更重要的是为我们提供不少技术方面的资料，在此感谢他们，没有这些资料就不是一个完整的论文。 另外，也向给予我帮助的所有同学表示感谢。 总之，本次的设计是老师和同学共同完成的结果，在设计的一个月里，我们合作的非常愉快，教会了大我许多道理，是我人生的一笔财富，我再次向给予我帮助的老师和同学表示感谢！ 22