1. 研究目的与意义
在工业生产的过程中，机械手爪可以提高生产过程的自动化程度，有利于提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化程度，从而可以提高劳动生产率，降低生产成本，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。目前在机械加工、装配生产线上，圆柱状零件最为常见。因此，为适应生产需求，设计出抓取圆柱体的机械手爪便尤为重要。简单的手爪通过在直线气缸两端安装V形块，可以从侧面抓取圆柱状零件。但这种抓取方式并不可靠，为了提高手爪的灵活性、可靠性和通用性，本课题拟设计电动手爪，并设计三指手爪，模仿人类抓取工件的形式来抓取零件，提高了抓取零件的稳定性。对电动手爪的设计，为机械专业的学生提供了综合训练，提高了学生对专业知识的理解和掌握。
2. 课题关键问题和重难点
电动手爪的结构设计的关键问题在于需要考虑以下几点：第一，电动手爪抓取的对象是圆柱状零件，由于直径不同，因此三爪手指需要有一定的开闭角，使手指有足够大的移动范围；第二，手爪的握力大小需要确定，手爪抓取零件主要依靠手指与物体之间的摩擦力，移动过程中还应该考虑惯性力和振动，既要防止零件在抓取过程中脱落，又不能因为握力太大而对零件和手爪造成伤害；第三，如何设计手臂的移动方式以确保在移动的过程中，零件能定位在手爪中心。
结构设计的难点在于电动手爪传动系统的设计。传动系统是将电机的运动和动力转化为符合执行机构需要的中间传动装置，因此至关重要。传动系统应尽可能简单紧凑，易于加工。同时，还需通过三维建模的方式来表达电动手爪。
3. 国内外研究现状（文献综述）
在现代工业领域中，机器人越来越多的被运用于各行各业。作为机器人的执行机构，机械人手爪自然在各行各业中不可缺少、大显身手。同时，使用机械手爪的积极作用正日益为人们所知：其一，它能部分代替人工操作；其二，它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的抓取和传送；其三，它能操作必要的器具进行焊接和装配，从而大大改善了工人的工作条件。因而受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。尤其在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用的更为广泛。因此，机器人手爪的功能是否完善、性能是否可靠、工作是否安全将直接影响机器人机械性能的好坏和工作效率的高低，研究机器人手爪的功能要求和设计要点，对推广工业机器人的运用，提高工业机器人的性能，最大限度发挥机器人的效率，具有重要的指导意义。
1962年美国就有一种类似多指灵巧手的手爪制造出来。但是真正的灵巧手爪是1974年日本的okada手。该手爪具有三个手指，有一个手掌，拇指有三个自由度，另两个手指各有四个自由度。各自由度都是由电机驱动，并由钢丝和滑轮完成运动和动力的传递，属于n驱动方式。该手的抓取重量为0.8KG，自重0.24KG。这种手的灵巧性比较好，但由于拇指只有三个自由度，还不是最灵巧的手爪。此外，在结构上，各个手指细长而单薄，难以实现较大的抓取力和操作力。
德国宇航中心研制的DLR手被公认为迄今为止世界上最复杂、智能化和集成化最高的仿人机器人多指灵巧手爪。该手爪是一种仿人手，它是由四个完全相同的手指组成的，每个手指有四个关节。整个手爪共有1000个机械零件以及1500个电子元件和112个传感器组成。其中，末端的两个关节同人手类似，存在着机械配合，使用一个驱动器进行驱动。基关节使用两个驱动器，实现两个方向的运动。DLR手采用电驱动方式，使用微型直线驱动器作为驱动元件，n 1驱动方式。该直线驱动器将旋转电机，旋转直线转换结构和减速机构融为一体。所以它可将所有的驱动器集成在手指或手掌中，减小了手指的尺寸，同时使腿的传动距离缩短，提高了动态响应。DLR手在每个手指上集成有28个传感器，包括类似人工皮肤的触觉传感器、关节力矩传感器、位置传感器和温度传感器等。
4. 研究方案
设计要求被抓持对象是圆柱状零件，因此，三爪和四爪机构都比较平稳。但四爪机构对对称程度要求太高，因此采取三爪结构。在手爪结构设计中，首先根据被抓物体大小确定抓持范围，进行机构和结构设计。其次，对所设计的结构中的关键零部件进行校核，从而完成相关设计。最后，拟采用三维软件对所设计的电动手爪进行建模。
5. 工作计划
第1周完成英文翻译，提交英文翻译给指导老师批阅。英文翻译经指导老师批阅合格并确认后，译
文和原文均上传至毕业设计管理系统。译文封面用标准模板。
第2周查阅文献资料，撰写开题报告。进行电动手爪总体方案的设计。
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