『壹』 工業機械臂的研究 主要需要掌握哪方面的知識
這個比較貼近機械原理，自由度和運動副．然後就是結構和力學方面的．全面點的話還包括自動控制和電氣方面的知識．
『貳』 機械臂工作原理 最基礎那種
自動包裝機械的工作原理
自動化水平在製造工業中不斷提高，應用范圍正在拓展。包裝行業中自動化操作正在改變著包裝過程的動作方式和包裝容器及材料的加工方法。實現自動控制的包裝系統能夠極大地提高生產效率和產品質量，顯著消除包裝工序及印刷貼標等造成的誤差，有效減輕職工的勞動強度並降低能源和資源的消耗。
一、自動包裝的作用
具有革命意義的自動化改變著包裝的製造方法及其產品的傳輸方式。設計、安裝的自動控制包裝系統，無論從提高產品質量和生產效率方面，還是從消除加工誤差和減輕勞動強度方面，都表現出十分明顯的作用。尤其是對食品、飲料、葯品、電子等行業而言，都是至關重要的。自動裝置和系統工程方面的技術正在進一步深化，並得到更廣泛的應用。
機器人學(Robotics)已經改變了人機的共存方式。自動包裝的關鍵在於依據生產加工或包裝過程，設計出一個能夠得以實現自動控制的結構方案。顯然，自動裝置(機械手或機器人)的選擇取決於這一過程的需求及特性。依據定義，一個自動裝置即是能通過自動控制或遙控方法完成任務的一台機器或一個機構。它可以是簡單的，例如，從一個位置移向另一位置的一種單軸結構的氣動壓力聯動裝置；也可以是復雜的，例如，具有六軸結構的能動外科手術的機器人。包裝過程的各個項目選擇以及各類工業自動化機構，可以在一個具體工作場所的空間范圍內，使每一個設計方案完成一項任務。
目前，自動裝置的結構型式是多種多樣的。例如，可以滿足某一項具體操作的需求。工業機械手的結構特點都處在單軸與六軸之間。根據這種軸結構的性能，機械手「臂」的設計在運動可控程序下，操作一個端部操作器或臂端工具。軸的數量代表了機械手臂的「自由度」。另外，還有輔助臂。例如，傳送帶的軸等，但它們通常不是以機械方式與機械手主臂相聯結的。對於不同機械手形式，一般都是根據其「x」、「y」、「z」三個主軸組成的坐標系來分類的。大多數機械屬於下述五種基本類型之～：笛卡爾或直角坐標系、圓柱面坐標系、旋轉式或鉸鏈式坐標系、球面或極坐標系和柔選工組合型機械手(SCARA)。
一個完整的自動化結構方案由很多部件組成，其中，端臂操作工具、材料運送裝置和識別／驗證系統是主要組成部分。
『叄』 製作五自由度機械手需要考慮除了設計原理、實現的功能、所需要的知識，在技術方面還需要知道哪些東西
推薦參考《工業機械手設計》、《工業機械手設計基礎》等書籍，上面有你需要的系統知識與技術參數等。
『肆』 工業機械手的組成及機能有哪些
工業機械手主要由執行機構、驅動機構、和控制系統三大部分組成。
(1)執行機構
機械手的執行機構可以分為手部、手臂和軀乾等三部分。手部一般安裝在手臂的前端其構造是模仿人的手指。手臂可以分為無關節臂和有關節臂，其主要作用是引導手指准確地抓住工件，並運送到所需要的位置上。軀干是安裝手臂、動力源和執行機構的支架。
(2)驅動機構
機械手的驅動機構主要有四種:液壓驅動、氣壓驅動、電氣驅動和機械驅動。其中以液壓、氣動用的最多，電動和機械用的較少。
(3)控制系統
機械手控制的要素包括工作順序、到達位置、動作時間、運動時間、運動速度和加減速度等。機械手的控制可以分為點位控制、連續軌跡控制、力控制和智能控制方式等。
工業機械手的機能
機械手的機能就是指它具有完成人們預定作業所需要的能力。運動機能是指機械手完成預定工藝操作應具有的運動自由度，以及所能到達的活動范圍。同時還要求機械手具有對機械手的抓放、定向、工藝操作和行走的能力等。通用機械手應根據作業的要求，設計成具有完善的運動機能，即它的動作要接近於人手操作時的某些運動機能，以適應廣大作業范圍的需要。專用機械手則僅賦予部分的運動機能，可按照工藝操作的需要來確定。機械手又應具有一定的物理機能如載荷能力、運動速度、持續工作能力以及工作的准確性和穩定性等性能。此還應具有耐熱、耐腐蝕的能力，以適應工藝操作的需要和具體的工作環境。機械手的另一個要機能就是控制機能。對專用機械手而言，是指能自動完成作業程序的能力。但對於一般的通用機械手其控制性能是指它具有自動地、或被動地變換程序的能力，即按照指令能自動地、再現地完成規定的動作程序的機能。
工業機械手作用
機械工業中，應用機械手的意義：
⑴可提高生產過程中的自動化程度
應用機械手有利於實現材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機器的裝配等的自動化的程度，從而可以提高勞動生產率和降低生產成本。
⑵可改善勞動條件，避免人身事故
在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、雜訊、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場合中，用人手直接操作是有危險或根本不可能的，而應用機械手即可部分或全部代替人安全的完成作業，使勞動條件得以改善。 在一些簡單、重復，特別是較笨重的操作中，以機械手代替人進行工作，可以避免由於操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。
⑶可以減輕人力，並便於有節奏的生產
應用機械手代替人進行工作，這是直接減少人力的一個側面，同時由於應用機械手可以連續的工作，這是減少人力的另一個側面。
『伍』 助力機械臂的設計要求有哪些
助力機械臂的4點設計要求：
1、手臂應承載能力大、剛性好、自重輕
手臂的剛性直接影響到手臂抓取工件時動作的平穩性、運動的速度和定位精度。如剛性差則會引起手臂在垂直平面內的彎曲變形和水平面內側向扭轉變形，手臂就要產生振動，或動作時工件卡死無法工作。為此，手臂一般都採用剛性較好的導向桿來加大手臂的剛度，各支承、連接件的剛性也要有一定的要求，以保證能承受所需要的驅動力。
2、手臂的運動速度要適當，慣性要小
機械手的運動速度一般是根據產品的生產節拍要求來決定的，但不宜盲目追求高速度。手臂由靜止狀態達到正常的運動速度為啟動，由常速減到停止不動為制動，速度的變化過程為速度特性曲線。手臂自重輕，其啟動和停止的平穩性就好。
3、手臂動作要靈活
手臂的結構要緊湊小巧，才能做手臂運動輕快、靈活。在運動臂上加裝滾動軸承或採用滾珠導軌也能使手臂運動輕快、平穩。此外，對了懸臂式的機械手，還要考慮零件在手臂上布置，就是要計算手臂移動零件時的重量對回轉、升降、支撐中心的偏重力矩。偏重力矩對手臂運動很不利，偏重力矩過大，會引起手臂的振動，在升降時還會發生一種沉頭現象，還會影響運動的靈活性，嚴重時手臂與立柱會卡死。所以在設計手臂時要盡量使手臂重心通過回轉中心，或離回轉中心要盡量接近，以減少偏力矩。對於雙臂同時操作的機械手，則應使兩臂的布置盡量對稱於中心，以達到平衡。
4、位置精度高
機械手要獲得較高的位置精度，除採用先進的控制方法外，在結構上還注意以下幾個問題：
（1）機械手的剛度、偏重力矩、慣性力及緩沖效果都直接影響手臂的位置精度。
（2）加設定位裝置和行程檢測機構。
（3）合理選擇機械手的坐標形式。直角坐標式機械手的位置精度較高，其結構和運動都比較簡單、誤差也小。而回轉運動產生的誤差是放大時的尺寸誤差，當轉角位置一定時，手臂伸出越長，其誤差越大；關節式機械手因其結構復雜，手端的定位由各部關節相互轉角來確定，其誤差是積累誤差，因而精度較差，其位置精度也更難保證。
『陸』 機械臂的系統及機械臂的組成
機械臂系統：機械臂是一個復雜系統, 存在著參數攝動、外界干擾及未建模動態等不確定性。因而機械臂的建模模型也存在著不確定性，對於不同的任務, 需要規劃機械臂關節空間的運動軌跡，從而級聯構成末端位姿。
機械臂組成如下：機器人系統是由視覺感測器、機械臂系統及主控計算機組成，其中機械臂系統又包括模塊化機械臂和靈巧手兩部分。
『柒』 機械手臂是如何製造的
現在做機械手臂的比較多。
1）什麼是機械手臂
機械手臂是機械人技術領域中得到最廣泛實際應用的自動化機械裝置，在工業製造、醫學治療、娛樂服務、軍事、半導體製造以及太空探索等領域都能見到它的身影。盡管它們的形態各有不同，但它們都有一個共同的特點，就是能夠接受指令，精確地定位到三維（或二維）空間上的某一點進行作業。其結構形式簡單說有這幾類：懸臂式，龍門式，直立式以及橫立式等。
2）機械手臂的構成
機械手臂主要由執行機構、驅動機構和控制系統三大部分組成。
手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業要求而有多種結構形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構，使手部完成各種轉動（擺動）、移動或復合運動來實現規定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。
運動機構的升降、伸縮、旋轉等獨立運動方式，稱為機械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。自由度是機械手臂設計的關鍵參數。自由度越多，機械手臂的靈活性越大，通用性越廣，其結構也越復雜。一般專用機械手有2～3個自由度。
機械手臂所用的驅動機構主要有4種：液壓驅動、氣壓驅動、電氣驅動和機械驅動。其中以液壓驅動、氣壓驅動用得最多。
控制系統是通過對機械手每個自由度的電機的控制，來完成特定動作。同時接收感測器反饋的信息，形成穩定的閉環控制。控制系統的核心通常是由單片機或dsp等微控制晶元構成，通過對其編程實現所要功能。
3）機械手臂所使用的材料
由於機械手臂在承受載荷時，不能有應變和斷裂，也就是說要有足夠的強度，所以應該選擇「高強度的材料」。另外，由於機械手臂是運動的，需要有良好的受控性，因此不能過笨重，所以至少得「密度小 強度大 而且轉動慣量小」。所以，機械手一般採用「合金鋼」，「經過熱處理的優質鋼」，「輕型合金，如鋁合金」等材料比較多。
4）機械手臂的製造
由以上簡單介紹可知，機械手臂的製造所涉及的領域較廣泛，如材料、機械、電子、液壓、氣動、電磁等等。
詳細情況請參照相關專業技術資料。
『捌』 工業機械臂的智能化要解決哪些問題
工業4.0，在中國這個世界級工廠的大地上正如火如荼的進行著。與此同時，國家和地方政府也不遺餘力，大力扶持地方企業進行「機器換人」的無人化改造。我們都相信，這是一種不可阻擋的科技趨勢，也是一場不可逆的有關更大更完全解放生產力的革命潮流。
說到工業機器人，其實分類很多。但就我個人而言，接觸最多的還是串聯六軸機械臂，即俗稱的六軸機器人。因為它自由度多，靈活性好，且通用性比較高，所以廣受工業製造的青睞。現在的工業應用領域中，越來越多的6軸機器臂出現在不同的工作崗位上，用以代替人類從事各種各樣繁重，危險，高負荷的工作。這些工作曾經因為會給工作人員帶來難以預估的身體和精神傷害，而廣受詬病，並且隨著中國老齡化的浪潮的到來，也使企業主難以招到滿意的員工。而現在，靈活穩定的機械臂的出現，剛好解決了這個問題。
在某些行業領域，6軸機械臂有廣泛的應用，如家電行業，鑄造行業；在某些行業領域，6軸機械臂有更廣泛的應用，如汽車行業，電子行業。在這些擁有高附加值和標准化生產線的行業中，價格不菲的機器人的優勢才能更好的發揮出來。
1959年美國製造出世界上第一台工業機器人,機器人的歷史真正開始。現如今，半個世紀過去了，工業機器人可謂走過了一段漫長的發展之路。從當初的實驗室，到現在工業應用的各個行業，我們可以看到，機器人的應用已經越來越成熟。但是這種成熟，似乎也非常集中在某些行業，如電子生產，汽車製造等。
為什麼這么說呢？我們來看看智能手機的發展過程，從04年出現，到現在的非常普及乃至普通，其中有一個非常重要的事件，就是生產工藝的標准化。比如充電器介面，所有安卓智能手機的充電器介面都一樣。這種設備的標准化，有一個很明顯的好處，就是給用戶帶來了很多方便。出差，忘記帶手機充電線了，不怕，我們可以很容易在周邊借到一根充電線。標准化的優勢，更多的體現在產品的普及過程，和無限的可能性發展。它能讓更多的人參與進來，使用，設計，優化。這對一種產品的成熟至關重要。
工業機器人的發展如何呢？發展了半個多世紀，我們看到，它的成熟度和發展了幾年的手機相比，實際上差距還是很大。工業機器人有自己的小圈子，本體廠家之間都是明顯的競爭關系，他們的保護壁壘也更加厚實。他們對自己的機器人都十分自信，覺得它們能完成更多，更精細的工作。所以與他人合作的意願就沒有那麼強烈，甚至是不願意和他人交流。
但是，我們看到工業機器人的行業應用還是有限的。機器人在使用的時候，也沒有本體廠家們想像的那麼好用。實際上，它還需要更多的設計來完善功能，增加使用的便利性和靈活性。
進過60年的發展，到目前為止機器人的擁有量不到300萬台，而中國一年的汽車產量2500萬台。機器人作為一種產業或者產品，它幾乎可以忽略不計。而原因在於，由於眾多技術的限制使機器人只是局限在製造業很窄的一部分里。盡管如此，機器人在全球范圍的熱度卻仍在持續升溫。
實際上，當前就製造業向「智造業」的轉型發展已成為共識，廣東近幾年出現的「機器換人」的大潮更是一個典型代表。在產品生命周期縮短、消費者個性化需求提高的當代，傳統的大規模流水線工業已經跟不上節奏——智能手機的更新換代的周期更是已經縮短到11個月，連汽車等高檔消費品的更新周期也減少到了4年，靈活、快速及可以隨時變化升級的生產線為工業機器人提出了新的要求，也提供了新的機遇。
個人感覺，工業機器人的發展和應用，如果想更上一層樓，需要在以下方面做出改變：
1.本體廠商對設備精度和性能的提升，對感測設備的深層研發，並構架出閉環控制系統。
工業機器人普遍能達到低於0.1毫米的運動精度(指重復運動到點精度)，抓取重達一噸的物體，伸展也可達三四米。這樣的性能雖不一定能輕易完成蘋果手機上一些「瘋狂」的加工要求，但對絕大部分的工業應用來說，是足以圓滿完成任務。
隨著機器人的性能逐漸提升，以前一些不可能的任務也變得可行起來(如激光焊接或切割，曾需要專門的高精度設備來指導激光的走向，但隨著機器人精度的提升，現在也變得可依賴機器人本身的准確運動來代替了)。
但相比傳統高端設備，如高精度數控機床，激光校準設備，或特殊環境(高溫或特低溫)設備等，工業機器人尚力不能及。
工業機器人是工業智能化的一個標志，它不僅體現在機械控制系統的智能編程上，還需要外部感測設備支持。為了檢測作業對象及環境或機器人與它們的關系，在機器人上安裝了觸覺感測器、視覺感測器、力覺感測器、接近覺感測器、超聲波感測器和聽覺感測器，大大改善了機器人工作狀況，使其能夠更充分地完成復雜的工作。由於外部感測器為集多種學科於一身的產品，有些方面還在探索之中，隨著外部感測器的進一步完善，機器人的功能越來越強大，將在許多領域為人類做出更大貢獻。
2.本體廠商對數據底層介面的開放，本體廠商之間標准化介面和編程語言。
傳統機器人的工作本質就是不斷地走一個個的路徑點，同時接收或設置外圍的I/O信號(老和其他設置如夾具，輸送線等合作)。而指導機器人這么做得過程，就是機器人編程。幾乎每一家領先公司都有自家的編程語言和環境，從而需要機器人操作者參加學習培訓。當機器人適用范圍增廣後，這個成本開始顯現了。
這些廠商是有理由維護自家的編程環境的，一來工業機器人四十年前就開始規模化做了，那時還沒有什麼面向對象等現在廣為熟知普遍認同的主流先進編程理念，二來萌芽階段自家技術難免會和競爭對手不同，維護一個編程方式也無可厚非，三來因為他們的大客戶往往也是傳統的工業大客戶，如大汽車廠商，這些客戶求穩，自然不希望你機器人過幾年就趕個熱潮變換編程方式，搞得他們還得扔掉幾十年的經驗，重新花大錢培訓學習。
標准化底層數據介面還有另外一個好處，就是直接給上層的應用級開發帶來很多方便的地方。現在，大多數離線編程公司因為沒辦法拿到機器人底層數據介面，無法直接和機器人通信，所以程序調試起來很麻煩。同時，因為沒有底層數據介面，離線編程應用等開發出來的功能也十分有限。這給編程人員和整個機器人應用的廣泛普及都帶來了很大的苦惱。
3.軟體服務公司對機器人通用功能的完善，對工藝數據的處理。
機器人離線編程系統的研製和開發涉及的問題很多．包括多個領域的多個學科。目前工業領域的機器人離線編程軟體種類也很繁多，軟體的性能和功能也參差不齊，各有千秋。舉例來說，國外離線編程軟體發展較早，工業應用也比較成熟。像等都是首屈一指的離線軟體大佬，他們在國內外的行業應用中，都經過大量的實踐檢驗。國內的工業機器人離線編程軟體雖然起步較晚，但是因研發投入較大，重視程度較高，所以進步很大，典型的案例就是北京華航唯實機器人公司的離線編程軟體。其公司技術背景一是北航機器人研究所與CAD中心數十年的航空航天項目經驗，二是數幾十人的優秀研發團隊，再加上背後財團的大力支持，商業化後短短兩年就發展成國內離線編程軟體的領導者，一騎絕塵，可謂成績不俗。。
離線編程技術是未來工業機器人發展的重點之一，但是，就目前的工業應用來說，軟體需要改進的地方還有很多。為推動這項技術的進一步發展，也需要多個方面的研究工作，下面就以大家比較熟悉的國產離線編程軟體為例，來具體談談軟體需要改進的地方：
a)多媒體技術在機器人離線編程中的研究和應用。友好的人機界面、直觀的圖形顯示及生動的語言信息都是離線編程系統所需要的。在這些地方，相比較外國軟體，做的已經很好了。當然，這個和它是國產軟體，有一群了解中國人軟體使用習慣的程序猿有很大關系。良好的人機交互體驗能減少軟體使用者的上手和學習難度，同時也能增加用戶的使用慾望，幫助設計人員更好的工作。
b)多感測器的融合技術的建模與模擬。隨著機器人智能化的提高，感測器技術在機器人系統中的應用越來越重要。因而需要在離線編程系統中對多感測器進行建模，實現多感測器的通訊，執行基於多感測器的操作。對於感測器的支持，據我所知，這方面的研究還比較少，國外同行做的也不盡如人意。機器人要想更智能化，感測器是一個非常關鍵的設備，其相關技術還需要大家共同努力，盡早突破。
c)各種規劃演算法的進一步研究。其包括路徑規劃、抓取規劃和細微運動規劃等。規劃一方面要考慮到環境的復雜性、運動性和不確定性，另一方面又要充分注意計算的復雜性。我們知道，離線編程模擬軟體，一個非常重要的功能就是，產線軌跡，軌跡規劃和軌跡生成。為了減少不必要的成本，提高工作效率，我們使用軟體更多的是出於設計方面的考慮。軟體可以支持多機器人的產線規劃，支持單機器人的軌跡規劃和生成，這大大滿足了我們工程師在設計方面的要求。
d)錯誤檢測和修復技術。系統執行過程中發生錯誤是難免的．應對系統的運行狀態進行檢測以監視錯誤的發生，並採用相應的修復技術。此外，最好能達到錯誤預報，以避免不可恢復動作錯誤的發生。在程序模擬的時候，打開干涉檢查功能，會對軌跡中的錯誤做初步檢測。生成後置程序的時候，會對後置的機器人數據做最後的檢測過濾，如果發現有不符合程序正常運行的數據，會拒絕生成後置代碼。這樣做的目的是最大程度減少，來自程序設計本身的失誤。這一點需要給的設計人員點個贊，做的真的很好。
在解決上述軟體通用功能以後，對工藝數據的整理組織也是一項十分重要的工作。專家庫的建立，能夠把軟體編程和機器人操作的門檻降低，讓更多的非專業工作人員進入到智能化產線當中。機器人換人的目的不是讓人失業，而是解放勞動力，讓設計人員把精力和時間投入到更有價值，更有意義的工作中去。隨著全球老齡化的到來，隨著員工的更新換代，操作經驗和技術工藝也面臨傳承不濟和逐漸流失的風險。如果離線編程軟體能做好工藝數據的沉澱和應用，也算是功德一件。對於企業的自身發展，也很有幫助。目前，各個離線編程廠家或多或少都有自己的工藝數據包，像等這樣有本體機器人做依託的離線廠家，工藝數據自然豐富強大一些，沒有本體依託的軟體廠家，也在做相關方面的研究。在東莞也建立起了自己的科學試驗站，和多家國內本體廠商合作，專門從事打磨，焊接，去毛刺等工藝研究，現已積累大量可用於工業生產的工藝數據。
總結：只有當上述三個問題得以突破，工業機器人才能擺脫目前只是作為一種機械設備在行業領域應用的現狀，從而進入廣泛的市場。不止是作為人類的替代或人類能力的延伸，而是成為一個真正能夠獨當一面的機器人。我們相信這一天的到來，將會是人類科技發展史上非常重要，輝煌的一個篇章。
『玖』 工業機械手的組成和功能有哪些
工業機械手的分類機械手在隨著時代的近不逐漸代替人的繁重勞動以實現生產的機械化和自動化，能在有害環境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用於機械製造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。 工業機械手有哪些分類？下面就讓小編來告訴你工業機械手有哪些分類吧，千萬別錯過哦！ 機械手的種類，按驅動方式可分為液壓式、電動式、氣動式、機械式機械手；按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種；按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續軌跡控制機械手等。 （1）按控制方式分 固定程序機械手：控制系統是一個固定程序的控制器。程序簡單，程序數少，而且是固定的，行程可調但不能任意點定位。 （2）按驅動方式分 液壓傳動機械手 氣壓傳動機械手 機械傳動機械手 （3）根據所承擔的作業的特點，工業機械手可分為以下三類： 承擔搬運工作的機械手：這種機械手在主要工藝設備運行時，用來完成輔助作業，如裝卸毛坯、工件和工夾具。 生產工業用機械手：可用於完成工藝過程中的主要作業，如裝配、焊接、塗漆、彎曲、切斷等。 通用工業機械手：其用途廣泛，可以完成各種工藝作業。 （4）按功能分類 專用機械手：它是附屬於主機的具有固定程序而無獨立控制系統的機械裝置。專用機械手具有動作少，工作對象單一，結構簡單，實用可靠和造價低等特點，適用於大批大量的自動化生產，如自動機床，自動線的上、下料機械手和「加工中心」附屬的自動換刀機械手。 通用機械手：又稱工業機器人。它是一種具有獨立控制系統的機械裝置。具有程序可變、工作范圍大、定位精度高、通用性強的特點，適用於不斷變換品種的中小批量自動化的生產。