自人类制造了第一台工业机器人以来,机器人就显示出了极强的生命力。机器人技术的高速发展,使得机器人已被广泛应用到诸多领域。其中,工业机器人在数控机床应用领域里占有相当的比例,文中的可调式机械手主要用于数控机床工件的装夹(即上下料)。目前,国内一些中小型企业因价格等因素对机器人的应用相对较少,这也是本文研究的主要背景。本课题中,根据企业对实际生产设备的相关技术需求,提出一种新型的可调式机械手的整体结构,并对各个零部件进行了详细的设计。本文对可调式机械手进行了运动学分析,利用虚拟样机技术研究了可调式机械手的运动学特性,并对关键零部件进行了刚度和强度分析,首次将拓扑优化理论运用到本机械手的设计中。　　 论文首先介绍了机器人的现状、发展趋势及其分类,列出了当前国内机器人发展存在的一些问题。课题紧密结合制造企业的实际需求,综合经济合理实用等因素,研制可调式机械手。文章完成了可调式机械手的结构设计和总装图的绘制,并用Pro／E三维建模软件创建了机械手实体模型。　　 其次,在坐标变换的基础上,对可调式机械手运动系统进行了分析和研究。以实体模型为基础,采用经典的D-H法,建立了可调式机械手的杆件坐标系。应用机械手的各杆件齐次变换矩阵推导出运动学方程,同时求解得出相应的关节变量,为后续进行轨迹规划和控制研究奠定了基础。　　 然后,将建好的机械手模型导入ADAMS软件中,在ADAMS／VIEW环境下对机械手虚拟样机模型的质量、材料、部件约束及驱动起始条件进行了设置,利用虚拟样机技术对可调式机械手进行运动仿真,得出机械手的各种运动特性,并根据运动学结果对其进行了分析和评价。仿真分析表明,机械手满足装夹时的实际工况要求。　　 最后,对机械手的关键零部件进行了分析和优化。本文使用ANSYS12.0对可调式机械手中臂进行静力学分析。将中臂模型导入ANSYS软件中,定义中臂材料特性并进行网格划分,在施加约束和载荷后进行求解,得出了中臂的应力和位移分布,完成了强度刚度校核。同时,基于拓扑优化理论,在满足设计要求的前提下,对可调式机械手中臂模型进行了拓扑优化设计,得出计算结果,完成了轻量化设计。　　 本文从理论上对可调式机械手进行了研究,通过验证得出:机械手整体结构合理,运动学特性正确无误,且关键零部件力学性能可靠,达到了预期效果,为后续机械手研制奠定了基础。