本设计的研究对象是基于单片机控制的机械手臂。近几十年来随着科技的飞速发展人们对劳动力的需求越来越高。人们需要一个可以在任何环境下都能正常并且一直工作的劳动力，所以机械手臂的研究是必须进行的。不管多恶劣的环境它都能够准确、高效地完成任务，所以本设计是非常有意义的。本文中的机械手臂主要是设计给对机械手臂不熟悉的初学者，所以要求机械手臂的结构简单、成本低、易操作。本文首先介绍了机械手臂的概况、现状和前景。其次，接受设计流程，然后介绍了大体设计方案，之后是展示了机械手臂外壳的三维建模。本次设计中还介绍了一个新兴技术—3D打印。随后是硬软件的选取，严格遵守了结构简单、成本低、易操作的要求，还大致介绍了装配重点，最后就是程序的编程。关键词 机械手臂，单片机，三维建模，3D 打印技术，舵机，超声波传感器
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 机械手发展现状 1
1.3 机械手的发展前景 5
2 设计流程 6
3 设计方案 7
3.1 设计方案简介 7
3.2 三维建模 7
3.3 3D打印机 13
3.4 硬件选取 15
3.5 软件选取 18
3.6 组装重点 19
3.7 编程调试 21
4 对环境和经济的影响 26
结论 27
致谢 28
参考文献 29
1 绪论
1．1 课题研究背景
随着科技的不断发展，现有的劳动力已经无法满足对生产的需要，而机械手臂不会因工作时间的长短和环境恶劣而影响工作效率的特点，且其精准性是人力不能比的，这注定了机械手的研发是顺应时代的。且几十年来人们开始探索未知的领域，工作环境的不确定性，使得适应性极强的机械手的研究愈发重要。随着人们走出地球，开始探索外太空，而外太空的环境极度恶劣，而人类科技的发展还不足以支持人们能够不受影响的长时间生存在外太空。但机械手不会因为环境的恶劣而影响它的工作，我们只需要向它的芯片中输入程序，它就能够自主完成我们布置的任务，为人类走出地球提供巨大的帮助。因为地球的资总有用尽的 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: #351916072# 
一天，所以人们走出地球，探索外太空资源关乎全人类的生存。这就使得机械手的研究成了当今社会最重要的研究之一。我课题所研究的机械手并非用于工业，而是用于给对完全没有接触过机械手的人群进行科普，让他们能够初步认识机械手。只有有了这个开始，人们才能慢慢的想去更深一步的去探究机械手，这是顺应时代发展脚步的。
1．2 机械手发展现状
1.2.1 机械手国外发展现状
1954年，被称为“机器人之父”的美国科学家George Devol取得了附有重放记忆装置的第一台机械手专利权，该设备能执行从一点到另一点的受控运动，这被认为是“机器人时代”的开始。
日本的机器人时代开始的标志是1967年丰田纺织自动化公司从美国引入了第一台工业机器人。日本因为现有工业机器人保有量位居世界第一，所以被称为有“机器人王国”。而且日本还拥有众多机器人研究领先世界的机器人制造企业如:安川、发那科、不二越、雅马哈、电装等。在1977年之前工业机器人的驱动方式多为液压驱动，而随着当年日本安川电动机公司研制出全球第一台全电动工业机器人，自此机器人的主流驱动方式变为了电动驱动。
欧洲的工业机器人发展也非常快，世界上第一台采用六轴电机驱动的工业机器人FAMULUS就是由德国的库卡公司于1973年推出的，它也是该公司推出的自己的第一台机器人。次年，世界上第一台全电控式工业机器人IRB6由世界上最大的机器人制造公司瑞典ABB Robotics公司研制出。
全球工业机器人市场的两大主角是日本和欧洲，它们实现了传感器、控制器、精密减速机等核心零部件完全自主化。
通过满足具有国际性竞争力的汽车、电子、电机产业等企业使用者严苛的要求，以及销售实绩及专门技能的累积，日本工业机器人产业已经成为全球工业机器人产业中的领头羊。而在经过了日本国内市场激烈的价格竞争后，也获得了国际性的价格竞争力。而且目前日本的家用机器人也处于优势地位。
欧州机器人居于领先地位的领域是工业机器人和医疗机器人领域。美国因积极致力于以军事、航天产业等为背景的开发或创投企业，使得其在系统集成领域，医疗机器人和国防军工机器人具有主要优势。 全球各个国际的机器人技术如表11所示：
表11 全球机器人主要地区技术分析
日本
韩国
欧洲
美国
机器人本体
极为突出
一般
很突出
一般
系统集成
极为突出
突出
一般
很突出
个人/家用机器人
极为突出
很突出
一般
一般
服务机器人
突出
很突出
突出
突出
医疗机器人
一般
一般
很突出
很突出
国防机器人
一般
不突出
突出
极为突出
在机器人系统集成方面，除了机器人本体企业的集成业务，知名独立系统集成商还包括杜尔、徕斯和柯马等。2013年德国杜尔和意大利柯玛的系统集成业务收入均约为7亿美元，折人民币100亿元。
机器人减速机70%以上市场份额由日本纳博特斯克、Nabtesco、Harmonicdrive和哈默垄断。2013年纳博的减速器业务收入约为5亿美元。
中国产业信息网发布的《20142019年工业机器人产业全景调研及投资方向研究报告》中指出:ABB、发那科、库卡、安川电机2013年的收入分别为418、60、24、38亿美元,净利润分别为28、15、0.8、0.8亿美元,工业机器人收入均为1014亿美元左右，但收入占比差别较大，分别为3%、23%、42%、34%,2013年末市值分别为610、300、16、24亿美元。四大家族2013年的财务数据，如表12所示：

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