发布时间 : 星期三 文章工业机械手设计书更新完毕开始阅读5f28fa18bcd126fff7050be4
新疆工业高等专科学校机械工程系
置于机械手手臂的前端，而不设置抓取机构。 （2）送放系统
送放系统是执行系统中将被抓取物件送放到目的地的机械部分。它主要由手臂（又称臂部）、手腕（又称腕部）、行走装置等部分组成。
手臂是用来支承腕部和手部并改变被送放物件的空间位置的。它是机械手的主要运动部件。
手腕主要用来调整和改变被送放物件的方位，并联接手臂和手指。 行走装置的主要作用是扩大机械手的送放范围，以适应远距离操作的需要。 对于一些较简单的机械手，可以不设置腕部或行走装置，而将抓取机构的手指直接装在手臂的一端，以求减轻重量、简化结构。 （3）机身
机身是机械手中用来支承送放机构的部件，也是安装驱动系统、控制系统的基础部件。 2、驱动系统
机械手的驱动系统是为执行系统各部分提供各部分提供动力的装置。采用的驱动源不同，驱动系统的组成也就不同。工业机械手的驱动系统可以采用液压传动、气压传动、电力传动和机械传动等各种形式。液压驱动系统主要由油泵、油缸、油压阀及管路组成；气压驱动系统主要由空压机、存气罐、气缸、气阀及管路组成；电力驱动系统主要由一些专用电动机及电气元器件组成、链传动等）组成。 3、控制系统
机械手控制系统的功用是通过对驱动系统的控制使执行系统按照规定的要求进行工作，并检测其工作位置正确与否。它主要包括程序控制和位置检测等部分。
程序控制装置指挥机械手按规定的程序进行运动，并记忆人们给予机械手的指令信息（如动作顺序、运动轨迹、运动速度、运动时间等），同时按其控制系统的信息对执行系统发出指令。必要时它还可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时，即发出报警信号。
位置检测装置主要用来控制机械手执行系统的运动位置，并随时将执行系统
9
工业机械手设计
的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行系统以一定的精度达到设定位置。 以上各系统之间的关系如图7—2所示。
二、工业机械手的分类
工业机械手的类型多种多样，且都有各自的特点和用途，它们可按不同的方法分类，其分类如下。
1、按用途分
机械手分为专用机械手和通用机械手。专用机械手是附属于主机的具有固 程序的机械手，其动作较少，工作对象单一，结构简单。通用机械手则是一种具有独立控制系统、程序可变、动作多样的机械手，其工作范围大，定位精高，通用性强，适用于不断变换生产品种的中小批量、多品种的自动化生产中。 2、按驱动方式分
机械手可分为液压传动机械手，气压传动机械手，电气传动机械手和机械传动机械手。由于液压传动具有单位面积压力，体积小，介质可压缩性小，工作平稳，并可实现高精度定位及频繁换向，因而液压传动机械手应用最为广泛。但液压传动也有不足之处，其最主要的问题是容易泄露，因而要求领部件的制造精度高，有此也使生产成本提高了。
10
新疆工业高等专科学校机械工程系
3、按控制方式分
机械手可分为点位控制和连接轨迹控制两种不同类型的机械手。点位控制是按空间点与点之间的某些设定点进行控制的，它只能控制过程中指定的设定点，而不能控制其运动的轨迹。目前大多数机械手都采用这种控制方式。连续轨迹控制是按设定点的运动轨迹进行控制的，其特点是设定点无限多，其整个移动过程都处于控制之下，可以实现平稳和准确的运动，但控制系统复杂，故目前应用不多。
三、工业机械手的自由度和坐标形式 1、机械手的运动
机械手的运动是指机械手的送放运动，它包括运动和辅助两部分。手臂的运动称为主运动，主运动决定送放运动的空间范围。手腕的运动和行走运动称为辅运动，辅运动可扩大送放范围或改变被送放物体在空间的方位。
手臂的运动包括上下升降、前后伸缩、回转、俯仰等多中形式（参看图7—3）。手腕的运动包括回转、上下摆动、左右摆动、横向移动等多种形式。整机的行走运动主要是指横向移动。表7—1中列出了工业机械手放松运动的常用简化符号。 2、机械手的自由度
机械手的自由度是指机械手送放运动所具有的独立运动参数的数目，亦即主运动所具有的独立运动所具有的独立运动参数的总数。
机械手是模仿人手的部分动作的自动机械装置，而人手是一种经过了亿万年历史进化后所形成的高超机构。按《机械原理》的法则，它可简化为一种多构件的空间连杆机构。 3、手的坐标形式
机械手的坐标形式有四中不同的类型。 （1）直角坐标式
这是一种直移型机械手，即所有的送放运动均为直线移动。
这种机械手，结构简单，直观性强，便于实现一定的精度要求；但所需的空间位置大，工作范围小，灵活性差，因而限制了其广泛应用。 （2）圆柱坐标式
这是一种回转型机械手，其手臂除了可以伸缩、可以升降外，还可以绕立柱
11
工业机械手设计
回转。这种机械手与直角坐标式机械手相比。占地面积小而活动范围大，结构亦较简单，并能达到较高的定位精度，因而应用广泛。但其手臂的升降受到机械手结构的限制，距离地面总有一定的距离，因而它不能从地面上抓取物体。 （3）球坐标式
这是一种俯仰型机械手，其手臂除了具有回转运动外，还具有俯仰运动（即上、下摆动），这种运动与手臂的伸缩运动组合一个球状送放空间。这种机械手与圆柱坐标式机械手相比，在占有同样大小的空间情况下，可扩大工作范围，能将手臂伸向地面抓取物体。其特点是运动的直观性差，结构较复杂，且臂部有两个回转运动，位置精度误差较大。 （4）多关节坐标式
这是一种屈伸型机械手，臂部由大臂和小臂两个部分组成。除了大臂本身具有回转和俯仰运动外，小臂相对于大臂还可以屈伸，具有与人体上肢相类似的结构。这种机械手可以在以臂部最大伸展长度为半径的球体空间范围类任意抓取物体，灵活性大。它与其他坐标形式的机械手相比，所占空间最小，而且可以绕过障碍物抓取物体。但其运动直观性差，臂部前端的位置由多个回转运动决定，要达到较高的运动精度比较困难，为此必须提高制造精度，因而使设计和制造均较为复杂。
四、工业机械手的主要参数 1、坐标形式和自由度
坐标为圆柱坐标式，有4个自由度（自由度大，动作比较灵活，适应性强，但是结构复杂。） 2、工作行程
工作行程由已知条件及方案分析确定: 最大工作半径：800mm, 手臂最大中心高是：800mm, 手臂伸缩行程：400mm, 手臂回转范围 ：??0~90? 手腕回转范围：??0~90?
12