【正文】 移型兩種?；剞D(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，故應用比較廣泛。平移型手指由于其結(jié)構(gòu)比較復雜，故應用較少，但平移型手指夾持圓形零件時，工件直徑變化不會影響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍較大的工件。吸附式手部主要由吸盤等構(gòu)成，它是靠吸附力(如電磁吸盤產(chǎn)生的電磁力或真空吸盤內(nèi)形成的負壓)吸附物件，相應的吸附式手部有電磁式吸盤和真空式吸盤兩類。對于質(zhì)量較小面積較大的板料類零件，通常采用負壓式吸盤來吸取物料。對于具有導磁性的環(huán)類和盤類零件，以及板料等，通常用電磁式吸盤吸取物料。用負壓式吸盤和電磁式吸盤吸取物料時，吸盤的形狀、數(shù)量、吸附力大小，需要根據(jù)其被吸附的物料的形狀、尺寸和重量的大小而確定的。(b) 手腕手腕是連接手部和臂部的重要部件，通過手腕的旋轉(zhuǎn)動作，可以用來調(diào)整需要被抓取物料的位置，從而適應不同的工作需要。(c) 手臂手臂是支承手部及被抓物件的重要部件。手臂的作用是帶動手部抓取物件，并且按照編定的程序?qū)⑵浒徇\到指定的位置。工業(yè)機械手的手臂一般通過動力源(如液壓、氣壓或電機等)由手臂運動的驅(qū)動部件(如油缸、氣缸、齒輪齒條機構(gòu)、連桿機構(gòu)、螺旋機構(gòu)和凸輪機構(gòu)等)的驅(qū)動下，實現(xiàn)手臂的各種運動。手臂在伸縮或升降運動過程中，為了防止其繞軸線產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，都需要加裝導向裝置，以保證手臂按正確方向運動。此外，導向裝置還能承受手臂所受的各種力矩，可以使運動的工件保持良好的受力狀態(tài)。常見的導向裝置結(jié)構(gòu)形式有：單圓柱、雙圓柱、四圓柱和燕尾槽、V形槽等。(d) 立柱立柱是支承臂部的部件，立柱既可以獨立分開，也可以是臂部中的一部分，臂部的升降和回轉(zhuǎn)與立柱有關(guān)。機械手的立柱一般情況下是固定的，有時也可以橫向移動，被稱為可移式立柱。(e) 行走機構(gòu)實際使用中，當機械手需要進行較遠距離的運動時，或者增大機械手的使用范圍時，可以在機座上安裝軌道或者滾輪等行走機構(gòu)。(f) 機座機座是機械手組成的基礎(chǔ)部分，機械手的執(zhí)行機構(gòu)和驅(qū)動系統(tǒng)都是安裝在機座上的，它主要起連接和支撐機械手的作用。2) 驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動機械手執(zhí)行機構(gòu)運動的動力裝置，通常由動力源、控制調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成。常用的驅(qū)動系統(tǒng)有液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、電力驅(qū)動和機械驅(qū)動等。3) 控制系統(tǒng)機械手在控制系統(tǒng)的支配下按照設(shè)定的要求動作。目前機械手的控制系統(tǒng)一般主要是由程序控制系統(tǒng)和電氣定位(或機械擋塊定位)系統(tǒng)組成。4) 位置檢測裝置控制機械手執(zhí)行機構(gòu)的運動位置，并隨時將執(zhí)行機構(gòu)的運動位置反饋給控制系統(tǒng)，并且與指定的位置進行比較，然后利用控制系統(tǒng)進行微調(diào)，從而使執(zhí)行機構(gòu)達到設(shè)定位置。 國內(nèi)外發(fā)展概況由于工業(yè)自動化生產(chǎn)概念的興起，機械手已經(jīng)成為研究的熱點，其現(xiàn)狀與趨勢大致歸類如下：。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統(tǒng)三位一體化；由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機器人整機[9]。，使標準化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度得到提高，控制柜越來越小，并且采用模塊化的結(jié)構(gòu)；提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性[10]。，除了采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機械手也采用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機械手則采用了視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進行控制；傳感器之間的相互配合技術(shù)成為智能化機器人的關(guān)鍵技術(shù)[11]。、側(cè)噴式、頂噴式、龍門式噴涂機械手產(chǎn)品標準化、通用化、模塊化、系列化的設(shè)計。 、搬運、裝配、切割等作業(yè)的機械手產(chǎn)品的標準化、通用化、模塊化、系列化研究；以及離線示教編程和系統(tǒng)動態(tài)仿真。宏觀來看，主要是兩大方向：其一是研制具有多傳感器、多控制器、具有復雜機電系統(tǒng)與先進控制算法的智能機器人；其二是與生產(chǎn)實際相結(jié)合，采用工業(yè)控制器和市場化、模塊化的元件，在滿足工作要求的基礎(chǔ)上追求經(jīng)濟、簡潔與可靠，用來完成具體任務的工業(yè)機器。 本章小結(jié)本章主要介紹了機械手的概念，在工業(yè)生產(chǎn)中的應用，以及它的基本組成結(jié)構(gòu)，即由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和位置檢測裝置四部分構(gòu)成，同時又分別對這四部分進行詳細介紹。最后講述了機械手的發(fā)展概況。2 機械手總體設(shè)計方案對機械手的基本要求是能快速、準確地拾—放和搬運物件，這就要求它們必須具有較高的反復定位精度、較快的反應響應能力、足夠的承載能力、足夠的自由度以及占用較小的空間。設(shè)計機械手的基本原則是：分析作業(yè)對象的技術(shù)要求，在滿足系統(tǒng)功能要求和環(huán)境條件下擬定最合理的作業(yè)工序和工藝；明確工件的結(jié)構(gòu)形狀和材料特性等相關(guān)參數(shù)，從而進一步確定對機械手結(jié)構(gòu)與運行過程的要求；盡量選用市場現(xiàn)有的組件、模塊，從而簡化設(shè)計制造過程，節(jié)省費用。 執(zhí)行部分的選擇執(zhí)行部分的選擇由以下結(jié)構(gòu)分別選定：（一）手部手部是直接與物料接觸的部分，一般采用回轉(zhuǎn)型或者平動型結(jié)構(gòu)。手部是抓取物料的部件，它是根據(jù)被抓取物料的形狀、尺寸、重量、材料以及被抓取的要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，例如夾持型、吸附型和托持型等結(jié)構(gòu)。其中最常用的抓取類型是吸附型和夾持型，吸附型主要是針對于一些表面光滑、輕質(zhì)的工件或物料，夾持型主要是針對圓柱形狀或者是別的一些比較復雜形狀的工件或物料[14]。本設(shè)計中，由于大部分沖壓件為鐵板或者鋁板，沖壓表面基本平整，因此我們選擇吸附型手部，而吸附型手部又可以分成空氣吸盤（主要采用負壓或者真空）和電磁吸盤兩種，由于空氣吸盤可以與工件柔性接觸，防止表面擦傷，因此在這里我們優(yōu)先考慮使用負壓式空氣吸盤。（二）腕部腕部是連接手部和臂部的部件，起到支撐和改變手部位置的作用，可以擴大機械手的動作范圍，使機械手變的更靈巧，適應性更強。手腕具有獨立的自由度。通常具有回轉(zhuǎn)運動、左右擺動、上下擺動等幾種形式。一般腕部設(shè)有回轉(zhuǎn)運動再增加一個上下擺動即可滿足工作要求，有些動作較為簡單的機械手，為了簡化結(jié)構(gòu)，也可以不加設(shè)腕部，而直接用臂部運動驅(qū)動手部搬運工件[15]。本設(shè)計中，為了使機械手手部較為靈活，可以適應不同零件位置，因此我們使其具有回轉(zhuǎn)運動。（三）臂部臂部是機械手的重要支持部件。它的作用是支撐腕部和手部（包括工裝或夾具），并帶動他們做空間運動。臂部的運動目的是：把手部隨意的送到運動范圍內(nèi)的任意一點。一般情況下臂部至少具有三個自由度才能滿足機械手運動基本的要求，即手臂的擺臂、升降、伸縮運動。手臂的運動一般是通過用驅(qū)動機構(gòu)和各種傳動機構(gòu)來實現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中常常受到腕部、手部以及工件的靜、動載荷的作用，而且由于手臂運動較多，故其受力復雜[16]。本設(shè)計中，我們需要使手臂具有伸縮、左右擺臂和升降的功能。 驅(qū)動部分的選擇驅(qū)動機構(gòu)是機械手的重要組成部分。由于動力源不同, 可以分為四類：（一）氣壓傳動機械手氣壓傳動機械手是通過壓縮空氣的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。其特點為：輸出力大、易于保養(yǎng)、動作迅速、結(jié)構(gòu)簡單成本低。但是由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差、沖擊力大、定位精度一般、抓取力小。（二）液壓傳動機械手是以油液壓縮的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。其特點為：輸出力大、傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏、抓取力大。但是這種機械手對密封性要求很高、不易于機械手的保養(yǎng)與維護、受到液體本身的屬性影響，不適合在高溫或者低溫的環(huán)境下工作、油的泄漏會導致對其工作性能產(chǎn)生很大的影響、油液過濾要求非常嚴格，成本高。（三）機械驅(qū)動機械手它是由機械傳動機構(gòu)驅(qū)動的機械手，是一種附屬于工作主機的專用機械手，動力是由工作機械提供的。其主要特點為：運動精確，動作頻率大，定位精度高。但是結(jié)構(gòu)較大，保養(yǎng)需求高。（四）電氣驅(qū)動機械手是指由電機直接驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。特點是：響應速度快，運動行程長，定位精度高，并且維護、使用方便，節(jié)能無污染。但是其結(jié)構(gòu)較復雜、成本也較高。工業(yè)機械手的性價比一般取決于驅(qū)動方案及相應零部件的配置。按照各驅(qū)動特點以及機械手的工作環(huán)境擬除機械手手部利用氣源空氣吸盤外，其余運動動力來源均選用伺服電機。 控制方案的確定考慮到機械手的通用性，我們采用PLC對機械手進行控制。當機械手的動作流程發(fā)生變化時，只需改變相應PLC程序即可實現(xiàn)，非常方便快捷。 機械手的基本形式選擇常見的機械手可以根據(jù)臂部的動作,按照其坐標的形式大概可以分為以下4種： ；；；（）。直角坐標型機械手：主要特點每個自由度之間的空間夾角為直角，占用空間較大，工作范圍較小，結(jié)構(gòu)簡單。圓柱坐標型機械手：占用空間較小，工作范圍較大，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，定位精度較高。球坐標型機械手：占用空間較小，自由度較多，但是結(jié)構(gòu)較為復雜。 機械手基本形式多關(guān)節(jié)型機械手：與球坐標特點相似，自由度更高，結(jié)構(gòu)更為復雜。由于沖壓機械手作用是實現(xiàn)沖壓機床與沖壓機床之間加工工件的傳遞，工作空間較小且需要實現(xiàn)的功能要求自由度比較低，因此結(jié)合以上各種機械手工作特點，考慮造價及實現(xiàn)難易程度，選定機械手為圓柱坐標型機械手。 機械手機構(gòu)簡圖①.5 機械手主要部件及運動③④②在選定機械手為圓柱坐標型的基本方案后，由于空間限制，機械手安放于兩沖床之間需要左右擺臂，同時能上下升降，前后伸縮，以及使吸附的工件旋轉(zhuǎn)，故機械手應具有4個自由度即：④手腕回轉(zhuǎn)、③手臂伸縮、①手臂升降和②手臂左右擺