【正文】 （ 3）機械手手臂的設(shè)計 將旋轉(zhuǎn)氣缸安裝在底板上，實現(xiàn)機械手的回轉(zhuǎn)運動，使機械手向左或向右擺動。 導向桿目前 常采用的裝置有單導向桿，雙導向桿，四導向桿等，在本設(shè)計中才用單導向桿來增加手臂的剛性和導向性。若被抓取工件的最大加速度取 ga 3? 時，則 : 412 ??? gaK 所以 )(1563 Np ????實際 所以夾持工件時所需夾緊氣缸的驅(qū)動力為 N1563 。例如圓柱形工件采用帶“ V”形面的手指，以便自動定心。同理，當二支點回轉(zhuǎn)型手指的手指長度變成無窮長時，就成為移動型。 為簡化氣路，減少電磁閥的數(shù)量，各工作氣缸的緩沖均采用液壓緩沖器。前法蘭式氣缸的特點：它是用螺釘緊固，易于安裝，它的缺點是螺釘所承受的軸向力較大！ 氣壓傳動系統(tǒng)工作原理圖 圖 23為該機械手的氣壓傳動系統(tǒng)工作原理圖。該機械手最大移動速度設(shè)計為 。相比之下，液壓一般用于低速，重載和低污染的環(huán)境下。與電氣控制、電子控制結(jié)合，易于實現(xiàn)自動工作循環(huán)和自動過載保護。 本設(shè)計機械手主要由 4 個大部件和 5 個液壓缸組成：（ 1）手部，采用一個直線缸，通過機構(gòu)運動實現(xiàn)手抓的張合。 機械手基本形式的選擇 常見的工業(yè)機械手根據(jù)手臂的動作形態(tài) ,按坐標形式大致可以分為以下 4 種 : (1)直角坐標型 機械手 。 圖 21 機械手的運動圖 總體設(shè)計要求機械手的尺度規(guī)劃的優(yōu)化設(shè)計和關(guān)鍵尺寸的優(yōu)化設(shè)計。設(shè)計氣動機械手的原則是 :充分分析作業(yè)對象 (工件 )的作業(yè)技術(shù)要求，擬定最合理的作業(yè)工序和工藝，并滿足系統(tǒng)功能要求和環(huán)境條件 。其他部門，如輕工業(yè)、建筑業(yè)、國防工業(yè)等工作中也均有所應(yīng)用?？刂葡到y(tǒng)是支配著工業(yè)機械手按規(guī)定的要求運動的系統(tǒng)。 立柱 : 立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回轉(zhuǎn)運動和升降 (或俯仰 )運動均與立柱有密切的聯(lián)系。平移型應(yīng)用較少，其原因是結(jié)構(gòu)比較復雜，但平移型手指夾持圓形零件時，工件直徑變化不影響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。 機械手的組成 機械手主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等所組成。 2） 操作型 機械手 ：能自動控制，可重復編程，多功能，有幾個自由度，可固定或運動，用于相關(guān)自動化系統(tǒng)中。其中直線電機機械手的運動速度快和行程長，維護和使用方便。 2） 氣壓傳動機械手 是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。 2） 通用機械手 它是一種具有獨立控制系統(tǒng)的、程序可變的、動作靈活多樣的機械手。研究安裝各種傳感器，把感覺到的信息反饋，使機械手具有感覺機能。該機械手的中央立柱可以回轉(zhuǎn)、升降采用液壓驅(qū)動控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。 機械手首先是從美國開始研制的。機械手的機械結(jié)構(gòu)由氣缸、氣爪和 連接件組成，可按預(yù)定軌跡運動，實現(xiàn)對工件的抓取、搬運和卸載。氣動部分的設(shè)計主要是選擇合適的控制閥，設(shè)計合理的氣動控制回路，通過控制和調(diào)節(jié)各個氣缸壓縮空氣的壓力、流量和方向來使氣動執(zhí)行機構(gòu)獲得必要的力、動作速度和改變運動方向，并按規(guī)定的程序工作。 1958 年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械手。這兩種出現(xiàn)在六十年代初的機械手，是后來國外工業(yè)機械手發(fā)展的基礎(chǔ)。第三代機械 手則能獨立完成工作中過程中的任務(wù)。在性能范圍內(nèi)，其動作程序是可變的，通過調(diào)整可在不同場合使用，驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是獨立的。其主要特點是 :介質(zhì)李源極為方便，輸出力小，氣動動作迅速，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。此類機械手目前還不多，但有發(fā)展前途。 3） 程控型 機械手 ：按預(yù)先要求的順序及條件，依次控制 機械手 的機械動作。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如方框圖 21所示。手指結(jié)構(gòu)取決于被抓取物件的表面形狀、被抓部位 (是外廓或是內(nèi)孔 )和物件的重量及尺寸。機械手的立 I因工作需要，有時也可作橫向移動，即稱為可移式立柱。目前工業(yè)機械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位 (或機械擋塊定位 )系統(tǒng)組成。 在機械工業(yè)中，應(yīng)用機械手的意義可以概括如下： 一、以提高生產(chǎn)過程中的自動化程度 應(yīng)用機械手有利于實現(xiàn)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(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。明確工件的結(jié)構(gòu)形狀和材料特性，定位精度要求，抓取、搬運時的受力特性、尺寸和質(zhì)量參數(shù)等，從而進一步確定對機械手結(jié)構(gòu)及運行控 制的要求 。尺度優(yōu)化設(shè)計要求當給定一組工作點時，需要使工作空間能夠包絡(luò)所有工作點，且尺寸最??；或者給定一組工作點，優(yōu)化設(shè)計使工作空間能包含所有的工作點，且體積最大。(2)圓柱坐標型機械手 。（ 2）腕部，采用一個回轉(zhuǎn)缸實現(xiàn)手部回轉(zhuǎn)180176。 4. 液壓與氣壓元件屬機械工業(yè)基礎(chǔ)件，標準化、系列化和通用化程度較高，有利于縮短設(shè)計、制造和降低制造成本。故此機械手用氣壓驅(qū)動。最大回轉(zhuǎn)速度設(shè)計為 s/90? 。它的氣源是由空氣壓縮機（排氣壓力大于 ）通過快換接頭進入儲氣罐，經(jīng)分水過濾器、調(diào)壓閥、油霧器，進入各并聯(lián)氣路上的電磁閥，以控制氣缸和手部動作。這樣可以省去電磁閥和切換調(diào)節(jié)閥或行程節(jié)流閥的氣 路阻尼元件?；剞D(zhuǎn)型手指開閉角較小，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，應(yīng)用廣泛。 (四 )具有足夠的強度和剛度 手指除受到被夾持工件的反作用力外，還受到機械手在運動過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動的影響，要求有足夠的強度和剛度以防折斷或彎曲變形，當應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)簡單緊湊，自重輕，并使手部的中心在手腕的回轉(zhuǎn)軸線上，以使手腕的扭轉(zhuǎn)力矩最小為佳。 氣缸的直徑 本氣缸屬于單向作用氣缸。 平衡裝置 在本設(shè)計中，為了使手臂的兩端能夠盡量接近重力矩平衡狀態(tài)，減少手抓一側(cè)重力矩對性能的影響，故在手臂伸縮氣缸一側(cè)加裝平衡裝置，裝置內(nèi)加放砝碼，砝碼塊的質(zhì)量根據(jù)抓取物體的重量和氣缸的運行參數(shù)視具體情況加以調(diào)節(jié)，務(wù)求使兩端盡量接近平衡。機械手末端執(zhí)行器的水平伸縮運動和豎直升降運動各由一個氣缸控制，即以最簡單的形式，在兩個位置（完全伸出和回縮位 置）之間進行切換。針對實際的要求，可以換用其他各種末端執(zhí)行器，對不同種類的工件實現(xiàn)夾取、轉(zhuǎn)移、安裝。具體的安裝形式應(yīng)該根據(jù)本設(shè)計的具體結(jié)構(gòu)和抓取物體重量等因素來確定，同時在結(jié)構(gòu)設(shè)計和布局上應(yīng)該盡量減少運動部件的重量和減少對回轉(zhuǎn)中心的慣量。N tg? ?????? 所以 Rbp 2? N )(245 N? (3)實際驅(qū)動力 : ? 21KKpp ?實際 因為傳力機構(gòu)為齒輪齒條傳動，故取 ?? ，并取 ?K 。 (三 )保證工件準確定位 為使手指和被夾持工件保持準確的相對位置，必須根據(jù)被抓取工件的形狀，選擇相應(yīng)的手指形狀。當二支點回轉(zhuǎn)型手指的兩個回轉(zhuǎn)支點的距離縮小到無窮小時，就變成了一支點回轉(zhuǎn)型手指 。氣液傳送器氣缸側(cè)的排氣節(jié)流，可用來調(diào)整回轉(zhuǎn)液壓緩沖器的背壓大小。氣缸的類型有很多種，根據(jù)使用的需要進行選擇。而影響機械手動作快慢的主要因素是手臂伸縮及回轉(zhuǎn)的速度。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，沖擊大，而且起源壓力較低，因此，氣壓機械手抓重一般在 30 公斤以下，在