【正文】 械手的整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，使控制和設(shè)計(jì)都更加簡單。如圖1所示為滑塊連桿機(jī)構(gòu)的關(guān)節(jié)型機(jī)械手臂，其應(yīng)用最廣，如鏟車、吊車手臂都采用此類機(jī)構(gòu)［18］。實(shí)驗(yàn)表明這種機(jī)械手在運(yùn)動空間上雖然沒有極坐標(biāo)機(jī)械手到位，且末端執(zhí)行器的可操作能力較低，但結(jié)構(gòu)相對簡單，工作更加靈活，在不需要較復(fù)雜操作的工作環(huán)境下，體現(xiàn)出一定優(yōu)勢［9］［10］。近年來，在我國，隨著氣動技術(shù)的迅速發(fā)展，氣動元件及氣動自動化技術(shù)已經(jīng)越來越多的應(yīng)用于機(jī)械手中，構(gòu)成了氣動機(jī)械手。2．研究方向機(jī)械手的工作環(huán)境是非結(jié)構(gòu)的開放系統(tǒng)［13］，涉及到多門學(xué)科知識，不同的工作場合和不同的工作對象給機(jī)械手的研制特別是末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的研制帶來了無限的空間和全新的挑戰(zhàn)。圖1 滑塊連桿機(jī)構(gòu)機(jī)械手臂如圖2所示為氣動積木式機(jī)械手臂結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)以升降缸作為手臂的支撐主干，以伸擺式汽缸作為執(zhí)行部分的手臂結(jié)構(gòu)，具有水平無杠桿沿X方向移動，垂直升降缸沿Y方向移動，伸縮缸沿Z 軸方向伸縮和伸擺式氣缸繞Z 軸旋轉(zhuǎn)四個自由度。圖4 固定式腰部回轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)如圖5 所示的移動式車體機(jī)座是典型的移動式機(jī)座，和固定式機(jī)座相似，機(jī)身可做360度回轉(zhuǎn)運(yùn)動，動力靠電機(jī)室里的電機(jī)通過十字聯(lián)軸器供給，但動力的過度部分是普通的減速器結(jié)構(gòu)，同樣通過傳動比來設(shè)置轉(zhuǎn)速，保證機(jī)身回轉(zhuǎn)運(yùn)動的準(zhǔn)確性和靈活性。這是一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想，反應(yīng)了自動化技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的一個發(fā)展方向。如圖7所示的三只機(jī)械手末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)是典型的仿真型手指式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)有九個自由度，為關(guān)節(jié)式，各關(guān)節(jié)均為轉(zhuǎn)動式，并在每個關(guān)節(jié)處配有相應(yīng)的驅(qū)動裝置，結(jié)構(gòu)精細(xì)而復(fù)雜［28］。固定式機(jī)座通常作為關(guān)節(jié)型機(jī)械手臂等空間自由度較多且動作相對靈活的機(jī)械手底座，通常只提供一個腰部的旋轉(zhuǎn)自由度。2. 2 機(jī)械手手臂結(jié)構(gòu)目前，應(yīng)用最多的機(jī)械手的手臂結(jié)構(gòu)總體可分為三大類，滑塊連桿機(jī)構(gòu)的關(guān)節(jié)型機(jī)械手臂結(jié)構(gòu)，氣動式積木機(jī)械手臂結(jié)構(gòu)和純關(guān)節(jié)型機(jī)械手臂結(jié)構(gòu)。日本東都大學(xué)也在20世紀(jì)80年代研制出了5自由度關(guān)節(jié)型機(jī)械手［8］。氣動機(jī)械手的最大優(yōu)勢就是低成本，模塊化和集成化［4］。機(jī)械手在某種程度和場合上代替了人類的大量工作，但是它的使用卻并沒有達(dá)到廣泛普及的程度，這主要是由于存在2個關(guān)鍵的問題［14］：一方面，機(jī)械手的智能化程度沒有達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)的要求。由于手臂采用懸臂方式，活塞桿所承受的徑向彎曲力矩較大，為解決這個問題，一般選用具有良好導(dǎo)向性能的高精度導(dǎo)軌型無桿缸和導(dǎo)向型伸縮缸［20］。在基礎(chǔ)平臺上它多了滑輪和滑槽，分別為機(jī)械手提供水平面里X、Y方向的X向移動和Y向移動。另外，氣動技術(shù)在自動化技術(shù)中的廣泛應(yīng)用，也將逐漸貫徹于機(jī)械手的開發(fā)及應(yīng)用中。此類機(jī)構(gòu)的功能主要由腕臂末端的滑塊活塞和楔形塊完成，其設(shè)計(jì)可以和手臂部分的設(shè)計(jì)保持相對獨(dú)立，這樣就可以針對不同的工作對象設(shè)計(jì)不同的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，增強(qiáng)了機(jī)械手的通用性。目前應(yīng)用最多的幾座分為固定式機(jī)座和移動式機(jī)座兩種。相對而言，氣壓傳動可避免油液泄露和減小壓力損失，節(jié)能，高效且對環(huán)境污染?。?7］，故選用氣壓傳動的方式最為常見。韓國最早開發(fā)的用于果實(shí)采摘的極坐標(biāo)機(jī)械手臂，旋轉(zhuǎn)