【文章內(nèi)容簡介】 廠的燈殼沖壓生產(chǎn)線機(jī)械手 ，生產(chǎn)線中有兩臺多工位沖床 和天津二輕局技術(shù)研究所制作的屯和 噸多工位沖床機(jī)械手等。 第三、 鑄 、鍛 、焊、熱處理等熱加工方面。機(jī)械手在熱加 工其他方面的應(yīng)用有： 上海躍進(jìn)電 機(jī)廠電機(jī)軸中頻熱套機(jī)械手，上海汽車配件廠散熱器浸錫機(jī)械手，長春第一汽車廠 噸垂直分模平鍛機(jī)上下料機(jī)械手，大連工礦車輛廠鑄件清砂噴丸機(jī)械手 尚在調(diào)試中 等等。總的來說還比較少，有待進(jìn)一步的發(fā)展。 （ 2）、機(jī)械手應(yīng)用過程中容易出現(xiàn)以下十個誤區(qū)： 1) 低估有效載荷和慣量要求 2) 賦予機(jī)械手的任務(wù)過重 3) 低估了電纜管理問題 4) 在選購機(jī)械手系統(tǒng)前，對所有應(yīng)用因素考慮欠周 5) 誤解精度與重復(fù)精度之間的關(guān)系 6) 只根據(jù)控制系統(tǒng)來選購機(jī)械手系統(tǒng) 7) 不能接受機(jī)械手技術(shù) 8) 忽視機(jī)械手附件選項(xiàng)或周邊設(shè)備的必要性 9) 低估或高估機(jī)械手控 制系統(tǒng)的能力 6 10) 沒有考慮使用機(jī)械手技術(shù) 機(jī)械手的發(fā)展及發(fā)展前景 （一） 、機(jī)械手的發(fā)展概況 在二十世紀(jì)四十年代，隨著原子能工業(yè)的發(fā)展己出現(xiàn)了模擬關(guān)節(jié)式的第一代機(jī)械手。五十 —— 六十年代即制成了傳送和裝卸工件的通用機(jī)械手和數(shù)控示數(shù)再現(xiàn)型機(jī)械手。這種機(jī)械手也稱第二代機(jī)械手，如尤尼曼特 (Unimate)機(jī)械手，即屬這種類型。 一九六八 一一 九七 O 年，又相繼把通用機(jī)械手用于汽車車身的點(diǎn)焊和沖壓生產(chǎn)自動線上，即使第二代機(jī)械手這一新技術(shù)進(jìn)入了應(yīng)用階段。七十年代機(jī)械手可以說是處于技術(shù)發(fā)展階段。 專用機(jī)械手經(jīng)過幾十年的發(fā) 展，如今己進(jìn)入以通用機(jī)械手為標(biāo)志的時代。由于通用機(jī)械手的應(yīng)用和發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)了智能機(jī)器人的研制。智能機(jī)器人涉及的知識內(nèi)容，不僅包括一般的機(jī)械、液壓、氣動等基礎(chǔ)知識，而且還應(yīng)用一些電子技術(shù)、電視技術(shù)、通用技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、無線電控制、仿生學(xué)和假肢工藝等，因此它是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)的新技術(shù)。目前國內(nèi)外發(fā)展這一新技術(shù)都很重視。幾十年來，這項(xiàng)技術(shù)的研究和發(fā)展一直比較活躍，設(shè)計(jì)在不斷地修改，品種在不斷地增加，應(yīng)用領(lǐng)域在不斷地?cái)U(kuò)大。 機(jī)械上業(yè)中，應(yīng)用機(jī)械手的主要目的：一是解決生產(chǎn)過程自動化，二是改善勞動條件，降低勞動強(qiáng)度 ，提高勞動生產(chǎn)率和降低成本。因此要求機(jī)械手成本低，品種多樣化，零件、部件系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、性能穩(wěn)定可靠。 對機(jī)械手的一般要求： (1)、降低機(jī)械手的成本：為了擴(kuò)大機(jī)械手的使用范圍，必須降低機(jī)械手的成本。 (2)、品種多樣化：為了適應(yīng)不同工作需要，應(yīng)使機(jī)械手的品種多樣化，用機(jī)械手代替更多的人的手工勞動，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化，特別是那此工作比較單一、重復(fù)性很大而工作條件又較差和勞動量較大的 1_種 (如熱加工 )，更應(yīng)該注意設(shè)計(jì)和使用各種類型的機(jī)械手。 (3)、零件部件系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化：為了加速擴(kuò)大機(jī)械手的 應(yīng)用領(lǐng)域，應(yīng)盡量縮短其設(shè)計(jì)和制造的周期。這樣，就要求機(jī)械手的某種零件 (如手指的指型等 )、部件〔如手部、臂部等 )系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化。然后，即可根據(jù)具體工作的需要，將這些零件、部件 (或相應(yīng)地增加一些其它零件部件 )進(jìn)行組合，組成所需要的機(jī)械手。當(dāng)然，這樣的機(jī)械手還應(yīng)保證組合方便，一旦工作變更時，就能迅速而順利地重新組合。 (4)、產(chǎn)品性能應(yīng)準(zhǔn)確可靠：機(jī)械手的重要技術(shù)指標(biāo)之一，就是其性能穩(wěn)定可靠為此，要求設(shè)計(jì)合理、元件穩(wěn)定、制造精確。 （二） 機(jī)械手的發(fā)展前景 (1)、研制有更多自由度的機(jī)械手。 (2)、研制 帶有行走機(jī)構(gòu)的機(jī)械手。這種機(jī)械手可以從一個工作地點(diǎn)移動到另 一個工作地點(diǎn)。 7 (3)、研制能自動編程和自動改變程序的機(jī)械手。研制具有一定“感觸”和“智力”的智能機(jī)器人。這種機(jī)器人，具有各種傳感裝置，并配有計(jì)算機(jī)。這樣的智能機(jī)器人，可以山人用特殊的語臺 (計(jì)算機(jī)語言甚至廠 }語 )對其下達(dá)命令、布置任務(wù)。受令后的智能機(jī)器人， 即可根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境的各種條件或信息， 獨(dú)立地“分析” 和“判斷”并自編或自變程序地進(jìn)行工作 。能夠自找 (選擇 )物件的方位， 自調(diào)握力的大小， 自找傳送路線以避開障礙物。因此，它將成為“無人化” 系統(tǒng)的重要組成環(huán)節(jié)之一。 二、 機(jī)械手的總體設(shè)計(jì) 本機(jī)械手共有 6 個關(guān)節(jié)動作和 1 個抓手動作 (見圖 1) ,使用 6 臺步進(jìn)電機(jī)分別控制 6 個關(guān) 節(jié)的動作。 機(jī)械手整機(jī)可分為機(jī)身、大臂、小臂 (含手腕 ) 、手部 4 個部分 (見圖 1) 。機(jī)身與大臂、大臂與小臂、小臂與手腕有 3 個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié) ,以保證達(dá)到工作空間的任意位置 ,手腕中又有 3 個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié) :腕轉(zhuǎn)、腕曲、腕擺 ,以實(shí)現(xiàn)末端操作器的任意空間姿態(tài)。 手部安裝在手臂的前端。手臂的內(nèi)孔裝有傳動軸，可把動作傳給手腕， 以傳動、伸屈手腕、開閉手指。手臂的作用是引導(dǎo)手指準(zhǔn)確地抓住工件，并 運(yùn)送到所需要的位置上。為了使機(jī)械手能夠正確地工作，手臂的三個自由度都需要精確地定位。 總體設(shè)計(jì)的任務(wù)：包括進(jìn)行機(jī)械手的運(yùn)動設(shè)計(jì)，確定主要工作參數(shù)，選擇驅(qū)動系統(tǒng)和電控系統(tǒng)，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最后繪出方案草圖。 見表 11 8 表 11 機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)械手類型 平面關(guān)節(jié)型 抓取重量 自由度 3 個（ 2 個回轉(zhuǎn)， 1 個移動） 大臂 長 700mm，回轉(zhuǎn)運(yùn)動，回轉(zhuǎn)角 240，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動 單片機(jī)控制 小臂 長 600mm，回轉(zhuǎn)運(yùn)動，回轉(zhuǎn)角 240，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動 單片機(jī)控制 移動關(guān)節(jié) 氣缸驅(qū)動 行程開關(guān)控制 手指 氣缸驅(qū)動 行程開關(guān)控制 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下圖所示： 9 10 三、手指設(shè)計(jì) 工業(yè)機(jī)械手的手部是用來抓持工件或工具的部件。手部抓持工件的迅速、準(zhǔn)確和牢靠程度都將直接影響到工業(yè)機(jī)械手的工作性能，它是工業(yè)機(jī)械手的關(guān)鍵部件之一 設(shè)計(jì)時要注意的問題： (1) 手指應(yīng)有足夠的夾緊力，為使手指牢靠的夾緊工件，除考慮夾持工件的重力外，還應(yīng)考慮工件在傳送過程中的動載荷。 (2) 手指應(yīng)有一定的開閉范圍。其大小不僅與工件的尺寸有關(guān)，而且應(yīng)注意手部接近工件的運(yùn)動路線及其方位的影響。 (3) 應(yīng)能保證工件在手指內(nèi) 準(zhǔn)確定位。 (4) 結(jié)構(gòu)盡量緊湊重量輕，以利于腕部和臂部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 (5) 根據(jù)應(yīng)用條件考慮通用性。 零件的計(jì)算 R 為外圓半徑， r 為內(nèi)圓半徑 hrRV )( 22 ??? 1 5 0)2535( 22 ???? =282600（ 3mm ） 11 ???m gmgG ???? )(102 8 2 6 0 07800 9 kg???? ，其中 g 取 10 取 G=23（ N） 手指夾緊力的計(jì)算 （ 1）根據(jù)公式： GfN?4 f 為手指與工件的靜摩擦系數(shù) ，工件材料為 40 號鋼，手指為鋼材，查《機(jī)械零件手冊》 表 25 f= 所以， 234 ???? fGN 取 N=40（ N） 驅(qū)動力的計(jì)算 ?? 14 NtgP? ? 為斜面傾角， ? =15 度， ? 為傳動機(jī)構(gòu)的效率，這里為平摩擦傳動， 查《機(jī)械零件手冊》 表 22 ??? ，這里取 所以， 140154 ????? otgP 取 P=55（ N） （ 2）活塞手抓重量的估算 )(23107 8 0 01 5 221 NghrG ??????? ?? r