【正文】 械手抓重一般在 30 公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機械手的結(jié)構(gòu)大，所以一般適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。液壓的優(yōu)點是單位質(zhì)量輸出功率大，因為液壓傳動的動力元件可以采用很高的壓力（一般可達(dá) 32MPa,個別場合更高），因此，在同等輸出功率下具有體積小、質(zhì)量輕、運動慣性小、動態(tài)性能好的特點。液壓與氣壓作為機械手的兩種常見驅(qū)動方式，其發(fā)展也對機械手的應(yīng)用具有一定的促進(jìn)作用。 4. 液壓與氣壓元件屬機械工業(yè)基礎(chǔ)件，標(biāo)準(zhǔn)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。 3. 操作控制方便，省力，易于實現(xiàn)自動控制、中遠(yuǎn)距離控制、過載保護(hù)。 驅(qū)動機構(gòu)的選擇 機械手有四種驅(qū)動方式，而當(dāng)中的液壓與氣壓跟機械和電力相比，具有以下優(yōu)點： 1. 空間布局安裝不受嚴(yán)格的空間限制，能構(gòu)成其它方法難以組成的復(fù)雜驅(qū)動系統(tǒng)。（ 3）臂部，采用直線缸來實現(xiàn)手臂平動 。（ 2）腕部，采用一個回轉(zhuǎn)缸實現(xiàn)手部回轉(zhuǎn)180176。 圖 22 機械手搬運物品示意圖 機械手的主要部件及運動 在圓柱坐在圓柱坐標(biāo)式機械手的基本方案選定后，根據(jù)設(shè)計任務(wù)，為了滿足設(shè)計要求，本設(shè)計關(guān)于機械手具有 5 個自由度既：手抓張合；手部回轉(zhuǎn)；手臂伸縮；手臂回轉(zhuǎn)；手臂升降 5 個主要運動。下圖是機械手搬運物品示意圖。 (4)多關(guān)節(jié)型機機械手。(2)圓柱坐標(biāo)型機械手 。機械的設(shè)計中要合理的選擇桿件剖面形狀和尺寸，合理安排作用在機械手臂上的力矩，盡量減小機械手的變形。在機械手滿足一定工作空間的前提下，通過尺度優(yōu)化，設(shè)計出最小的機械手的結(jié)構(gòu)，提高機械手的剛度，進(jìn)一步減小運動慣量。由于機械手運動部件的多，運動狀態(tài)經(jīng)常改變，必然產(chǎn)生沖擊和震動，所以需要采用最小慣量原則來設(shè)計機械手，盡量減少這些對機械手不利的因素。尺度優(yōu)化設(shè)計要求當(dāng)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?，F(xiàn)在給出機械手的運動圖。工作空間的確定一般來說有兩種方法，幾何法和包容正方形法。工作空間是機器人的一項重要指標(biāo)，是機器人研究的一項基本內(nèi)容之一。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(jìn)一步確定對機械手結(jié)構(gòu)及運行控 制的要求 。 2 機械手總體設(shè)計方案和氣動回路設(shè)計 對氣動機械手的基本要求是能快速、準(zhǔn)確地拾 放和搬運物件，這就要求它們具有高精度、快速反應(yīng)、一定的承載能力、足夠的工作空間和靈活的自由度及在任意位置都能自動定位等特性。因此，在自動化機床的綜合加工自動線上，目前幾乎都沒有機械手，以減少人力和更準(zhǔn)確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進(jìn)行工 作生產(chǎn)。 在一些簡單、重復(fù)，特別是較笨重的操作中，以機械手代替人進(jìn)行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。 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。在機械工業(yè)中，鑄、焊、鉚、沖、壓、熱處理、機械加工、裝配、檢驗、噴漆、電鍍等工種都有應(yīng)用的實理。控制系統(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種，它支配著機械手按規(guī)定的程序運動，并記憶人們給予機械手的指令信息 (如動作順序、運動軌跡、運動速度及時間 )，同時按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令，必要時可對機械手的動作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動作有錯誤或發(fā)生故障時即發(fā)出報警信號。 (三 )控 制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機械手按規(guī)定的要求運動的系統(tǒng)。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。常用的驅(qū)動系統(tǒng)有液壓傳動、 氣壓傳動、機械傳動。 機座 : 機座是機械手的基礎(chǔ)部分，機械手執(zhí)行機構(gòu)的各部件和驅(qū)動系統(tǒng)均安裝于機座上，故起支撐和連接的作用。滾輪式布為有軌的和無軌的兩種。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。手臂的作用是帶動手指去抓取物件，并按預(yù)定要求將其搬運到指定的位置 .工業(yè)機械手的手臂通常由驅(qū)動手臂運動的部件 (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 )與驅(qū)動源 (如液壓、氣壓或電機等 )相配合，以實現(xiàn)手臂的各種運動。傳力機構(gòu)型式較多時常用的有 :滑槽杠 桿式、連桿杠桿式、斜面杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母彈簧式和重力式等。指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等。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。回轉(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，故應(yīng)用較廣泛。夾持式手部由手指 (或手爪 )和傳力機構(gòu)所構(gòu)成。 手部 : 即與物件接觸的部件。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如方框圖 21所示。 9） 智能 機械手 ：以人工 智能決定其行動的 機械手 。 7） 適應(yīng)控制型 機械手 ：能適應(yīng)環(huán)境的變化，控制其自身的行動。 5） 數(shù)控型 機械手 ：不必使 機械手 動作，通過數(shù)值、語言等對機器人進(jìn)行示教， 機械手 根據(jù)示教后的信息進(jìn)行作業(yè)。 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。 (4） 按其他方法還可以分為 1） 家務(wù)型 機械手 ：能幫助人們打理生活，做簡單的家務(wù)活。 2） 連續(xù)軌跡控制 它的運動軌跡為空間的任意連續(xù)曲線，其特點是設(shè)定點為無限的，整個移動過程處于控制之下，可以實現(xiàn)平穩(wěn)和準(zhǔn)確的運動，并且使用范圍廣，但電氣控制系統(tǒng)復(fù)雜。若欲控制的點數(shù)多，則必然增加電氣控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。此類機械手目前還不多，但有發(fā)展前途。 4） 電力傳動機械手 即有特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動機、直線電機或功率步進(jìn)電機直接驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的械手，因為不需要中間的轉(zhuǎn)換機構(gòu)，故機械結(jié)構(gòu)簡單。它的主要特點是運動準(zhǔn)確可靠，用于工作主機的上、下料。 3） 機械傳動機械手 即由機械傳動機構(gòu) (如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間 歇機構(gòu)等 )驅(qū)動的機械手。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。若機械手采用電液伺服 驅(qū)動系統(tǒng)，可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，使機械手的通用性擴大，但是電液伺服閥的制造精度高，油液過濾要求嚴(yán)格，成本高。其主要特點是 :抓重可達(dá)幾百公斤以上、傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏。通用機械手按其控制定位的方式不同可分 為簡易型和伺服型兩種 :簡易型以“開一關(guān)”式控制定位，只能是點位控制，伺服型可以是點位的，也可以實現(xiàn)連續(xù)控制，伺服型具有伺服系統(tǒng)定位控制系統(tǒng)，一般的伺服型通用機械手屬于數(shù)控類型。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。專用機械手具有動作少、工作對象單一、結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠和造價低等特點，適用于大批量的自動化生產(chǎn)的自動換刀機械手，如自動機床、自動線的上、下料機械手和加工中心。 工業(yè)機械手的種類很多，關(guān)于分類的問題，目前在國內(nèi)尚無統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)，在此暫按使用范圍、驅(qū)動方式和控制系統(tǒng)等進(jìn)行分類。 機械手的分類 目前對機械手還沒有統(tǒng)一的分類