【正文】 由度手腕是連接手部和手臂的部件，它的作用是調(diào)整或改變工件的方位，因而它具有獨立的自由度，以使機械手適應復雜的動作要求。4 手腕結(jié)構(gòu)設計考慮到機械手的通用性，同時由于被抓取工件是水平放置，因此手腕必須設有回轉(zhuǎn)運動才可滿足工作的要求。 缸筒壁厚的設計缸筒直接承受壓縮空氣壓力，必須有一定厚度。 氣缸的直徑本氣缸屬于單向作用氣缸。 手部夾緊氣缸的設計 手部驅(qū)動力計算本課題氣動機械手的手部結(jié)構(gòu)如圖32所示， 圖32 齒輪齒條式手部其工件重量G=5公斤，V形手指的角度，,摩擦系數(shù)為1) 根據(jù)手部結(jié)構(gòu)的傳動示意圖，其驅(qū)動力為:2) 根據(jù)手指夾持工件的方位，可得握力計算公式:所以實際驅(qū)動力:I,因為傳力機構(gòu)為齒輪齒條傳動，故取，并取。(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。(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，選擇相應的手指形狀。手指的開閉角應保證工件能順利進入或脫開，若夾持不同直徑的工件，應按最大直徑的工件考慮。 設計時考慮的幾個問題(一) 具有足夠的握力(即夾緊力)在確定手指的握力時，除考慮工件重量外，還應考慮在傳送或操作過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動，以保證工件不致產(chǎn)生松動或脫落?；剞D(zhuǎn)型手指開閉角較小，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，應用廣泛。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。其傳力結(jié)構(gòu)形式比較多，如滑槽杠桿式、斜楔杠桿式、齒輪齒條式、彈簧杠桿式等。 機械手的技術(shù)參數(shù)列表一、用途:用于自動輸送線的上下料。定位精度也是基本參數(shù)之一。根據(jù)統(tǒng)計和比較，該機械手手臂的伸縮行程定為600mm,最大工作半徑約為。過大的伸縮行程和工作半徑，必然帶來偏重力矩增大而剛性降低。除了運動速度以外，手臂設計的基本參數(shù)還有伸縮行程和工作半徑。平均回轉(zhuǎn)速度為。最大回轉(zhuǎn)速度設計為。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。 機械手的主要參數(shù)，由于是采用氣動方式驅(qū)動，因此考慮抓取的物體不應該太重，查閱相關機械手的設計參數(shù)，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)的實際情況，本設計設計抓取的工件質(zhì)量為5公斤。 機械手的控制方案設計考慮到機械手的通用性，同時使用點位控制，因此我們采用可編程序控制器(PLC)對機械手進行控制。手臂的各種運動由氣缸來實現(xiàn)。 機械手的手臂結(jié)構(gòu)方案設計按照抓取工件的要求，本機械手的手臂有三個自由度，即手臂的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和降(或俯仰)運動。 機械手的手腕結(jié)構(gòu)方案設計考慮到機械手的通用性，同時由于被抓取工件是水平放置，因此手腕必須設有回轉(zhuǎn)運動才可滿足工作的要求。相應的機械手具有三個自由度，為了彌補升降運動行程較小的缺點，增加手臂擺動機構(gòu)，從而增加一個手臂上下擺動的自由度圖21 機械手的運動示意圖 機械手的手部結(jié)構(gòu)方案設計為了使機械手的通用性更強，把機械手的手部結(jié)構(gòu)設計成可更換結(jié)構(gòu)，當工件是棒料時，使用夾持式手部。 機械手的坐標型式與自由度按機械手手臂的不同運動形式及其組合情況，其坐標型式可分為直角坐標式、圓柱坐標式、球坐標式和關節(jié)式。盡量選用定型的標準組件，簡化設計制造過程，兼顧通用性和專用性，是一種適合于成批或中、小批生產(chǎn)的、可以改變動作程序的自動搬運或操作設備，勞動強度大和操作單調(diào)頻繁的生產(chǎn)場合。設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。這類工業(yè)機械手一般采用小型計算機進行控制。目前使用的專用和通用工業(yè)機械手均屬于此類。(三) 按控制方式分1) 點位控制它的運動為空間點到點之間的移動，只能控制運動過程中幾個點的位置，不能控制其運動軌跡。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。動作頻率大，但結(jié)構(gòu)較大，動作程序不可變。它是一種附屬于工作主機的專用機械手，其動力是由工作機械傳遞的。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，而且氣源壓力較低，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，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進行工作。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。但對密封裝置要求嚴格，不然油的泄漏對機械手的工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工作。(二) 按驅(qū)動方式分1) 液壓傳動機械手是以液壓的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。通用機械手的工作范圍大、定位精度高、通用性強，適用于不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量自動化的生產(chǎn)。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。(一) 按用途分機械手可分為專用機械手和通用機械手兩種:1) 專用機械手它是附屬于主機的、具有固定程序而無獨立控制系統(tǒng)的機械裝置?？刂葡到y(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行監(jiān)視，當動作有錯誤或發(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