【正文】 量自動化的生產(chǎn)。 (2)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。但對密封裝置要求嚴(yán)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。 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(jìn)行工作。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。動作頻率大，但結(jié)構(gòu)較大，動作程序不可變。其中直線電機機械手的運動速度快和行程長，維護(hù)和使用方便。 (3)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。目前使用的專用和通用工業(yè)機械手均屬于此類。這類工業(yè)機械手一般采用小型計算機進(jìn)行控制。 2） 操作型 機械手 ：能自動控制，可重復(fù)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。 4） 示教再現(xiàn)型 機械手 ：通過引導(dǎo)或其它方式，先教會 機械手 動作，輸入工作程序， 機械手 則自動重復(fù)進(jìn)行作業(yè)。 6） 感覺控制型 機械手 ：利用傳感器獲取的信息控制 機械手 的動作。 8） 學(xué)習(xí)控制型 機械手 ：能 “ 體會 ” 工作的經(jīng)驗，具有一定的學(xué)習(xí)功能，并將所 “ 學(xué) ” 的經(jīng)驗用于工作中。 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。 圖 11 機械手組成方框圖 (一 )執(zhí)行機構(gòu) 包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機構(gòu)。由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手在本課題中我們采用夾持式手部結(jié)構(gòu)。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的手指運動形式有回轉(zhuǎn)型和平移型。平移型應(yīng)用較少，其原因是結(jié)構(gòu)比較復(fù)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。常用的指形有平面的、 V形面的和曲面的 :手指有外夾式和內(nèi)撐式 。而傳力機構(gòu)則通過手指產(chǎn)生夾緊力來完成夾放物件的任務(wù)。 手腕 : 是連接手部和手臂的部件，并可用來調(diào)整被抓取物件的方位 (即姿勢 ) 手臂 : 手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。 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。 行走機構(gòu) : 當(dāng)工業(yè)機械手需要完成較遠(yuǎn)距離的操作，或擴大使用范圍時，可在機座上安滾輪式行走機構(gòu)可分裝滾輪、軌道等行走機構(gòu)，以實現(xiàn)工業(yè)機械手的整機運動。驅(qū)動滾輪運動則應(yīng)另外增設(shè)機械傳動裝置。 (二 )驅(qū)動系統(tǒng) 驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動工業(yè)機械手執(zhí)行機構(gòu)運動的動力裝置調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成。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)。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。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。 應(yīng)用機械手的意義 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機械手也越來越多的地被應(yīng)用。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。 二、以改善勞動條件，避免人身事故 在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污 染以及工作空間狹窄的場合中，用人手直接操作是有危險或根本不可能的，而應(yīng)用機械手即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè)，使勞動條件得以改善。 三、可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn) 應(yīng)用機械手代替人進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個側(cè)面，同時由于應(yīng)用機械手可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個側(cè)面。 綜上所述，有效的應(yīng)用機械手，是發(fā)展機械工業(yè)的必然趨勢。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 。盡量選用定型的標(biāo)準(zhǔn)組件，簡化設(shè)計制造過程，兼顧通用性和專用性，并能實現(xiàn)柔性轉(zhuǎn)換和編程控制 . 機械手的運動規(guī)劃 工作空間的定義：機器人的工作空間是其正常運行時，手腕參考點能在空間活動的最大范圍。當(dāng)給定機器手結(jié)構(gòu) 尺寸時，要確定如何確定其工作空間，而當(dāng)給定工作空間時，則要研究機械手具有什么樣的結(jié)構(gòu)。由于本次設(shè)計機構(gòu)比較簡單，所以沒有必要計算出精確的工作空間。 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。 總體設(shè)計還需要注意一些原則：（ 1）最小運 動慣量原則。（ 2）尺度優(yōu)化原則。（ 3）剛度設(shè)計原則。 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(biāo)形式大致可以分為以下 4 種 : (1)直角坐標(biāo)型 機械手 。 ( 3)球坐標(biāo) (極坐標(biāo) )型機械手 。其中圓柱坐標(biāo)型機械手結(jié)構(gòu)簡單緊湊 ,定位精度較高 ,占地面積小，因此本設(shè)計采用圓柱坐標(biāo)型。圖中機械手的任務(wù)是將傳送帶 A上的物品搬運到傳送帶 B。 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。 。（ 4）機身，采用一個直線缸和一個回轉(zhuǎn)缸來實現(xiàn)手臂升降和回轉(zhuǎn)。 2．液壓與氣壓驅(qū)動傳遞的運動均勻平穩(wěn)，易于實現(xiàn)快速啟動、制動和頻繁的換向。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(hù)。 基于以上幾點，液壓與氣壓驅(qū)動在生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛。液壓與氣壓都是以流體（液壓油液或壓縮空氣）為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞和控制的。而氣壓傳動的突出優(yōu)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。相比之下，液壓一般用于低速，重載和低污染的環(huán)境下。 機械手的控制方案設(shè)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(jìn)行控制。 機械手的技術(shù)參數(shù)列表 1 機械手的最大抓重 是其規(guī)格的主參數(shù)，由于是采用氣動方式驅(qū)動，因此考慮抓取的物體不應(yīng)該太重，查閱相關(guān)機械手的設(shè)計參數(shù)，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)的實際情況，本設(shè)計設(shè)計抓取的工件質(zhì)量為 5公斤。操作節(jié)拍對機械手速度提出了要求，設(shè)計速度過低限制了它的使用范圍。該機械手最大移動速度設(shè)計為 。平均移動速度為 。 其詳細(xì)技術(shù)參數(shù)如下： 抓重 :5千克 自由度數(shù) :4個自由度 坐標(biāo)型式 :圓柱坐標(biāo) 手臂運動參數(shù) :伸縮行程 100mm 伸縮速度 40mm/s 升降行程 150mm 升降速度 100mm/s 回轉(zhuǎn)范圍 ?? 1800 ? 回轉(zhuǎn)速度 s/90? 手腕運動參數(shù) :回轉(zhuǎn)范圍 ?? 1800 ? 回轉(zhuǎn)速度 s/90? 手指夾持范圍 :棒料 : 248。40 定位方式 :行程開關(guān) 定位精度