【正文】 機(jī)械手 動(dòng)作，輸入工作程序， 機(jī)械手 則自動(dòng)重復(fù)進(jìn)行作業(yè)。 （ 6） 感覺(jué)控制型 機(jī)械手 ：利用傳感器獲取的信息控制 機(jī)械手 的動(dòng)作。 （ 8） 學(xué)習(xí)控制型 機(jī)械手 ：能 “體會(huì) ”工作的經(jīng)驗(yàn)，具有一定的學(xué)習(xí)功能，并將所“學(xué) ”的經(jīng)驗(yàn)用于工作中。 機(jī)械手的組成 工業(yè) 機(jī)械手 通常由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng) 傳動(dòng) 裝置、控制系統(tǒng)和智能系統(tǒng)四部分組成。 圖 12 工業(yè) 機(jī)械手 的典型結(jié)構(gòu) 10 圖 13 工業(yè) 機(jī)械手 的 組成方框圖 執(zhí)行機(jī)構(gòu)（也稱(chēng)操作機(jī)）是 機(jī)械手 賴以完成工作 任務(wù)的實(shí)體，通常由桿件和關(guān)節(jié)組成。 手部又稱(chēng)末端執(zhí)行器，是工業(yè) 機(jī)械手 直接進(jìn)行工作的部分 ，可以是各種夾持器。腰部是執(zhí)行結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部件，它的制 造誤差、運(yùn)動(dòng)精度和平穩(wěn)性，對(duì) 機(jī)械手 的定位精度有決定性的影響；基座是整個(gè) 機(jī)械手 的支撐部分，有固定式和移動(dòng)式兩種。 工業(yè) 機(jī)械手 的驅(qū)動(dòng) 傳動(dòng)裝置包括驅(qū)動(dòng)器和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)兩個(gè)部分，它們通常與執(zhí)行機(jī)構(gòu)連 成一體。驅(qū)動(dòng)器通常有電機(jī)（直流伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、交流伺服電機(jī)）、液壓或氣動(dòng)裝置，目前使用最多的是交流伺服電機(jī)。 控制系統(tǒng)有兩種方式。另一種是分散（級(jí)）式控制，即采用多臺(tái)微機(jī)來(lái)分擔(dān)機(jī)器人的控制，如當(dāng)采用上、下兩級(jí)微機(jī)共同完成機(jī)器人的控制時(shí)，主機(jī)常用于負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理、通訊、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)計(jì)算，并向下級(jí)微機(jī)發(fā)送指令信息；作為下級(jí)從機(jī)，各關(guān)節(jié)分別對(duì)應(yīng)一個(gè) CPU，進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算和伺服控制處理，實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)，并向主機(jī)反饋信息。 智能系統(tǒng)是目前 機(jī)械手 系統(tǒng)中一個(gè)不夠完善但發(fā)展很快的子系統(tǒng)。前者主要靠硬件（各種傳感器） 實(shí)現(xiàn) 。 應(yīng)用機(jī)械手的意義 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手也越來(lái)越多的地被應(yīng)用。其他部門(mén)，如輕工業(yè)、建筑業(yè)、國(guó)防工業(yè)等工作中也均有所應(yīng)用。 二、以改善勞動(dòng)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(chǎng)合中，用人手直接操作是有危險(xiǎn)或根本不可能的，而應(yīng)用機(jī)械手即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè)，使勞動(dòng)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(jī)械手代替人進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個(gè)側(cè)面，同時(shí)由于應(yīng)用機(jī)械手可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個(gè)側(cè)面。 綜上所述，有效的應(yīng)用機(jī)械手，是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢(shì)。本設(shè)計(jì)主要任務(wù)是完成機(jī)械手的結(jié)構(gòu)方面設(shè)計(jì)，以及 氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì)。因此，在機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù) 。序列規(guī)劃是指在一個(gè)特定的工作區(qū)域中自動(dòng)生成一個(gè)從起始作業(yè)點(diǎn)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)一系列作業(yè)點(diǎn)。 序列規(guī)劃為 機(jī)械手 的所有作業(yè)點(diǎn)生成一個(gè)最優(yōu)的工作序列。 機(jī)械手 的一次作業(yè)任務(wù)往往有幾十個(gè)到上百個(gè)作業(yè)點(diǎn)，這些作業(yè)點(diǎn)的加工次序通常是任意的，或者僅僅存在局部的限制 (即某幾個(gè)作業(yè)點(diǎn)之間存在著固定的前后關(guān)系 )，序列規(guī)劃的目標(biāo)就是通過(guò)某種算法生成一個(gè)能滿足作業(yè)限制的最優(yōu)作業(yè)序列，一般以時(shí)間作為規(guī)劃優(yōu)劣的度量標(biāo)準(zhǔn)。 從上面的論述可以看出， 機(jī)械手 運(yùn)動(dòng)規(guī)劃主要包括兩個(gè)方面，一 是生成所有作業(yè)點(diǎn)最優(yōu)工作序列的序列規(guī)劃，二是在相鄰作業(yè)點(diǎn)之間生成無(wú)碰撞路徑的路徑規(guī)劃。 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的算法建立在已有的各種方法之上，下面簡(jiǎn)要分析已有的各種 14 序列規(guī)劃和路徑規(guī)劃方法， 以及路徑規(guī)劃過(guò)程中的碰撞檢測(cè)方法。至今還沒(méi)有通用的序列規(guī)劃算法。即機(jī)械手從起始點(diǎn)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)一系列作業(yè)點(diǎn)，并在各作業(yè)點(diǎn)停留，完成所有作業(yè)后，最終回到起始點(diǎn)的時(shí)間最短規(guī)劃算法。目前，旅行商問(wèn)題的近似最優(yōu)解求解算法已經(jīng)得到了充分的研究，提出了很多可行的算法，包括啟發(fā)式算法，模擬退火算法，遺傳算法等。 2．路徑規(guī)劃 機(jī)械手路徑規(guī)劃的目標(biāo)是在兩個(gè)作業(yè)點(diǎn)之間生成一條無(wú)碰撞路徑。 另外，遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法 等智能算法已經(jīng)成為機(jī)器人路徑規(guī)劃的研究熱點(diǎn)和發(fā)展方向，這些算法在實(shí)際中都有初步的應(yīng)用，取得了較好的規(guī)劃效果。 判斷兩個(gè)物體是否有碰撞發(fā)生有兩種方式，一是定性判斷。定性判斷方法最主要有 “包圍盒層次法”，其基本思路是用一個(gè)簡(jiǎn)單的包圍盒將復(fù)雜的幾何形體圍住。首先檢測(cè)兩者的包圍盒是否相交，若不相交。因?yàn)榍蟀鼑械慕槐惹笪矬w的交簡(jiǎn)單很多，所以可以快速排除很多不相交的物體，從而加速了算法。 在各種機(jī)器人路徑規(guī)劃算法中，往往需要以機(jī)器人和障礙物之間的距離及其關(guān)于機(jī)器人形位的梯度作為路徑規(guī)劃的啟發(fā)性信息，以加快規(guī)劃速度，因此在路徑規(guī)劃中不僅需要判斷有無(wú)碰撞發(fā) 生，還要計(jì)算機(jī)器人與障礙物之間的距離及其關(guān)于機(jī) 15 器人形位的梯度。其中對(duì)凸多面體的計(jì)算最為成熟。目前，凸多面體間的距離范數(shù)主要有平移距離、成長(zhǎng)距離、收縮距離、偽平移距離等。對(duì)一般凸幾何體．如球、圓柱等，可以用緊包圍它的凸多面體來(lái)近似。 機(jī)械手基本形式的選擇 常見(jiàn)的工 業(yè)機(jī)械手根據(jù)手臂的動(dòng)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(jī)械手 。 (3)球坐標(biāo) (極坐標(biāo) )型機(jī)械手 。其中圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊 ,定位精度較高 ,占地面積小，因此本設(shè)計(jì)采用圓柱坐標(biāo) 型 。圖中機(jī)械手的任務(wù)是將傳送帶 A 上的物品搬運(yùn)到傳送帶 B。 圖 21 機(jī)械手基本形式示意 圖 16 機(jī)械手的主要部件及運(yùn)動(dòng) 在 圓柱坐標(biāo)式機(jī) 械手的基本方案選定后，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，為了滿足設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)的 機(jī)械手具有 3 個(gè)自由度 ： 手臂伸縮；機(jī)身回轉(zhuǎn)；機(jī)身 升降。 （ 2）臂部，采用直線缸來(lái)實(shí)現(xiàn)手臂的伸縮 。 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)械手的重要組成部分 , 工業(yè)機(jī)械手的性能價(jià)格比在很大程度上取決于驅(qū)動(dòng)方案及 其裝置。 氣動(dòng)機(jī)械手 因?yàn)?結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 成本低廉 、 重量輕 、動(dòng)作迅速、平穩(wěn)、 安全、 可靠、 節(jié)能 和不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)而被 廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)自動(dòng)化的各個(gè)行業(yè) 。 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表 一、用途： 車(chē)間 皮帶機(jī)之間的 搬運(yùn) 二、設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù) ： 抓重 ： 10Kg (夾持式手部 ) 自由度