工业机械手简介.pdfVIP

第一章绪论

用于再现人手的的功能的技术装置称为机械手。机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要XX

现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。

机械手一般分为三类:

第一类：是不需要人工操作的通用机械手。它是一种独立的不附属于某一主机的装置。它可以根据任务的需

要编制程序，以完成各项规定的操作。它的特点是具备普通机械的性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元

机械。第二类：是需要人工才做的，称为操作机。它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作

业，后来发展到用无线电讯号操作机来进行探测月球等。工业中采用的锻造操作机也属于这一X畴。第三类：是

用专用机械手，主要附属于自动机床或自动线上，用以解决机床上下料和工件送。

机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。

（1）1954年USA工程师德尔沃最早提出机械人的概念；

（2）1959年USA德尔沃与英格伯制造了世界上的第一台机械人；

（3）1962年USA正式将机械人的使用性提出来，且制造出类似人的手臂；

（4）1967年JAN成立了人工手研究会，并召开了首届机械手学术会；

（5）1970年在USA召开了第一届工业机械人学术会，并的到迅速普与；

（6）1973年辛辛那提公司制造出第一台小型计算机控制的的工业机械人，当时是液压驱动，能载重大成就

45KG；

（7）到1980年在JAN得到普与，并定为“机械人元年”此后在日本机械人得到了前所未有的发展与提升，在就

是后来到XX再到大陆。

第二代机械手正在加紧研制。它设有微型电子计算机控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。

研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，使机械手具有感觉机能。目前国外已经出现了触觉和视觉机械手。

第三代机械手（机械人）则能独立地完成工作过程中的任务。它与电子计算机和电视设备保持联系。并逐步

发展成为柔性制造系统FMS(FlexibleManufacturingsystem)和柔性制造单元(FlexibleManufacturingCell)中重要一

环。

随着工业机器手（机械人）研究制造和应用的扩大，国际性学术交流活动十分活跃，欧美各国和其他国家学

术交流活动开展很多。

机械手主要由执行机构、驱动机构和控制机构三部分组成。其组成与相互关系如下图：

本文研究了国内外机械手发展的现状，通过学习机械手的工作原理，熟悉了搬运机械手的运动机理。在此基

础上，确定了搬运机械手的基本系统结构，对搬运机械手的运动进行了简单的力学模型分析，完成了机械手机械

方面的设计工作（包括传动部分、执行部分、驱动部分）的设计工作。

第二章机械手的总体设计方案分析

本课题是搬运机器人的设计。在本章中对机器人的机械手的座标形式、自由度、驱动机构等进行了确定。因此，

机器人的执行机构、驱动机构是本次设计的主要任务。

图2.1机械手功能原理图

常见的工业机械手根据手臂的动作形态,按坐标形式大致可以分为以下4种:(1)直角坐标型机械手;(2)圆柱坐标型机

械手;(3)球坐标(极坐标)型机械手;(4)多关节型机机械手。其中圆柱坐标型机械手结构简单紧凑,定位精度较高,占

地面积小，因此本设计采用圆柱坐标型。

机械手主要由执行机构、驱动机构和控制机构三部分组成。执行机构是用来抓持工件（或工具）的部件，根

据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。驱动机

构，驱动手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。控制

机构主要利用可编程序控制器、微型计算机等控制驱动机构动作，进而控制执行机构运动。

机械手详细的运动为：（1）定位（2）抓取（3）提升（4）顺时针转90°（5）前进（6）下降（7）松开

（8）提升（9）后退（10）逆时针转90°（11）下降，完成一个工作循环。

图2.2机械手基本形式示意图

驱动机构是工业机械手的重要组成部分,工业机械手的性能价格比在很大程度上取决于驱动方案与其装置。根

据动力源的不同,工业机械手的驱动机构大致可分为液压、气动、电动和机械驱动