气动机械手回转臂结构设计(含CAD图纸).pdfVIP

第一章概述

1.1气动机械手概述

气动机械手由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一

种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化

设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效

率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计

算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技

术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自

动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特

长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能

力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也

是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各，也是先进制

造技术领域不可缺少的自动化设备.机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹

和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为

“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率:可以减轻

劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、

有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，

在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输

业等方面得到越来越广泛的引用.机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某

台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能

够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称

通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换

生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。

1.2机械手的组成和分类

1.2.1机械手的组成

机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。各系统相

互之间的关系如方框图1-1所示。

图1-1机械手组成方框图:

Panechartofcompositionofmanipulator

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(一)执行机构

包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。

1、手部

即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手在本

课题中我们采用夹持式手部结构。夹持式手部由手指(或手爪)和传力机构所构成。手指

是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。回转型手指结构简

单，制造容易，故应用较广泛。平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手

指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大

的工件。手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位(是外廓或是内孔)和物件的

重量及尺寸。常用的指形有平面的、V形面的和曲面的:手指有外夹式和内撑式;指数有

双指式、多指式和双手双指式等。而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的

任务。传力机构型式较多时常用的有:滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿

条式、丝杠螺母弹簧式和重力式等。

2、手腕

是连接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓取物件的方位(即姿势)

3、手臂

手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是带动手指去抓取物件，

并按预定要求将其搬运到指定的位置.工业机械手的手臂通常由驱动手臂运动的部件(如油

缸、气缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋机构和凸轮机构等)与驱动源(如液压、气压或电

机等)相配合，以实现手臂的各种运动。

4、立柱

立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回转运动和升降(或俯

仰)运动均与立柱有密切的联系。机械手的立柱因工作需要，有时也可作横向移动，即称

为可移式立柱。

5、行走机构

当工业机械手需要完成较远距离的操作，