机械手国内外发展情况

1、机械手的相关资料机械手的组成及分类：捉手主要由执杼机构.陋动爲貌，控M系城以及位置检ffl装置呀所组成各系统 相互之M的关系如方K图1-4所示“jffi 制囂 tt卜1机*|(.ijfrfii唸 卜ISi-i机菽手的ffl戒方框ffl（一？ tt行机«*包a手部，手瓠 手臂和立ttsspft. *的还设行走机构01手部 叩与物件接的撷件。由于与tt仲接融的形式:不同,可分为夹持式和吸附 丈手部.夹持式手部由手® OS手爪和传力机构所构成.手指是与物件直接接 而作力机构则通过手指产生先紧力*完成夹战物件的任务唳附式¥部主a由吸盘尊构 成T它是S唳附力（如ft*内形进

2、ft®或产生电ffl力）较附物件.監手烧3*手»4”立拄降 或瞬仰）是联接手部和手臂的部件*起凋整或改变工件方位的挥用. 支承手腕和手郵的部件，用a改变工件的空间位置.是支承手臂的部件，立柱也可心是手B的一册分，手S的冋转运动和升 运动均与立柱有密ffl的联柬机械手的立锂通常为固定不动的.但因王件需要，有吋电可件向移动，即称A可移式立柱.5.行走机构 机手旳了完成远距离的操柞和旷大使用范8可以堆设S56狞走 机构.液te式行走肌构可分为有tt的fc无就的种.驰动S轮运动则应另外增设机俊 动as.匕机座它是札«手的基础部分.机«手执S机构的各部frW

3、74;动系统均安S于 机S上，故起支承和联接的作用*（=）骊动系机械手的駆动茶a是驱动执籽枫构运动的传动装.常ffl的有液压转动.气ffi铃 动，底力停动和机械ft动馨四种形式=控制系«有庖气控制和射«控制两种.一«#见的为电气控制-它*机手的重5?组虑部 分*它±配君机械手按规定的程序运胡，并记忆人们给予机械手的指令信A （如动柞颤 序，运动aa、运动速魄a时间）同时按冀控制系a的宿息对执轩机构炭出指令，必«时可对机械手的动作进行监视，当动作有错课说发生故障时即发出报警佶号<m）位K检测装X控制机手执行机构的运动位置，井随时将执轩机构的

4、实际位置反如控制系统， 芥与仪定的位置进行比较，然后通过控制系统进行W整，从而便执行机构以一定的精® 达到谏定位置.二、分类由T机械手还没有统一的分类标准，在此暂按便用范围.驱动方式和控制系统等a 行分类.（一按用途分机械手可分为专用和通用机械手利种.1. 专用机械手它是附怎于主机的.具有0定程序而无独立控制系统的机城装置. 专用机械手具有动作少、工作对象触一.结构简实用可«和造价低等待点，适用于 大批ft的自动化生产.如自动机床，自动块的上下料机械手和*加工中心”附厲的自 动换刀机械手。2. 通用机械手 它屆一种具有独立控制系统的.程序可变的、动作灵活多洋的机 械手通用机

5、械手的工作范围大定位«度通用性强，适用于不断变换生产品种的 中小批量自动化的生产.通用机械手按其桂制定位的方式不同可分为简BS和伺型两种.简»型以“开一 关”式控制定位.只能是点位控制何®型具有伺定位控制系统，可以是点位的，也可 以实现连绞轨迷控M, 般的何38型通用eiW手属于数控类型，图1 一3所示为简Sft 控型通用机械手.<=>按E动方式分1. 液压传动机械手是以油液的压力来呕动执行机构运动的机械手.其主要特点 是，重可达几百公斤以上、传动平稳结构紧、动作灵G但对密封装匱要求严 辂，不然油的泄对机械手的工作性能有很大的影响，且不宜在髙a.低a

6、F工作。若 机«手采用电液伺服驱动系统.可实现连续轨迹控制，使机械手的通用性扩大，但是电 液伺IR阀的制i&精度高，油液过要求严恪，成本高。2. 气S传动机械手 是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手其主要特 戌是介质来源扱方便、气动动作迅速，结构简单，成本低。但是，由于空气具有可压细 的待性，工作速度的定性较差，而且气源压力较低，抓®-»在30公斤以下，适用于 离速、轻裁，Sfi和粉尘大的环境中进行工作.3. 机械传动机械手 即由机械传动机构（如rt轮、连杆.齿轮和齿条.间歇机构 审驱动的机械手。它是一种附a于工作主机的专用机械手，其动力是由工作机

7、械传递 的.它的主要特点展运动准确两»,动作頻率高，但结杓较大，动作程序不可变。它常 被用于为工作主机的上、下料。4. 电力传动机械手即由待殊结构的感应电动机、直域电机或功率步进电机直接驱 动执行机构运动的机械手，因为不希要中间的转换机构，故机械结构简单。其中宜红电机机手的运动速度快和行程长，维护和使用方便此类机械手口前还不多，但有发展曲途. （=按控制方式分1. 点位控制它的运动为空间点到点之间的移动，只能控制运动过程中几个点的 位a,不能控制其运动轨迹。若欲控制的点数越多，則必然增加电气控制系统的复杂 性。前多数机械手属于点位炮制.2. 连续轨迹控制 它的运动轨®为空a

8、的任厳连续曲a,其特点是设主点为无限 的，整个移动过鬼处于控制之下，可以实现平a和准确的远动，并且使用范H广，但电 气控«系统ft余.tt机械手手的不同运动形式及其a合情况，其座标型式可分为卞列几种.（一）B角座标武如图1一 9所示的机«手，其手臂的运动系由三个直线运动所组成，即沿直角座标萦的X仙的伸缩、沿Z轴的升降，沿Y轴的橫移.这种龙标型式的机械手称为ft角座掾 式机械1。它的蒔点是结构简单，定位精度馮，适用于主机位g成行挣列的场合.但足 由千占地面积大而工作苑;田小以尺灵洁性差.限制了它的便用范ra°二）0柱座标式如图I 一0所示的机械乎，其手W的运动系由两

9、个直线运动和一介回转所组成，即 沿X轴的伸缩.沿Z轴的升矗和统Z轴的回转。这种座标型式的机械手称为Ki柱座标式机 械手它与A角俺标式相比较，占地面积小而活动范出大.结构较笛草.并能达到较高 的定位僧度，因此应用较广任。但由于机械手a构的关系.沿Z轴方向移动的&低位a 爻到限制，故不能抓取地血上的物件图1-10 0注£奋式（=球座标式如图1 一U所示的机械手，其手的运动系由一个直线运动和两八转动所组成，即 沿X轴的伸堀、绕Y轴的悟耳和绕Z轴的回转。这种座标型式的机械手称九球座标式机 械手。这种机械手手省的W仰运动能抓取地面上的物件，为了使手部能iSfi被抓取物件方 位的要求，常

10、常设有手腕上下摆动，便其手部持水平位a或其它状态.这种型式的机 械手具有动作灵活，占地而积小而工作范大等轄点，它适用于沿伸缩方向向外作业的 传动形式但结构较复杂，此外，手臂摆A的误差通过手臂会引起手撷中心处的S差放大.（四）关节式*18）1-12所示的机械手，手臂的运动类似人的手臂可作几个方向的转动它由 大小两臂和立柱等所給成，大小两臂之间的联接为肘关节，大骨与立柱之间的联接为肩TO.图1u球座标式0 /茉节式ffi 1 一 12关节，各关节均曲咬6!构成以实现转动.手的运动系由三个冋转运功所细虑nn-v 的甫fl (G)、小臂WW (0,)和大臂的回转(9、-这种座标型式的肌W手務刃人H 机

11、械手它的待点是工作范ffl大，动 作灵活，通用性强，能»取靠近机座 的物件，并能绕过机体和工作主机之 间的障碍物去抓取物件，此为其它型 武的机械手不可比拟的优点。但展 关节式机械手的手指定位是由各个关 节相互转谢来决定的，所以定位精度 较差，另外，控制4置和机械结构比其 它型式的机«手均复臬。上述四种座林型式主要粗据乎臂 的运动来确定的，也可以由某二种座 标型式组合起来应用，如图1一3所 示为采用M柱座标和球些标姐合的一 种型衣。机械手座标型式的正确选挣，喪 a过座标型式方案的比较来定。在 拟定座标型式方案时，又须根据现场 具体生产悄况和工艺、精度、安装空 间的S求，结合各

12、种座标型式的恃恵来分析此较，确定比«合理的座掠型式§1.机械手衽生产中的作用K著我国工业生产的飞咲发展，自动化程度的迅速提高.实现工件的4卸、转向、 输送或持焊抢.喷枪、扳手等工具进行加工、«配等作业的fi动化，已念来愈引起人 们的Jg视。机tt手是橈仿人手的部分动作，按给定程序，轨a和耍求实现自动抓取、ft运威 提作的自动机«装置。在工业生产中应用的机掠手»称为“工业机«手”.生产中应用 机械手可以提高生产的a动化水平和劳动生产率,可以轻劳动除度、保证产品质量、 实现安全生产,尤其在离温离压、低溫、低压.粉尘、fi«、有毒

13、气体和放射性等懸 劣的环境中，它代皆人进拧正常的工作，意文更为®大°E此，在机械加工、冲压、铸、備、 焊接、热处理、电、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越未越广比的应用 机楝手的结构唱式开始比较简,专 用性较就，仅A某台机床的上下料装置， 是附属于该机床的专用机械手。附君工业 技术的发展，制成丁能够独立的按稈序控 制实现®S操作，tt用范®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地改变工作理序， 通fi性较就，所以它在不断变换生产品种 的中小批昼生产中获得广泛的应用.用1一1所示为某车床的I料专用

14、液压 机械予示意图该机械手的动作5序足. 抠臂油a 7的活塞秆推动ffi板2绕O点反 时针方向冋转45后，伸缩油缸1的活塞 tf坚动滑枕4连同夹紧油缸3一起作仲臂 动作，夹紧油缸3溫幼杠杆机构便手部5 抓取工件，尔后伸燼油缸作缩瞽动作等待 上料。当机床加工完阳一个#件退刀时发 出信号，便臂油缸7将ffi板2拉回，并 与定位销6相確而定位，此时伸音油缸12.aH 3夹KM£ <>*ttS'«.定位人«««飢«11车床上料况械爭示克图又堂动滑枕4前伸，将工件送到机床主轴中心域的位g,由顶料ff <图中未示出将彼

15、加工年件頂入主轴弹卡头中，此时手指张开，滑忱作«臂动作而复位,机械手以此循 环动作实现自动上料.图1一2所示为双常上、下料液.窃机械手示盘图。花手臂A和Bh分别装有升降油 缸2,其活塞杆3与手«A和B刚性联结。当升降油缸两腔分别通E力油时，缸体2就 作升降运动。导向ff 7亦随缸体运动，其上的撞块与行程开关心或3CZ相碰时分别发出 升、降的停止信号。在升降缸的下固连着夹紧油缸4,其活塞杆5上.下运动时，通 辻ff系带动手拒6作夹緊或松开动作。当活塞油缸8的洁塞齿条9作往复移动，带动齿 轮10,经齿轮11. 12可使手臂A和B回转±90",手ff A将坯料

16、由上料位置转到加Z位 賈，同W手臂B将已加工完毕的工件取下送到下料位置，然后两手臂同时宜位，准（第 二次工作循环。图1一3所示为简易数控工业通用机械手，它由手部1,手腕2、手臂伸缩缸4.导 向杆5.手臂回转缸7.手臂俯WK 8、手臂升降缸10.立柱H僚构成执行机构，由手 臂伸缩反装S3、手腕仰反装置6、手骨俯仰和回转反馈装置9和12零构成位置 检滝装ffi.由油泵13、油泵电机14.控制油箱16等构成驱动系统,由独立的电气 柜17构成具有可变程序的电控系统，此机械手能根据生产工艺过程预先编制的动作程序，调養好手胃、手腕所应达到的 »«ftinnA-BA25I 26E 098

17、l.T« 2升Itjib虹3恬杆&孚描，导向*F取括Stttt 0话*齿肩KK 11. »古轮图1-2双W±.下料潅压机械手依沟示ABB皿一陰1叽手佚升»社直11 立社 歇丰冒回聆反債£1】辭»$I.钢毎祥3.手静紙隸fi 九科和輕9.%游电H辰燈緬朮歸ir.鮎柜a 1-3鵰战通用孔（4手示删四.抓取机构1"7 "ItvtnW rsail式抓手*性力扰手勺S3BXtt平5b式列于r 匚;_ 77d)图27 bflKa和¥修殂事損)甲支点回9?9 bS支点Bits C)TFE(Kifi)托;湃啖0气

18、吸弍)S$式a)目转砂毎玄b)匾紅扑:士门罕核"、知：C)tt托瓷)»賀龙夹常式于««：足由手折、传动机构皿駆动来置三部分组戌的，它对抓取各种形状的工件几 有较大的适应性，可以抓取轴、盘、类零件。一般情况下，多舉用两个手指，少数采用三 指成多指。驱动装a为传动机构從供劲力，赵动源有液压的、吒动的和电动的尊几种形 常见的传动机构往往通过滑抬、斜撲、齿轮齿条、连杆机构实现夬IS或松开平移型手捋的张开闭合靠手指的平行務动，iSF夹持平板.方料。在央持直S不同的©1 棒时，不金引起中心位S的偏移.但这种手 侑结构比较复条、体积大，1?求加工精度高。问转

19、型手捋的张开闭合®手指根部(以 枢轴支点为中心的回转运动来完成。枢轴 支点为一个的，称为单支点冋转型.为两个 的？称为双文点冋转S.这种手描结构简形状小巧，但夹持不同工件会产生夹持定位偏堆，frw««E力喪«“吕（7）.片岭（说tTfF”；P离r'sU.厂 £JJc 5（ T 4 a 20 slna-ijk J 厂 »AB co 4C - BO 八AFmtf加* flF£匸1|亠皆叱-WJtrr_i<r.JMr f ,Xit=E：Er3ft. tBH上巾勾井*三片弾«WHFti.a,当工并对卡爪的怛用

20、力厂口方向!*唏爪 回裁中心的外個可更现自弟英:韋.,八.机械手的发展趋势1 重复高精度精度是指机械手达到指定点的精确程度，它与驱动器的分辨率以及反馈装置有 关。重复精度是指如果动作重复次数多，机械手到达同样位置的精确程度。重复精度 比精度更重要，如果一个机械手定位不够精确，通常会显示一个固定的误差，这个误 差是可以预测的，因此可以通过编程予以校正。重复精度限定的是一个随机误差的范 围，它通过一定次数地重复运行机械手来测定。随着微电子技术和现代控制技术的发 展，机械手的重复精度将越来越高，它的应用领域也将更广阔，如核工业和军事工业 等。2 模块化 有的公司把带有系列导向驱动装置的机械手称为简单的传输技术，而把模块化 拼装的机械手称为现代传输技术。模块化拼装的机械手比组合导向驱动装置更具灵活 的安装体系。它集成电接口和带电缆及油管的导向系统装置，使机械手动作自如。模 块化机械手使同一机械手可能应用不同的模块而具有不同的功能，扩大了机械手的应 用范围，是机械手的一个重要的发展方向。3 节能化为了适应食品、医药、生物工程、电子、纺织、精密仪器等行业的无污染要求 不加润滑脂的不供油润滑元件已经问世。随着材料技术的进步，新型材料的出现，构 造特殊、用自润滑材料制造的无润滑元件，不仅节省润滑油、不污染环境，而且系统 简单、摩擦性能稳定、成本低、寿命长。4