【毕业设计】机械手模型设计及制作毕业设计说明书

吸附式手部主要由吸盘等构成，它是靠吸附力如吸盘内形成负压或产生电吸磁力吸附物件，相应的吸附式手部有负压吸盘和电磁盘两类。

对于轻小片状零件光滑薄板材料等，通常用负压吸盘吸料。

造成负压的方式有气流负压式和真空泵式。

对于导磁性的环类和带孔的盘类零件，以及有网孔状的板料等，通常用电磁吸盘吸料。

电磁吸盘的吸力由直流电磁铁和交流电磁铁产生。

用负压吸盘和电磁吸盘吸料，其吸盘的形状数量吸附力大小，根据被吸附的物件形状尺寸和重量大小而定。

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。

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。

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。

手臂可能实现的运动如下手臂在进行伸缩或升降运动时，为了防止绕其轴线的转动，都需要有导向装置，以保证手指按正确方向运动。

此外，导向装置还能承担手臂所受的弯曲力矩和扭转力矩以及手手臂运动基本运动复合运动直线运动与回转运动的组合即螺旋运动两直线运动的组合即平面运动回转运动如水平回转左右摆动运动直线运动如伸缩升降横移运动两回转运动的组合即空间曲面运动。

臂回转运动时在启动制动瞬间产生的惯性力矩，使运动部件受力状态简单。

导向装置结构形式，常用的有单圆柱双圆柱和四圆柱等导向型式。

立柱立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的部分，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。

机械手的立柱通常为固定不动的，但因工作需要，有时也可作横向移动，即称为可移式立柱。

行走机构当工业机械手需要完成较远距离的操作，或扩大使用范围时，可在机座上安装滚轮轨道等行走机构，以实现工业机械手的整机运动。

滚轮式行走机构可分为有轨的和无轨的两种。

驱动滚轮运动则应另外增设机械传动装置。

机座机座是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故起支撑和连接的作用。

驱动系统驱动系统是驱动机械手执行机构运动的动力装置，通常由动力源控制调节装置和辅助装置组成。

常用的驱动系统有液压传动气压传动电力传动和机械传动等四种形式。

控制系统控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统。

目前机械手的控制系统般由程序控制系统和电气定位或机械挡块定位系统组成。

控制系统般采用电气控制，它支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们给于机械手的指令信息如动作顺序运动轨迹运动速度及时间，同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有或发生故障时即发出报警信号。

位置检测装置控制机械手执行机构的运动位置，并随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以定的精度达到设定位置。

机械手的分类机械手的种类很多，关于分类的问题，目前在国内尚无统的分类标准，在此暂按使用范围驱动方式和控制系统等进行分类。

按用途分机械手可分为专用机械手和通用机械手两种专用机械手它是附属于主机的具有固定程序而无控制系统的机械装置。

专用机械手具有动作少工作对象单结构简单使用可靠和造价低等特点，经常用在如自动机床自动线的上下料机械手和„加工中心批量的自动化生产的自动换刀机械手。

通用机械手它是种具有控制系统的程序可变的动作灵活多样的机械手。

通过调整可在不同场合使用，驱动系统和在各性能范围内，其动作程序是可变的，控制系统是的。

通用机械手的工作范围大定位精度高通用性强，适用于不断变换生产品种的中小批量自动化的生产。

通用机械手按其控制定位的方式不同可分为简易型和伺服型两种简易型以开关式控制定位，只能是点位控制伺服型具有伺服系统定位控制系统，可以点位控制，也可以实现连续轨迹控制，般的伺服型通用机械手属于数控类型。

按驱动方式分液压传动机械手是以液压的压力来驱动执行机构运动的机械手。

其主要特点是抓重可达几百公斤以上传动平稳结构紧凑动作灵敏。

但对密封装置要求严格，不然油的泄漏对机械手的工作性能有很大的影响，且不宜在高温低温下工作。

若机械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，但是电液伺服阀的制造精度高，油液过滤要求严格，成本高。

气压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。

其主要特点是介质来源极为方便，输出力小，气动动作迅速，结构简单，成本低。

但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且气源压力较低，抓重般在公斤以下，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大，所以适用于高速轻载高温和粉尘大的环境中进行工作。

机械传动机械手即由机械传动机构如凸轮连杆齿轮和齿条间歇机构等驱动的机械手。

它是种附属于工作主机的专用机械手，其动力是由工作机械传递的。

它主要特点是运动准确可靠，动作频率大，但结构较大，动作程序不可变。

它常被用于工作主机的上下料。

电力传动机械手即有特殊结构的器减压阀油雾器压力继电器三位四通电磁滑阀单向节流阀手臂伸缩气缸手腕回转气缸二位四通电磁滑阀手指夹持气缸手臂升降气缸手臂回转气缸气动元件介绍分水过滤器分水过滤器的作用是滤去空气中的灰尘杂质并将空气中的水分分离出来。

目前，分水过滤器的种类很多，但工作原理及结构大体相同。

工作原理图是分水过滤器的结构原理图。

图分水过滤器旋风叶子存水杯挡水板滤芯手动排水阀当压缩空气从输入口进入后被引进旋风叶子，旋风叶子上冲制有很多小缺口，迫使空气沿切线方向产生强烈的旋转，这样，混杂在空气中较大的水滴油污灰尘便获得较大的离心力，并与存水杯的内壁高速碰撞，而从气体中分离出来，沉淀于存水杯中。

然后，气体通过中间的滤芯，少量的灰尘雾状水被拦截而滤去，洁净的空气便从输出口输出。

挡水板是起防止杯中污水卷起而破坏分水过滤器的过滤作用。

污水由排水阀放掉。

分水过滤器的主要性能指标过滤度是指能允许通过的杂志颗粒的最大直径。

常用的规格有，，，四种，需要精过滤的还有，，，四种规格，以及其他规格如气味过滤等。

水分离率是指分离水分的能力，用符号表示。

式中分水过滤器前空气的相对湿度分水过滤器后空气的相对湿度规定分水过滤器的水分分离率不小于。

分水过滤器的其他性能滤灰效率指分水过滤器分离灰尘的质量和进入分水过滤器的灰尘质量之比。

流量特性表示定压力的压缩空气进入分水过滤器后，其输出压力与输入流量之间的关系。

在额定流量下，输入压力与输出压力之差不超过输入压力的。

油雾器油雾器是种特殊的注油装置。

当压缩空气流过时，它将润滑油喷射成雾状，随压缩空气起流进需要润滑的部件，达到润滑的目的。

油雾器的工作原理及结构油雾器分次油雾器和二次油雾器两种。

图所示为普通型油雾器次油雾器的结构图。

压缩空气从输入口进入后。

通过小孔进入截止阀由阀座钢球和弹簧组成，如图，在钢球上下表面形成压力差，此压力差被弹簧的弹簧力所平衡，而使钢球处于中间位置，因而压缩空气就进入贮油杯的上腔，油面受压，压力油经吸油管将单向阀的钢球托起，钢球上部管道有个边长小于钢球直径的四方孔，使钢球不能将上部管道封死，压力油能不断地流入视油器内，到达喷嘴小孔中，被主通道中的气流从小孔中引射出来，雾化后从输出口输出。

视油器上部的节流阀用以调节油量，可在滴范围内调节。

图油雾器其工作情况如图雾油器能在进气状态下加油，这时只要拧松油塞后，腔与大气相通而压力下降，同时输入进来的压缩空气将钢球压在阀座上，切断压缩空气进入腔的通道，如图所示。

又由于吸油管中单向阀的作用，压缩空气也不会从吸油管倒灌到贮油杯中，所以就可以在不停气状态下向油塞口加油。

加油完毕，拧上油塞，截止阀又恢复工作状态，油雾器又重新开始工作。

机械手控制系统设计机械手的控制系统相当于人的大脑，它指挥机械手的动作。

机械手的工作顺序应达到的位置，如手臂上下移动伸缩回转及摆动手腕上下左右摆动和回转手指的开闭动作，以及各个动作的时间速度等，都是在控制系统的指挥下通过每运动部件沿各坐标轴的动作按照预先整定好的程序来实现的。

般机械设备的控制系统，多着眼于自身运动的控制，而机械手的控制系统更注意本部与操作对象的关系。

因此，对于机械手的控制系统来说，无论多么高级的系统，如果不能按要求把工件搬运到指定的位置，都是毫无意义的。

控制系统的结构分类控制系统的结构般分为开换系统和闭环系统两种结构，如图图所示。

图开环控制系统的结构图闭环控制系统的结构闭环控制系统也叫反馈控制系统，是种不断把给定值和各控制量进行比较，使其偏差为零的控制系统。

而开环控制系统，即使有局部的小的闭环存在，但主要控制量是不用反馈控制的。

对比两者，通常闭环系统的抵抗外部干扰和系统中主要单元的特性变化参数变化和能力强，而开环系统较弱。

但是，机械手的闭环控制系统受各种因素的影响，如外部负荷力重力强制力，活动部分的内部摩擦，伺服阀的漂移滞后，比较仪伺服放大器的漂移，随动系统的粘滞性摩擦，反向电动势的影响等导致闭环控制系统产生静态误差。

因而闭环控制的精度和定位时间等控制性能也有定限度。

要超过闭环控制系统的控制性能的界限必须采用由最佳控制理论所规定的控制结构，其中有时采用开环控制。

因此要提高机械手的性能，应不局限于开环或闭环系统而吸收两者之长。

控制方式运动控制方式有点位控制和连续轨迹控制两种。

这两种控制方式的区别如图所示。

点位控制方式就是由点到点的控制方式，只对机械手运动部件手腕臂所应到达空间点的定位进行控制，而对两个定位点之间的运动轨迹则不加控制。

这种方式可达到较高的重复定位精度。

点位控制又分为两点控制和多点控制两种。

如果机械手抓取和放置工件的位置都是准确而固定的，如上下料专用机械手，可由挡块行程开关等来定位，采用起点和终点的两点控制方式。

通用机械手则要求多点定位，而且要经常更换设定位置，这时般装有位置检测器作为运动位置的反馈，即采用多点式控制。

两点的点位控制可用普通的继电器控制线路实现，多点式的点位控制则采用继电器顺序控制器可编程序控制器和微机控制系统等。

图点位控制和连续轨迹控制的区别连续轨迹控制方式不仅要控制行程中所有中间点的位置和终点位置，而且还应对运动轴同时