（CAD图纸全套）通用型气动工业机器手结构及控制设计（含说明书）

目前国内外主要应用的机器人有工业机器人，极限作业机器人和服务机器人。

服务机器人的应用随着社会需求的不断扩大，随之出现了包括些国家开发像高层建筑的清洗机器人，汽车加油机器人，导盲机器人，导游礼仪机器人，家务机器人，表演娱乐机器人。

.课题的来源主要目的课题的提出本课题来源于企业实际生产中的应用，随着我国老龄化的提前到来，在全国各地出现了缺工现象，迫切要求我们提高劳动生产率，降低工人的劳动强度，提高我国工业自动化水平势在必行，本设计的目的就是设计个气动搬运机械手，应用于工业自动化生产线，把工业产品从条生产搬运带另外条生产线，实现自动化生产，减轻产业工人大量的重复性劳动，同时又可以提高劳动生产率。

课题的主要任务随着工业机械化和自动化的发展以及气动技术自身的些优点，气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业。

本课题设计的机械手，它采用气动驱动，控制。

气动机械手作为机械手的种，它具有结构简单重量轻动作迅速平稳可靠节能和不污染环境等优点。

气动机械手的发展和应用，将会大大提高自动化生产的效率，而通用型的设计能够满足多种不同用途的需求，真正实现机多用的生产需求。

此次设计的机械手是通用气动上下料机械手，采用圆柱坐标型，自由度为个，基本满足在上下料中对位置的要求。

本课题是对机械手的部分进行设计，包括手部，手腕，手臂的机械结构，并通过计算进行校核。

在驱动方面，采用气动的驱动方式，并绘出气动原理图控制的方面，将采用的控制方法，要选取合适的型号，根据机械手的工作流程编制出程序，并画出梯形图。

机械手的总体设计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。

在程序控制的条件下，采用气压传动方式，来实现执行机构的相应部位根据规定要求，有顺序，有运动轨迹，有定速度和时间的动作。

同时按其控制系统的信息对执行机构发出各种指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。

位置检测装置可以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，使执行机构以定的要求达到设定位置。

本次设计的机械手是通用气动上下料机械手，是种适合于成批或中小批生产的可以通过改变动作程序进行自动搬运，运动强度较大和操作频繁单的生产场合。

.机械手的坐标类型选定和自由度的选取根据机械手手臂的坐标形式来分，坐标形式可分为直角坐标型圆柱坐标型球坐标型关节坐标型和平面关节型。

其中圆柱坐标型机械手结构紧凑，运动直观性强，占地小而工作范围大，运动精度和定位精度较高，因此本设计采用圆柱坐标型。

本此设计机械手在上下料时手臂具有伸缩升降和回转运动，因此机械手就具有了三个自由度，为了在取料过程中能够更方便的拾取，因而手腕部分增加个自由度。

图机械手的手指手腕手臂的运动示意图.机械手的手部结构方案设计本次设计的是通用型气动上下料机械手，因此为了实现通用性，把机械手的手部结构设计成可更换的结构，当工件是棒料时，使用夹钳式手部当工件是板材时，使用气压式吸盘。

.机械手的手腕结构方案设计考虑到机械手的通用性，因此手腕设有回转运动，实现手腕回转运动的机构为回转气缸。

.机械手的手臂结构方案设计本次设计机械手在上下料时手臂具有伸缩升降及回转运动。

手臂的回转和升降运动是通过立柱来实现的。

手臂的运动都采用气缸来实现。

.机械手的驱动方案设计本次设计机械手采用气压传动方式，因为气压传动系统的动作迅速，反应灵敏，阻力损失和泄漏较小，成本也较低廉。

.机械手的控制方案设计考虑到机械手的通用性，同时使用点位控制，因此采用可编程序控制器对机械手进行控制，只需改变程序就能改变机械手的动作流程，非常方便快捷。

.机械手的设计参数用途用于车间搬运。

在工业生产线中，机械手具有很广泛的用途。

它是工作抓取和装配系统中的个重要组成部分。

它的基本作用是从指定位置抓取工件运送到另个指定的位置进行装配。

机械手臂代替了人工的繁杂劳动，并且操作精度高，提高了产品质量和生产效率。

设计技术参数抓重夹钳式手部气压式吸盘自由度数个自由度坐标型式圆柱坐标型最大工作半径手臂最大中心高手臂运动参数伸缩行程运动速度升降行程运动速度回转范围回转速度手腕运动参数回转范围回转速度手指夹持范围棒料片料面积不大于.定位精度气动方式气压传动控制方式点位程序控制采用.机械手的机械系统设计.机械手的运动概述机械手的运动，可以从机械手的自由度，工作空间和机械结构类型等三方面来讨论。

机械手的运动自由度机械手的运动自由度是指确定个机械手操作位置时所需要的独立运动参数的数目，自由度时表示工业机器人动作灵活程度的参数。

自由度越多，灵活性越好，但结构和控制越复杂。

机械手的工作空间工作空间是指机械手正常运行时，手部参考点能在空间活动的最大范围，是机械手的主要技术参数，工作空间图如图所示。

图工作空间图机械手的机械结构类型机器人的机械结构类型特征，用它的结构坐标形式和自由度表示。

自由度时表示工业机器人动作灵活程度的参数，以直线运动和回转运动的独立运动数表示。

工业机器人的自由度越多，灵活性越好，但结构和控制越复杂。

.机器人的运动过程分析工业机器人的运动过程中各动作如表所示。

表工业机器人的运动过程中各个动作机械手开机，处于位工步旋转至位工步二手臂下降工步三手腕旋转工步四手臂伸出工步五夹紧工件工步六手臂收缩工步七手臂上升工步八旋转至位工步九手臂下降工步十手腕旋转工步十手臂伸出工步十二放松工件工步十三手臂上升工步十四实现运动过程中的各个工步是由机械手的控制系统和各种检测元件来实现的，主要强调的是机械手对工件的定位夹紧的准确性。

其运动的控制系统采用微机控制，在此次设计中选择作为控制系统，在各种元件检测的实现上，采用霍尔传感器来实现。

机械手的手部结构设计工业机器人的手部可称作夹持器或末端执行器，是附加在机器人手腕上的专用装置工具或手爪当需要完成规定作业任务时。

手部是工业机器人直接握持工具件的部件，它具有人手的些特征，且对人手的部分功能能够进行模仿。

它主要实现的动作包括提抓弧焊焊具自动装配用工具喷漆用喷枪喷水加工工具和加热喷灯等。

利用不同的工具安装能够简化机械结构，减轻机械本身重量使工作更可靠。

手指作为和物件直接接触的部件，手部对工件的松开和夹紧，都是通过手指的张合来实现的。

.手指的形状和分类手指结构取决于被抓取工件表面形状被抓部位和物件的重量及尺寸。

常用的指形有平面形面和曲面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，按其握持工件的工作原理，可分为夹持式和吸附式。

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