1、驱动系统特点的基础上，综合上述各因素，充分论证其合理性可行性经济三自由度多工位冲床专用机械手设计摘要记忆人们给予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，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。四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。机械手的分类工业机械手的种类很多，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独立控制系统的机械装置。。

2、。目前，在国外，也在研究用碳纤维复合材料制造机械手手臂。碳纤维复合材料抗拉强度高，抗振性好，比重小其比重相当于钢的，相当于铝合金的，但是，其价格昂贵，且在性能稳定性及制造复杂形状工件的工艺上尚存在问题，故还未能在生产实际中推广应用。目前比较有效的办法是用有限元法进行机械手手臂结构的优化设计。在保证所需强度与刚度的情况下，减轻机械手手臂的重量。.机械手各关节的轴承间隙要尽可能小，以减小机械间隙所造成的运动误差。因此，各关节都应有工作可靠便于调整的轴承间隙调整机构。.机械手的手臂相对其关节回转轴应尽可能在重量上平衡，这对减小电机负载和提高机械手手臂运动的响应速度是非常有利的。在设计机械手的手臂时，应尽可能利用在机械手上安装的机电元器件与装置的重量来减小机械手手臂的不平衡重量，必要时。

3、统具有速度快，系统结构简单，维修方便价格低等特点。适用于中小负荷的机械手中采用。但是因难于实现伺服控制，多用于程序控制的机械手中，如在上下料和冲压机械手中应用较多。.电动驱动系统由于低惯量大转矩的交直流伺服电机及其配套的伺服驱动器交流变频器直流脉冲宽度调制器的广泛采用，这类驱动系统在机械手中被大量采用。这类驱动系统不需要能量转换，使用方便，噪声较低，控制灵活。大多数电机后面需安装精密的传动机构。直流有刷电机不能直接用于要求防爆的工作环境中，成本上也较其他两种驱动系统高。但因为这类驱动系统优点比较突出，因此在机械手中被广泛的使用。设计机械手时，驱动系统的选择，要根据机械手的用途作业要求机械手的性能规范控制功能维护的复杂程度运行的功耗性价比以及现有的条件等综合因素加以考虑。在注意各。

4、三自由度多工位冲床专用机械手设计摘要要求的工作空间内的运动。在进行机械手手臂设计时，要遵循下述原则.应尽可能使机械手手臂各关节轴相互平行相互垂直的轴应尽可能相交于点，这样可以使机械手运动学正逆运算简化，有利于机械手的控制。.机械手手臂的结构尺寸应满足机械手工作空间的要求。工作空间的形状和大小与机械手手臂的长度，手臂关节的转动范围有密切的关系。但机械手手臂末端工作空间并没有考虑机械手手腕的空间姿态要求，如果对机械手手腕的姿态提出具体的要求，则其手臂末端可实现的空间要小于上述没有考虑手腕姿态的工作空间。.为了提高机械手的运动速度与控制精度，应在保证机械手手臂有足够强度和刚度的条件下，尽可能在结构上材料上设法减轻手臂的重量。力求选用高强度的轻质材料，通常选用高强度铝合金制造机械手手臂。

5、了结构稳定性的问题。按照抓取工件的要求，本机械手的手臂有三个自由度，即手臂的伸缩横移和升降运动。手臂的横移升降运动是通过立柱来实现的。手臂的各种运动由气缸来实现。图机械手手抓部分将结构图.机械手的驱动方案设计工业机械手的驱动系统，按动力源分为液压气动和电动三大类。根据需要也可这三种基本类型组合成复合式的驱动系统。这三类基本驱动系统的主要特点如下。.液压驱动系统由于液压技术是种比较成熟的技术，它具有动力大力或力矩与惯量比大快速响应高易于实现直接驱动等特点。适合于在承载能力大，惯量大以及在防火防爆的环境中工作的机械手。但是，液压系统需要进行能量转换电能转换成液压能，速度控制多数情况下采用节流调速，效率比电动驱动系统低，液压系统的液体泄露会对环境产生污染，工作噪音也较高。.气动驱动系。

6、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，适用于大批量的自动化生产的自动换刀机械手，如自动机床自动线的上下料机械手。通用机械手它是种具有独立控制系统的程序可变的动作灵活多样的机械手。格性能范围内，其动作程序是可变的，通过调整可在不同场合使用，驱动系统和控制系统是独立的。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，只能是点位控制可以是点位的，也可以实现连续轨控制，伺服型具有伺服系统定位控制系统，般的伺服型通用机械手属于数控类型。二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。

7、要设计平衡机构来平衡手臂残余的不平衡重量。.机械手手臂在结构上要考虑各关节的限位开关和具有定缓冲能力的机械限位块，以及驱动装置，传动机构及其它元件的安装。结合具体的工作情况，本设计采用连杆杠杆式的手爪。驱动活塞往复移动，通过活塞杆端部齿条，中间齿条及扇形齿条使手指张开或闭合。手指的最小开度由加工工件的直径来调定。本设计按照工件的直径为来设计。手爪的具体结构形式如图所示机械手的垂直手臂大臂升降和水平手臂小臂的伸缩运动都为直线运动。直线运动的实现般是气动传动，气压传动以及电动机驱动滚珠丝杠来实现。考虑到搬运工件的重量较大，考虑加工工件的质量达，属中型重量，同时考虑到机械手的动态性能及运动的稳定性，安全性，对手臂的刚度有较高的要求。综合考虑，两手臂的驱动均选择气压驱动方式，通过气压缸。

8、小型计算机进行控制。.国内外发展状况国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势工业机器人性能不断提高高速度高精度高可靠性便于操作和维修，而单机价格不断下降，平均单机价格从年的.万美元降至年的万美元。机械结构向模块化可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机减速机检测系统三位体化由关节模块连杆模块用重组方式构造机器人整机国外已有模块化装配机器人产品问市。工业机器人控制系统向基于机的开放型控制器方向发展，便于标准化网络化器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构大大提高了系统的可靠性易操作性和可维修性。机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置速度加速度等传感器外，装配焊接机器人还应用了视觉力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉声觉力觉触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控。

9、的直接驱动，气压缸既是驱动元件，又是执行运动件，不用再设计另外的执行件了而且气压缸实现直线运动，控制简单，易于实现计算机的控制。因为气压系统能提供很大的驱动力，因此在驱动力和结构的强度都是比较容易实现的，关键是机械手运动的稳定性和刚度的满足。因此手臂气压缸的设计原则是缸的直径取得大点在整体结构允许的情况下，再进行强度的较核。同时，因为控制和具体工作的要求，机械手的手臂的结构不能太大，若仅仅通过增大气压缸的缸径来增大刚度，是不能满足系统刚度要求的。因此，在设计时另外增设了导杆机构，小臂增设了两个导杆，与活塞杆起构成等边三角形的截面形式，尽量增加其刚度大臂增设了四个导杆，成正四边形布置，为减小质量，各个导杆均采用空心结构。通过增设导杆，能显著提高机械手的运动刚度和稳定性，比较好的解。

10、它的主要特点是运动准确可靠，用于工作主机的上下料。动作频率大，但结构较大，动作程序不可变。电力传动机械手即有特殊结构的感应电动机直线电机或功率步进电机直接驱动执行机构运动的械手，因为不需要中间的转换机构，故机械结构简单。其中直线电机机械手的运动速度快和行程长，维护和使用方便。此类机械手目前还不多，但有发展前途。三按控制方式分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置，不能控制其运动轨迹。若欲控制的点数多，则必然增加电气控制系统的复杂性。目前使用的专用和通用工业机械手均属于此类。连续轨迹控制它的运动轨迹为空间的任意连续曲线，其特点是设定点为无限的，整个移动过程处于控制之下，可以实现平稳和准确的运动，并且使用范围广，但电气控制系统复杂。这类工业机械手般采。

11、制多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。美国发射到火星上的“索杰纳”机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。机器人化机械开始兴起。从年美国开发出“虚拟轴机床”以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之，纷纷探索开拓其实际应用的领域。我国的工业机器人从年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”“八五”科技攻关，目前己基本掌握了机器人操作机的设计制造技术控制系统硬件。

12、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。其主要特点是介质李源极为方便，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。。

参考资料：

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