[科普中國]-工業(yè)機械手

組成

工業(yè)機械手主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)、控制系統(tǒng)和機座等四部分組成。

1．執(zhí)行機構(gòu)

執(zhí)行機構(gòu)包括以下幾部分：

(1)手爪它是直接抓取(夾緊或放松)工件(或工具)的構(gòu)件。常用的有鉗爪式、吸盤式和萬能式。

(2)手腕它是連接手爪和手臂的構(gòu)件，起支持手爪和擴大手臂動作范圍的作用。它可以實現(xiàn)回轉(zhuǎn)與擺動運動。有時，也可采用無手腕動作的機械手。

(3)手臂 它是支承手腕、手爪的構(gòu)件。一般可實現(xiàn)伸縮、升降及回轉(zhuǎn)擺動等運動。

(4)立柱 它是支承手臂等構(gòu)件的裝置，一般是固定不動的，因工作需要也有作橫向移動的，常稱可移動立柱。

(5)行走機構(gòu)它是機械手能完成遠距離操作的裝置，由滾輪和導(dǎo)軌或多桿機構(gòu)組成。

2．驅(qū)動機構(gòu)

驅(qū)動機構(gòu)是驅(qū)動手臂、手腕、手爪等構(gòu)件的動力裝置，通常有氣動、液壓、電動等三種形式。

3．控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是支配機械手按規(guī)定程序運動的裝置。它必須具備保存或記憶指令信息(如動作順序、到達位置和時間信息)的功能。能及時測量及處理信息，對機械手的執(zhí)行機構(gòu)發(fā)生控制指令，必要時還可發(fā)出故障報警。

4．機****座

機座是安裝機械手執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)等的基礎(chǔ)部件。2

規(guī)格工業(yè)機械手的規(guī)格參數(shù)是說明機械手規(guī)格和性能的具體指標(biāo)，一般包括以下幾個方面：

(1)抓重(又稱臂力)：額定抓取重力或稱額定負荷，單位為N(必要時注明限定運動速度下的抓重)。

(2)自由度數(shù)目和坐標(biāo)形式：機身、臂部和腕部等運動共有幾個自由度，并說明坐標(biāo)形式。

(3)定位方式：固定機械擋塊、可調(diào)機械擋塊、行程開關(guān)、電位器及其他各種位置沒定和檢測裝置；各自由度所設(shè)定的位置數(shù)目或位置信息容量；點位控制或連續(xù)軌跡控制。

(4)驅(qū)動方式：氣動、液動、電動或機械傳動。

(5)臂部運動參數(shù)：伸縮、升降、橫移、回轉(zhuǎn)、俯仰的位移范圍和速度。

(6)腕部運動參數(shù)：回轉(zhuǎn)、上下擺動、左右擺動、橫移的位移范圍和速度。

(7)手指夾持范圍(nlm)和握力(即夾緊力或吸力)(N)。

(8)定位精度：位置設(shè)定精度及重復(fù)定位精度(±m(xù)m)。

(9)程序編制方法及程序容量：如插銷板、二極管矩陣插銷板、一位機可編過程控制、多位機控制以及示教存儲等。

(10)受信、發(fā)信數(shù)引，聯(lián)鎖控制信號數(shù)日。

(11)控制系統(tǒng)動力：電、氣。

(12)驅(qū)動源：氣動的氣壓大??；液壓的使用壓力、油泵規(guī)格、電動機功率；電動的電動機類型、規(guī)格。

(13)輪廓尺寸：長(mm)×寬(mm)×高(mm)。

(14)重量：整機重量(kg)。3

特點工業(yè)機械手滿足了社會生產(chǎn)的需要，并帶來了經(jīng)濟收益。其特點包括：

①對環(huán)境的適用性強，能代替人從事危險，有害的操作，在長時間工作對人體有害的場所，機械手不受影響．只要根據(jù)工件環(huán)境進行合理沒計，選用適當(dāng)?shù)牟牧虾徒Y(jié)構(gòu)，機械手就可以在異常高溫或低溫、異常壓力和有害氣體、粉塵、放射線作用下工作。

②機械手能持久、耐勞，可以把人從繁重單調(diào)的勞動中解放出來，并能擴大和延伸人的功能。只要對機械手注意維護、檢修即能勝任長時間的單調(diào)重復(fù)勞動。

③動作準(zhǔn)確，可保證和提高產(chǎn)品的質(zhì)量，同時呵避免人為的操作錯誤。

④通用性、靈活性好，特別是通用工業(yè)機械手，能適應(yīng)產(chǎn)品品種迅速變化的要求，滿足柔性生產(chǎn)的需要。這是因為機械手動作程序和運動位置(或軌跡)能靈活改變，具有眾多的自由度，能迅速改變作業(yè)內(nèi)容，滿足生產(chǎn)的要求。作為中、小批量生產(chǎn)自動化最能發(fā)揮其效用。

⑤采用機械手能明顯地提高勞動生產(chǎn)率和降低成本。3

分類1．按使用范圍分

(1)專用機械手它是附屬于主機，具有固定(有時可調(diào))程序而無獨立控制系統(tǒng)的機械裝置。專用機械手具有動作少，工作對象單一，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠等特點，適用于大批量自動化生產(chǎn)。目前在輕工、電子行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

(2)通用機械手它是一種具有獨立控制系統(tǒng)、程序可變、動作靈活多樣的機械手。通用機械手的工作范圍大，定位精度高，通用性強，適用于不斷變換生產(chǎn)品種的中、小批量自動化生產(chǎn)，在柔性自動生產(chǎn)線中得到廣泛應(yīng)用。

2．按驅(qū)動方式分

(1)機械傳動機械手它是由機械傳動機構(gòu)(凸輪、連桿、齒輪、齒條等)驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。它的主要特點是運動準(zhǔn)確可靠、動作頻率高，但結(jié)構(gòu)尺寸較大，動作程序不可變。一般用作自動機的上料或卸料裝置。

(2)液壓傳動機械手 它是以油液的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。抓重能力大，結(jié)構(gòu)小巧輕便，傳動平穩(wěn)，動作靈便，可無級調(diào)速，進行連續(xù)軌跡控制。但因油的泄漏對工作性能影響較大，故它對密封裝置要求嚴格，且不宜在高溫或低溫下工作。

(3)氣動傳動機械手它是利用壓縮空氣的壓力，來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。其主要特點是介質(zhì)來源方便，氣動動作迅速，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，能在高溫、高速和粉塵大的環(huán)境中工作。但由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，且因氣源壓力低，只宜輕載下工作。

(4)電力傳動機械手它是由特殊設(shè)計的電動機、直線電機或步進電機直接驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。因不需中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)，故結(jié)構(gòu)簡單，其中直線電機機械手的運動速度快，行程長，使用和維護方便。目前機械設(shè)計正朝“機電一體化”方向發(fā)展，采用電力直接驅(qū)動機械手將日益增多。1

應(yīng)用工業(yè)機械手在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用極為廣泛，大致有以下幾方面：

①實現(xiàn)單機自動化：各類半自動機床的自動上下料。

②組成自動生產(chǎn)線：在單機自動化的基礎(chǔ)上，自動裝卸和輸送工件，可以使一些單機連接成自動生產(chǎn)線。

③特殊工作環(huán)境：如高溫(熱處理、鍛造、鑄造等)、有毒有害、星際探索、海底資源開發(fā)等環(huán)境采用機械手(或自動或遙控)代替人進行作業(yè)。3