机械手的设计方案 

机械手的设计方案

1.机械手的坐标型式与自由度

按机械手手臂的不同运动形式及其组合情况,其坐标型式可分为直角坐标

式、圆柱坐标式、球坐标式和关节式。由于本机械手是多功能机械手,在工作

时手臂具有升降、收缩及回转运动,因此,采用圆柱座标型式。相应的机械手

具有三个自由度,为了弥补升降运动的行程较小的缺点,增加手臂摆动机构,

从而增加一个手臂上下摆动的自由度。

图2-1机械手的运动示意图

2.机械手的手部结构方案设计

为了使机械手的通用性更强,把机械手的手部结构设计成复合式结构,机

械手有四个抓,在手腕上90度均匀分布,每个抓尖和手腕中央有负气流吸盘和

压力感应器,可以控制每个抓的抓握度。能够适用抓取各种形状和材质的物料

3.机械手的手腕结构方案设计

考虑到机械手设计的简单性,因此假设物料和手腕在同一轴线上,所以手

腕必须设有回转运动才可满足工作的要求因此,手腕设计成回转结构,实现

手腕回转运动的机构为回转单叶液压缸。

4.机械手的手臂结构方案设计

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、左

右回转和降或俯仰运动。手臂的回转和升降运动是通过立柱来实现的,立柱

的横向移动即为手臂的横移。手臂的各种运动由液压缸来实现。

5.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,因此我们采用可编程序控制

器PLC对机械手进行控制。当机械手的动作流程改变时,只需改变PLC程序即

可实现,非常方便快捷。

6.机械手的主要参数

机械手的最大抓重是其规格的主参数,由于是采用液压方式驱动,因此负

重范围大,查阅相关机械手的设计参数,结合工业生产的实际情况,本设计设

计抓取的工件质量为50公斤。

基本参数运动速度是机械手主要的参数。操作节拍是对机械手速度的要求,

设计速度过低限制了它的使用范围[10]。从而影响机械手动作快慢的主要因素

是手臂伸缩及回转的速度。该机械手最大移动的速度设计为最大回转的速度

设计为。平均移动的速度为。平均回转的速度为。机械手动作时有启动、停止

过程,加、减速度存在,用速度一行程曲线来说明速度特性较为全面,因为平

均速度与行程有关,故用平均速度表示速度的快慢更为符合速度特性除了运

动速度以外,手臂设计的基本参数还有工作半径大部分机械手设计成相当于

人工坐着或站着的空间。过大的伸缩行程和工作半径,必然带来偏重力矩增大

而刚性降低。根据统计和比较,该机械手手臂的伸缩行程定为2000mm,最大工

作半径约为3400mm手臂升降行程定为100mm定位精度也是基本参数之一