学文网机械手篇1
关键字：机械手 控制器 仿人操作
机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率：可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用。机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够***的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。
机械手的组成
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。
（一）执行机构
包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。
1、手部
即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手在本课题中我们采用夹持式手部结构。夹持式手部由手指（或手爪）和传力机构所构成。手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。回转型手指结构简单，制造容易，故应用较广泛。平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位（是外廓或是内孔）和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、V形面的和曲面的：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等。而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。传力机构型式较多时常用的有：滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母弹簧式和重力式等。
2、手腕
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）。
3、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。工业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。
4、立柱
立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，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。机械手的立柱因工作需要，有时也可作横向移动，即称为可移式立柱。
5、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，可在机座上安滚轮式行走机构可分装滚轮、轨道等行走机构，以实现工业机械手的整机运动。滚轮式布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。
6、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。
（二）驱动系统
驱动系统是驱动工业机械手执行机构运动的动力装置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、机械传动。控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统。目前工业机械手的控制系统一般由程序控制系统和电气定位（或机械挡块定位）系统组成。控制系统有电气控制和射流控制两种，它支配着机械手按规定的程序运动，并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。
（三）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。目前工业机械手的控制系统一般由程序控制系统和电气定位（或机械挡块定位）系统组成。控制系统有电气控制和射流控制两种，它支配着机械手按规定的程序运动，并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，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置。
参考文献：
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[2]蔡自兴.机器人学的发展趋势和发展战略.机器人技术,2001:4
[3]金茂青,曲忠萍,张桂华.国外工业机器人发展势态分析.机器人技术与应用,2001:2
机械手篇2
关键词：机构分析；机械手；驱动系统
中***分类号：TH16 文献标识码：A
1.总体结构
机床桁架机械手的设计和分析，可以从两部分分析，一部分是桁架，另一部分是机械手，对于桁架的分析，可以简化成梁的分析，它的机构就类似于力学当中的结构梁，从力学的角度分析，可以将机床桁架与简支梁做横向对比，可以通过简支梁的弯矩***分析桁架，增加机械手对桁架的作用力，我们可以画出如***1所示的力学分析***。在机床上桁架机械手有着很高的要求，要求机械手有着效率高、可靠性强的要求，对于桁架的立柱选择，它要使桁架支撑稳定，同时也要节省机床的整体空间，而对于大多数立柱的结构，都选取钢结构。
2.机械手及手臂
2.1 机械手
桁架机械手的作用就是起到运输的作用，它是使工件在上下料的轨道与机床内之间移动，将加工后的零件从机床上拿出，再将要加工的零件从轨道上拿起，放到机床上。主要的动作就是：爪张开，抓取，升降，左右移动。对于机械手的手爪设计有很多种方案和形式，可以根据不同的需求，选择不同的设计方法。如D2所示。
（1）机械自锁手爪：对于这种结构，设计者们非常喜欢，因为这种结构很受消费者的喜欢，它的结构比较简单，但是在对抓取上也做了复杂的设计，为了防止在夹持零件时候脱落，增加了自锁装置。
连杆杠杆式手爪：这种结构可以从名字上得到启发，它的设计就是利用机械连杆机构，通过连杆和杠杆的传递，使手爪夹持和松开，但这种机构有一个缺点，就是夹持力比较大。
齿轮齿条式手爪：这种机构的传递性最好，动作反应速度最快，它是通过齿轮之间的传动来控制手爪，可以实现速度上的突破。
2.2 手臂
对于桁架上机械手的手臂设计时，要考虑机械手臂的载荷，在运动上要实现快速运动，但在机构上也要能承受力。在机床桁架上的机械手一般做直线运动，所以在考虑手臂设计时候，一般选择液压直接驱动手臂，在机械手臂的液压缸选用上，要使液压缸的直径大一些，这样手臂的整体强度比较高，而对于液压缸的校核可以通过以下公式进行核对：
活塞杆直径的校核公式：
式中：F――活塞杆上的作用力；[σ]――活塞杆材料的许用应力。
缸体壁厚的校核公式：
式中：D――缸筒内径；py――缸筒的试验压力。
桁架机械手的运动为机械手在桁架上做水平运动，到达指定位置后，机械手下降运动，手爪夹紧工件，带动工件上升，逆向运动，将零件放置到轨道上，手爪松开，在这个期间内，有几个位置PLC控制限位器，分别在机械手的下降和上升停止的时候。在机械手将零件从机床夹持时候，下一个工件到待定区域，机械手结束这个动作后，回到待加工零件位置处，机械手下降，夹持零件，将零件放置到机床内，机械手回到初始位置，PLC停止脉冲输出，机床进行加工，机械手完成运动，桁架机械手往返做以上运动。
3.驱动系统
对于机床桁架机械手驱动方式的选择可分为回转型和移动型，是通过手指的方法区分，要是通过机械手夹持的不同可以分为内外两种。
（1）气动驱动方式：这种控制方式是通过电磁阀来控制机械手，在通过利用气流调节阀来控制机械手的运动速度，这种驱动的成本比较低，因为得到气体成本低。
（2）电动驱动方式：在机床桁架机械手设计上，这种驱动方式使用最频繁，因为机床也需要用电，而这驱动系统只是需要利用电机，就可以达到速度上的控制。
（3）液压驱动方式：液压驱动方式是通过液压系统进行控制，它的好处就是可以实现连续位置控制，同时传动刚度也大，液压驱动一般选择液压马达作为动力源，液压驱动元件的特点见表1。
结语
随着国内不断地发展，劳动力成本的不断提升，机床在自动化行业欢迎程度也随之提高，但同时也要将机床的配套设施提高上去，尤其对于生产大批零件，机械手也变得尤为重要。对于现代工业发展来说，机械手的发展速度还是不是很快，对于机械手的控制上要采用PLC控制是最方便的，而对于机械手的发展要不断去开发，团结思想，通过集体设计者们的努力，不要客观地设计，要将多元素有机结合起来。
参考文献
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[4]刘明宝，吕春红，张春梅.机械手的组织机构及其技术指标的确定[J].长春工业大学学报，2004：621-623.
机械手篇3
一、引言
气动机械手臂是气动技术在机械加工领域运用最多的一种技术，其具有质量好，重量轻，操作简单，性能稳定以及环保节能灯特点。气动机械手臂主要采用模块化的设计模式，尤其是使用当前传输技术的气动机械手臂，使用可多次编程的阀岛技术进行控制，同时，其气动伺服系统，也全部采用模块化的设计进行组装，便于进行精确定位 [1]。
本文的核心内容是研发构建一种定位精确、适用性广的气动机械手臂，对研发过程中具体涉及的机械原理和系统配置进行了研究，设计了基于三菱的FX2N可编程控制器的控制系统的硬件和软件。
二、气动机械手臂总体结构设计方案
气动机械手臂有多种类型，根据具体运动模式，可以区分为圆柱坐标、球式坐标、直角坐标和关节式四种机械类型[2]。机械手臂的运行组件由主体和辅助部件组成。用来改变抓取对象的空间位置的组件称为主运动部件，主要包括手臂部位和立柱部位，而单纯改变抓取对象方位和状态、不涉及空间位置改变的组件就是辅助运动部件，主要有手腕和手指部位。
气动机械手臂的工作为两个位置点之间的材料移动工作，因此机械手臂要具有基本的升降、回转和伸缩能力，因此，这里采取圆柱坐标式构造模式，此处机械手臂保留三个自由度，即升降自由度（用x表示、包含上升下降两参数）、回转自由度（用θ表示，有正转反转两个参数）和伸缩自由度（用r表示，分为伸展和收回两个动作）。该机械手臂的运动模式如***1所示。
***1 机 械 手 臂 运 动 简 ***
三、控制系统的功能及结构分析
控制系统的设计首要问题是如何选择一台理想的PLC（主要是规格和型号），其次是PLC的I/O（输入/输出）点和设备的配置。然后是程序流程设计与程序编制[3]。
1、直线控制单元的控制
如***2所示为气缸的位置控制器及其构成***。***中气管线路用虚线代表，电线或电缆用实线表示。控制器的信号来自PLC，PLC是这部分的核心，通过磁传感器识别气缸到达的位置，达到实时精准地控制气缸。
2、 PLC控制硬件
要实现系统的主要功能，就必须对此气动机械手的每一个动作都要求要有一个手控的按键。为保证机械手执行工作的准确性，就要求在程序设计时要考虑到相互牵连的功能。在现实情况中，控制机械手的启动按键和停止按键必须要在一起的，这主要在于设置控制机械手的启停时考虑到节省PLC的输入输出点数这个因素。系统在运转时，要保证机械手的工作在一个正常的循环周期内。在设计时考虑到在机械手在进行每一个周期的工作时，机械手的设定值按系统主体需要设定，比如正转、反转、上升、下降、伸出、缩回、加紧、放松。每次开始前，需重新设定，使机械手回到原来的位置，进行工作，也就是所谓的“回原点”。对于回原点，包括自动式和手动式。根据系统需要选择PLC的型号，并对PLC端的输入输出点进行I/O分配，相关的分配表如表1所示。
***2 直线控制单元构成***
3、PLC控制软件
在连续模式下，机械手的运行是按照操控主体的初始设定进行的，要保证整个连续模式下的系统的高效运行[4]，就要求在操作之前检验整个系统的操作是否处在真正的设定值上。整个操作可利用各个具体的操作按键操控气缸的运行，在到达相对应的初始位置时再对气缸的运动进行减压、停止，这就保证了整个系统合理有效的会到初始值的原点。对于正处于连续模式的机械手来说，当系统被手动操控回到原始位置时，整个系统会自觉的进入到下一个正常的循环中。***3所示为循环动作梯形***。
***3 循环动作程序段
四、结论
对气动机械手的构造进行模块化整理，对气动机械手的整体进行相关的分析和设计，对其气动位置控制系统进行了深入研究，对气动机械手的控制系统的硬件、软件进行了设计。经过调试运行，达到了预定效果。实践证明，所开发的以PLC为核心的气动机械手控制系统，运行可靠性高，操作简单方便，环境适应性强。
参考文献
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[3]劳俊，伍世虔，杨叔子.模块化与现代制造技术[J]..制造技术与机床.2004（9）： 40～42 .
机械手篇4
关键词:采摘机器手;结构设计;农业生产
中***分类号: TP241.2 文献标识码:A 文章编号:1674-0432(2010)-10-0118-1
1 采摘机械手的结构设计
结构设计通常是在确定机构的选型之后进行的,要使其满足构件的运动特征要求,并考虑构件的经济性和可行性,所以应优选那些合理的、实用的、简单的结构型式。尽可能的采用标准件、采用模块式结构、提高工艺性、外观造型美观大方,要便于装配、调整和维修,降低成本,保证工作的安全可靠性。
1.1 机构选型
机构需要能够很好地躲避障碍物,具有最佳的工作空间,尽量少的自由度以及合理的结构,而且在作业的过程中能够很好的避开运动死区的位置。
1.2 参数设计
采用优化方法进行机械手构件尺寸综合的数学模型为:
minF(X) X∈Rm
约束条件:xi≥ximin(i=1,2,3…m)
qjmin≤qj≤qjmax(j=1,2,…n)
其中:m为未知结构参数的数目;n为机器人关节数目;qj为第j关节的运动参数。
1.3 结构设计
1.3.1 肩部结构 采摘机械手的肩部结构可设计为三个关节,采用球面副结构。关节1结构采用圆筒型的空心轴,用2个圆锥滚子轴承支承,使轴承之间的间隙可以进行调整。该结构具有承载能力大、旋转精度高、可在空心轴的空隙内走线、刚性好、结构简单的特点。关节2结构采用两端支承的空心轴,采用该结构可以使占地大的电机的一部分安装在空心轴内,减小了电机在外部的长度,减小了机构的整体尺寸,美化了外观。而且,提高的了支承的刚性,简化了结构,使运动更加灵活轻巧。关节3采用与机械手大臂的壳体组合为一体的结构,该结构最大的特点是使得整个电机安装在机构的内部,而且关节驱动的输出轴设计有卸荷结构,工作时,使跟其相连的关节4的部件和机械手小臂由于自身重力产生的重力矩不直接作用在输出轴上,而是利用2个轴承传递到机械手大臂的壳体上,由壳体承担重力矩。该结构刚性好,运动灵活可靠、精度高;整体结构紧凑、模块化;装拆方便、便于进行调试和维修。
***1 关节1结构 ***2 关节2结构
1.3.2 手部结构 机械手的腕部处在手臂的末端,体积不易过大,运动也要简单可行,并实用,故采用类似Cincinnati-T3系列的手腕结构比较适宜。因为Cincinnati-T3结构紧凑,体积小,运动传递的方式简单实用,符合结构设计的要求,运动范围也大。但结构太复杂,在满足设计和性能要求的前提下,将其结构简化设计如***4所示。简化后的结构全部采用标准的锥齿轮,简化了零部件的结构,并增加可调整环节,有效的改善了机构加工的工艺性,更便于机构的装配、调试和维修。腕部结构的运动运用轴套传递,其驱动装置安装在远离机械手腕部的小臂另一端,起了平衡配重的作用。结构中的三根轴轴线相交于球心点,这对于求解位置的反解非常方便。
***3 关节3结构 ***4 手腕示意***
1.3.3 驱动装置 驱动装置采用一体化结构,统一协调电机、减速器、制动器、光电编码器的结构与尺寸,紧凑了机械手的结构,减小了体积和重量,外型整齐美观,装配、调试和维修也很方便。
1.3.4 材料 需在保证采摘机械手的刚度和强度的前提下,尽可能的减轻运动部件的重量,减小工作时运动部件的驱动力矩和转动惯量,提高机械手的动力性能。故肩部、末端执行器等运动零件适合采用铝合金材料,减少运动惯量和驱动力矩。基座部分的零件可采用铸铁和钢材,提高整机的稳定性。
1.3.5 成本 设计时,在满足机械手性能要求的同时还应该注意降低成本,尽量使结构简单,标准化、模块化,减少研究的经费。
2 结束语
机械手篇5
他叫谢元立，1988年，职高毕业考进长客焊接车间水箱工段。1999年，长客开始大批量引进机械手，他过五关斩六将，经过考试如愿以偿当上了机械手班班长，从此步入了一片崭新的技术天地。
机械手虽焊得又好又快，但厂里每上新产品，都得花大价钱请老外重新编程。“编程绝不能受制于人！”谢元立暗下决心，要像成为手工焊状元那样，当机械手焊接的行家里手。从最基础的计算机原理开始，谢元立开始了艰难的自学之旅。经过四年的钻研，他逐渐掌握了4种不同的编程方法，并确立了新目标：开发大型程序，不仅要让机械手更大范围地将一线焊工从繁忙的岗位劳动中***出来，还要力争达到手工焊不能实现的新高度！
“通过调整快门和光圈，单反相机能拍出无限种效果的照片；通过不断开发新程序，焊接机械手也可以无限拓展应用领域。”怀着这份雄心壮志，谢元立带领工友们马不停蹄地挑战新领域，不断把“不可能”变为“可能”。
“长客制造”城轨地铁车的转向架横梁，80%以上是横梁管配纵梁的结构。因结构复杂，工人施焊时几乎看不到焊缝状况，兼之焊缝多为弧形，一直是手工焊接的难点，经常出现质量缺陷。为此，谢元立主动担当起开发相关机械手焊接程序的重任，如期编制出了总长超过1000步的大型机械手程序，达到了手工焊接无法企及的性能与质量标准，填补了公司又一项技术空白，在这道工序上彻底用机械手取代了手工焊。
目前，这一创新已广泛应用于北京15号线地铁车、香港地铁车、巴西EMU电动车组等项目的转向架制造过程中。2014年，该技术创新获得铁道行业质量管理小组活动成果优胜奖。
在谢元立眼中，机械手设备的性能开发永无止境。
机械手篇6
关键词：机械手；plc；液压伺服定位；电液系统
目 录
第1章 前言............................................................. 1
1.1 选题背景. 1
1.2 设计目的. 1
1.3 发展现状和趋势. 1
第2章 机械手各部件的设计. 3
2.1机械手的总体设计. 3
2.1.1 机械手总体结构的类型. 3
2.1.2 具体设计方案. 4
2.2机械手手爪结构的设计. 4
2.2.1 设计要求. 4
2.2.2 驱动方式. 5
2.2.3 典型结构. 5
2.2.4 具体设计方案. 6
2.3机械手手腕结构的设计. 7
2.3.1 手腕结构的设计要求. 7
2.3.2 具体设计方案. 7
2.4机械手手臂构的设计. 8
2.4.1 手臂结构的设计要求. 8
2.4.2 具体设计方案. 8
2.5机械手腰座结构的设计. 9
2.5.1 腰座结构的设计要求. 9
2.5.2 具体设计方案. 9
2.6机械手的机械传动机构的设计. 10
2.6.1 传动机构设计应注意的问题. 10
2.6.2 常用的传动机构形式. 10
2.6.3 具体设计方案. 11
2.7机械手驱动系统的设计. 12
2.7.1 常用驱动系统及其特点. 12
2.7.2 具体设计方案. 12
2.8机械手手臂的平衡机构设计. 12
2.8.1 平衡机构的形式. 12
2.8.2 具体设计方案. 13
第3章 理论分析和设计计算. 14
3.1电机选型有关参数计算. 14
3.1.1 有关参数的计算. 14
3.1.2 电机型号的选择. 16
3.2液压传动系统设计计算. 18
3.2.1 确定液压系统基本方案. 18
3.2.2 拟定液压执行元件运动控制回路. 19
3.2.3 液压源系统的设计. 19
3.2.4 绘制液压系统***. 20
3.2.5 确定液压系统的主要参数. 21
3.2.6 计算和选择液压元件. 26
第4章 机械手控制系统的设计. 28
4.1系统硬件设计. 28
4.1.1 操作面板布置. 28
4.1.2 工艺过程与控制要求. 28
4.1.3 作业流程. 29
4.1.4 控制器的选型. 30
4.1.5 控制系统原理分析. 31
4.1.6 plc外部接线设计. 31
4.1.7 i/o地址分配. 32
4.2系统软件设计. 33
4.2.1 控制主程序流程***. 33
4.2.2 控制程序设计. 34
结论. 51
致谢................................................................52
参考文献.......................................................... 53
第一章 前言
1.1选题背景
由于工业自动化的全面发展和科学技术的不断提高，对工作效率的提高迫在眉睫。单纯的手工劳作以满足不了工业自动化的要求，因此，必须利用先进设备生产自动化机械以取代人的劳动，满足工业自动化的需求。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统fms和柔性制造单元fmc中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计具有重要意义。
1.2设计目的
目前，我国大多数工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完成，其劳动强度大、生产效率低，而且具有一定的危险性，已经满足不了生产自动化的发展趋势。为了提高工作效率,降低成本,并使生产线发展成为柔性制造系统,适应现代机械行业自动化生产的要求,针对具体生产工艺,结合机床的实际结构，利用机械手技术，设计用一台上下料机械手代替人工工作，以提高劳动生产率。本机械手主要与数控机床组合最终形成生产线，实现加工过程的自动化和无人化。
1.3发展现状和趋势
目前，国内外各种机械手和机械手的研究成为科研的热点，其研究的现状和大体趋势如下：
一．机械结构向模块化、可重构化发展。
二．工业机械手控制系统向基于pc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，结构小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性，而且维修方便。
三．机械手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，还引进了视觉、听觉、接触觉传感器，使其向智能化方向发展。
四．关节式、侧喷式、顶喷式、龙门式喷涂机械手产品标准化、通用化、模块化、系列化设计；柔性仿形喷涂机械手开发，柔性仿形复合机构开发，仿形伺服轴轨迹规划研究，控制系统开发；
五．焊接、搬运、装配、切割等作业的工业机械手产品的标准化、通用化、模块化、系列化研究；以及离线示教编程和系统动态仿真。
总的来说，大体是两个方向：其一是机械手的智能化，多传感器、多控制器，先进的控制算法，复杂的机电控制系统；其二是与生产加工相联系，性价比高，在满足工作要求的基础上，追求系统的经济、简洁、可靠，大量采用工业控制器，市场化、模块化的元件。
第二章机械手各部件的设计
2.1机械手的总体设计
2.1.1机械手总体结构的类型
工业机械手的结构形式主要有四种：直角坐标结构，圆柱坐标结构，球坐标结构和关节型结构。各结构形式及其相应的特点，分别介绍如下：
1.直角坐标机械手结构特点
直角坐标机械手的空间运动是用三个相互垂直的直线运动来实现的，如***2-1.a。由于直线运动易于实现全闭环的位置控制，因此，其运动位置精度高，但此种类型机械手的运动空间相对较小，如要达到较大运动空间，则要求机械手的尺寸足够大。直角坐标机械手的工作空间为一空间长方体，主要用于装配作业及搬运作业。直角坐标机械手有悬臂式，龙门式，天车式三种结构。
2.圆柱坐标机械手结构特点
圆柱坐标机械手的空间运动是用一个回转运动及两个直线运动来实现的，如***2-1.b。其工作空间是一个圆柱状的空间。这种机械手构造比较简单，精度相对较高，常用于搬运作业。
3.球坐标机械手结构特点
球坐标机械手的空间运动是由两个回转运动和一个直线运动来实现的，如***2-1.c。其工作空间是一个类球形的空间。这种机械手结构简单、成本较低，但精度不很高，主要应用于搬运作业。
4.关节型机械手结构特点
关节型机械手的空间运动是由三个回转运动实现的，如***2-1.d。相对机械手本体尺寸，其工作空间比较大，动作灵活，结构紧凑，占地面积小。此种机械手在工业中应用十分广泛，如焊接、喷漆、搬运、装配等作业。关节型机械手又分为水平关节型和垂直关节型两种。
2.1.2具体采用方案
如***2-2所示机械手模拟工作布局***，根据实际操作的需要，该机械手在工作中需要3种运动,其中手臂的伸缩和立柱升降为直线运动,另一个为手臂的回转运动,因此其自由度数目为3，综合考虑，应选择圆柱坐标机械手结构，其结构简单，工作范围相对较大，且有较高的精度，满足设计要求。
2.2机械手手爪结构设计
2.2.1设计要求
手爪是用来进行操作及作业的装置，其种类很多，根据操作及作业方式的不同，分为搬运用、加工用、测量用等。搬运用手爪是指各种夹持装置，用来抓取或吸附被搬运的物体；加工用手爪是带有喷***、焊***、砂轮、铣刀等加工工具的机械手附加装置，用来进行相应的加工作业；测量用手爪是装有测量头或传感器的附加装置，用来进行测量及检验作业。
机械手手爪设计有如下要求：
1、机械手手爪是根据机械手作业要求来设计的。既根据其应用场合设计手爪，在满足作业要求的前提下，机械手手爪还要求体积小、重量轻、结构紧凑。
2、机械手手爪的万能性与专用性是矛盾的。万能手爪在结构上很复杂，甚至很难实现，从工业实际应用出发，应着重开发各种专用的、高效率的机械手手爪，加之以快速更换装置，以实现机械手的多种作业功能，而不主张用一个万能的手爪去完成多种作业，以考虑设计的经济效益。
3、机械手手爪的通用性。通用性是指有限的手爪，可适用于不同的机械手，这就要求末端执行器要有标准的机械接口（如法兰），使末端执行器实现标准化。
4、机械手手爪要便于安装和维修，易于实现计算机控制。
2.2.2驱动方式
一般工业机械手手爪，多为双指手爪。按手指的运动方式，可分为回转型和移动型；按夹持方式来分，有外夹式和内撑式两种。
机械手夹持器（手爪）的驱动方式主要有三种：
1.气动驱动方式
这种驱动系统是用电磁阀来控制手爪的运动方向，用气流调节阀来调节其运动速度。由于气动驱动系统价格较低，所以气动夹持器在工业中应用较为普遍。另外，由于气体的可压缩性，使气动手爪的抓取运动具有一定的柔顺性，这一点是抓取动作十分需要的。
2.电动驱动方式
电动驱动手爪应用也较为广泛。这种手爪，一般采用直流伺服电机或步进电机，并需要减速器以获得足够大的驱动力和力矩。电动驱动方式可实现手爪的力与位置控制。但是，这种驱动方式不能用于有防爆要求的条件下，因为电机有可能产生火花和发热。
3.液压驱动方式
液压驱动方式是利用液压系统进行控制，传动刚度大，可实现连续位置控制。
2.2.3典型结构
机械手手爪的典型结构有以下五种：
1.楔块杠杆式手爪
利用楔块与杠杆来实现手爪的松、开，来实现抓取工件。
2.滑槽式手爪
当活塞向前运动时，滑槽通过销子推动手爪合并，产生夹紧动作和夹紧力，当活塞向后运动时，手爪松开。这种手爪开合行程较大，适应抓取大小不同的物体。
3.连杆杠杆式手爪
在活塞的推力下，连杆和杠杆使手爪产生夹紧（放松）运动，由于杠杆的力放大作用，这种手爪有可能产生较大的夹紧力。通常与弹簧联合使用。
4.齿轮齿条式手爪
通过活塞推动齿条，齿条带动齿轮旋转，产生手爪的夹紧与松开动作。
5.平行杠杆式手爪
采用平行四边形机构，因此不需要导轨就可以保证手爪的两手指保持平行运动，且比带有导轨的平行移动手爪的摩擦力要小得多。
2.2.4具体设计方案
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50mm来设计。手爪的具体结构形式如***2-3所示：
2.3机械手手腕结构的设计
机械手手腕是机械手操作机的最末端，与手爪相连接，它与机械手手臂配合，使手爪在空间运动，完成所需要的作业动作。
2.3.1 手腕结构的设计要求
1、由于手腕安装在机械手末端，因此要求手腕设计应尽量小巧轻盈，结构紧凑。
2、根据作业需要，设计机械手手腕的自由度。一般情况下，自由度数目愈多，腕部的灵活性愈高，对对作业的适应能力也愈强。但自由度的增加，必然使腕部结构更复杂，控制更困难，成本也会相应增加。因此，手腕的自由度数，应根据实际作业要求来确定。
3、为实现腕部的通用性，要求有标准的连接法兰，以便于和不同的机械手手爪进行连接。
4、为保证工作时力的传递和运动的连贯，腕部结构要有足够的强度和刚度。
5、要设有可靠的传动间隙调整机构，以减小空回间隙，提高传动精度。
6、手腕各关节轴转动要有限位开关，并设置硬限位，以防止超限造成机械损坏。
2.3.2具体设计方案
通过对数控机床上下料作业的具体分析，考虑数控机床加工的具体形式及对机械手上下料作业时的具体要求，在满足系统工艺要求的前提下提高安全和可靠性，为使机械手的结构尽量简单，降低控制的难度，本设计手腕不增加自由度，实践证明这是完全能满足作业要求的，3个自由度来实现机床的上下料完全足够。具体的手腕（手臂手爪联结梁）结构见***2-4。
2.4机械手手臂结构的设计
2.4.1手臂结构的设计要求
机械手的手臂在工作时，要承受一定的载荷，且其运动本身具有一定的速度，因此，机械手手臂的设计需要遵循以下设计要求：
1、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，因此手臂尺寸设计应合理，一般满足其工作空间即可。
2、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。
3、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一点，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。
4、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。
5、为提高机械手手臂运动的响应速度、减小电机负载，机械手的手臂相对其关节回转轴应尽可能在重量上平衡。
2.4.2具体设计方案
由于机械手手臂运动为直线运动，且考虑到搬运工件的重量较大（质量达30kg），以及机械手的动态性能及运动的稳定性，安全性和较高的刚度要求，因此选择液压驱动方式。通过液压缸的直接驱动，液压缸既是驱动元件，又是执行运动件，因此不用再额外设计执行件；而且液压缸实现直线运动，控制简单，易于实现计算机的控制。
由于液压系统能提供很大的驱动力，因此驱动力和结构的强度都较容易实现，其关键在于机械手运动的稳定性和刚度的设计。因此手臂液压缸的设计原则是液压缸的直径取得大一点（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，若仅仅通过增大液压缸的直径来增大刚度，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，与活塞杆一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，比较好的解决了结构、稳定性的问题。
2.5机械手腰座结构的设计
2.5.1腰座结构的设计要求
机械手的腰座，就是机械手的回转基座。它是机械手的第一个回转关节，承受了机械手的全部重量。因此在设计机械手腰座结构时，有以下设计要求：
1、由于腰座要承受机械手全部的重量和载荷，因此，机械手腰座的结构要有足够大的强度和刚度，以保证其承载能力，且腰座是机械手的第一个回转关节，它对机械手末端的运动精度影响最大，因此，在设计时要特别注意腰部轴系及传动链的精度与刚度。
2、腰部结构要便于安装、调整。要有可靠的定位基准面和调整机构。且腰座要安装在足够大的基面，以保证机械手在工作时整体安装的稳定性。
3、腰部的回转运动要有相应的驱动装置，它包括驱动器及减速器。驱动装置一般都带有速度与位置传感器，以及制动器。
4、为了减轻机械手运动部分的惯量，提高控制精度，要求回转运动部分由比重较小的铝合金材料制成，而不运动的基座是用铸铁或铸钢材料制成。
2.5.2具体设计方案
腰座回转的驱动形式主要有两种，一是电机通过减速机构来实现，二是通过摆动液压缸或液压马达来实现。考虑到腰座是机械手的第一个回转关节，对机械手的最终精度影响大，故采用电机驱动来实现腰部的回转运动。因为电动方式控制的精度高，结构紧凑，不用额外设计液压系统及其辅助元件。由于电机都不能直接驱动，并考虑到转速以及扭矩的具体要求，故采用大传动比的齿轮传动系统进行减速和扭矩的放大。由于齿轮传动存在着齿侧间隙，影响传动精度，故仅采用一级齿轮传动，采用大的传动比（大于100），同时为了减小传动误差，齿轮采用高强度、高硬度的材料，高精度加工制造。腰座具体结构如***2-5所示：
2.6机械手的机械传动机构设计
2.6.1传动机构设计应注意的问题
由于传动部件直接影响着机械手的精度、稳定性和快速响应能力，因此，在设计机械手的传动机构时要注意以下问题：
1、机械手的传动机构要力求结构紧凑，重量轻，体积小，以提高机械手的运动速度及控制精度。并在传动链及运动副中采用间隙调整机构，以减小反向空回所造成的运动误差。
2、尽量减少系统运动部件的静摩擦力，而正摩擦力为尽可能小的正斜率，以消除爬行现象，增加系统寿命。
3、尽量缩短传动链，提高传动与支承刚度。
4、选用最佳传动比，以达到提高系统分辨率、减少等效到执行元件输出轴上的等效转动惯量，尽可能提高加速能力。
5、适当的阻尼比。阻尼比越大，零件产生振动时最大振幅越小，衰减越快。但大的阻尼会使系统误差增大，精度降低。故应采取合适的阻尼比。
2.6.2常用的传动机构形式
常用的机械传动机构主要有螺旋传动、齿轮传动、链传动、同步带传动等。
1.螺旋传动
它主要是用来将旋转运动变换为直线运动或将直线运动变换为旋转运动。有传递能量为主的，如螺旋压力机、千斤顶等；有以传递运动为主的，如机床工作台的进给丝杠。
2.齿轮传动
在机械手中常用的齿轮传动机构有圆柱齿轮，圆锥齿轮，谐波齿轮，摆线针轮及蜗轮蜗杆传动等。
齿轮传动部件是转矩、转速和转向的变换器，用于伺服系统的齿轮减速器是一个力矩变换器。齿轮传动时，齿轮传动形式及其传动比必须是最佳匹配，应满足驱动部件与负载之间的位移及转矩、转速的匹配要求，其输入电动机为高转速，低转矩，而输出则为低转速，高转矩，且系统要有足够的刚度。同时，为保证在同一驱动功率时，其加速度响应最大，还要求其转动惯量尽量小。为使系统稳定，不产生传动死区，要尽量采用齿侧间隙小，精度高的齿轮，并采用调整齿侧间隙的方法来消除或减小啮合间隙，从而提高传动精度和系统的稳定性，降低成本。
3.链传动
在机械手中链传动多用于腕传动上，为了减轻机械手末端的重量，一般都将腕关节驱动电机安装在小臂后端或大臂关节处。由于电机距离被传动的腕关节较远，故采用精密套筒滚子链来传动。
4.同步带传动
同步带传动是综合了普通带传动和链传动优点的一种新型传动。为保证带和带轮作无滑动的同步传动，在带的工作面及带轮外周上均制有采用承载后无弹性变形的高强力材料制成啮合齿，通过齿间啮合进行传动。其特点是传动比准确、传动效率高（可达98%）、节能效果好；能吸振、噪声低、不需要；传动平稳，能高速传动（可达40m/s）、传动比可达10，结构紧凑、维护方便等优点，故在机械手中使用很多。
2.6.3具体设计方案
因为选用了液压缸作为机械手的手臂，它既是关节结构，又是动力单元，因此不需要中间传动机构，既简化了结构，又提高了精度。而其腰座的回转采用步进电动机驱动，而电动机不能作为直接驱动元件，因此为取得较大的转矩，经分析比较，选择圆柱齿轮传动。为了保证比较高的精度，尽量减小因齿轮传动造成的误差；同时大大增大扭矩，以较大的降低电机转速，使机械手的运动平稳，动态性能好。这里只采用一级齿轮传动，采用大的传动比（大于100），齿轮采用高强度、高硬度的材料，高精度加工制造。
2.7机械手驱动系统设计
2.7.1常用驱动系统及其特点
工业常用驱动系统，按动力源分为液压、气动和电动三大类。根据需要也可将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。
1.液压驱动系统
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、精度高等特点。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。
2.气动驱动系统
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。
3.电动驱动系统
具有使用方便，噪声较低，控制灵活等特点。这类驱动系统不需要能量转换，但大多数电机后面需安装精密的传动机构。
2.7.2具体设计方案
在分析了具体工作要求后，综合考虑各个因素，机械手腰部的旋转运动需要一定的定位控制精度，因此采用步进电动机来实现。由于手臂采用液压缸，故用液压驱动。随着机床加工的工件的不同，手臂伸出长度不同，要求手臂具有伺服定位能力，故采用电液伺服液压缸进行驱动。而手爪的张开和夹紧通过液压柱塞缸活塞与中间齿轮和扇形齿轮配合来实现，即手爪在柱塞缸推力作用下通过活塞杆端部齿条、中间齿轮及扇形齿轮使手指张开和闭合。
2.8 机械手手臂的平衡机构设计
直角坐标型、圆柱坐标型和球坐标型机械手可以通过合理布局，优化设计结构，使得手臂本身可能达到平衡。关节机械手手臂一般都需要平衡装置，以减小驱动器的负荷，同时缩短启动时间。
2.8.1平衡机构的形式
1.配重平衡机构
这种平衡装置结构简单，平衡效果好，易于调整，工作可靠，但增加了机械手手臂的惯量与关节轴的载荷。一般在机械手手臂的不平衡力矩比较小的情况下采用这种平衡机构。
2.弹簧平衡机构
弹簧平衡机构，机构简单、造价低、工作可靠、平衡效果好、易维修，因此应用广泛。
3.活塞推杆平衡机构
活塞式平衡系统分为两种，一是液压平衡系统，二是气动平衡系统。其中液压平衡系统平衡力大，体积小，有一定的阻尼作用；而气动平衡系统，具有很好的阻尼作用，但体积比较大。活塞式平衡需要配备有专门的液压或气动装置，系统复杂，因此造价高，设计、安装和调试都增加了难度，但是平衡效果好。用于配重平衡、弹簧平衡满足不了工作要求的场合。
2.8.2具体设计方案
因为本机械手采用圆柱坐标型的结构，而且在手臂的结构设计以及整个机械手的设计和布局中都重点考虑了机械手手臂的平衡问题，通过合理布局，优化设计结构，使得手臂本身尽可能达到平衡。若实际工作中平衡结果不满足，则设置弹簧平衡机构进行平衡。
第3章 理论分析和设计计算
3.1电机选型有关参数计算
3.1.1有关参数的计算
1.若传动负载作直线运动（通过滚珠丝杠）则有
具体到本设计，因为步进电机是驱动腰部的回转，传递运动形式属于第二种。下面进行具体的计算。
因为腰部回转运动只存在摩擦力矩，在回转圆周方向上不存在其他的转矩，则在回转轴上有；
3.1.2电机型号的选择
根据以上计算结果，并综合考虑各方面因素，决定选择北京和利时电机技术有限公司（原北京四通电机公司）的步进电机，具体型号为：
110byg550b-sakrma-0301 或 110byg550b-sakrmt-0301 或 110byg550b-bakrmt-0301，该步进电机高转矩，低振动，综合性能很好，各项参数如表3-2。
其中 110byg550b-sakrma-0301型步进电机矩频特性曲线和相关技术参数。如***3-3所示
驱动方式为升频升压 ，步距角为0.36°。同时因为腰部齿轮传动比为1：120，步进电机经过减速后传递到回转轴，回转轴实际的步距角将为电机实际步距角的1/120（理论上），虽然实际上存在着间隙和齿轮传动非线性误差，实际回转轴的最小步距角也仍然是很小的，故其精度相当高，完全满足机械手的定位精度要求。
3.2液压传动系统设计计算
3.2.1确定液压系统基本方案
液压执行元件大体分为液压缸和液压马达，液压缸实现直线运动，液压马达实现回转运动。二者的特点及适用场合见表3-1：
因为机械手设计为圆柱坐标形式，且具有3个自由度，一个为腰座的转动，两个为手臂的移动自由度。同时考虑机械手的工作环境和载荷对其布局和定位精度的要求，以及计算机的控制的因素，腰部的回转用电机驱动实现，机械手的水平手臂和垂直手臂都采用单活塞杆液压缸，来实现直线往复运动。
3.2.2拟定液压执行元件运动控制回路
液压执行元件确定后，其运动速度和运动方向的控制是液压回路的核心问题。
速度控制通过改变液压执行元件输入或输出的流量或者利用密封空间的容积变化来实现。相应的调速方式有节流调速、容积调速以及二者结合的容积节流调速；方向控制是用换向阀或是逻辑控制单元来实现。对于一般中小流量的液压系统，通过换向阀的有机组合来实现所要求的动作。对高压大流量的系统，多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。
本设计的速度的控制主要采用节流调速，利用用比较简单的节流阀来实现，而方向控制采用电磁换向阀来实现。
3.2.3液压源系统的设计
液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。节流调速系统一般用定量泵供油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。容积调速系统多用变量泵供油，用安全阀来限定系统的最高压力。
油液的净化装置是液压源中不可缺的元件。一般泵的入口要装粗滤油器，进入系统的油液根据要求，通过精滤油器再次过滤。为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁过滤器。根据液压设备所处的环境及对温升的要求，还要考虑加热、冷却等措施。
本设计的液压系统采用定量泵供油，由溢流阀v1来调定系统压力。为了保证液压油的洁净，避免液压油带入污染物，故在油泵的入口安装粗过滤器，而在油泵的出口安装精过滤器对循环的液压油进行净化。
3.2.4绘制液压系统***
本机械手的液压系统***如***3-2所示（详见***纸第四页），
它拥有垂直手臂的上升、下降，水平手臂的前伸、后缩，以及执行手爪的夹紧、张开三个执行机构。
其中，泵由三相交流异步电动机m拖动；系统压力由溢流阀v1调定；1dt的得失电决定了动力源的投入与摘除。
考虑到手爪的工作要求轻缓抓取、迅速松开，系统采用了节流效果不等的两个单向节流阀。当5dt得电时，工作液体经由节流阀v5进入柱塞缸，实现手爪的轻缓抓紧；当6dt失电时，工作液体进入柱塞缸中，实现手爪迅速松开。
另外，由于机械手垂直升降缸在工作时其下降方向与负荷重力作用方向一致，下降时有使运动速度加快的趋势，为使运动过程的平稳，同时尽量减小冲击、振动，保证系统的安全性，采用v2构成的平衡回路相升降油缸下腔提供一定的排油背压，以平衡重力负载。
3.2.5确定液压系统的主要参数
液压系统的主要参数是压力和流量，他们是设计液压系统，选择液压元件的主要依据。压力决定于外载荷，流量取决于液压执行元件的运动速度和结构尺寸。
1.计算液压缸的总机械载荷
3.液压缸主要参数的确定
考虑到机械手的特点，系统的刚度及其稳定性是很重要的。因此，先从刚度角度进行液压缸缸径的选择，以尽量优先保证机械手的结构和运动的稳定性和安全性。至于液压缸的工作压力和缸的工作速度，放在液压系统设计阶段，通过外部的液压回路、采用合适的调速回路和元件来实现。经过仔细分析，综合考虑各方面的因素，初步确定各液压缸的基本参数如下；
因为伸缩缸的作用主要是实现直线运动，在其轴向上并不承受显性的工作载荷（因为手爪夹持工件，受力方向为垂直方向），轴向主要是克服摩擦力矩，其所受的载荷主要是径向载荷，载荷性质为弯矩，使其产生弯曲变形。而且因为机械手要求具有一定的柔性，水平液压缸活塞杆要求具有比较大的工作行程。同时具有比较大的弯矩和比较长的行程，这对液压缸的稳定性和刚度有较高的要求。
因此，在水平伸缩缸的设计上，一是增大其抗弯能力，二是通过合理的结构布局设计，使其具有尽量大的刚度。为了达到这个目的，设计中采用了两个导向杆，以满足长行程活塞杆的稳定性和导向问题。另一方面，为增大结构的刚度和稳定性，将两个导向杆与活塞杆布局成等边三角形的截面形式，以增大抗弯截面模量，也大大增加了液压缸的工作刚度。
因为垂直液压缸所承受的载荷方式既有一定的轴向载荷，又存在着比较大的倾覆力矩（由加工工件的重力引起的）。作为液压执行元件，满足此处的驱动力要求是轻而易举的，要解决的关键问题仍然是它的结构设计能否有足够的刚度来抗倾覆。这里同样采用了导向杆机构，围绕垂直升降缸设置四根导杆，较好的解决了这一问题。
4.液压缸强度的较核
（1）活塞杆直径的较核
3.2.6计算和选择液压元件
1. 控制元件的选择
根据系统最高工作压力和通过该阀的最大流量，在标准元件的产品样本中选取各控制元件。
2. 液压泵的计算
第4章 机械手控制系统的设计
4.1硬件设计
4.1.1操作面板布置
操作面板布置如***4-2所示：
机械手的操作方式分为手动操作和自动操作两种。
1.手动操作：就是用按钮作机械手的每一步运动进行单独的控制。当选择升／降按钮时，按下启动按钮，机械手上升；按下停止按钮时，机械手上升。当选择正转/逆转按钮时，按下启动按钮，机械手顺时针转动，而按下停止按钮时，机械手逆时针转动。同理，当选择夹紧/放松按钮时，按下启动按钮，机械手爪夹紧，而按下停止按钮时，手爪松开。
2.自动操作：机械手从原点开始，按下启动按钮，机械手的动作将自动的、连续的周期性循环。在工作中若按下停止按钮，机械手将继续完成一个周期动作后，回到原点位置。
4.1.2工艺过程与控制要求
机械手的动作有腰座的旋转，垂直手臂的升降，水平手臂的伸缩及手爪的夹紧与松开。手臂垂直升降和水平伸缩由液压实现驱动；手爪的夹紧与放松，通过柱塞缸与齿轮来实现；腰座旋转通过步进电动机与齿轮来实现。
其中，液压缸由相应的电磁阀控制，升降分别由双线圈的两位电磁阀控制，当下降电磁阀通电时，机械手下降；断电时，机械手下降停止；当上升电磁阀通电时，机械手上升；断电时，机械手上升停止。而水平方向的伸缩主要由电液伺服阀、伺服驱动器、感应式位移传感器构成的回路进行调节控制。
实现执行手爪夹紧与放松的柱塞缸，由单线圈的电磁阀（夹紧电磁阀）来控制，当线圈不通电时，柱塞缸不工作，当线圈通电时，柱塞缸工作冲程，手爪张开，柱塞缸工作回程，手爪闭合。
当机械手旋转到机床上方，并准备下降进行上下料工作时，为了确保安全，必须在机床停止工作并发出上下料命令时，才允许机械手下降进行作业。同时，从工件料架上抓取工件时，也要先判断料架上有无工件可取。
4.1.3作业流程
机械手工作流程如***4-1所示：
从原点开始，按下启动键，且有上下料命令，则水平液压缸开始前伸并进行伺服定位，前伸到位后，停止前伸； 下降电磁阀通电，同时手爪柱塞缸电磁阀也通电，机械手下降，同时张开手爪，下降到位后碰到下限行程开关，下降电磁阀断电，下降停止，同时手爪夹紧，抓住工件； 上升电磁阀通电，机械手开始上升，上升到位后，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止； plc开始输出高速脉冲，驱动机械手逆时针转动，当转过90度到位后，plc停止输出脉冲，机械手停止转动； 接着下降电磁阀通电，机械手下降，下降到位后，碰到下限行程开关，下降电磁阀断电，下降停止，机械手到达卡盘中心高度； 机械手开始水平定位后缩，将工件装入机床卡盘； 当工件装入到位后，卡盘收紧； 机械手松开手爪，准备离开； 接着上升电磁阀通电，机械手开始上升，上升到位后，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止； plc启动高速脉冲驱动机械手作顺时针转动，当转过90度到位后，plc停止输出脉冲，机械手停止转动，机械手回到原点待命； 机床进行加工。
当数控机床加工完一个工件时，发送下料命令给机械手，机械手接到命令后，plc马上输出脉冲驱动机械手逆时针转动，当转过90度到位后，plc停止输出脉冲，机械手停止转动； 下降电磁阀通电，同时手爪柱塞缸电磁阀也通电，机械手下降且张开手爪，下降到位后碰到下限行程开关，下降电磁阀断电，下降停止且手爪夹紧，夹紧已加工好的工件；机床卡盘松开； 机械手开始前伸，将工件从机床上取出，准备运走； 上升电磁阀通电，机械手开始上升，上升到位后，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止； plc输出高速脉冲，驱动机械手顺时针转动，当转过90度到位后，plc停止输出脉冲，机械手停止转动； 下降电磁阀通电，机械手下降，下降到位后碰到下限行程开关，下降电磁阀断电，下降停止； 接着手爪柱塞缸电磁阀通电，手爪张开，放下工件准备离开； 接着上升电磁阀通电，机械手开始上升，上升到位后，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止同时手爪也闭合复原； 接着机械手水平手臂开始后缩，准备回原点，当后缩到位时，后缩停止，机械手回到原点，一个上下料过程结束； 机械手在原点等待命令，准备下一个工作循环。
机械手的每次循环都从原点位置开始动作。
4.1.4控制器的选型
机械手控制系统的硬件设计上考虑到机械手工作的稳定性、可靠性以及各种控制元件连接的灵活性和方便性，控制器应选择有极高可靠性、专门面向恶劣的工业环境设计开发的工业控制器---plc，故选择在国内应用较多的西门子s7-200型plc。具体型号为simatic s7-200 cpu224。如***4－3所示：
该plc集成14，输入/10，输出共24个数字量i/o点，可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量i/o点或35路模拟量i/o点，具有16k字节程序和数据存储空间。6个***的30khz 高速计数器，2路***的20khz高速脉冲输出，具有pid控制器。1个rs485通讯/编程口，具有ppi通讯协议、mpi通讯协议和自由方式通讯能力。i/o端子排可很容易地整体拆卸。是具有较强控制能力的控制器。
4.1.5控制系统原理分析
由于机械手作业时，取、放工件和装、卸工件都有较高的定位精度要求，所以在机械手控制中，除了要对垂直手臂、执行手爪液压缸和腰部步进驱动进行开环控制外，还要对水平手臂进行闭环伺服控制。
为了减少plc的i/o点数，以伺服放大器作为闭环的比较点。伺服放大器具有传感器反馈输入端，给定的输入信号和反馈信号进行比较后形成的控制信号经过pid调节和功率放大后，驱动电液伺服阀对液压缸进行伺服定位。plc将上位机输入的给定信号转换为电压信号，输出至伺服放大器，由伺服放大器作为闭环比较点，组成模拟控制系统，如***4-4所示：
这种方案使得plc控制量少（尤其是模拟量），节省了系统资源，而且编程简单，不必过多考虑控制算法等优点，也是完全能满足工作要求的。
4.1.6 plc外部接线设计
为实现水平手臂液压缸伺服定位的控制要求，利用西门子simatic s7-200 （cpu224）plc，考虑到位移传感器和伺服放大器工作采用的都为模拟量，因此增加一个模拟量输出模块em232。鉴于伺服放大器和位移传感器对输入的要求，plc的模拟量采用-10v~ +10v输入输出，各输入输出点及其接线如***4-5所示。
plc的具体硬件接线***如下***所示（详细的硬件设计见***纸）
4.1.7 i/o地址分配
详细参见表4-1、4-2：
4.2软件设计
4.2.1控制主程序流程***
机械手控制主程序流程***如***4-6所示：
结 论
本设计通过对机械设计制造及其自动化专业大学本科四年所学知识进行整合，完成一个特定功能、满足特殊要求的数控机床上下料机械手的设计，比较好地体现机械设计制造及其自动化专业毕业生的理论研究水平、实践动手能力以及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，实现了理论和实践的有机结合。
机械手采用可编程序控制器控制,可以实行手动调整、手动及自动控制。系统结构紧凑、工作可靠，设计周期短且造价较低。plc有较高的灵活性，当机械手工艺流程改变时，只要对i/o点的接线稍作修改，或对i/o重新分配，在控制程序中作简单修改，补充扩展即可。经过重新编制相应的控制程序，就能够比较容易的推广到其他类似的加工情况。
综上，经过资料的收集、方案的选择比较和论证，到分析计算，再到工程***纸的绘制以及毕业设计论文的撰写等各个环节，我对大学四本科阶段的知识有了一个整体的深层次的理解，同时对工程的理解更加深刻和准确。因此，通过毕业设计实现了预期目标。
致 谢
经过一段时间的努力，本次毕业设计终于完成。在这段时间里，我运用大学所学知识，通过对本设计的论证、计算以及***纸的绘制，对大学所学知识进行了一次系统的整合，使自己的理论和实际动手能力有了很大提高。
此次毕业设计能够顺利完成，我得到了很多老师和同学的帮助和支持，在此向他们表示感谢。在此毕业设计过程中，尤其要感谢我的指导老师，他给我很多专业方面的帮助，让我少走很多弯路。还有在大学里所有的任课老师和***书馆的管理老师，也谢谢你们，是你们给我知识，谢谢！
此外，由于个人知识能力水平有限，论文中难免有纰漏错误指出，恳请各位老师批评指正，谢谢！
参考文献
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3．徐轶, 杨征瑞, 朱敏华, 温齐全. plc在电液比例与伺服控制系统中的应用. 机床与液压. 2003, (5): 143~144
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机械手篇7
关键词：数控机床；机械手；仿真
中***分类号：S795 文献标识码：A
机械手顾名思义就是一种能够代替人手和臂来完成某些操作任务的装置，它主要是由手部和一些机械部件所组成，可以根据不同的物件，不同的加工要求来进行相应的运动。
为了能够提高机械手的适用范围，在对其进行控制系统设计上采用的时PLC自动控制系统，这样不仅能够提高机械手的运动精度，同时还能够帮助进一步的减小机械手的体积，以及制造成本。此外，PLC一个最大的优点就是对于顺序控制的优化，具有极强的扩展能力。
工业应用中一般是采用以下几种驱动方式：液压驱动、气体驱动以及电机驱动。同时在实际工程应用中，还可以将以上3种方式进行综合，构造一种混合驱动模式。液压驱动的主要特点就是能够提供较大的动力，同时在控制精度上能够达到较高的标准，实现恶劣环境下的动力驱动；气体驱动一般应用于负荷较小的工程实践当中，拥有价格低廉，维护方便等优势；电机驱动的应用范围较广，使用起来噪音较低，但是要想应用这种驱动方式，必须结合一些精密控制装置。根据各种驱动方式的特点以及本文所设计机械手具体要求，采用的是电机与液压综合驱动。
本文设计的数控机床机械手已经在实际的工程实践中得到了一定的应用，目前还处于调试阶段，在今后的工作中还需要不断地进行相关技术提升。
参考文献
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机械手篇8
关键词：卧式 智能 机械手焊接机床
引 言
农业机械作为农业现代化的基础，是加快社会主义新农村建设，促进粮食增产增收的重要支撑。我国的农业机械化发展已经站在新阶段的起点上，向更新的高度继续迈进。本项目研究的目的在于解决农机具产品在关键部件在实施焊接时仍旧采用传统工艺，不能保证焊接质量，导致机具田间作业时焊接件断裂故障频繁发生，造成售后服务压力大，费用高，而且工作效率低，不能满足规模化生产的要求，严重制约农机具制造业的经济发展，及传统设备、传统工艺焊接员工劳动强度大，焊弧产生强烈的辐射、焊条熔化时产生的有害气体，容易对操作人员造成伤害的技术难题，让操作人员远离辐射和有害气体伤害的同时，减轻劳动强度，减少焊后清除焊渣环节，提高工作效率，确保产品质量，为农业生产提供质量更加可靠的优良装备。因此，本项目研究的开发是非常必要的，其目的在于为农机具产品制造业提一种先进适用的焊接装备，让行业员工远离伤害，确保安全生产，提高产品质量，促进行业经济技术进步，推动粮食生产安全。
目前，农机具制造业大部分都存在着规模小，设备陈旧，尤其是在关键部件（如旋耕机刀轴、还田机刀轴）的焊接方面，仍旧采用传统设备，沿用传统工艺，这样不仅员工劳动强度大，工作效率低，不适应规模化生产的要求。而且难以保证焊接质量，导致机具田间作业时焊接件断裂故障频繁发生，造成售后服务压力大，费用高，严重制约着农机具制造业的经济发展和技术进步[1]。为解决上述技术难题，研究改进一种用于农机具关键部件焊接的卧式智能机械手焊接机床，已成为促进农机具制造业可持续发展当务之急。
一、技术指标
该项目产品卧式智能机械手焊接机床，经生产试验和用户使用，各项技术指标满足农机具关键部件——耕作刀轴定位对焊的工艺要求，产品经河南省农业机械产品质量监督检验站检测，各项技术指标满足相关标准要求。其技术指标如下：
1.外形尺寸为290×87×145（长×宽×高单位：cm）；
2.机床最大工作长度2000mm；
3.机床回转半径≥2500 mm；
4.工作效率≥500mm／min—800 mm／min；（定位对焊≥30）
5.使用可靠性≥95%；
6.整机质量≤2500kg；
7.功率配置15Kw。
二、主要参数
1.有效度100%；
2.漏焊率0；
3.夹渣率0；
4.气孔率0；
5.焊层厚度6.77mm；
6.焊合工件准确度0.196 mm；
7.定位对焊工作效率33.1 mm；
（8）焊缝粗糙度0.25 mm。
三、产品性能
该项目产品卧式智能机械手焊接机床，主要适用于农机具耕作机械旋耕机刀轴、旋播机刀轴、免耕机刀轴、灭茬机刀轴及秸秆粉碎还田机刀轴的定位对焊, 与现有电焊机相比，具有自动化程度高，安全系数高，能耗低，操作方便，工作效率高，员工劳动强度小，无强烈焊弧对眼睛和面部辐射伤害，无有害气体产生，对焊位置准确、焊缝饱满、焊层厚度均匀、粗糙度低、焊后无需清理焊渣，焊后无夹渣、无气孔、无漏焊等明显特点。
四、技术原理简介
本机床实现了一键式操作，操作人员只需按动一下作业键，即可完成刀轴定位对焊的全过程[2]。作业时，操作人员接通电源，首先将所焊刀轴的轴身直径、刀座数量、每组刀座夹角、刀座分布距离、分布螺旋角等技术参数输入显示器，经可编程序控制器处理[3-4]，再启动机床和空压机，人工在刀座导向器内装满刀座，将轴盘、轴管、轴头分别按要求装入对应位置，扳动气缸操作手柄将各结合部顶压到位的同时，机床开始工作[5]。其工作程序是：刀轴旋转一周的同时，活动焊***及固定焊***工作，分别将轴盘和轴头与轴管焊合在一起；然后，电磁铁运行到刀座导向器下端口时，在气缸推动下，排出的刀座被电磁铁吸附，运送到焊合位置的同时[6]，被压头压牢在轴身上，由活动焊实施后定位对焊，这样电磁铁持续往返送刀座，刀座按旋转角转动，活动焊***按刀座排列距离纵向移动，完成刀轴定位对焊全过程。
五、改进设计要点
（一）智能调控装置的设计改进
该装置是本机床研究制造的核心，它是机床的大脑和是指挥部。通过研究设计、试验、改进，我们最终采用了可编程序控制器，控制器数字输出信号经驱动器控制步进电机，由步进电机执行操作者输入的各种数据，调控机床作业的全过程。它实现了到机床在用于不同轴身直径、不同刀座排列方式、不同工作长度时、不同刀座数量及不同刀座几何形状，在刀轴上定位对焊各种工件时，自动供给刀座的位置、及压紧的时间准确度、自动调整焊***焊咀的伸缩长度的灵活性及焊位的准确度；驱动装置自动旋转角度及时间的准确度，不同工件与轴身焊合焊层厚度的自动调整等，达到了预期目标。经过试验其结果表明，该智能调控装置的性能完全满足了设计要求，操作方便，安全可靠。
（二）刀座自动供给装置的设计改进
刀座自动供给装置主要用于机床工作时，在自动供给刀座的同时压紧刀座。该装置上设有刀座导向器，导向器出口与电磁铁相接，刀座的导出靠气缸推送，利用可编程序控制器输出信号，通过驱动器、电磁阀控制气缸工作将刀座导出，利用电磁铁的吸附作用将刀座供送至焊合位置后，然后由电磁铁座上的压头将刀座压牢，再由移动焊***做定位对焊。整个过程在可编程序控制器输出信号的指挥下能准确无误的完成，既保证了刀座供给的位置、压紧的时间和准确度，又保证了刀座与轴心线的垂直度等。
（三）轴盘固定和轴端固定装置的设计制造
盘端固定装置和轴端固定装置主要用于焊合时刀轴的固定，主要关键在于确保轴身各部装卡的位置度，实施刀座定位对焊过程中刀轴旋转的灵活性，稳定性和焊后刀轴的同轴度。为了确保轴身各工件装卡的位置度、旋转的灵活性、稳定性和焊后刀轴的同轴度，我们在轴端固定装置设计有液压缸，利用气缸带动顶尖定位，既方便可靠，又能确保位置度、灵活性、稳定性。为了确保刀轴焊后的同轴度，通过研究试验，采用轴盘固定支架和轴端固定支架配套隅件加工的方法来解决两个固定装置的同轴度。
（四）驱动装置的设计制造
该装置主要用于机床工作时刀轴旋转角度、旋转速度、活动焊***移动位置的准确度等。为了确保机床工作时刀轴旋转角度、旋转速度、活动焊***移动位置的准确度，采用电机带动丝杠的方式来实现焊***的纵向移动，刀轴的旋转移动由同步电机、同步轮及同步带来完成，电机的运转由可编程序控制器输出的信号来控制。试验结果和用户使用信息表明，电机、丝杠带动焊***纵向移动，同步电机、同步轮及同步带带动刀轴旋转的应用，能够确保焊***移动位置的准确度和刀轴的旋转角度的准确度。
六、改进后效果
七、结束语
在改进研发过程中解决了如下关键技术：（1）智能调控装置的灵敏度及准确可靠性；（2）刀座自动供给装置的准确可靠性；（3）轴盘固定与轴端固定装置的同轴度；（4）驱动装置的可靠性；（5）实现了一键式操作。
参考文献:
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机械手篇9
关键词：气动机械手；罐内拍照；应用
近年来，随着科学技术的不断发展和进步，气动技术逐渐走向成熟和完善，并在各种自动化的生产领域中实现了深入而广泛的应用。而气动机械手在自动化生产的各个领域发挥着不可替代的重要作用。为了促进气动机械手的实际应用取得更好的效果，我们应该在充分掌握气动技术的基础上，深入了解和学习气动机械手的应用技能，只有这样才能提高和优化气动机械手在罐内拍照中的实际应用效果。
一、气动机械手的发展历程简介
气动技术在本质上是一种进行能量传递和信号传递的工程技术，这种能量和信号的传递是靠压缩空气来实现的，而空气的有效压缩则依赖于空气压缩机。通过气动技术可以对各种生产设备以及生产设施进行有效的控制[1]。
18世纪70年代，世界上第一个空气压缩机诞生，该空气压缩机可以通过大气压对压力进行良好的控制。19世纪80年代，世界上最早的气动刹车装置诞生，该刹车装置是利用气缸做成的，而且该装置被成功地应用到了火车的制动方面。20世纪30年代，气动技术在各种机械的运转方面实现了越来越广泛的应用。20世纪60年代，以气动技术为基础的控制系统逐渐成熟和完善。进入20世纪80年代以来，气动技术逐渐走向了微型化的发展道路，实现了跨越式的发展。
机械手作为一种最常用的机械手，它具有重量轻、动作、结构简单等方面的优点，而且气动机械手能够节约能源，不对环境产生污染，在自动化控制领域实现了广泛而深入的应用。
二、气动机械手在罐内拍照中的实际应用
气动机械手在罐内拍照方面发挥着十分重要的作用，本文主要从设计、组成以及具体动作三个方面来对气动机械手在罐内拍照中的实际应用进行深入的分析和探讨。
1、气动机械手的设计
在设计的过程中，气动机械手一般要垂直吊装在厂房顶部下的工字导轨下，通过小车移至流水线箱罐口的上方[2]。另外，机械手为气动控制，整机总高在1.9米以内，上下升降运动采用二组气缸，总行程为2.2m，并由电磁换向阀控制，升降速度由节流阀调整。底端相机的摆动由二个旋转气缸组成，平面旋转要求180度，垂直旋转要求90度。气动机械手底端结构如***1所示。
2、气动机械手的组成
气动机械手在罐内拍照是一个复杂的过程，因此气动机械手的组成是相对比较复杂的。通常情况下而言，罐内拍照气动机械手主要构成部分主要有以下几个方面的内容：一级升降气缸、二级升降气缸、平面旋转气缸、垂直旋转气缸、安全防护气缸、小车刹车气缸。
3、气动机械手的具体动作
首先，将需要检测的罐体移置工位处，移动小车使机械手对正罐口，小车刹车气缸锁紧，安全防护气缸松开，安全锁销离开机械手，一级升降气缸与二级升降气缸向下伸出。然后，机械手带着相机进入罐内，相机对一端拍照，平面旋转气缸转动180度，相机对另一端拍照，垂直旋转气缸转动90度，相机对罐口底面拍照。接下来，垂直旋转气缸回转90度，平面旋转气缸回转180度，二级升降气缸与一级升降气缸向上回缩；机械手带着相机离开罐体，安全防护气缸锁紧，安全销钉锁住机械手，以防机械手自行滑落，最后拍照作业完成。具体动作流程如***2所示。
三、气动机械手的应用前景
科学技术的进步是没有止境的，为了使气动机械手在在罐内拍照的过程中发挥更大的作用，我们必须要对气动机械手的应用前景进行掌握。本文认为气动机械手的应用前景体现在以下几个方面。
1、高精度
随着科学技术的不断发展和进步，气动机械手的动作精度会越来越高，这是自动化操作对气动机械手的必然要求，也是气动机械手的发展前景[3]。通常而言，如果机械的定位不够准确，那么会存在着一个固定的误差值。因此我们可以通过对这个误差值的预测和控制来不断提高机械的动作精度。对于气动机械手来说，随着微电子技术和现代控制技术的不断发展和成熟，气动机械手的应用领域将会更加广阔。
2、模块化
通常情况下而言，模块化拼装的气动机械手实现了电接口以及带电缆和气管的导向系统装置的集成，这样会使机械手运转起来更加灵活机动。而且模块化的气动机械手的驱动部件有了很大的改革和创新，充分利用了滚珠轴承，这是一种经过特殊设计的轴承，可以使气动机械手在刚性和强度方面获得较大的提升，同时使其导向精度也得到充分的保证。
3、机电一体化
近年来，自动化技术和控制系统逐渐发展成熟，机械手应该与电子技术进行深度的融合发展，实现了更加自动化的控制，并提高控制精度，建立一种自动反馈系统，对误差进行不断的调节。近年来，随着科学技术的不断进步，电磁阀的线圈功率正在逐渐减小，而PLC的输出功率却在不断增加，在这种情况下，气动机械手对PLC的依赖程度越来越高，机电一体化成为气动机械手不可阻挡的发展潮流。
结语：
随着社会经济的不断发展和科学技术的快速进步，气动机械手在自动化生产的各个领域实现了深入而广泛的应用。科学技术的进步是没有止境的，高精度、模块化和机电一体化是气动机械手的发展前景，为了使气动机械手在在罐内拍照的过程中发挥更大的作用，我们必须要对气动机械手的应用前景进行掌握，促进气动机械手的不断发展和完善。
参考文献：
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[2]程院莲，曹甜学，时宗亮. 简易气动机械手在51单片机课程教学中的应用[J]. 机电一体化，2014，01：71-73+88.
机械手篇10
关键词：机械手；自动化；应用
中***分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）11-0073-01
机械化、自动化是当今工业的发展趋势，陈旧的人力手工为主的工业制造逐渐被时代所淘汰，社会的发展和科技的进步对现代工业提出了更高的要求和必备的基础条件。传统的手工制作已无法带动蓬勃发展的现代化工业，现代化的工业生产过程中，机械手已经在很多环节替代了人力，代替人工来完成一系列的操作。机械手以及自身的特点在高温、高压、放射性和有毒气体等环境下可以很好的替代人力来完成生产作业，避免了人体受到伤害的同时快速高效的完成指定工作。机械手在现代工业中已起到了不可替代的作用。
1 机械手的工作原理
机械手是一种经过编程的自动化机械装置，通过程序化的动作能够代替人工作业来完成对物件的拿取、搬运及转移等特定动作以达成预期作业任务，在自动化水平较高的生产线上能够很好的辅助人来完成预定操作，一些结构复杂高级的机械手还能够模仿人的手及手臂来完成复杂的操作作业。
常见机械手的构造较简单，主要由抓取装置、传感装置、驱动装置、传送装置和控制装置组成。机械手的各部分结构相对***又互相协作来完成指定的操作，其中抓取装置主要负责对物件的抓取和放置等工作，交由传送装置将物件移动到指定的位置，这一系列的操作过程都有传感器来进行监控，保证物件的完整和质量标准。抓取和传送都是由驱动装置来提供动力的，而整个的机械手最重要的部分是控制单元，就像人的大脑一样，控制单元按照指定程序和步骤经由驱动装置来对机械手臂进行控制完成指定操作。
机械手分为专用和通用两种类型。专用型机械手因其制造成本低和结构简单主要应用于大批量生产的流水线作业，用来完成简单的抓取和移动等工作。通用型机械手具有***的控制单元，可以通过编程操作对其进行系统的控制，运用驱动系统控制机械臂完成指定动作，与专业型相比具有明显的优势，通用型机械手作用范围更广，可完成的工作类型也多很多，在现代工业生产中应用非常广泛。驱动装置在机械手中具有很重要的作用，它是连接控制系统和机械部件的桥梁，目前在用的驱动方式主要有机械、电力、液压和气压四种。其中电力和机械的驱动方式应用较少，主要应用于结构简单的机械手中。液压和气压的驱动方式是目前最常见也是应用最广的驱动方式。液压驱动方式具有响应快、平稳性好等特点，能够在缓慢的速度下输出较大的能量，对机械部件的带动有着很好的效果。
2 机械手的简单应用
从二十世纪六十年代机械手问世来，历经五十多年的不断创新发展，在科学技术不断进步的支撑下，机械手在现代化工业中已经成为非常重要的机械设备。随着计算机技术和现代控制技术的不断发展，机械手正朝着更加精准、轻便、智能化的方向发展。机械手在我国引入较晚，经过改革开放和我国多个五年规划的发展，机械手在我国的发展应用已得到了很大的提高，从最初的依靠进口到现如今的自主研发，我们已经有了一套自己的理论和技术。目前机械手在国内的应用十分广泛，主要有以下几个方面：
2.1 热加工作业
众多工业领域中都会有热处理的环节，例如钢材的熔炼铸造、玻璃的制造切割等，机械手的应用大大提高了工作的安全性和生产过程的准确性，对产品的质量提升、人力资源的节约都有显著的作用。安装了机械手的锻造机械和切割机能够提高生产能力的同时实现更高的自动化，从而提高生产线的效率和加工质量，对企业的经济效益有很大效果。
2.2 冷加工作业
大部分的机械手工作类型都是冷加工，即对要加工的零配件进行上下料和运送等操作。这类的机械手起到了很好的桥梁作用，一些数控机床和自动化生产线上，运用机械手进行零件的上下料，大大缩短了加工时间和提高了作业的准确性。不同生产环节之间的传送由机械手来完成，节省了劳动力也更加的安全可靠，例如玻璃加工过程中的玻璃拿取和搬运，由于玻璃的易碎特性，有机械手来完成传送比人工更加安全可靠，一定程度上提高了产品的出产合格率。
2.3 拆装、维修方面
对大型机械的拆装和维修中，机械手起着非常重要的作用。笨重的零部件通过机械手的拆装运输比起人工作业方便了非常之多，例如铁路工业中的拆装三通阀门、组装轮对等，大大降低了劳动强度节省了人力。同样在汽车工业中也有很多例子，例如汽车的组装、焊接喷涂等工序都是经由机械手来完成的。
3 结语
机械手的应用在高度自动化、机械化的现代工业中起到了举足轻重的作用，可以说是工业机器人的一个重要分支。相信随着计算机技术、电子信息技术、自动化控制技术的不断创新，机械手在工业领域的运用将会逐步加深，向更加复杂化、精准化、智能化的高精尖方向发展，为行业的发展和社会的进步做出更大的贡献。
参考文献