机械手文献综述.pdfVIP

摘要：机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生提供耐用 消费品的产业。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平 的要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。 生产水平及科学技术的不断进步与发展带动了整个机械工业的快速发展。现代工 业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。然而在机械工业中，加工、 装配等生产是不连续的。单靠人力将这些不连续的生产工序接起来，不仅费时而 且效率不高。同时人的劳动强度非常大，有时还会出现失误及伤害。显然，这严 重影响制约了整个生产过程的效率和自动化程度。机械手的应用很好的解决了这 一情况，它不存在重复的偶然失误，也能有效的避免了人身事故。 关键词：PLC 控制技术、机械手、应用与发展 １.机械手的组成 机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。其组成及相互 关系如下图： 驱动部分 传送机构 控制部分 行程检测 手部 传感装置 产品 1.1 执行机构 1）手部 手部安装在手臂的前端。通过手臂前端的气动机构带动“手指”运动，已达 到对产品的抓取与放置。 机械手手部的机构系模仿人的手指，分为无关节，固定关节和自由关节三种。 手指的数量又可以分为二指、三指等，其中以二指用的最多。可以根据夹持对象 的形状和大小配备多种形状和尺寸的夹头，以适应操作需要。 2）手臂 手臂有无关节和有关节手臂之分 本课题所做的机械手采用无关节机械手臂， 其主要作用是引导机械手部准确的抓住工件，并运送到所需要的位置上。为了使 机械手能够正确的工作，手臂的三个自由度都需要精确的定位。 总述，机械手的运动离不开直线移动和转动二种。因此，它采用的执行机构 主要是齿轮、齿条、步进电动机、气缸等。躯干是安装手臂、动力源和执行机构 的支架。 1.2 驱动机构 驱动机构主要有四种：液压驱动、气压驱动、电气驱动和机械驱动。其中以 液压气动传动用的占90%以上，而电动、机械驱动用的较少。 1）液压驱动主要是通过油缸、阀、油泵和油箱等实现传动。它利用油缸、 马达加上齿轮、齿条实现直线运动；利用摆动油缸、马达与减速器、油缸与齿条、 齿轮或链条、链轮等实现回转运动。液压驱动的优点是压力高、体积小、出力大、 运动平缓，可无级变速，自锁方便，并能在中间位置停止。缺点是需要配备压力 源，系统复杂成本较高。 2）气压驱动所采用的元件为气压缸、气压马达、气阀等。一般采用4-6 个 大气压，个别的达到 8-10 个大气压。它的优点是气源方便，维护简单，成本低。 缺点是出力小，体积大。由于空气的可压缩性大，很难实现中间位置的停止，只 能用于点位控制，而且润滑性较差，气压系统容易生锈。 3）电气驱动采用的不多。现在都用三相感应电动机作为动力，用大减速比 减速器来驱动执行机构；直线运动则用电动机带动丝杠螺母机构；有的采用直线 电动机。通用机械手则考虑用步进电机、直流或交流的伺服电机、变速箱等。电 气驱动的优点是动力源简单，维护，使用方便。驱动机构和控制系统可以采用统 一形式的动力，出力比较大；缺点是控制响应速度比较慢。 4）机械驱动只用于固定的场合。一般用凸轮连杆机构实现规定的动作。它 的优点是动作确实可靠，速度高，成本低；缺点是不易调整。 1.3 控制系统 机械手控制系统的要素主要包括工作顺序、到达位置、动作时间和运动速度 等。 控制系统可根据动作的要求，设计采用数字顺序控制。它首先要编制程序加 以存储，然后再根据规定的程序，控制机械手进行工作。随着科学技术的发展， PLC 控制技术在机械手控制方面也越来越多的地被应用。 2.在机械工业中，机械手的应用具有以下意义： 2.1 可以提高生产过程的自动化程度 应用机械手有利于提高原材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器装 配等的自动化程度，从而可以提高劳动生产率，降低生产成本，加快实现工业生 产机械化和自动化的步伐。 2.2 可以改善劳动条件、避免人身事故 在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、以及有