目前世界各国对处于发展阶段的 机械手还没有统一的分类标准，大致 有以下几种分类方法。 3.1按使用范围分类

　　机械手最显著的特点有以下几个： (1)可编程 生 产自 动化 的进 一步 发展 是柔性 自动化。机械手可随其工作环境变化 的需要再编程，因此它在小批量多品 种具有均衡高效率的柔性制造过程中 能 发 挥 很 好 的功用， 是柔性 制造系统 (FMS)中的一个重要组成部分。 (2)拟人化 机械手在机械结构上有类似人的 小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有 电脑。此外，智能化机械手还有许多类 似人类的“生物传感器”，如接触传感 器、力传感器 、 负 载 传 感 器 等 ． 传 感器提高了机器手对周围环境 的白适应能力。 (3)通用性 除 了专 门设 计的 专用 机器 手外， 一般机械手在执行不同的作业任务时

　　具有较好的通用性。比如，更换机械 手 手 部 末 端 操 作 器 (手 爪 、 工 具 等 )便 可执行不同的作业任务。 (4)机 电 一 体 化 机械手技术涉及的学科相当广泛，但 是归纳起来是机械学和微电子技术的 应用，特别是计算机技术的应用密切 相关。因此，机械手技术的发展必将 带动其它技术的发展，机械手技术的 发展和应用 水 平 也 可 以 从 一 个 方 面 验证一个国家科学技术和工业技术 的发展和水平。

　　绍得不够，因此在工业自动化领域里，对 气动机械手、气动机器人的实用性和前景 存在不少疑虑。 (7)可编程序的通用机械手工作程 序可变，以适应不同的工作对象，通用 性强 ， 适 合 于 以 多 品 种 、 中 小 批 量 生 产 为 特 点 的 柔 性 制 造 系统中。 3.2按使用行业、部门和用途分类 (1) 工 业 机 械 手 它 们 又 可 按 作 业类别分为锻压、焊接、表面喷涂、 装卸、装配、检测等 (2)采掘机械手如海洋探矿机器人的 机械手等。 (3)军事用途机械手 (4) 服 务 机 械 手 如 医 疗 机 械 手 ， 家 用 机 器 人 (机 械 手 ) 等 。 3.3按机械手运动控制方式分类 (1)点 位 控 制 (PTP)机 器 手 就 是 由 点到点的控制方式， 这种控制方式只能 在 目标点处准确控制机械手末端执行 器的位置和姿态，完成预定的操作要 求。目前应 用 的 工 业 机 械 手 中 ， 很 多 是 属 于 点 位 控 制 方 式 的 ，如 上 下 料 搬 运机械手。 (2)连续轨迹控制(cP)机械手机器人的 各关节同时作受控运动，准确控制机器 人末端执行器按预定的轨迹和速度运 动，并能控制末端执行器沿轨迹上各点 的姿态。弧焊、喷漆和检测机械手等均属 连续轨迹控制方式 根据力学的观点， 自由度指的是力学 系统的独立坐标的个数。 力学系统由一组

　　坐标来描述。比如一个质点的三维空间 中的运动，由x，z三个坐标来描述； 或者在球坐标系中，由r，e，(P三个坐 标描述。描述系统的坐标可以自由的选 取，但独立坐标的个数总是一定的，即系 统的自由度。本设计的机械手共有三个 自由度，即：手臂的伸缩、手臂的上下 摆动、手指的抓握。

　　(2)躯干 躯干是由底盘和手臂两大部分组成 的。 底盘是支撑机械手的重量的机 构， 本设计中只起到支撑的作用。 在 手臂是机械手的主要部分它由操作机的 动力关节和连接杆件等构成，是用于支 承和调整手腕和末端执行器位置的部 件， 它主要是对手爪起到一个支撑作用， 其也是通过可编程控制器的脉冲信号来 控制电磁阀驱动气压缸控制手臂完成各 种运动的． 4.2手腕转动时所需的驱动力矩 手腕转动时所需的驱动力矩可按下式计 算: M 驱  M 惯  M 偏  M 摩  M 封 式中: M 驱 ( N  cm ); 驱动手腕转动的驱动力矩

　　我 国 机械 手 的研 究 和应用 起 步较 晚 ， 但 是 随 着国 内 外机 械 手的快 速 发展 、 社 会 需 求 的增 大 和技 术 的进步 ， 装配 机 械 手 得 到 了迅 速 的发 展 ，多品 种 、少 批 量 生 产 方 式和 为 提高 产 品质量 及 生产 效 率 的 生 产 工艺 需 求， 是 推动装 配 机械 手 发 展 的直接动力。PLc是可编程序控制器的简 称 ， 于 60年 代 末期 在 美国 首 先 出现 ， 目 的是用来取代 继 电 器 ，执 行 逻 辑 、计 时、 计 数 等 顺序 控 制功 能 ，建 立 柔 性程 序 控 制 系 统 。 经 过近几十年的发展，PLc己十 分成熟与完善。当前的中国，随着生产力 的迅猛发展， 工业发展的步伐越来越快在 各 行 业 各 领域 ， 对 自动化 程 度 的 要求 也 愈来愈高．了更 好 地 适 应 这 种 情 况 ， 科 学技术必须被广泛地应用在实际生产 中，而PLc以其自身的优势， 在自动化领域 内扮演着重要的角色，不容忽视!

　　而后排入大气，处理方便，一般不需设 置回收管道和容器：介质清洁，管道不 易堵存在介质变质及补充的问题． (2)阻力损失和泄漏较小，在压缩 空气的输送过程中，阻力损失较小(一 般不卜浇塞仅为油路的干分之一)，空 气便于集中供应和远距离输送。外泄漏 不会像液压传动那样， 造成压力明显降低 和严重污染。 (3)动作迅速，反应灵敏。气动系统 一般只需要0．02s—O．3s即可建立起所 需的 压 力 和 速 度 。气 动 系 统 也 能 实 现 过 载 保 护 ， 便 于 自 动 控 制 。 (4)能 源 可 储 存 。 压 缩 空 气 可 存 贮 在储气罐中，因此，发生突然断电等情 况时，机器及其工艺流程不致突然中断。 (5)工作环境适应 性好。在易燃、 易 爆 、 多 尘埃 、 强 磁、强 辐 射 、 振动 等 恶 劣 环 境 中 ， 气 压传 动与 控 制 系 统比 机 械、电器及液压系统优越，而且不会因温 度变化影响传动及控制性能。 (6)成本低廉。由 于气动系统工作 压 力 较 低 ，因 此 降 低了气 动 元 、 辅件 的 材质和加工精度要求， 制造容易， 成本较低。 传统观点认为：由于气体具有可压缩性，因 此，在气动伺服系统中要实现高精度定位 比较困难(尤其在高速情况下，似乎更难 想象)。此外气源工作压力较低，抓举力 较小。虽然气动技术作为机器人中的驱动 功能已有部分被工业界所接受， 而且对于 不太复杂的机械手， 用气动元件组成的控 制系统己被接受， 但由于气动机器人这一 体 系 己 经 取 得的 一 系 列重 要 进 展 过 去介

　　力源简单、维护和使用比较方便。驱动 机构采用一种形式的动力， 力量比较大。 所以本 设 计 用 该 种 驱 动 形 式 。 蕞 且 是 电 磁 阀 驱 动 气 压 缸 的 形 式 。 机械手的控制要素主要包括工 作的顺序、能提起多大的重量、运动的 时间、到达的位置等。具体还要加上点控 和连续控制。 控制系统可根据动作的要求设计数 字顺序。它首先要编制程序加以存储， 然后在根据规定的程序，控制机械手的 运动工作。为了使其程序简单、修改容 易等优点，本设计采用PLC控制系统来完 成操作。

　　括工件、手部、手腕回转缸的动片)对转 动轴线所产生的偏重力矩( N  cm ).

　　径、端盖等处密封装置的摩擦阻力 矩( N  cm ); 下面是手腕受力情况， 分析各阻力矩的 计算: 1、手腕加速运动时所产生的惯性力矩M悦 若手腕起动过程按等加速运动，手腕转动 时的角速度为  ， 起动过程所用的时间为

　　备 手 指 ，而且 应 具有 与人 手 相 似的 动 作 或 能 代 替人 完 成一 系 列的 动 作 ，以此 来 达 到 目 的 。手 臂 的作 用是 用 来 辅助 手 部 准确的抓住工件并能够转移到所需要 的 位 置 ，机械 手 的运 动有 两 种 ：一个 是 上下直线运动，另一个是左右直线运 动。因此其必须安装有液压缸 、 电 液 脉 冲 马 达 、电 磁 阀 等 作 为 其 执 行 机 构 的 动 力 部 分 或 辅 助 系 统 。 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。其主要以 电 气 和 气 压 驱 动 为 主 ， 只 有 少 量 的 运 用 液 压 和 机 械 驱 动 。 液压驱动主要是驱动大体积的重型工 业设备如：锅炉等。它的优点是压力高、 体积小、力量大动作平稳。缺点是结构 繁琐．成本高．而且需要配备压力源。 气压驱动的元件是气压缸、气压马达等。 一般采用4—6个大气压．也有一些更大 的． 具体要根据实际情况来定， 虽然它的

　　摘要：实践证明，工业机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提 高劳动生产率和自动化水平。工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁、单调的操作，采用机 械手是有效的。此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作， 更显示其优越性，有着广阔的发展前途。 关键词：机械手 可编程序控制器(PLC) 技能特性

　　根据主机的特定要求设计成固定程 序 (或 简单的可变程序)。这种机械手多 为气动或液动。 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，抓重一般在30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。 气动技术有 以下优点： (1)介质提取和处理方便。气压传 动工作压力较低，工作介质提取容易，

　　4.1躯干和传动系统的组成 机械手的传动分为液压、气压、电气 和机械四种，本设计采用综合传动方式， 即手臂采用电气传动， 而手爪采用气压传 动。 (1)夹紧机构 机械手的是抓取工件的部分。因此要准 确迅速的抓起工件是设计的最起码的要 求。当我们设计手爪时，首先要知道机 械手的坐标形式、运动的速度和加速度 的具体要求，还要考虑被夹紧的物体的 重量、大小和惯性来计算。同时还要考 虑手爪的开口尺寸，以保证有足够的开 口来抓取工件。为了防止工件在被夹紧 是有损坏， 所以我们要在手爪的接触部分 加上弹性棉垫。 为了防止电源临时出现故 障。所以我们应该对其工件加以保护。 夹紧机构的形式是多样的， 有吸盘式 的、有机械式的，为了简化我们的设计， 所以我们采用机械式的夹紧机构。 机械式的夹紧机构是一种应用很广泛 的一种，它主要是更能 够与人的动作相协调，可以直线运动等。 本设计采用二指气动手爪，利用PLc技术来 完成其的某部分的动作。

　　机械手主要由执行机构．驱动机构和 控制系统构成．。机械手 的执行机构又包 括 手 部、 手 臂和 躯 干。手 部 安装 在 最 前 端，任务是来准 确 的 抓取 工 件 ，当 然 一

　　力量比较小、 体积比较重， 但是出于廉价， 而且不影响动作。 所以我们的手部采用此 种驱动。 电气驱动时，直线运动可以采用电 动机带动丝杠、螺母机构。我们通用的