[科普中国]-工业机械手

组成

工业机械手主要由执行机构、驱动机构、控制系统和机座等四部分组成。

1．执行机构

执行机构包括以下几部分：

(1)手爪它是直接抓取(夹紧或放松)工件(或工具)的构件。常用的有钳爪式、吸盘式和万能式。

(2)手腕它是连接手爪和手臂的构件，起支持手爪和扩大手臂动作范围的作用。它可以实现回转与摆动运动。有时，也可采用无手腕动作的机械手。

(3)手臂 它是支承手腕、手爪的构件。一般可实现伸缩、升降及回转摆动等运动。

(4)立柱 它是支承手臂等构件的装置，一般是固定不动的，因工作需要也有作横向移动的，常称可移动立柱。

(5)行走机构它是机械手能完成远距离操作的装置，由滚轮和导轨或多杆机构组成。

2．驱动机构

驱动机构是驱动手臂、手腕、手爪等构件的动力装置，通常有气动、液压、电动等三种形式。

3．控制系统

控制系统是支配机械手按规定程序运动的装置。它必须具备保存或记忆指令信息(如动作顺序、到达位置和时间信息)的功能。能及时测量及处理信息，对机械手的执行机构发生控制指令，必要时还可发出故障报警。

4．机****座

机座是安装机械手执行机构、驱动机构等的基础部件。2

规格工业机械手的规格参数是说明机械手规格和性能的具体指标，一般包括以下几个方面：

(1)抓重(又称臂力)：额定抓取重力或称额定负荷，单位为N(必要时注明限定运动速度下的抓重)。

(2)自由度数目和坐标形式：机身、臂部和腕部等运动共有几个自由度，并说明坐标形式。

(3)定位方式：固定机械挡块、可调机械挡块、行程开关、电位器及其他各种位置没定和检测装置；各自由度所设定的位置数目或位置信息容量；点位控制或连续轨迹控制。

(4)驱动方式：气动、液动、电动或机械传动。

(5)臂部运动参数：伸缩、升降、横移、回转、俯仰的位移范围和速度。

(6)腕部运动参数：回转、上下摆动、左右摆动、横移的位移范围和速度。

(7)手指夹持范围(nlm)和握力(即夹紧力或吸力)(N)。

(8)定位精度：位置设定精度及重复定位精度(±mm)。

(9)程序编制方法及程序容量：如插销板、二极管矩阵插销板、一位机可编过程控制、多位机控制以及示教存储等。

(10)受信、发信数引，联锁控制信号数日。

(11)控制系统动力：电、气。

(12)驱动源：气动的气压大小；液压的使用压力、油泵规格、电动机功率；电动的电动机类型、规格。

(13)轮廓尺寸：长(mm)×宽(mm)×高(mm)。

(14)重量：整机重量(kg)。3

特点工业机械手满足了社会生产的需要，并带来了经济收益。其特点包括：

①对环境的适用性强，能代替人从事危险，有害的操作，在长时间工作对人体有害的场所，机械手不受影响．只要根据工件环境进行合理没计，选用适当的材料和结构，机械手就可以在异常高温或低温、异常压力和有害气体、粉尘、放射线作用下工作。

②机械手能持久、耐劳，可以把人从繁重单调的劳动中解放出来，并能扩大和延伸人的功能。只要对机械手注意维护、检修即能胜任长时间的单调重复劳动。

③动作准确，可保证和提高产品的质量，同时呵避免人为的操作错误。

④通用性、灵活性好，特别是通用工业机械手，能适应产品品种迅速变化的要求，满足柔性生产的需要。这是因为机械手动作程序和运动位置(或轨迹)能灵活改变，具有众多的自由度，能迅速改变作业内容，满足生产的要求。作为中、小批量生产自动化最能发挥其效用。

⑤采用机械手能明显地提高劳动生产率和降低成本。3

分类1．按使用范围分

(1)专用机械手它是附属于主机，具有固定(有时可调)程序而无独立控制系统的机械装置。专用机械手具有动作少，工作对象单一，结构简单，工作可靠等特点，适用于大批量自动化生产。目前在轻工、电子行业得到广泛应用。

(2)通用机械手它是一种具有独立控制系统、程序可变、动作灵活多样的机械手。通用机械手的工作范围大，定位精度高，通用性强，适用于不断变换生产品种的中、小批量自动化生产，在柔性自动生产线中得到广泛应用。

2．按驱动方式分

(1)机械传动机械手它是由机械传动机构(凸轮、连杆、齿轮、齿条等)驱动执行机构运动的机械手。它的主要特点是运动准确可靠、动作频率高，但结构尺寸较大，动作程序不可变。一般用作自动机的上料或卸料装置。

(2)液压传动机械手 它是以油液的压力来驱动执行机构运动的机械手。抓重能力大，结构小巧轻便，传动平稳，动作灵便，可无级调速，进行连续轨迹控制。但因油的泄漏对工作性能影响较大，故它对密封装置要求严格，且不宜在高温或低温下工作。

(3)气动传动机械手它是利用压缩空气的压力，来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是介质来源方便，气动动作迅速，结构简单，成本低，能在高温、高速和粉尘大的环境中工作。但由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，且因气源压力低，只宜轻载下工作。

(4)电力传动机械手它是由特殊设计的电动机、直线电机或步进电机直接驱动执行机构运动的机械手。因不需中间转换机构，故结构简单，其中直线电机机械手的运动速度快，行程长，使用和维护方便。目前机械设计正朝“机电一体化”方向发展，采用电力直接驱动机械手将日益增多。1

应用工业机械手在工业生产中的应用极为广泛，大致有以下几方面：

①实现单机自动化：各类半自动机床的自动上下料。

②组成自动生产线：在单机自动化的基础上，自动装卸和输送工件，可以使一些单机连接成自动生产线。

③特殊工作环境：如高温(热处理、锻造、铸造等)、有毒有害、星际探索、海底资源开发等环境采用机械手(或自动或遥控)代替人进行作业。3