缝纫机针摆动机械手设计
械手结构的设计和分析
机械手腕部的结构分析
机器手手腕的自由度数，应根据作业需要来设计。机器手手腕自由度数目愈多，各关节的运动角度愈大，则机器手腕部的灵活性愈高，机器手对对作业的适应能力也愈强。
机器手手腕要与末端执行器相联，因此，要有标准的联接法兰，结构上要便于装卸末端执行器。
机器手的手腕机构要有足够的强度和刚度，以保证力与运动的传递。
为了减轻机器手运动部分的惯量，提高机器手的控制精度，一般腰部回转运动部分的壳体是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。
腰部结构要便于安装、调整。
机械手腰座结构的设计要求分析
机械手腰座结构的具体采用方案
腰座回转的驱动形式要么是电机通过减速机构来实现，要么是通过摆动液压缸或液压马达来实现，目前的趋势是用前者。因为电动方式控制的精度能够很高，而且结构紧凑，不用设计另外的液压系统及其辅助元件。考虑到腰座是机器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。一般电机都不能直接驱动，考虑到转速以及扭矩的具体要求，采用大传动比的齿轮传动系统进行减速和扭矩的放大。
直角坐标机器手结构
圆柱坐标机器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，这种机器手构造比较简单，精度还可以，常用于搬运作业。其工作空间是一个圆柱状的空间。
圆柱坐标机器手结构
球坐标机器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，这种机器手结构简单、成本较低，但精度不很高。主要应用于搬运作业。其工作空间是一个类球形的空间。
03
机械手腰座结构的分析
腰部的回转运动要有相应的驱动装置，它包括驱动器。驱动装置一般都带有速度与位置传感器，以及制动器。
腰座要有足够大的安装基面，以保证机器手在工作时整体安装的稳定性。
缝纫机针摆动机械手设计
摘 要工业机械手是六十年代发展起来的一门新技术。
是近代自动控制领域中出现的一项 新技术， 并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。
它是一种按一定程序， 能自动搬运和操作的机械装置，并且能够代替人们的部分劳动，具有人的部分功能，而 又没有人工操作的一些弱点。
工业机械手一般分为三类。
第一类是不需要人工操作的通用机械手。
第二类是需要 人工操作的，称为操作机。
第三类是专用机械手，主要附属于自动机床或自动线上，用，工作程序 以解决机床上下料和工件传送。
这种机械手在国外称为“Mechanical Hand”一般是固定的，因此是专用的。
工业机械手也便属于此类，近几年来工业机械手发展很 快。
本次毕业设计就是在用于对缝纫机针的抛光，在抛光自动线上用摆动机械手，这一 传送设备来代替人工的劳作。
工业机械手应用较多，发展较快。
现在的机械手都具有了某种传感能力，触觉功能 即是在机械手上安装反馈控制装置。
更主要的是将机械手和柔性制造系统和柔性制造单 元相结合，能根本上机械制造系统的人工操作状态。
从经济方面看，工业机械手能够提 高生产率，保证产品质量，降低废品率，提高基本装置的载荷能力；从技术方面看，操 作机的使用与小批量生产中增长的产品质量及自动化生产有关。
在大批生产中自动化程 度最高，但在小批量生产中自动化程度次之。
综上所述,有效地应用机械手, 是发展机 械工业的必然趋势。
关键词：机械手；液压驱动 ；自动线 ；柔性系统AbstractThe industry manipulator is a new technology developed in the sixties. It is a new technology appearing in modern automatic controlled field, and has already become an important component in the production system of modern machinebuilding. It is one kind according to certain procedure , the mechanical device that can be carried and operated automatically, and the part that can replace people works, have some functions of people's, and there are not some manually operated weaknesses .The industry manipulator is generally divided into three kinds. The first kind does not need the manually operated manipulator in common use . The second kind needs to be manually operated, is called the operating machine. The third kind is a specialpurpose manipulator, affiliate on the automatic lathe or the transfer machine mainly, used to solve the upper and lower material of lathe and work piece to convey. This kind of manipulator is called " Mechanical Hand " abroad, the working routine is generally regular, so it is specialpurpose. The industry manipulator belongs to this kind of too, the industry manipulator has been developed quickly in recent years. This graduation project is used in the polishing to the sewing machine needle , use the swing manipulator on the polishing transfer machine, this conveyance equipment comes to replace artificial work. In the mechanical manufacturing industry abroad, the industryThe industry manipulator is used more, it is very fast to develop. Present manipulator all have a certain sensing ability , the sense of touch function is to install and feedback the control device on hand in machinery . The mainer one is combining flexible manufacturing system and flexible manufacturing unit with the manipulator, artificial operation state of the manufacture system that can be essentially mechanical. By the look of economy, the industry manipulator can boost productivity , guarantee product quality, reduce the rejection rate , the loaded ability to raise basic device ; By the look of technology, the use of the operating machine has related to the fact that it is small product quality and automation increasing are produced while producing in batches. The automatic degree is the highest in largescale production, but take second place in the small automatic degree while producing in batches. In sum , use the manipulator effectively, it is the inexorable trend which develops mechanical industry.Key phrase: Machine hand；The liquid presses to drive；Automatic line；Flexible system目 录中文摘要 (Ⅰ)英文摘要 (Ⅱ)绪论 (1)1 工业机械手的简介1.1 什么是工业机械手 (2)1.2 工业机械手的发展简史 (2)1.3 工业机械手的应用简况及应用的意义 (4)2 机械手的组成和分类2.1机械手的组成 (7)2.1.1执行机构 (7)2.1.2驱动部分 (7)2.1.3控制部分 (8)2.2机械手的分类 (8)2.2.1按用途分类 (8)2.2.2按控制型式分类 (8)2.3机械手的参数 (9)3 设计方案的拟订3.1 工业机械手总体设计原则 (10)3.2 机械手总体设计目的 (10)3.3工艺要求 (11)3.4 机械手的管路配置 (11)3.5电控系统的选择及定位方法 (12)4 缝纫机针摆动机械手慨况4.1缝纫机针摆动机械手的用途 (13)4.2规格参数 (13)4.3配置及工作原理 (13)4.4摆动机械手的组成部分 (14)5 手臂俯仰部分机构的设计5.1手臂的组成 (15)5.2手臂的设计要求 (15)5.3 手臂摆动机构 (17)5.3.1手臂上下摆动机构简介 (17)5.3.2手臂上下摆动机构及缓冲 (18)6 手臂回转部分的设计6.1 手臂回转部分机构 (20)6.2手臂回转时驱动力矩的计算 (20)6.3 回转油缸螺栓直径校核 (22)7 机械手手腕回转部分设计7.1手腕的定义及作用 (24)7.2手腕回转和夹持手部的机构 (24)7.3夹紧力的计算 (25)7.4腕部回转力矩的计算 (26)7.5手腕部手指的设计要求 (26)7.5.1手指的抓取机能 (27)7.5.2手指的握力大小 (27)7.5.3足够的夹紧距离 (27)8 液压系统的工作原理8.1液压系统 (28)9 什么是自动线9.1自动线的定义及特征 (30)9.2自动线的类型 (30)9.3自动生产线中的机械手 (30)10 机械手的可靠性及经济效果10.1机械手的可靠性 (32)10.2经济效果 (32)结束语参考文献附录英文原文 (35)汉语翻译 (43)缝纫机针摆动机械手设计绪 论工业机械手是一种新型的自动化操作装置。
机械手手爪的三维设计
机械手手爪的三维设计1 手部设计基本要求（1）应具有适当的夹紧力和驱动力。
应当考虑到在一定的夹紧力下，不同的传动机构所需的驱动力大小是不同的。
（2）手指应具有一定的张开范围，手指应该具有足够的开闭角度（手指从张开到闭合绕支点所转过的角度）∆γ，以便于抓取工件。
（3）要求结构紧凑、重量轻、效率高，在保证本身刚度、强度的前提下，尽可能使结构紧凑、重量轻，以利于减轻手臂的负载。
（4）应保证手抓的夹持精度。
2 典型的手部结构（1）回转型包括滑槽杠杆式和连杆杠杆式两种。
（2）移动型移动型即两手指相对支座作往复运动。
（3）平面平移型。
3 机械手手爪的设计计算3.1选择手爪的类型及夹紧装置本设计是设计抓取圆柱形物块的机械手。
常用的工业机械手手部,按握持工件的原理,分为夹持和吸附两大类。
吸附式常用于抓取工件表面平整、面积较大的板状物体,不适合用于本方案。
本设计机械手采用夹持式手指,夹持式机械手按运动形式可分为回转型和平移型。
平移型手指的张开闭合靠手指的平行移动,这种手指结构简单, 适于夹持平板和圆柱类材料, 且工件径向尺寸的变化不影响其轴心的位置, 其理论夹持误差为零。
通过综合考虑，本设计选择移动型手爪，采用丝杠螺母这种传动结构方式。
运行方式为电机带动直齿轮使丝杠转动继而带动手爪接触块移动，从而形成手爪的张合，当手爪抓到零件时，电机停止，手爪形成自锁，带动零件移动。
图1 二维手爪结构图3.2 手爪夹持范围计算加工毛坯尺寸：Φ20-Φ30 长度：100左右毛坯质量（以钢材的密度计算）：约246g-555g（按最大600g计算）装夹深度：约25mm纵向定位精度：0.1mm横向定位精度：1mm手爪接触块为橡胶，橡胶具有弹性大，定伸强度高，抗撕裂性和电绝缘性优良，耐磨性和耐旱性良好，加工性佳等特点。
图2 手爪橡胶3.3 滑动丝杠设计 设计条件： 需自锁丝杠长度 145mm 最大质量共计约1100g 。
丝杠载荷：丝杠竖直时承受最大轴向力N F a 6.11max =，G=mg (g 取10N/kg)。
机械手设计毕业设计 机械手
摘要在机械制造业中，机械手已被广泛应用，大大地改善了工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快了实现工业生产机械化和自动化的步伐。
本文通过对机械手的组成和分类，及国内外的发展状况的了解，对本课题任务进行了总体方案设计。
确定了机械手用三自由度和圆柱坐标型式。
设计了机械手的夹持式手部结构；以及设计了机械手的总体结构，以实现机械手伸缩，升降，回转三个自由度及手爪的开合。
驱动方式由气缸来实现手臂伸缩和升降，异步电机来实现机械手的旋转。
运用了FX 系列可编程序控制器（PLC）对上下料机械手进行控制, 论述了电气控制系统的硬件设计, 控制软件结构以及手动控制程序和自动控制程序的设计。
关键词：机械手，气缸，可编程序控制器目录摘要 (I)1 绪言 (1)1.1 机械手的概述 (1)1.2 我国机械手的发展 (1)1.3 气动机械手的应用现状及发展前景 (3)1.4 PLC概念的由来和产生 (5)1.5 本课题设计要求 (8)2 机械手的总体设计方案 (9)2.1 机械手的系统工作原理及组成 (9)2.2 机械手基本形式的选择 (10)2.3 驱动机构的选择 (11)2.4 机械手的技术参数列表 (11)3 机械手的机械系统设计 (13)3.1 机械手的运动概述 (13)3.2 机器人的运动过程分析 (14)4 机械手手部结构设计及计算 (15)4.1 手部结构 (15)4.2 手部结构设计及计算 (16)4.3 夹紧气缸的设计 (18)5 机械手手臂机构的设计 (24)5.1 手臂的设计要求 (24)5.2 伸缩气压缸的设计 (24)5.3 导向装置 (29)6 机械手腰部和基座结构设计及计算 (30)6.1 结构设计 (30)6.2 控制手臂上下移动的腰部气缸的设计 (30)6.3 导向装置 (34)6.4 平衡装置 (34)6.5 基座结构设计 (35)7 机械手的PLC控制系统设计 (38)7.1 可编程序控制器的选择及工作过程 (38)7.2 可编程序控制器的使用步骤 (39)7.3 机械手可编程序控制器控制方案 (39)8 总结 (53)参考文献 (54)1 绪言1.1 机械手的概述机械手（又称机器人，机械人，英文名称：Robot），在人类科技发展史上其来有自。
机械手设计方案
机械手设计方案机械手设计方案引言：机械手是一种能模拟人手动作、完成复杂而重复的工作的机械装置。
本方案旨在设计一种功能全面、结构合理、操作简便的机械手。
一、功能设计：该机械手主要用于工业生产中的自动化操作。
设计中考虑到以下几个方面的功能需求：1.抓取能力：机械手需要具备稳定的抓取能力，能够根据需要抓取各种形状的物体。
2.运动自由度：机械手需要具备足够多的运动自由度，能够在空间中灵活操作。
3.力度控制：机械手需要根据不同任务的要求，能够对抓取力度进行精确控制。
4.操作平稳性：机械手的运动应平稳、精确，以实现高效的生产操作。
5.可编程性：机械手应具备可编程功能，可以根据不同任务需求进行多样化的操作。
二、结构设计：机械手主要分为下列几个部分：1.机械臂：机械臂是机械手的核心部分，应具备足够多的关节，以实现多自由度的运动。
同时，机械臂需要采用轻量化设计，以减小自身质量，提高运动效率。
2.末端执行器：末端执行器是机械手抓取物体的部分，应设计可自由伸缩的抓取夹具，以适应不同尺寸的物体。
3.传动系统：传动系统是机械手的动力系统，应选择高效可靠的传动装置，如电机和减速器组合，以保证机械手运动的精确性和稳定性。
4.控制系统：控制系统是机械手的智能核心，应具备高速、高精度、可编程的控制器，以实现机械手的自动化操作。
同时，控制系统应提供友好的人机界面，方便操作者使用。
三、操作流程：机械手的操作流程可分为如下几个步骤：1.输入任务指令：操作者通过控制系统输入任务指令，包括抓取位置、力度等参数。
2.开机准备：机械手启动后，进行预热和校准动作，以确保机械手处于正常工作状态。
3.感应物体：机械手的传感器感应物体位置和大小，确定抓取位置和姿态。
4.抓取物体：机械手根据输入的指令和感应到的物体信息，进行相应的运动和力度控制，将物体抓取起来。
5.完成任务：机械手将抓取的物体移动到指定位置，完成任务，并将完成情况通过控制系统反馈给操作者。
电动机械手设计
电动机械手设计
电动机械手是一种由电动马达驱动的机械臂，通常用于制造过程中的物料搬运、组装、打磨、件定位等任务。
以下是电动机械手的设计要点：
1. 机械结构设计：根据应用要求和工作环境，设计出合适的机械臂结构，包括臂长、关节数量和轴向布局等。
设计时要考虑机械强度、刚度和精度等因素。
2. 电机控制系统设计：设计控制系统以控制机械臂与电机的动作，包括电机驱动控制、位置检测、传感器控制和数据通信等。
3. 材料选择和加工：根据机械臂的设计要求，选择合适的材料和加工方式。
常见的材料有铝合金、钛合金、铜、钢等。
4. 人机界面设计：设计合适的图形用户界面和操作面板，以方便控制和监控机械臂的运行状态。
5. 安全性设计：对机械臂和控制系统进行安全性分析和设计，避免操作错误和机械故障导致人员伤害和设备损坏。
6. 测试和验证：进行机械臂和控制系统的测试和验证，包括精度测试、负载测试、速度测试、稳定性测试等，以确保产品符合设计要求和应用需求。
以上是电动机械手的设计要点，设计时需要考虑到整个系统的综合性能和可靠性，尽可能地降低故障率和维修成本。
机械手的设计
机械手的设计机械手是一种具有高度灵活性和准确性的自动化设备，广泛应用于工业生产线、医疗手术、装配和包装等领域。
机械手的设计需要考虑多方面因素，包括机械结构、电气控制和运动学算法等，下面我将从这几个方面详细介绍机械手的设计。
一、机械结构机械结构是机械手设计的核心，主要包括机械臂、关节和执行器三部分。
机械臂是机械手的主体，负责完成各种运动和动作。
关节是连接机械臂的组件，能够使机械臂在多个方向进行运动。
执行器负责将机械臂传输的运动信号转化为物理动作，例如抓取、旋转等。
机械结构的设计需要考虑以下因素：1. 功能需求：根据机械手的应用需求，确定机械手需要具备哪些功能和动作，例如抓取、旋转、移动等。
2. 机械臂的结构：机械臂的结构决定了机械手的可达性、波动和抗外力等性能。
通常有三种设计方式：串联式、并联式和混合式。
3. 关节和执行器选型：需要考虑负载、精度、速度、控制方式等因素，选择合适的关节和执行器。
4. 材料选择和加工：需要根据机械手的负载、速度和精度要求，选择合适的铝合金、碳纤维等材料，并采用先进的加工技术进行制造。
二、电气控制电气控制是机械手的另一个重要组成部分。
它负责将机械手进行的任何运动和动作转换为电信号，从而实现自动化控制和精确调节。
电气控制主要包括传感器、执行器和控制系统三个方面。
电气控制的设计需要考虑以下因素：1. 传感器：传感器能够感知机械手周围的环境信息，例如位置、速度、力矩等。
需要选择合适的传感器，避免传感器数据的误差，提高机械手的运动精度和稳定性。
2. 执行器：执行器是将电信号转换为物理动作的组件。
采用先进的执行器能够提高机械手的运动速度和精度。
3. 控制系统：控制系统是机械手的大脑，负责控制机械手的运动和动作。
需要采用先进的控制系统来保证机械手的运动稳定性和精度。
三、运动学算法运动学算法是机械手设计的重要组成部分。
它的作用是根据机械手的运动学模型，计算机械手各关节的运动轨迹和角度，从而实现机械手的各种动作和运动。
机械手总体方案设计范文
机械手总体方案设计一、背景与目的机械手作为一种智能化、精准高效的装配工具，在工业制造领域中应用较为广泛。
本文的设计目的是为制造业企业提供一种可靠性高、精度高、成本低的机械手总体方案，以提高装配速度、减少劳动成本，提升生产效率，促进企业发展。
二、机械手总体设计方案机械手总体设计需要考虑到机器人的工作环境、工作物体、工作任务、控制要求等多方面因素，我们总结出以下机械手设计方案：1.工作环境基于机器人企业实际应用中资金和场地的限制，我们决定采用基于三轴方案的机械手设计，即机械手的运动空间仅包括X、Y、Z三个轴，安装在固定的平台上进行工作。
2.工作物体本方案的机械手设计主要针对小型零部件装配和物品搬运，静载荷在5KG以内。
根据零部件的尺寸大小、重量等参数，考虑采用柔性指夹爪作为机械手的主夹具，以适应不同形状、大小的零部件抓取和移动。
3.工作任务机械手的主要工作任务是零部件的装配和移动，具体包括：完成零部件间的组装，完成零部件的放置和摆放，根据工艺要求完成零部件的切割、粘接等工作。
4.控制要求机械手控制需要达到以下要求：•精度高：机械手要求定位精度小于0.1mm，重复定位精度小于0.05mm，以确保零部件的精准装配。
•运动快：机械手的最大末端速度要求大于1000mm/s，以保证零部件的高效装配。
•可编程行：机械手的行动需要可以灵活编程，在不同的工艺生产场合中进行。
•安全性高：机械手要求在危险区域、电气扰动等不安全情况下能够及时停止运动。
三、机械手硬件设计1.机械手机构设计机械手机构设计以柔性指夹爪为主夹具，同时根据零部件的特点设计不同的补偿机构，以适应各类工作任务。
2.机械手控制系统设计机械手控制系统包括传感器、控制芯片、控制软件等多个部分，通过这些设备完成机械手的姿态控制、位置控制等功能。
其中，机械手的控制软件需要具备编程灵活、参数调节方便等特点。
3.机械手电气系统设计机械手的电气系统包括各种传感器、控制器、电机及相关电路。
机械手的总体方案设计
第1章机械手的总体方案设计1.1机械手的传动方案设计按机械手手臂的不同形式及组合情况其活动范围也是不同的，基本上可以分为四种运动形式：直角坐标式、圆柱坐标式、球坐标式、关节坐标式。
根据工作要求可选择直角坐标式，具体设计成悬挂式。
其优点为：（1）多臂悬挂式的机械手对刚性联结的自动生产线非常实用，可以在各工位间传递工件，各臂均悬挂在生产线上方的横梁上，臂间距离和工位距离相等，手臂可同步地沿横梁平移一个工位间距，把工件从一个工位移动到下一个工位，可以减少随行夹具和其他装置，提高自动化程度。
（2）悬挂式机械手占地面积小，能有效的利用空间。
（3）悬挂式机械手结构简单，成本底。
该凸轮轴加工自动线上的送料机械手采用液压驱动，PLC控制，其中采取液压驱动有以下优点：（1）压力高，可实现较大的驱动力，且机构可以做的轻小，紧凑。
（2）可实现无级变速，定位精度高，系统固有频率小，压力、容量调节容易。
（3）重量小，惯性小，可以做到快速的变速和换向，控制容易，动作平稳，滞后小。
1.2主要技术参数的确定机械手的主要技术参数包括抓重、自由度、定位精度、重复定位精度、工作范围、最大速度及承载能力。
主要参数如下：抓重：3kg自由度：3个工作范围：前后移动：1800mm上下升降：350mm横移：50mm驱动方式：液压驱动控制方式：PLC控制缓冲方式：节流回路1.3 机械手的配置和工作原理图一上下料机械手简图该加工自动线上有五只送料机械手，它们的结构完全相同，均能作前后移动、上下升降和横移运动。
（上下料机械手简图如图一）前后移动、升降和横移运动是各自的伸缩油缸带动的，自动线的各工序按照加工顺序（从左向右）依次排列的。
如图二所示：图二凸轮轴自动线机械手配置图该送料机械手的动作顺序为：原位——下降（抓料）——向左横移——上升——向后横移——下降——向右横移（放料）——上升——向后横移——原位第2章上下料机械手的机械结构设计2.1上下料机械手的总体结构上下料机械手由几个主要组成部分：（1）前后行走机构（带滚轮的三角形支架）；（2）横移油缸及其滚轮机构；（3）升降油缸；（4）手部支撑板；（5）机械手手部（两个夹持式手部）。
机械手指制作方法
机械手指制作方法机械手指是一种用于自动化操作的机械臂设备，其制作方法较为复杂。
下面将分步骤为大家介绍机械手指的制作方法。
1、设计机械手指的结构与单元机械手指的结构与单元设计是机械手指制作的核心，需要综合考虑机械手指的作业环境、载荷数量大小、操作机器人的型号等因素，设计出最合适的结构和单元。
其次还需考虑材质的选择，例如高强度的钛合金、不锈钢等。
设计完成后，可以使用CAD软件进行模型的建立，并进行数值模拟分析，以验证是否符合设计要求。
2、加工机械手指的零部件根据机械手指的设计图纸，台车机、数控铣床、数控车床等器材对机械手指的零部件进行加工。
在加工过程中，需要严格控制加工工艺，确保每一个零部件尺寸精确，表面光洁平整。
3、组装机械手指的零部件将加工好的机械手指零部件进行组装。
此时，需要特别注意零部件的安装顺序和位置、紧固度、固定方式等细节问题。
不符合要求的零部件需进行更换或修正，以确保机械手指的正常运行。
4、电器部分的安装和调试安装和调试机械手指的电气部分，包括电动执行器、伺服电机、传感器、控制器、驱动器等。
在调试过程中，需要测试电气部分的各个功能，确保其与机械部分的配合良好，能够实现精准控制。
5、机械手指的整体调试将电气部分与机械部分进行整体调试，并通过实际操作来验证机械手指的运行情况。
在此过程中，需要模拟机械手指的实际工作环境和使用场景，探测机械手指的故障和改善方案等。
6、机械手指的性能测试和验收对机械手指的各项性能指标进行测试，并进行验收。
测试结果需要符合预设的机械手指性能指标，例如负载承重能力、动态稳定性、运动精度等等。
验收合格的机械手指可以正式投入使用。
以上是机械手指的制作方法的步骤。
在制作过程中，需要严格按照规范进行操作，不仅要注重精度和质量，还要考虑机械手指的整体性能和安全性。
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缝纫机针摆动机械手设计绪 论工业机械手是一种新型的自动化操作装置。
它可以根据作业的要求，按照预先确定 的程序搬运物体、装卸零件以及操持喷枪、焊把等工具去完成一定的作业。
因此它可在 繁重、高温和多粉尘等劳动条件较差的作业中，部分地代替人工操作。
工业机械手首先在机床上应用是作为设备的一个附属装置，用以上下料。
随着 电子技术的发展已逐步成为一个独立的自动化装置，并扩大应用到铸造、加工、焊接、 组装和喷漆等作业中。
机械制造工业中笨重的体力劳动作业较多，迫切需要进行技术改 造。
而机械手的研制和应用将是改善生产劳动条件，提高产品质量和效率的有效手段之 一。
也是新技术革命的主要内容。
这次的设计便是为了更快速的作业。
而在缝纫机针抛光自动线上，用机械手来代替 手工抛光的操作，缝纫机针在各摆动机械手指间，根据抛光工艺过程，依次调头、传递 并进行抛光作业。
通过摆动机械手在抛光自动线上的摆动，手臂回转、手腕回转与夹持 运动来完成缝纫机针的上下料运动，以达到抛光作业的目的。
1 工业机械手的简介1.1 什么是工业机械手工业机械手是一种能按给定的程序或要求,自动地完成物件(如材料，工件，零件或 工具等)传送或操作作业的机械装置,它能部分地代替人的手工劳动.较高级型式的机械 手,还能模拟人的手臂动作,完成较复杂的作业.在工业生产中出现的矛盾促使采用新的技 术设备，即操作机（操作工具）。
机器，特别是机床的装卸，操作过程之间工件的传送， 工件的储存和取出，焊接，锻造，压制，喷漆和其它许多工艺操作过程等，这些表面看 来程序不复杂，通常不需要有特别技能的工人，但却要由人的手和手臂结合运动过程操 作。
工业机械手是自动控制领域中出现的一项新技术， 并已成为现代机械制造生产系统 中的一个重要的组成部分。
这种新技术发展很快，逐渐形成一门新兴的学科——机械手 工程。
从以济方面看，工业机械手能够提高生产率，保证产品质量，降低废品率，提高 基本装置的载荷能力。
从技术方面看，操作机的使用与小批量生产中增长的产品质量及 自动化生产有关。
在大批生产者中自动化程度最高，在成批或小批量生产中自动化程度 次之，例如数控机床，在辅助操作时自动化程度最差。
1.2 工业机械手的发展简史机械手首先是从美国开始研制的。
1958 年美国联合控制公司研制出了第一台机械 手。
它的结构是：机体上安装一回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统 是示教型的。
1962 年美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制成一台数控示教再现型机械 手。
商名为Unimate（即万能自动）。
运动系统仿造坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩， 用液压驱动；控制系统用磁鼓作存贮装置。
不少球坐标式通用机械手就是在这个基础上 发展起来的。
同年该公司和普鲁曼公司合并成立了万能自动公司， 专门生产工业机械手。
1962 年美国机械铸造公司也实验成功一种叫 V ersatrar 机械手，愿意为灵活搬运。
该机械手的中央立柱可以回转；臂可以回转、升降、伸缩、采用液压驱动，控制系统也是示教再现型。
虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手发展的基 础。
1978 年美国 Unimate 公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制一种 UnimateionVicarm 型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定 位误差可小于±1毫米。
日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家。
自1969年从美 国引进两种典型的机械手后，大力从事机械手的研究。
目前，日本的机械手产量占世界 首位。
在日本使用机械手最多的是汽车行业，其次是电机、电器。
工业机械手分为三代。
第一代为：主要依靠人工控制，控制方式则为开环式，没有识别能力；改进的方向主要 是降低成本和提高精度。
第二代机械手设有微型电子计算机控制系统，具有视觉、触觉 能力，甚至听，想的能力；研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，使机械手具有 感觉机能。
第三代机械手则能独立地完成工作过程的任务。
它与电子计算机和电视设备 保持联系。
并逐步发展成为柔性制造系统FMS 和柔性制造单元FMC中的重要一环。
随着 工业机械手（机器人）研究制造和应用的扩大，国际性学术交流活动十分活跃，欧美各 国和其他国家学术交流活动开展很多。
国际工业机械手会议 ISIR 决定每年召开一次会 议，讨论和研究机械手的发展和应用问题。
现在专用机械手以过几十年的发展,如今已进 入以通用机械手为标志的时代.由于通用机械手的应用和发展,进而促进了智能机器人的 研制.智能机器人涉及的知识内容,不仅包括一般的机械,液压,气动等基础知识,而且还应 用一些电子技术,电视技术,通讯技术,计算技术,无线电控制,仿生学和假肢工艺等,因此它 是一项综合性较强的新技术.目前国内外对发展这一技术革新都有很重视。
几十年来，这 项技术革新的研究和发展一直比较活跃，设计在不断地修改，品种在不断地增加，应用 领域在不断地扩大。
早在四十年代， 随着原子能工业的发展，已出现了模拟关节式的第一代机械手。
五十~六十年代即制成了传送和装卸工伯的通用机械手和数控示教再现型机械手。
这种 机械手也称第二代机械手。
一九六八~一九七 0 年，又相继把通用机械手用于汽车身的点焊和冲压生产自动线 上，亦即使第二代机械手这一新技术进入了应用阶段。
七十年机械手可以说是处于技术 发展阶段。
根据部分统计，机械手的大致情况如下：目前圆柱坐标式的较多；插销板或凸轮程序的较多；机械式手指抓取方式的较多； 存贮步数为 10~49 的较多；液压驱动的较多；臂力小于 30 公斤的较多；手臂 4 个自由 度的较多；作业空间为1~10米立方的较多；线速度小于1000毫米/秒的较多 ；角速度小于180度/秒的较多；定位精度小于3毫米的较多。
从控制方式来看，点位控制占90% 左右，而连续轨迹控制占 10%左右。
国外自一九七 0 年以来， 已召开过几次国际机械 手会议（几乎每年召开一次）。
有的国家（如日本）还成立了机器人协会。
机械工业中，应用机械手的主要目的，一是解决生产过程自动化，二是改善劳动条 件，降低劳动强度，提高劳动生产率和降低产品成本。
因此要求机械手成本低，品种多 样化，零件，部件系列化，通用化，标准化，性能稳定可靠。
(1) 降低机械手的成本为了扩大机械手的使用范围，必须降低机械手的成本。
据统计，机械手电气控制装 置所占成本的比重较大。
如六十年代有的机械手其电控装置的成本占全部成本的75%， 现在已下降到35%。
(2) 品种多样化为了适应不同工作的需要，就使机械手的品种多样化，用机械手代替更多的人的手 工劳动，进而实现生产过程的自动化。
特别是那些工作比较单一，重复性很大而工作条 件又较差和劳动量较大的工种（如热加工），更就注意设计和使用各种类型的机械手。
(3) 零件，部件系列化，通用化，标准化，为了加速扩大机械手的应用领域，应尽 量缩短其设计和制造的周期。
这样， 就要求机械手的某种零件（如手指的指型等），部 件（如手部，臂间等），系列化，通用化，标准化。
然后，即可根据具体工作的需要， 将这些零件，部件（或再相应地增加一些其它零件，部件）进行组合，组成所需要的机 械手。
当然，这样的机械手还应保证组合 方便，一旦工作变更时，就能迅速而顺利地 生新组合。
(4) 产品性能应准确可靠机械手重要技术指标之一，就是其性能应稳定可靠。
可此，要求设计合理，元件稳 定，制造精确。
目前，在国外广泛应用的“再现式”通用机械手，虽然一般也都具有记忆装置，但 其程序都是预先编好的，或在其工作之前由人，领动一次，而后机械手即可按领动的工 作内容自行正确地完成再现协作。
如果把这种再现式通用机械手称为第二代机械手的 话，那么现在处于研制阶段的智能机器人就是第三代了。
1.3 工业机械手的应用简况及应用的意义在现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。
程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。
但是还有 大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。
据资料介绍，美国生产的 全部工业零件中，有 75%是小批量生产；金属加工生产的批量中有四分之三在 50 件以 下，零件真正在机床上加工时间仅占零件生产时间的 5%。
从这里可看出，装卸、搬运 等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的。
从一些资 料上可见：美国偏重于毛坯生产，日本偏重于机械加工。
随着机械手技术的发展，应用 的对象还会有所变化。
下面是在国内机械工业应用机械手的简况， 以及国外机械工业发展和应用简况。
一： 热加工方面的应用，机械手在铸造、熔炼方面的应用，国内已研制成功压铸机上下料机 械手，上下箱、合箱、浇注机械手，以及铸件表面清理机械手等。
有些工厂还将机械手 和造型机配合组成铸造生产自动线，彻底改变了铸造生产的面貌。
国外对电炉炼钢过程 中采用机械手进行大量的研究。
二：冷加工方面，冷加工机械手主要用于柴油机配件以 及轴类、盘类和箱体类等零件单机加工时的上下料和刀具的安装等。
进而在程序控制、 数字控制等机床上应用，成为设备的一个组成部分。
最近更在加工生产线、自动线上应 用，成为机床、设备上下工序联接的重要手段。
国内机械工业、铁路工业中首先在单机、 专机上采用机械手上下料，减轻工人劳动强度。
如在轴类、螺栓、气阀等零件的加工机 床上配置了机械手，代替人工上下料。
在三通阀体、轴瓦、平斜铁、柴油机摇臂加工自 动线上采用单臂、双臂圆柱式机械手，成为联接工序、运送工件的重要设备。
并在连杆 粗加工自动线上采用数控机械手，这样它不仅担负自动线上机床工件的装卸、运输，并 能发出指令指挥全线工作。
三：拆装修方面，拆装修是铁路工业系统繁重体力劳动较多 的部门之一，促进了机械手的发展。
现今随着科学技术的发展,机械手也越来越多地被应用.在机械工业中,铸,锻,焊,铆, 冲压,热处理,机械加工,装配,检验,喷漆,电镀等工和都有应用于的实例.其它部门,如轻工 业,建筑业,国防工业等工作中也均有所应用.在机械工业中,应用机械手的意义可以概括如下:（1）可以提高生产过程的自动化程度.应用机械手,有利于实现材料的传送,装卸,刀具的更换以及机器的装配等的自动化 程度,从而可以提高劳动生产率和降低生产成本.（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,有放射性或有其它毒性污染以及工作空间狭窄等场合中,用人手直接操作是有危险或根本不可能的.而应用机械手即可部分或全 部人替人安全地完成作业,使劳动条件得以改善.在一些简单,重复,特别是较笨重的操作中,以机械手人代替人手进行工作,可以避免 由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故.（3）可以减少人力,并便于有节奏地生产就用机械手代替人手进行工作, 这是直接减少人力的一个侧面,同时由于应用机械 手可以连续地工作,这是减少人力的另一个侧面.因此,在自动化机床和综合加工自动线上, 目前几乎都设有机械手,以减少人力和更准确地控制生产的节拍,便于有节奏地进行生产.综上所述,有效地应用机械手, 是发展机械工业的必然趋势.2 机械手的组成、分类2.1 机械手的组成机械手主要由执行机构、驱动机构、控制系统三大部分组成。