机械设计制造及自动化毕业论文-气动机械手设计(含CAD图纸) .pdfVIP

气动机械手设计

第一章概述

1、引言

随着气动技术获得了快速发展，利用成本性能比低，同时具有许多优点的气动机械手设备

来满足社会生产实践需要越来越多的受到重视。气动机械手与其他控制方式的机械手相比，

具有价格低廉、结构简单，功率体积比高、无污染及抗干扰性能强等特点。

1、2机械手的应用与发展

机械手臂在产业自动化的应用已经相当广泛，因为各个国家产业分布的不同，以及各产业

对于机械手臂的需求量也有差异。主要是使用于人工无法进行或者会耗费较多时间来做的工

作，机械手臂在精度与耐用性上可以减少许人为的不可预知问题。自从第一台产业用机器人

发明以来，机械手臂的应用也从原本的汽车工业、模具制造、电子制程等相关产业，更拓展

到农业、医疗、服务业…等等。

多轴机械手臂研发方面，多轴式机械手臂广泛应用于汽车制造商、汽车零组件与电子相关

产业。机械手臂可以提升产品技术与品质，而这些初期工作大多可以借由机械手臂来完成。

机械手臂的精准、零误差，对于产品的品质掌握自然拥有其优势，减少品管所花费的时间与

人力。工业应用上，以装配、加工、熔接、切削、加压、货物搬运、检测…等，全球目前

产业使用量是以汽车、汽车零组件、化工、橡胶和塑料等最大。现在，ROBOT的应用已越

来越多元化，依据国际机器人协会（IFR）的统计，至2007年底机械手臂除了工业以外，

最多应用于救援、保全与野地（田野、牧场等），近年来，各先进国家为了提升台机器人的

技术水平，都会推广机器人产业与创立相关联盟，并且特别针对工业以外的领域进行推广，

例如：医疗、服务、生活方面…等。以医疗为例，有许多大型医学中心使用以手动操控方式

之机械手臂，结合显微影像显示系统所结合的手术型机器人。机械手臂的研发也朝向节省

人力、减少人类暴露在危险的工作环境、甚至进行更加精密的工作或是辅助操作。机械手臂

的技术发展都是为了让人类在工作与生活中更加便利。

1、3气动机械手概述

气动机械手由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿

人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化设备。特

别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动

条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机

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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，制成了能够独立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。

1、4机械手的组成和分类

1、4、1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。各系统相互之

间的关系如方框图1-1所示。

控制系统驱动系统执行机构被抓取工件

位置检测