1、 學習目的 隨著機電一體化技術的不斷發展和創新，在越來越多的自動機和自動線上，都采用了各種類型的工業機械手，來幫助實現自動化并進一步提高自動化程度。本章通過對工業機械手的組成和分類以及工業機械手典型結構等內容的介紹，列舉了工業機械手的應用實例、工業機械手常用的傳動機構、驅動系統和控制系統的特點以及傳感器的分類等等，使學生能夠對工業機械手的構成及工作原理有一個大致的了解，掌握鑒別和選用工業機械手的方法。v4.1工業機械手及機器人的組成和分類v4.2手爪的類型及結構v4.3 手腕的選用及手臂的典型結構v4.4 工業機器人的控制系統v4.5 工業機械手舉例v工業機械手是模仿人手的部分動作，按給定程序

2、、軌跡和要求實現自動抓取、搬運工件或操作工具的自動機械裝置。在工業生產中應用的機械手被稱為工業機械手。工業機器人是用來進行搬運材料、零件、工具等可再編程的多功能機械手，或通過不同程序的調用來完成各種工作任務的特殊裝置 v4.1.1工業機械手的組成v 工業機械手主要由執行機構、驅動機構、控制系統和機座等四部分組成。v 1.執行機構v(1)手爪 (2)手腕 (3)手臂 (4)立柱 (5)行走機構 v2.驅動機構v3.控制系統v4.機座 v工業機器人由三大部分六個子系統組成。三大部分是：機械部分、傳感部分、控制部分。六個子系統是：驅動系統、機械結構系統(機械部分)，感受系統、機器人-環境交互系統(傳

3、感部分)，人機交互系統、控制系統(控制部分)。v1.按使用范圍分v(1)專用機械手 (2)通用機械手 v2.按驅動方式分v(1)機械手驅動方式分類v機械傳動機械手液壓傳動機械手 氣動傳動機械手 電力傳動機械手 v 電動：音圈電機、直線電機v直線型 液壓：活塞液壓缸v 氣壓：伸縮軟管、氣缸v 電動：直流伺服電機、交流伺服電機、 步進電機v旋轉型 液壓：旋轉馬達v 氣壓：氣壓馬達、渦輪v(3)機器人驅動方式的特點及比較v1)五種基本坐標式機器人：直角坐標式機器人、圓柱坐標式機器人、球坐標式機器人、關節坐標式機器人、平面關節式機器人。v2)兩種冗余自由度結構機器人：整體控制的柔軟臂機器人(也稱象鼻子

4、機器人)、每一關節獨立控制的冗余自由度機器人。v3)模塊化結構機器人 v型號與名稱v機械結構形式v自由度數 說明臂、腕等共有幾個運動自由度v運動范圍 指各運動自由度的行程范圍。一般是以爪中心為名義端點來計算。v運動速度 指最大速度或平均速度，或各運動自由度的速度。v抓取重量 表示機器人負荷能力的參數。通常用最大速度時腕部最大負荷（N）表示。v驅動方式 說明采用何種方式（液壓、氣動、電動等）驅動以及驅動機構狀況。v定位精度 這是衡量工業機械手工作質量的重要指標。一般指重復定位精度。定位精度與位置控制方式、運動部件本身的精度和剛度、抓重、運動速度等因素有密切關系。v動力源 說明電源、氣壓、液壓等動

5、力的規格、功率等。v4.2.1手爪結構分類v1.機械手指型v 按手爪上的指數分為二指型和三指型，大多數為二指型。v按手爪數目分為單爪型和多爪型。 v2.真空型及磁鐵型v3.萬能手爪v1.連桿型v圖4-3 滑塊-搖桿機構v圖4-7 齒輪-齒條型氣動手爪 v圖4-9 凸輪驅動型手爪 v 圖4-10 螺旋驅動型手爪 v1.真空吸盤型v(1)擠壓排氣式吸盤 v圖4-11 擠壓排氣式吸盤 v(2)擴散負壓式吸盤 v圖4-12 擴散負壓式噴嘴結構 v(3)真空泵式吸盤 v2.電磁吸盤型v4.2.4新型手爪v1.可吹脹手爪v圖4-13 可吹脹手爪 v2.軟性手爪v圖4-14 軟性手爪 v3.三手指型v圖4-

6、15 三指手爪示意圖v4.3.1手腕的選用v手腕是連接手爪和手臂的構件，它具有獨立的自由度，為了使機械手適應被夾持物的不同要求，選用手腕時，要考慮下列兩個因素：v1.自由度的選取v(1)在手臂運動范圍內，能滿足抓取和傳送工件時，就盡量不選用手腕動作，這樣可以使手腕結構簡化，制造方便，降低成本，提高精度。v(2)對被抓取的工件有轉位(或俯仰)要求(例如工件要求定位后轉位90或180)時，可增加手腕的回轉動作，因為用手臂完成回轉動作時，慣性大，會影響定位精度。v(3)有時為了裝卸工件，可令手腕增加橫移動作。v圖4-16 手腕運動示意圖 v1.直線(伸縮、升降)運動機構v (1)往復直線缸 v（2）

7、直線感應電機(簡稱直線電機) v（3）其他機械式直線機構 v2.回轉(擺動)運動機構v(1)葉片式擺動缸 v(2)齒輪齒條機構 v工業機器人傳動機構是用來將原動機發出的機械能傳遞給關節或其它工作部分，以實現機器人各種必要的運動。v工業機器人常用的傳動方案v機器人中常用的傳動機構有齒輪傳動、螺旋傳動、帶及鏈傳動等。v4.4.1機器人控制系統的特點v4.4.2機器人控制系統的基本要求v4.4.3機器人控制系統的分類v1.程序控制系統 v2.按照外界狀態進行控制的系統 v3.適應控制系統 v4.4.4工業機器人的傳感器v4.5.1盤式工件提升機械手v圖4-26 吸盤式機械手工作過程示意圖v圖4-28

8、 嵌裝工件用機械手v (a) 工件夾持 (b)工件插裝 v工業機械手是指在工業生產中應用的、能按預定的要求模仿人手的部分動作的自動機械裝置。v工業機械手主要由執行機構（如手爪手腕等）、驅動機構（如氣壓液壓等）、控制系統（如保存或記憶指令信息等）及機座這四部分組成。v工業機械手可按使用范圍或驅動方式來分類，也可按運動方式來分，即有“直角坐標型機械手”、“圓柱坐標型機械手”、“球坐標型機械手”以及“多關節型機械手”。v工業機械手的手爪類型確定，主要是根據被抓取工件的形狀、材料、結構等來決定的。通常有機械手指型、真空型、磁鐵型和萬能手爪型等多種型式。v構成機械手指的運動機構常見的有連桿機構、齒輪-齒條機構、凸輪機構和螺旋機構等。v吸盤型抓取機構適用于一些不宜或不便使用機械手指抓取的工件，主要類型是真空吸盤型和電磁機構吸盤型兩種。v為了使手腕的動作既能適應被抓取的工件的不同要求，又能簡化運動軌跡，在選取的時候要充分考慮自由度和手腕的結構等問