氣動(dòng)機(jī)械手具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、動(dòng)作迅速、可靠、節(jié)能、不污染環(huán)境、可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速、易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用特點(diǎn)廣泛。論文介紹了氣動(dòng)機(jī)械手的原理，對(duì)機(jī)械手的主要部件和設(shè)計(jì)要求做了相關(guān)的闡述，另外對(duì)機(jī)械手回轉(zhuǎn)臂的結(jié)構(gòu)幫了優(yōu)化措施。
氣動(dòng)機(jī)械手能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。氣動(dòng)機(jī)械手具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、動(dòng)作迅速、可靠、節(jié)能、不污染環(huán)境、可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速、易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于汽車制造業(yè)、食品和藥品包裝行業(yè)、化工行業(yè)、精密儀器制造業(yè)和軍事工業(yè)等。
在現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)應(yīng)用的氣動(dòng)機(jī)械手能夠?qū)崿F(xiàn)4個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，其各自的自由度的驅(qū)動(dòng)全部由氣動(dòng)肌肉來實(shí)現(xiàn)。最前端的氣爪抓取物品，通過氣動(dòng)肌肉的驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)各自關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)，使物品在空間上運(yùn)動(dòng)，根據(jù)合理的控制，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的動(dòng)作要求。氣動(dòng)機(jī)械手回轉(zhuǎn)臂的設(shè)計(jì)主要是選擇合適的控制閥，設(shè)計(jì)合理的氣動(dòng)控制回路，通過控制和調(diào)節(jié)各個(gè)氣缸壓縮空氣的壓力、流量和方向來使氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)獲得必要的力、動(dòng)作速度和改變運(yùn)動(dòng)方向，并按規(guī)定的程序工作。
氣動(dòng)機(jī)械手的原理
氣壓傳動(dòng)機(jī)械手是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。它巧妙地應(yīng)用力的平衡原理，使操作者對(duì)重物進(jìn)行相應(yīng)的位移，就可在空間內(nèi)平衡移動(dòng)定位負(fù)荷。重物在提升或下降時(shí)形成浮動(dòng)狀態(tài)，靠氣路實(shí)現(xiàn)微重力的物料位移，操作力受工件重量影響。無需熟練的點(diǎn)動(dòng)操作，操作者用手推拉重物，就可以把重物正確地放到空間中的任何位置，或者通過操作臺(tái)控制工件的位移可完成以下動(dòng)作：送料、預(yù)夾緊、手臂上升、手臂旋轉(zhuǎn)、小臂伸長(zhǎng)、手腕旋轉(zhuǎn)。
氣動(dòng)機(jī)械手的主要部件和設(shè)計(jì)要求
根據(jù)模塊化設(shè)計(jì)思想，機(jī)械手的各模塊化機(jī)構(gòu)分別為:立柱、手臂、小臂、手腕和手爪幾個(gè)部分。論文選擇圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手，木設(shè)計(jì)的機(jī)械手具有3個(gè)自由度：手臂伸縮；機(jī)身回轉(zhuǎn)；機(jī)身升降。木設(shè)計(jì)的機(jī)械手主要由3個(gè)大部件和3個(gè)氣缸組成：手部，采用一個(gè)氣爪，通過機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)手爪的運(yùn)動(dòng)。臂部，采用直線缸來實(shí)現(xiàn)手臂的伸縮。機(jī)身，采用一個(gè)直線缸和一個(gè)回轉(zhuǎn)缸來實(shí)現(xiàn)手臂升降和回轉(zhuǎn)。
機(jī)械手的手部是機(jī)械手上承擔(dān)抓取工件的機(jī)構(gòu)，由于被抓取物件（炮彈）的形狀近似于圓臺(tái)，所以，其手爪采用特殊的V字型結(jié)構(gòu)，即手爪的內(nèi)表而設(shè)計(jì)成與圓臺(tái)斜度相同的斜而，即保證了抓取的穩(wěn)定又不會(huì)因“線接觸”而影響炮彈的表而質(zhì)量。通過對(duì)平衡氣缸內(nèi)空氣壓力快速精確的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)某一重量范圍內(nèi)工件的實(shí)時(shí)平衡狀態(tài)。機(jī)械手可選擇定制功能：平衡系統(tǒng)；垂直提升；負(fù)載平衡。設(shè)備回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)設(shè)置剎車系統(tǒng)，可在任意所需要的位置剎車，使機(jī)械手可以長(zhǎng)期或定期保持需要的狀態(tài)。翻轉(zhuǎn)90度、翻轉(zhuǎn)180度和翻轉(zhuǎn)任意角度（MAX270°)；斷氣保護(hù)：設(shè)備被意外斷氣時(shí)，設(shè)備上的儲(chǔ)氣罐裝置可保證工人正常完成一個(gè)循環(huán)工作，然后進(jìn)入剎車狀態(tài)指不功能：負(fù)載指示、到位指示。誤操作保護(hù)功能：工件在懸空時(shí)不可被釋放。人性化操作手柄：控制按鈕和人性化防滑手柄集成一體，讓操作人更便捷操縱機(jī)體。工件表面保護(hù)：夾具接觸工件部位裝置保護(hù)物件，保證工件表而不會(huì)被刮傷。高效率工作：夾具設(shè)置抓取導(dǎo)向，讓工件的拾取更高效。
控制系統(tǒng)可根據(jù)動(dòng)作的要求，設(shè)計(jì)采用數(shù)字順序控制。它首先要編制程序加以存儲(chǔ)，然后再根據(jù)規(guī)定的程序，控制機(jī)械手進(jìn)行工作程序的存儲(chǔ)方式有分離存儲(chǔ)和集中存儲(chǔ)兩種。分離存儲(chǔ)是將各種控制因素的信息分別存儲(chǔ)于兩種以上的存儲(chǔ)裝置中，如順序信息存儲(chǔ)于插銷板、凸輪轉(zhuǎn)鼓、穿孔帶內(nèi)；位置信息存儲(chǔ)于時(shí)間繼電器、定速回轉(zhuǎn)鼓等；集中存儲(chǔ)是將各種控制因素的信息全部存儲(chǔ)于一種存儲(chǔ)裝置內(nèi)，如磁帶、磁鼓等這種方式使用于順序、位置、時(shí)間、速度等必須同時(shí)控制的場(chǎng)合，即連續(xù)控制的情況下使用。
機(jī)械手回轉(zhuǎn)臂的結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施
為防止手臂沿伸縮方向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)、加大承載能力，以及提高運(yùn)動(dòng)精度，必須設(shè)有導(dǎo)向裝置。伸縮手臂的導(dǎo)向裝置需根據(jù)伸縮手臂的安裝形式、結(jié)構(gòu)及負(fù)荷等條件來確定。用的有單導(dǎo)向桿和雙導(dǎo)向桿。在氣動(dòng)伺服系統(tǒng)中要實(shí)現(xiàn)高精度定位比較困難，將旋轉(zhuǎn)氣缸安裝在底板上，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使機(jī)械手向左或向右擺動(dòng)。機(jī)械手末端執(zhí)行器的水平伸縮運(yùn)動(dòng)和豎直升降運(yùn)動(dòng)各由一個(gè)氣缸控制，即以最簡(jiǎn)單的形式，在完全伸出和回縮位置之間進(jìn)行切換。
具體優(yōu)化措施：第一，由于最大應(yīng)力出現(xiàn)在齒輪的齒根處，所以，為了減小應(yīng)力給齒輪壽命帶來的影響，應(yīng)采用熱處理方法增強(qiáng)齒根強(qiáng)度。第二，由于最大變形出現(xiàn)在手爪受壓的地方，長(zhǎng)期使用定會(huì)加劇磨損，從而間接影響在檢測(cè)平臺(tái)上的位置。因此，對(duì)于下半部分手爪結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱處理，以增強(qiáng)其耐磨性和強(qiáng)度。