主轴线与床身边缘的间距 300 mm

第三章 机械手结构设计

3.1手部的设计 3.1.1手部的概述

后部的操作器也可以理解为机械手所在的手的位置，可以用来完成作业和抓住工件，其被装在机器人的手爪位置。其中手爪有所谓的通用性，其主要作用是抓握、持握及释放被抓的工件。

按照夹持原理的不同可以将手爪分成三大类，它们分别是真空类，机械类和磁力类。其中真空类是真空式的呈吸盘样式，真空类有可以根据不同形成真空的原理分为三种，它们分别是挤气负压式,气流负压式以及真空吸盘。机械类又可以根据关节的数量分为单关节与多关节类手爪，按手指的数目可以被分为二指与多指的手爪。而磁力类就是所谓的的真空式手爪，也叫做无指类手爪。

3.1.2机械手部的典型结构

（1）连杆杠杆式手爪

这种手爪在活塞的推力下，连杆和杠杆使手爪产生夹紧或放松运动，由于杠杆的力放大作用，这种手爪有可能产生较大的夹紧力。通常与弹簧联合使用。

图3-1 连杆杠杆式手爪

（2）楔块杠杆式手爪

利用楔块与杠杆来实现手爪的松开和夹紧，来实现抓取工件的动作。

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1-杠杆 2-弹簧 3-滚轮 4-楔块 5-驱动器

图3-2 楔块杠杆式手爪

（3）齿轮齿条式手爪

这种手爪通过活塞推动齿条，齿条带动齿轮旋转，产生手爪的夹紧与松开动作。

图3-3 齿轮齿条式手爪

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（4）平行连杆式手爪

采用平行四边形结构，不需要导轨就可以保证手爪的两指保持平行运动，且比带有导轨的平移手爪的摩擦力要小很多。

图3-4 平行连杆式手爪

（5）滑槽杠杆式手爪

当活塞向前运动时，滑槽通过销子推动手爪合并，产生夹紧动作和夹紧力，当活塞向右运动时，手爪松开。这种手爪开合行程较大，适应抓取大小不同的物体。

图3-5 滑槽杠杆式手爪

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3.1.3手爪设计原则

⑴具有足够的夹紧力

应该考虑到手抓在工作过程中产生的惯性力和振动的原因，以及工件质量也是一个很重要的因素，由此学确定手抓的夹紧力，这样才会保证工件不脱落或松动。

⑵具有足够的强度和刚度

在工作的过程中，手抓会受到惯性力与振动的作用，还会受到工件被夹持而产生的反作用力作用，因此为了有效预防手爪发生断裂或变形，需要手抓本身有很好的刚度和强度。

⑶手指间应具有一定的张开范围

所谓手指间的开闭角就是两只手指在闭合与张开的过程中形成的极限角度。然而开闭角需要满足能使得工件顺畅被松开或夹取，需要考虑到被夹取工件的最大尺寸问题当夹持的工件直径不同时。

⑷保证工件准确定位

需要依照被抓前取得工件的外形的不同而选择不同的手指的形状，目的是为了使得被夹持工件跟手指之间保持相对精准的位置。

⑸为了减小手臂的负担载荷，尽力使重量变轻，结构变得相对紧凑。

3.1.4机械式手爪设计

⑴在机械手中，驱动机构是非常重要的部分，其中驱动装置及其方案在比较的程度上决定了某种机械手所具有的性能价格等。手指张合一般采用气动，机械驱动，电动和液压的方式来控制。当利用液压的方式时有很多的优点，比如说驱动力足够大，控制相对方便，重量相对较轻，尺寸非常紧凑以及结构相对简单。因此，本次设计选择液压驱动。

⑵在驱动源中，传动机构可以通过使得机械手上的爪钳打开与合上而实现夹紧力的产生。通常传动机构可以分为齿轮齿条形式，滑槽式以及杠杆式等好多种形式。在本文的设计中，采用的是双支点，杠杆连杆式，其中连杆跟驱动杆的尾端是由销轴联系起来的，为了实现手指的闭合与松开运动，需要通过驱动杆件在做往复直线的运动过程中，利用连杆推得两指各自绕着支点进行回转的动作。

⑶手爪是指其材料和形状对夹紧力有重大影响的并与工件直接接触的部分。一般来说，夹紧工件的接触点与所要求的夹紧力呈反比，越低的夹紧力对夹紧工件越安全。为了满足功能上的需求，考虑到本设计中的套类零件尺寸大小，其自身的重量，因此我们采用二指机械式手爪夹持工件的外圆柱表面。

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