工业机械手创新设计

工业机械手创新设计目前，我国对工业机械手尚无较为统—的分类标准。一般可按机械手的规格、功能或用途等来分类。一、按规格(所锻运的工件重量)分类I)微型的——搬运重量在lkg以下。2)小型的一—搬运重量在10kg以下。s)中型的一一拖运重量在50kg以下。4)大型的一—搬运重量在50kg以上。目前的大多数工业机械手能搬运的重量为l二、按功能分类1．简易型工业机械手：有固定程序和可变程序两种。固定程序由凸轮转鼓或挡块转鼓控制，可变程序用插销板或转鼓控制来给定程序。近年来，普遍采用可编程序控制器(Pc)组成控制系统。这种机械手多为气动或液动，结构简单，价格便宜，改变程序较容易。只适用于程序较简单的点位控制，但作为一般单机服务的搬运作业已足够。所以，目前这种工业机械手数量最多。2．记忆再现型工业机械手：这种工业机械手由人工通过示教装置领动一遍，由记亿元件(如磁盘、磁带或存储器)把程序记录下来，以后机械手就自动按记忆的程序重复进行循环动作。这是采用较多的一种，多为电液伺服驱动。与前者比较，有较多的自由度，能进行程序较复杂的作业，通用性较广。3．计算机数字控制的工业机械手：可通过更换穿孔带或其它记忆介质来改变工业机械手的动作程序，还可以进行多机控制(DNC)。计算机可以是可编程序控园器或微型计算机。4．智能工业机械手(机器人)：由电子计算机通过各种传感元件等进行控制，具有视觉、热觉、触觉、行走机构等。三、按用途分类1．专用机械手：附属于主机的、具有固定程序而无独立控制系统的机械装置。这种机械手工作对象不变，动作固定，结构简单，实用可靠，适用于成批、大量生产的生产自动线或专机作为自动上、下料用。2．通用机械手：具有独立控制系统、程序可变、动作灵活多样的机械手。通用机械手的工作范围大，定位精度高，通用性强、适用于工件经常变换的中、小批量自动化生产。国内外实际上使用的定位控制的机械手，没有“视觉”和“触觉”反馈。目前，世界各国正积极研制带有“视觉”和“触觉”的工业机械手，使它能对所抓取的工件进行分辨，选取所需要的工件，并正确地夹持工件，进而精确地在机器中定位、定向。为使机械手有“眼睛”去处理方位变化的工件和分辨形状不同的零件，它由视觉传感器输入三个视图方向的视觉信息，通过计算机进行图形分辨，判别是否是所要抓取的工件。为防止握力过大引起物件损坏或握力过小引起物件滑落下来，一般采用两种方法；一是检测把握物体手臂的变形，以决定适当的握力；另一种是直接检测指部与物件的滑动位移，来修正握力。因此，这种机械手就具有以下几个方面的性能：1)能准确地抓住方位变化的物体。2)能判断对象的重量。3)能自动避开障碍物。4)抓空或抓力不足时能检测出来。这种具有感知能力并能对感知的信息作出反应的工业机械手称为智能机械手，它是有发展前途的。机械手的总体布置：不同型式的机械手有不同的作业空间。为了正确选择机械手的型式，必须对不同型式机械手的作业空间作一比较。假设由三根等长度为l的杆件构成的机械手，按其直线运动或旋转运动的三个自由度，绘出其空间位置，要求和条件是：杆件L的长度是可变的，由0至L，旋转关节互可作360°的旋转。设计机械手时首先要根据批量大小，月、日产量，以及调整的频繁性来考虑是否经济合算。然后再根据工件材料的特性、重量、对称性、表面质量和要求，就机械手的工作环境、作业场地、占用面积和运动路线进行分析，以确定机械手的设计参数，传动型式以及传动、夹紧装置的有关性能。现在，工业机械手的使用范围只限于在简单重复的操作方面节省人力，其效用是代替人从事繁重的工作和危险的工作，在态劣环境下尤其明显。至于在汽车工业和电子工业之类的费工的工业部门，机械手的应用情况决不能说是很好的。虽然这些工业部门工时不足的问题很尖锐，但采用机械手只限于一小部分工序。其原因之一是，工业机械手的性能还不能满足这些部门的要求，适于机械手工作的范围根狭小。又外经济性问题当然也很重要，采用机械手来节约人力从经济上看不一定总是合算的。然而，利用机械手或类似机械设备节省人力和实现生产合理化的要求，今后还会持续增长，只要技术方面和价格方面存在的问题获得解决，机械手的应用必将会飞跃发展。参考文献陆祥生等编．机械手——理论与应用。中医铁道出版让，1985天津大学编．工业机械手设计基础．天津人民出版社，1980工业机械手图册编写组编．工业机械手图册．北京：机械工业出版社，1978