河南理工大学毕业设计
意位置都能自动定位等特性。设计气动机械手的原则是:充分分析作业对象(工件)的作业技术要求，拟定最合理的作业工序和工艺，并满足系统功能要求和环境条件;明确工件的结构形状和材料特性，定位精度要求，吸附、搬运时的受力特性、尺寸和质量参数等，从而进一步确定对机械手结构及运行控制的要求;尽量选用定型的标准组件，简化设计制造过程，增强专用性，并能实现柔性转换和编程控制。
本次设计的机械手是注塑机专用液动上下料机械手，专用机械手具有动作少、工作对象单一、结构简单、使用可靠和造价低等特点。
2.1机械手的座标型式与自由度
按机械手手臂的不同运动形式及其组合情况，其座标型式可分为直角座标式、圆柱座标式、球座标式和关节式。
1、 直角坐标型机器人
直角坐标型机器人，它在x,y,z轴上的运动是独立的，3个关节都是移动关节，关节轴线相互垂直，它主要用于生产设备的上下料，也可用于高精度的装卸和检测和作业。这种形式的主要特点是：
(1)在三个直线方向上移动，运动容易想象。 (2)计算比较方便。
(3)由于可以两端支撑，对于给定的结构长度，其刚性最大。 (4)要求保留较大的移动空间，占用空间较大。 (5)要求有较大的平面安装区域。
(6)滑动部件表面的密封较困难，容易被污染。 2、 圆柱坐标型机器人
圆柱坐标型机器人，R、θ和x为坐标系的三个坐标，其中R是手臂的径向长度，θ是手臂的角位置，x是垂直方向上手臂的位置。这种形式的主要特点是：
(1)容易想象和计算。
(2)能够伸入形腔式机器内部。 (3)空间定位比较直观。
(4)直线驱动部分难以密封、防尘及防御腐蚀物质。
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(5)手臂端部可以达到的空间受限制，不能到达靠近立柱或地面的空间。 3、极坐标型机器人
极坐标型机器人又称为球坐标机器人，R，θ和β为坐标系的坐标。其中θ是绕手臂支撑底座垂直轴的转动角，β是手臂在铅垂面内的的摆动角。这种机器人运动所形成的轨迹表面是半球面。其特点是：
(1)在中心支架附近的工作范围较大。 (2)两个转动驱动装置容易密封。 (3)覆盖工作空间较大。
(4)坐标系较复杂，较难想象和控制。 (5)直线驱动装置仍存在密封问题。 (6)存在工作死区。 4、 多关节机器人
多关节机器人，它是以其各相邻运动部件之间的相对角位移作为坐标系的。θ、α和φ为坐标系的坐标，其中θ是绕底座铅垂轴的转角，φ是过底座的水平线与第一臂之间的夹角，α是第二臂相对于第一臂的转角。这种机器人手臂可以达到球形体积内绝大部分位置，所能达到区域的形状取决于两个臂的长度比例。其特点是：
(1)动作较灵活，工作空间大。 (2关节驱动处容易密封防尘。
(3)工作条件要求低，可在水下等环境中工作。 (4) 适合于电动机驱动。
(5)运动难以想象和控制，计算量较大。 (6)不适于液压驱动。
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图2-1 工业机械手基本结构形式
由于本机械手在上下料时手臂具有升降、收缩及回转运动，因此，采用直角座标型式。相应的机械手共具有5个自由度。其中手腕部分2个自由度，手臂部分1个自由度，主导轨1个自由度，横导轨1个自由度。
2.2 机械手的手部结构方案设计
为了适应注塑机，把机械手的手部结构设计成吸附式手部，可以准确的吸取工件。
2.3 机械手的手臂结构方案设计
按照吸附工件的要求，本机械手共有5个自由度，即手臂的伸缩，手腕水平面旋转、垂直面旋转，机械手水平面两个方向的运动。因此机械手的手臂是双轨道的设计，即带轮传动实现机械臂的伸缩，齿轮齿条传动实现机械臂的升降。
2.4机械手的驱动方案设计
由于气压传动系统的工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向，因此选用气压传动系统。
2.5机械手的技术参数 1、 用途:
用于YKM型注塑机上下料。 2、 设计技术参数:
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（1）抓重
6公斤 (吸附式手部) （2）自由度数 5个自由度 （3）座标型式 直角座标
（4）手臂最大中心高 1100mm （5）手臂运动参数 伸缩行程 400mm 伸缩速度 300mm/s 升降行程 200mm 升降速度 300mm/s （6）吸盘吸附范围 工件: 70mm*70mm （7）定位方式
行程开关或可调机械挡块等 （8）定位精度 士0.5mm （9）缓冲方式 气压缓冲器 （10）驱动方式 气压传动
第三章 手部结构设计
3.1手部吸附结构设计
机械手抓取机构主要由架体、真空吸盘和真空发生器组件组成， 架体采用刚性连接， 末端可以与机械手腕部通过机械接口相连接， 其中真空吸盘是工件抓取的重要元器件， 吸附机构由4 个吸盘组成， 呈矩形布局， 对板件工件形
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成均衡的吸附力（如图3-1）， 其中机械手设计的大致构型（如图3-2）， 机械的结构形式为四自由度机械手， 分别有腕部、小臂、大臂、腰部回转组成， 利用真空泵技术制成的真空吸附式机械手是一种高效率， 无污染、定位精度高和经济可靠的装配工具， 尤其是在生产成品的装配、包装和装箱工序中更是如此。由于玻璃表面较光滑，板厚较薄，为了实现对玻璃的抓取、放置、重复定位精度、提高搬运玻璃工件的安全性和可靠性， 我们设计一种新型真空吸附式机械手，来实现对玻璃的精确搬运和定位。
图3-1真空吸附抓取机构
1-架体 2-真空吸盘 3-工件 4-真空发生器组件
3.2真空吸附回路设计
真空吸附回路由真空供给阀2、真空破坏阀3、节流阀4、真空开关5、真空过滤器6 和真空发生器1 构成真空吸盘控制回路， 当需要产生真空时， 电磁阀2 通电， 当需要破坏真空时，电磁阀2 断电， 电磁阀3 通电， 上述真空控制元件可组成合为一体， 组成为一个真空发生器组件［3］。所示图3-3为采用这个发生器组件的回路，当电磁阀2 通电后， 压缩空气通过真空发生器1， 由于气流的高速运动产生真空， 吸盘7 将工件吸起， 真空开关5 检测真空度发出信号， 当电磁阀2 断电， 电磁阀3 通电时， 真空发生器1停止工作， 真空消失， 压缩空气进入真空吸盘7， 将工件与吸盘吹开。