图1. EPSON机械手

1.2机械手的发展现状以及未来趋势

1.2.1机械手的发展现状

1.2.2气动机械手的发展趋势

2.课题的提出及主要任务

  本课题要求设计一个直角坐标式搬运机械手，以实现抓取工件的功能，具体任务如下：

   抓取的工件材料：45钢；工件直径大小：Φ50mm，工件高度：10mm

   摆放货架宽1m，深150mm，共4层，层间距为200mm，每一层可摆放4个工件

   被搬运工件与货架间的位置关系如图所示，并且工件的装配台面与摆放货架的最低一层在同一水平面上。

通过对课题的分析研究，基本确定了以下的完成步骤

1.设计气动系统的回路。

2.对气动机械手中的气动元件进行选型。

3.完成系统的装配图及各零件的三维造型，完成各零件二维图的设计。

4.编写PLC控制程序

3.设计方案选择与确定

3.1驱动方式选择

   机械手的驱动系统是驱动执行机构运动的传动装置。机械手的驱动系统根据动力源的不同，分为液压、气压、电气、机械、气液联合和电液联合等多种方式。目前采用的主要有液压、气压、电气这三种驱动方式。

气压驱动具有价格低廉、结构简单、功率体积比高、无污染及抗干扰性强、在工业机械手中应用较多。另一方面，气动技术作为“廉价的自动化技术”，由于其元器件性能的不断提高，生产成本的不断降低，被广泛应用于现代化工业生产领域。在现代化的成套设备与自动化生产线上，几乎都配有气动系统。气动机械手技术已经成为能够满足许多行业生产实践要求的一种重要使用工具 。

3.2 驱动系统的控制设计源:自/751-·论,文'网·www.751com.cn/

从任务书中可以看出，要实现把一个工件从位置A抓取到位置B的功能，首先需要将该工件用气爪等抓取工具夹持住，这就要求要有一个气爪，由于工件必须脱离工作台，因此还需要一个抓取工件上升的过程，即需要一个上下运动的气缸可以借助此过程将工件的垂直位置抓取到指定竖直坐标，由于抓取工件所需要到达的位置有16个，在横向来说，有四个不同位置，因此，需要一个水平气缸，为了防止气爪与工件货架发生干涉，抓取工件运动到指定竖直坐标时必须与指定位置有一段距离，这就需要一个伸缩气缸（水平直线气缸），从任务中可以看出，可以添加一个摆动气缸来实现抓取工件位置从初始位置到货架处的运动，因此，根据该机械手的要求，在驱动系统中气缸的运动方式主要有三种：（1）直线运动 （2）摆动 （3）气爪夹持与松开，

基本连接顺序为气爪-伸缩水平气缸-摆动气缸-垂直气缸-水平气缸，由于水平行程和垂直行程较长，运用普通直线气缸明显不合适，可以用无杆缸来代替，至此，可以确定设计的基本思路