缸套类产品自动生产线的上下料机械手运动学设计
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第 ２ ７卷 第 ２期 ２ ０ １ ４年 ３月 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ２ — ６ ６ ７ ３（ ２ ０ １ ４ ）０ ２ — １ １ ０ — ０ ３
机 电产 品 开笈 与 钏 新
Ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ＆ Ｉ ｎ ｎ ｏ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙ＆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｒ ｃ ａ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｓ
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Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｌ ｉ ｎｅ ｒ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ； Ｍ ａ ｎ ｉ ｐｕ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ ；ｋ ｉ ｎ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｓ
０ 引 言
机 械手 是在 自动化 生产 过 程 中使用 的 一种 具 有抓 取
和 移 动 工 件 功 能 的 自动 化 装 置 ．它 是 在 机 械 化 、 自动 化
１ 机 械 手 结构 设 计圈
设 计 目的 是 利 用 机 械 手 完 成 缸 套 生 产 线 上 数 控 机 床
的 自动 上下 料 工作 。上 下 料机 械 手臂 是在 圆柱 坐标 型 机 器人 的基础 上 又添 加 了一 个基 座 的移 动 副 ，以及 机 械 手 腕 关节 的转 动 副 。 因此 ，该机 械 手臂 具有 三 个 直线 方 向 的运动 ，以及 两个 旋转 运 动 ，共 五个 自由 度 。图 ｌ为 自 动 上下 料机 械 手机 构 简 图 ，图 ２为上 下料 机 械 手三 维 模
ｅ ａ ｃ ｈ ｒ ｏ ｄ ， ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｎ ｉ ｐ ｕ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ Ｓ ｉ ｆ ｖ ｅ ｄ ｅ ｇ ｒ ｅ ｅ ｓ ｏ ｆ ｒ ｆ ｅ ｅ ｄ ｏ ｍ ｋ ｉ ｎ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ，ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍｅ ｄ Ｃａ ｒ ｔ ｅ ｓ ｉ ｎ ａ ｃ ｏ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ａ ｔ ｅ ｓ ｐ ａ ｃ ｅ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ｐ ａ ｃ ｅ ， ｅ ｑ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｔ ｈｅ ｆ ｏ ｒ ｗａ ｒ ｄ ｋ ｉ ｎ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｓ ｋ ｉ ｎ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｏ ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ｅ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｎ ｉ ｐ ｕ ｌ ａ ｏｒ ｔ Ｊ ａ ｃ ｏ ｂ ｉ ａ ｎ ｍａ ｔ ｒ ｉ ｘ ａ ｎ ｄ ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ｖ ｅ ｌ ｏ ｃ ｉ ｔ ｙ ．
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａｃ ｃ ｏｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｌ ｉ ｎｅ ｒ ｐｒ ｏ ｄ ｕｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ ，ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ａ ｌ ｏ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｎｄ ｕｎ ｌ ｏ ａ ｉｎ ｄ ｇ ｈａ ｎ ｄ ｌ ｉ ｎ ｇ ｒ ｏ ｂｏ ｔ ，ａ ｎａ ｌ ｙｚ ｅ ｄ ｉ ｔ ｓ ｗｏ ｒ ｋ ｐ ｒ ｏ — ｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ ，ａ ｎｄ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｋ ｉ ｎ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ｂｏ ｔ ．Ｏｎ ｔ ｈｅ ｂａ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｈｓ ｈ ｍｅ ｎ ｔ Ｄ —Ｈ ｃ ｏ ｏ ｒ ｉｎ ｄ ａ ｔ ｅ ｓ ｏ ｆ ｌ ｏ ａ ｉｎ ｄ ｇ ａ ｎ ｄ ｕｎ ｌｏａ ｄ ｉ ｎｇ Ｍａ ｎ ｉ ｐ ｕｌ ａ ｔ ｏ ｒ Ｓ
模 型 ，实现 了笛卡 尔坐 标 空 间到 关 节空 间 的运 动 变换 ，通 过 运 动 学方 程 求解 得 到 了正 向运动 学解 ，
确 定 了机 械 手 雅 克 比 矩 阵 和 关 节 速 度 。
关键 词 ：缸 套 生产 线 ；机 械手 ；运 动 学
中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｂ ４ ７ 文 献 标 识 码 ：Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｉ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ２ — ６ ６ ７ ３ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ２ ． ０ ４ ３
Ｖｏ１ ． ２７， Ｎｏ． ２ Ｍａｒ 一 ２ ０１ ４
缸套类产 品 自动 生产 线的上下料机械手运 动学设计
喻 步 贤 ，王 程 民
（ 淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院 ，江 苏 淮 安针 对 缸 套 类 零 件 生 产 线 的 特 点 ，设 计 了上 下 料 搬 运 机 械 手 ， 分 析 了 其 工 作 流 程 ，并 进 行 了 机 械 手 的 运 动 学 设 计 。在 建 立 上 下 料 机 械 手 各 杆 件 的 Ｄ— Ｈ 坐 标 的 基 础 上 ，构 建 了 五 自由 度 机 械 手 的 运 动 学
ＹＵ Ｂｕ － Ｘｉ ａ ｎ ，ＷＡＮＧ Ｃｈ ｅ ｎ ｇ－ Ｍｉ ｎ ｇ
（ Ｈｕ ａ ｉ ａ ｎ Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｈｕ ａ ｉ ａ ｎ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ ２ ２ ３ ０ ０ ３ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
机 电产 品 开笈 与 钏 新
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关键 词 ：缸 套 生产 线 ；机 械手 ；运 动 学
中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｂ ４ ７ 文 献 标 识 码 ：Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｉ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ２ — ６ ６ ７ ３ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ２ ． ０ ４ ３
Ｖｏ１ ． ２７， Ｎｏ． ２ Ｍａｒ 一 ２ ０１ ４
缸套类产 品 自动 生产 线的上下料机械手运 动学设计
喻 步 贤 ，王 程 民
（ 淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院 ，江 苏 淮 安针 对 缸 套 类 零 件 生 产 线 的 特 点 ，设 计 了上 下 料 搬 运 机 械 手 ， 分 析 了 其 工 作 流 程 ，并 进 行 了 机 械 手 的 运 动 学 设 计 。在 建 立 上 下 料 机 械 手 各 杆 件 的 Ｄ— Ｈ 坐 标 的 基 础 上 ，构 建 了 五 自由 度 机 械 手 的 运 动 学
ＹＵ Ｂｕ － Ｘｉ ａ ｎ ，ＷＡＮＧ Ｃｈ ｅ ｎ ｇ－ Ｍｉ ｎ ｇ
（ Ｈｕ ａ ｉ ａ ｎ Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｈｕ ａ ｉ ａ ｎ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ ２ ２ ３ ０ ０ ３ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）