自动机与生产线》第三章
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3.5 工业机械手及机机器人
² 概论
² 工业机械手的组成和分类
本
节
² 工业机械手运动的自由度形式
要
点
² 手爪的类型及结构
² 工业机械手的手腕与手臂 ² 工业机械手及机器人举例
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3.5.1 概论
1．世界第一台机械手
1958年由美国联合控制公司研制出
2．工业机械手的定义
是可模仿人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自 动抓取、搬运工件或操作工具的自动机械装置。
5．工业机械手和机器人的不同之处
1、工业机械手的执行程序一般是固化好的，所以动作是固定 的，只能供送一种或有限的几种物品。
2、机器人可编制不同的执行程序，能完成各式各样的动作， 能供送不同的物品。
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3.5.2 工业机械手的组成和分类
1. 工业机械手的组成
1、执行机构：手爪、手腕、手臂、立柱 2、驱动部件：是动力装置，通常有气缸、液压缸、电力驱动 3、控制装置：主要作用是控制机械手按一定程序、方向、位置 、速度进行动作。采用行程开关、继电器、控制阀及电路实现控制
工业机械手（用于固定控制及可编程控制方式）
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3.5.3 工业机械手运动的自由度形式
1. 人的上肢由手指、手掌、手腕、手臂组成，其中共有17个 2. 关节，19个可动骨头，具有27个自由度，组成了人手的
7个基本动作，即手臂上下动作，左右回转，伸缩动作，上 下摆动，左右摆动，回转，手掌、手指动作合成原握紧和 张开动作。
4、辅助装置：是机械手各部件的连接和配套装置
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2. 工业机械手的分类
1、按使用范围分：专用机械手、通用机械手 2、按驱动方式分：机械驱动机械手（由机械传动机构驱动）
液压驱动机械手（以油液的压力驱动） 气动驱动机械手（利用压缩空气的压力驱动） 电力驱动机械手（由变频、步进、伺服、直线
电动机的动力直接驱动） 3、按控制方式分：操纵机械手（由人直接进行操作）
3．工业机械手的作用
1、可以保证产品质量、提高生产的自动化水平和劳动生产率 2、减轻劳动强度，实现安全，尤其是在高温、高压、低温、 低压、潮湿、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣环境中
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3.5.1 概论
4．机械手的应用
1、机床加工工件的装卸 2、在装配作业中 3、可在劳动条件差或动作重复、单调、易于疲劳的工作环境中 ，以代替人的劳动 4、可在危险场合下工作 5、宇宙及海洋的开发 6、军事工程及生物医学方面的研究和试验
2.机手运动的自由度主要由手臂、立柱、手腕表现出来。 运动形式见表3.2
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3.5.4 手爪的类型及结构
1. 手爪的分类
① 机械手爪式 （分两指式、多指式） ② 吸盘手爪式 (分真空负压吸盘、电磁吸盘） ③ 托持手爪式
2. 机械式手爪的结构
① 连杆杠杆驱动型手爪 ② 凸轮驱动型手爪 （只适用于轻型工件的抓取） ③ 滑槽杠杆驱动型手爪 ④ 弹簧杠杆驱动型手爪 （只适用于抓取小型零件） ⑤ 齿轮—齿条驱动型手爪
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3.5.4 手爪的类型及结构
3. 吸盘手爪式的结构
① 真空负压吸盘手爪 常用于具有较平整和光滑表面工件的抓取
② 电磁吸盘手爪 只适用于抓取磁性材料的工件，不适用有色金属及非磁性材料的 工件
4. 摆动气缸手爪式的结构
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3.5.5 工业机械手的手腕与手臂
1. 手腕的运动
Ø手腕是连接手部和手臂的部件，作用是调整或改变工件的方 位（即姿态）。
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习题
1．试述工业机械手的组成及分类。 2．工业机械手的手爪有哪几种类型？分析其结构并说明工作原理。 3．如何选用机械手的手腕？ 4．试分析机械手手臂的典型结构。 5. 真空吸盘手型有哪几种形式？分析其结构并说明工作原理。
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Ø4个独立运动形式有：绕X轴的转动（回转运动） 绕Y轴的转动（俯仰移动） 绕Z轴的转动（左右摆动） 沿Y轴方向的横向移动
2.手臂的典型结构
Ø作用是将被抓取的工件传送到给定位置和方位上。
Ø3个自由度 ：手臂伸缩
左右回转
升降
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3.5.6 工业机械手及机器人举例
① 吸盘式供料机械手 ② 手臂俯仰式机械手 ③ 手臂伸缩----回转式机械手 ④ 精密插入装配机器人 ⑤ 椎垛搬运机器人
² 概论
² 工业机械手的组成和分类
本
节
² 工业机械手运动的自由度形式
要
点
² 手爪的类型及结构
² 工业机械手的手腕与手臂 ² 工业机械手及机器人举例
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3.5.1 概论
1．世界第一台机械手
1958年由美国联合控制公司研制出
2．工业机械手的定义
是可模仿人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自 动抓取、搬运工件或操作工具的自动机械装置。
5．工业机械手和机器人的不同之处
1、工业机械手的执行程序一般是固化好的，所以动作是固定 的，只能供送一种或有限的几种物品。
2、机器人可编制不同的执行程序，能完成各式各样的动作， 能供送不同的物品。
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3.5.2 工业机械手的组成和分类
1. 工业机械手的组成
1、执行机构：手爪、手腕、手臂、立柱 2、驱动部件：是动力装置，通常有气缸、液压缸、电力驱动 3、控制装置：主要作用是控制机械手按一定程序、方向、位置 、速度进行动作。采用行程开关、继电器、控制阀及电路实现控制
工业机械手（用于固定控制及可编程控制方式）
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3.5.3 工业机械手运动的自由度形式
1. 人的上肢由手指、手掌、手腕、手臂组成，其中共有17个 2. 关节，19个可动骨头，具有27个自由度，组成了人手的
7个基本动作，即手臂上下动作，左右回转，伸缩动作，上 下摆动，左右摆动，回转，手掌、手指动作合成原握紧和 张开动作。
4、辅助装置：是机械手各部件的连接和配套装置
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2. 工业机械手的分类
1、按使用范围分：专用机械手、通用机械手 2、按驱动方式分：机械驱动机械手（由机械传动机构驱动）
液压驱动机械手（以油液的压力驱动） 气动驱动机械手（利用压缩空气的压力驱动） 电力驱动机械手（由变频、步进、伺服、直线
电动机的动力直接驱动） 3、按控制方式分：操纵机械手（由人直接进行操作）
3．工业机械手的作用
1、可以保证产品质量、提高生产的自动化水平和劳动生产率 2、减轻劳动强度，实现安全，尤其是在高温、高压、低温、 低压、潮湿、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣环境中
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3.5.1 概论
4．机械手的应用
1、机床加工工件的装卸 2、在装配作业中 3、可在劳动条件差或动作重复、单调、易于疲劳的工作环境中 ，以代替人的劳动 4、可在危险场合下工作 5、宇宙及海洋的开发 6、军事工程及生物医学方面的研究和试验
2.机手运动的自由度主要由手臂、立柱、手腕表现出来。 运动形式见表3.2
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3.5.4 手爪的类型及结构
1. 手爪的分类
① 机械手爪式 （分两指式、多指式） ② 吸盘手爪式 (分真空负压吸盘、电磁吸盘） ③ 托持手爪式
2. 机械式手爪的结构
① 连杆杠杆驱动型手爪 ② 凸轮驱动型手爪 （只适用于轻型工件的抓取） ③ 滑槽杠杆驱动型手爪 ④ 弹簧杠杆驱动型手爪 （只适用于抓取小型零件） ⑤ 齿轮—齿条驱动型手爪
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3.5.4 手爪的类型及结构
3. 吸盘手爪式的结构
① 真空负压吸盘手爪 常用于具有较平整和光滑表面工件的抓取
② 电磁吸盘手爪 只适用于抓取磁性材料的工件，不适用有色金属及非磁性材料的 工件
4. 摆动气缸手爪式的结构
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3.5.5 工业机械手的手腕与手臂
1. 手腕的运动
Ø手腕是连接手部和手臂的部件，作用是调整或改变工件的方 位（即姿态）。
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习题
1．试述工业机械手的组成及分类。 2．工业机械手的手爪有哪几种类型？分析其结构并说明工作原理。 3．如何选用机械手的手腕？ 4．试分析机械手手臂的典型结构。 5. 真空吸盘手型有哪几种形式？分析其结构并说明工作原理。
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Ø4个独立运动形式有：绕X轴的转动（回转运动） 绕Y轴的转动（俯仰移动） 绕Z轴的转动（左右摆动） 沿Y轴方向的横向移动
2.手臂的典型结构
Ø作用是将被抓取的工件传送到给定位置和方位上。
Ø3个自由度 ：手臂伸缩
左右回转
升降
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3.5.6 工业机械手及机器人举例
① 吸盘式供料机械手 ② 手臂俯仰式机械手 ③ 手臂伸缩----回转式机械手 ④ 精密插入装配机器人 ⑤ 椎垛搬运机器人