SCHUNK機(jī)械手構(gòu)成和分類

　　SCHUNK機(jī)械手構(gòu)成和分類

　　機(jī)械手是一種能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動操作裝置。特點(diǎn)是可以通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)，構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)械手機(jī)器各自的。

　　機(jī)械手是出現(xiàn)的工業(yè)機(jī)器人，也是出現(xiàn)的現(xiàn)代機(jī)器人，它可代替人的繁重勞動以實(shí)現(xiàn)的機(jī)械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。

　　在現(xiàn)今的生活上,科技日新月益的進(jìn)展之下,機(jī)械人手臂與有人類的手臂區(qū)別就在于靈活度與耐力度。也就是機(jī)械手的可以重復(fù)的做同一動作在機(jī)械正常情況下永遠(yuǎn)也不會覺得累！機(jī)械手臂的應(yīng)用也將會越來越廣泛,機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動設(shè)備，作業(yè)的準(zhǔn)確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力。工業(yè)機(jī)械手機(jī)器人的一個重要分支。

　　按驅(qū)動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機(jī)械式。特點(diǎn)是可以通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)，構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)械手機(jī)器各自的。

　　機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動（擺動）、移動或復(fù)合運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運(yùn)動機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動方式，稱為機(jī)械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。自由度是機(jī)械手設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械手有2～3個自由度?？刂葡到y(tǒng)是通過對機(jī)械手每個自由度的電機(jī)的控制，來完成特定動作。同時接收傳感器反饋的信息，形成穩(wěn)定的閉環(huán)控制?？刂葡到y(tǒng)的通常是由單片機(jī)或dsp等微控制芯片構(gòu)成，通過對其編程實(shí)現(xiàn)所要功能。

　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)

　　機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為手部、手臂、軀干；

　　1、手部

　　手部安裝在手臂的前端。手臂的內(nèi)孔中裝有傳動軸，可把運(yùn)用傳給手腕，以轉(zhuǎn)動、伸曲手腕、開閉手指。

　　機(jī)械手手部的構(gòu)造系模仿人的手指，分為無關(guān)節(jié)、固定關(guān)節(jié)和自由關(guān)節(jié)3種。手指的數(shù)量又可分為二指、三指、四指等，其中以二指用的可根據(jù)夾持對象的形狀和大小配備多種形狀和大小的夾頭以適應(yīng)操作的需要。所謂沒有手指的手部，一般都是指真空吸盤或磁性吸盤。

　　2、手臂

　　手臂的作用是引導(dǎo)手指準(zhǔn)確地抓住工件，并運(yùn)送到所需的位置上。為了使機(jī)械手能夠正確地工作，手臂的3個自由度都要地定位。

　　3、軀干軀干是安裝手臂、動力源和各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的支架 [1]  。

　　驅(qū)動機(jī)構(gòu)

　　機(jī)械手所用的驅(qū)動機(jī)構(gòu)主要有4種：液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、電氣驅(qū)動和機(jī)械驅(qū)動。

　　1、液壓驅(qū)動式

　　液壓驅(qū)動式機(jī)械手通常由液動機(jī)（各種油缸、油馬達(dá)）、伺服閥、油泵、油箱等組成驅(qū)動系統(tǒng)，由驅(qū)動機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作。通常它的具有很大的抓舉能力（高達(dá)幾百千克以上），其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、動作平穩(wěn)、耐沖擊、耐震動、防爆性好，但液壓元件要求有較高的制造精度和密封性能，否則漏油將污染環(huán)境。

　　2、氣壓驅(qū)動式

　　其驅(qū)動系統(tǒng)通常由氣缸、氣閥、氣罐和空壓機(jī)組成，其特點(diǎn)是氣源方便、動作迅速、結(jié)構(gòu)簡單、造價較、維修方便。但難以進(jìn)行速度控制，氣壓不可太高，故抓舉能力較。

　　3、電氣驅(qū)動式電力驅(qū)動是機(jī)械手使用得的一種驅(qū)動方式。其特點(diǎn)是電源方便，響應(yīng)快，驅(qū)動力較大（關(guān)節(jié)型的持重已達(dá)400kg），信號檢測、傳動、處理方便，并可采用多種靈活的控制方案。驅(qū)動電機(jī)一般采用步進(jìn)電機(jī)，直流伺服電機(jī)（AC）為主要的驅(qū)動方式。由于電機(jī)速度高，通常須采用減速機(jī)構(gòu)（如諧波傳動、RV擺線針輪傳動、齒輪傳動、螺旋傳動和多桿機(jī)構(gòu)等）。有些機(jī)械手已開始采用無減速機(jī)構(gòu)的大轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速電機(jī)進(jìn)行直接驅(qū)動（DD）這既可使機(jī)構(gòu)簡化，又可提高控制精度。

　　4、機(jī)械驅(qū)動式

　　機(jī)械驅(qū)動只用于動作固定的場合。一般用凸輪連桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動作。其特點(diǎn)是動作確實(shí)，工作速度高，成本，但不易于調(diào)整。其他還有采用混合驅(qū)動，即液-氣或電-液混合驅(qū)動。

　　控制系統(tǒng)

　　機(jī)械手控制的要素包括工作順序、到達(dá)位置、動作時間、運(yùn)動速度、加減速度等。機(jī)械手的控制分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制兩種。

　　控制系統(tǒng)可根據(jù)動作的要求，設(shè)計采用數(shù)字順序控制。要編制程序加以存儲，然后再根據(jù)規(guī)定的程序，控制機(jī)械手進(jìn)行工作程序的存儲方式有分離存儲和集中存儲兩種。分離存儲是將各種控制因素的信息分別存儲于兩種以上的存儲裝置中，如順序信息存儲于插銷板、凸輪轉(zhuǎn)鼓、穿孔帶內(nèi)；位置信息存儲于時間繼電器、定速回轉(zhuǎn)鼓等；集中存儲是將各種控制因素的信息全部存儲于一種存儲裝置內(nèi)，如磁帶、磁鼓等。這種方式使用于順序、位置、時間、速度等必須同時控制的場合，即連續(xù)控制的情況下使用。

　　其中插銷板使用于需要迅速改變程序的場合。換一種程序只需抽換一種插銷板限可，而同一插件又可以反復(fù)使用；穿孔帶容納的程序長度可不受限制，但如果發(fā)生錯誤時就要全部更換；穿孔卡的信息容量有限，但便于更換、保存，可重復(fù)使用；磁蕊和磁鼓僅適用于存儲容量較大的場合。至于選擇哪一種控制元件，則根據(jù)動作的復(fù)雜程序和程序來確定。對動作復(fù)雜的機(jī)械手，采用求教再現(xiàn)型控制系統(tǒng)。更復(fù)雜的機(jī)械手采用數(shù)字控制系統(tǒng)、小型計算機(jī)或微處理機(jī)控制的系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)以插銷板用的，其次是凸輪轉(zhuǎn)鼓。它裝有許多凸輪，每一個凸輪分配給一個運(yùn)動軸，轉(zhuǎn)鼓運(yùn)動一周便完成一個循環(huán)。