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1、Ⅱ-42010年海南省机械工程学会关节型机械手的结构创新设计黄晔张燕（海南大学机电工程学院，海南儋州571737）摘要：简单机器人的机械结构是由3个关节运动、1个水平回转运动、1个手指夹持运动,共有5个自由度。每个运动环节采用步进电机驱动,和交、直流伺服电机驱动相比,具有控制简单、易于实现直接数字控制等优点。关节型机械手是模仿人的手部动作,按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置。特别是恶劣环境以及笨重、单调、频繁的操作中代替人类作业,因此获得日益广泛的应用。本文研究开发的是PLC控制的关节型机械手，分析了关节型机械手的总体
2、要求,进行了机构设计,确定了驱动方式,研究并解决了全关节型机械手关节结构设计的关键技术,重点介绍了机身、肩关节、肘关节、小臂、手腕及抓手关节的结构创新设计思路和方法。关键词：关节型机械手;总体设计;结构设计;创新设计;通用性;可调性StructureandCreativeDesignforJoint-manipulatorHuangYeZhangYan（TheMechanicalandElectricalEngineeringCollegeofHainanUniversity，Danzhou571737）Abstract：Meanttoan
3、alyzethecomprehensiverequirementofjoint-manipulator,carrythroughtheoutfitde2signandestablishthemethodofdrive.Itstudiesandsolvesthekeytechnologyaboutthedesignofjointstructureinthefull-joint-manipulatorfield,focusesonintroducingthethoughtandmethodofthecreativestructuredesign
4、aboutairframe,shoulderjoint,elbowjoint,forearmandwristetc..Keywords：joint-manipulator;comprehensiverequirement;structuredesign;creativedesign;universality;adjustability1前言（2）控制器：控制器的性能进一步提关节型机械手一般由执行机构、驱动系高，已由过去控制标准的6轴机器人发展到现统、控制系统及检测装置三大部分组成。本在能够控制21轴甚至27轴，并且实现了软件伺文研究开发的是
5、PLC控制的关节型机械手。服和全数字控制。工业机器人由操作机（机械本体）、控制（3）传感装置：激光传感器、视觉传感器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是器和力传感器在机器人系统中已得到成功应一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能用，并实现了焊缝自动跟踪和自动化生产线上在三维空间完成各种作业的机电一体化自动物体的自动定位以及精密装配作业等，大大提化生产设备。特别适合于多品种、变批量的高了机器人的作业性能和对环境的适应性。柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高（4）并联机构：采用并联机构，利用机生产效率改善劳动条件和产品的快速更新换器人技术，实
6、现高精度测量及加工，这是机器代起着十分重要的作用。人技术向数控技术的拓展，为将来实现机器人（1）操作机：通过有限元分析、模态分和数控技术一体化奠定了基础。析及仿真设计等现代设计方法的运用，机器（5）网络通信：机器人控制器已实现了人操作机已实现了优化设计。与Canbus、Profibus总线及一些网络的连接，使2010年海南省机械工程学会Ⅱ-5机器人由过去的独立应用向网络化应用迈进压驱动、气压驱动、直流电动机驱动和步进电了一大步，也使机器人由过去的专用设备向动机驱动。本设计的是小型机械手,位置精度和标准化设备发展。负载力矩较小,所以6个关节动
7、作均选用步进电2机械手的总体设计机驱动,而抓手动作则采用气压驱动。本机械手共有6个关节动作和1个抓手动4 机身及肩关节的结构设计作(见图1),使用6台步进电机分别控制6个关4.1设计要求节的动作,第1台步进电机控制机身转动,第2机身是直接连接、支承和传动手臂及行走台步进电机控制肘部转动,第3台步进电机控机构部件。一般情况下,实现臂部的升降、回转制臂部的转动,第4台步进电机控制手臂的旋或俯仰等运动的驱动装置或传动件都安装在机转,第5台步进电机控制手腕的摆动,第6台步进身上。臂部的运动愈多,机身的结构和受力愈复电机控制手爪的转动,手爪的抓物动作
8、由气阀杂。机身既可以是固定式的,也可以是行走式控制。控制箱部分由电源、可编程控制器、的,即在它的下部装有能行走的机构,可沿地面步进电机驱动模块及相应的按钮组成,具有手或架空轨道运
