气动机器手的设计和实现.pdf

8 液压与气动 2002 年第 2 期 气动机器手的设计和实现 吴洪民 ,陈志方 Pneumatic Robot Design and Realization Wu Hongmin ,Chen Zhifang (武汉理工大学物流工程系 ,湖北省武汉市 　430063) 摘 　要 :结合现代工业 自动化系统中机器手工作的特点和要求 ,研究分析了利用现代气动技术设计 和实现气动机器手的方式和方法 。 关键词 :气动 ;机器手 ;设计 中图分类号 :TH138 　文献标识码 :B 　文章编号 :1000 - 4858 - 2002 (02) - 0008 - 04 1 　前言 而进一步确定对机器手结构及运行控制的要求 ;尽量 机器人作为典型的机电一体化智能设备 ,在制造 选用定型的标准组件 ,简化设计制造过程 ,兼顾通用性 和物流自动化系统中扮演着重要角色 。但标准的工业 和专用性 ,并能实现柔性转换和编程控制 。 机器人只不过是一台具有若干个自由度的智能机电设 21 　气动手爪的选型和设计分析 备 ,孤立的一台机器人在实际工况中没有任何应用价 气动手爪是 目前机器手尤其是搬运 、装配类机器 值 ,只有根据作业内容 、工件形式 、质量 、外形特征和尺 手在抓取技术中应用最普遍的方式 ,它可实现双向抓 寸大小等因素给机器人配 以相适应的辅助机械装置 取 , 自行对中 ,而且重复精度高 ,抓取力恒定 ,并可方便 ( ) 如手爪 ,它才会成为实用的生产设备 。 地配接各种夹具 ,常用形式如图 1 所示 。 气动不仅是机器人的主要驱动方式之一 ,在要求 机器手末端执行器动作迅速 、结构简单 、控制维护方 便 、成本较低 ,而且柔性转换快捷 ,并具有通用性的装 配和搬运等“拾 - 放”、传送动作作业时 , 多采用气动 , 或气动与其他传动控制技术组合来进一步提高其运动 精度和柔性 。在作业空间范围有限 ,工作程序相对固 定 ,而且动作频繁 、重复性强的中小功率工况 ,采用气 动模块化机构单元的组合来实现机器手作业 ,更能体 图 1 　常用气动手爪形式 现气动技术有效取代人手操作实现生产过程合理化和 自动化的特征和优越性 。 气动手爪是机器手与作业对象间的直接接 口,仔 2 　气动机器手的设计 细分析 、选择好气动手爪直接关系到机器手的工作性 对气动机器手的基本要求是能快速、准确地拾 - 能 。图2 给出了分析和选择的方法过程 。 放和搬运物件 ,这就要求它们具有高精度 、快速反应 、 在实际运行中 ,手爪的夹持力应保证大于所有静 一定的承载能力 、足够的工作空间和灵活的自由度及 态和动态力的总和 , 图 3 给出几种常见工况的受力分 在任意位置都能自动定位等特性 。设计气动机器手的 析 , 图中安全系数 S = 14～4 , 加速度 a ( 回转运动时 ( ) 原则是 :充分分析作业对象 工件 的作业技术要求 ,拟 定最合理的作业工序和工艺 ,并满足系统功能要求和 　收稿 日期 ( ) 环境条件 ; 明确工件的结构形状和材料特性 ,定位精度 　作者简介 :吴洪民 1963 — ,男