文献综述-机械手设计.pdf
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2022-06-02
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机械手的设计与研究
1。 国内外研究现状
机械手起源于 20 世纪 50 年代，是基于示教再现和主从控制方式，能适应产
品种类变更，具有多自由度动作功能的柔性自动化设备
[3］
，
也是典型机电一体化产
品.其中,通用机械手具有独立的控制系统，程序多变，动作灵活多变等特点，在中
小批量的自动化生产中得到大量应用。
近年来,在我国,随着气动技术的迅速发展，气动元件及气动自动化技术已经越
来越多的应用于机械手中，构成了气动机械手.气动机械手的最大优势就是低成本，
模块化和集成化
［4]
。
气动机械手包含感知部分 ,控制部分和主机部分三方面。采集
感应信号及控制信号均由智能阀岛处理；气动伺服定位系统代替伺服电机，步进
马达或液压伺服系统；汽缸，摆动马达完成原来由液压缸或机械部分所做的执行
动作。主机部分采用了标准型辅以模块化的装配形式 ,使得气动机械手能拓展成系
列化和标准化的产品。在国外，像日本，美国，德国等国家 ,以微型内置伺服电机
作为控制系统主动力的精密机械手，则是世界自动化领域中更深高次的发展。相
对一般的工业领域机械手，这种精密型的机械手具有动作精度高，体积相对小巧，
高度智能化的特点
［5］
，被广泛应用于水下精密作业,人体内部手术作业，农业果实
采摘等领域.由于这种类型的机械手更突出的要求是精密型，故其整体结构为多关
节、多驱动型，每个关节都有独立伺服电机作为驱动源 ,这些伺服电机则由躯干内
部的 PLC 等核心处理器做统一控制管理,以达到灵活多变的控制要求。
现今使用的机械手主要可分为极坐标型机械手和关节型机械手 ,这两种机械手
可以提供较大的工作空间
［6］
,恰好可以满足一般的机械手在工作空间上的要求。韩
国最早开发的用于果实采摘的极坐标机械手臂，旋转关节可以自由移动，丝杠关
节可以上下移动,从而使作业空间达到 3m
[7］
。日本东都大学也在 20 世纪 80 年代研
制出了 5 自由度关节型机械手
［8］
。实验表明这种机械手在运动空间上虽然没有极
坐标机械手到位，且末端执行器的可操作能力较低，但结构相对简单 ,工作更加灵
活，在不需要较复杂操作的工作环境下，体现出一定优势
［9］[10］
.京都大学在此基础
上又开发出了 7 个自由度的机械手
［11］
,解决了其相对极坐标机械手在工作空间上不
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