气动机械手的设计

摘

 要

在设计机械手臂座的时候，用两个电机提供动力。左边一电机通过谐波减速器减速后，通过
齿轮来控制手臂的回转，而手臂弯曲动作的动力，由右边一电机提供。电机

2 同样也是通过

谐波减速器减速后，通过一个长轴，把动力传到底部的小齿轮上，再由小齿轮与大齿轮的
啮合，把动力传到那竖直的锥齿轮上，又通过锥齿轮之间的啮合，把动力与运动传递到横
轴上，这样，再通过键连接，就能把动力传到那带轮上。这样，带轮就以一定的速度不停的
转，以给臂关节通过同步齿型带传递动力。

 

    在设计臂关节结构时，我们用两个同步齿形带轮来传递动力，而带轮又与轴和机械式离
合器的左半边相连，这样，就使轴与左半边相连的离合器转动。在右半边为一电磁制动器，
制动器的左半边与离合器的右半边相连，而且通过盘与上臂相连。这时，当电磁铁通电时，
制动器吸合，这时离合器也分开。这样，上臂就停止在所要求的位置上了。当电磁铁失电时，
由于弹簧力的作用，把制动器推开，同时离合器在弹簧力的作用下自动啮合，手臂恢复原
有的运动。

 

注：机械手臂的运动范围手其结构的限制，在手臂的运动到达结构位置之前，必须使其自
动停止。机械手臂的运动机械位置是有关节处牙嵌离合齿上的突起部分而定。手臂在极限位
置自动停止，反向运行的条件完全是靠离合齿上的凸起部分与滑块的接触实现的。为了使离
合齿轮能顺利的脱开和啮合，对离合齿上的凸起部分斜面的升角

β≥arctgμν。只有满足这个

条件，离合齿上凸起部分的斜面与滑块在滑动时才不会发生自锁。这样手臂才能自动停止和
反向动作！

 

方案二

 

    此方案在臂关节的结构设计上与方案一有所不同。这里设计成中心轴不转动。改在同步带
轮处装两个轴承。这样，带轮可自由转动，而不会影响轴，且把离合器的左半边加工在带轮
上，这样，不仅可以缩小空间，而且可以提高强度。其余与方案一相同。
关键词：机械手臂；极限位置；啮合；

  第一章   前言
1.1. 工业机械手概述
工业机器人由操作机

(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人

操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特
别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条
件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、
信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应
用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不
是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械
装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度
高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业
界的重要生产和服务性设各，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备

.机械手是模仿

着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在
工业生产中应用的机械手被称为

“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水

平和劳动生产率

:可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、

低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为
重大。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输