st是什么意思No. 3Mar.2021
第3期2021年3月组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Techninue
文章编号：1001 -2265(2021)
03 -0142 -03
DOI #
10.13462/j. cnki. mmwmt. 2021.03.034
气动可伸缩折叠旋转机械手设计
张德福
(广东技术师范大学天河学院机电工程学院，广州510540)
摘要：针对机械手结构单一，更换机械手存在装夹、抓取误差，且多角度操作自由度不足、欠灵活等 问
题，设计 动 旋转机械手，其主要包括三 能：机械手 、机械手 、主体旋转。机 手 主要是夹钳式，可以夹 平面零件， 工作后可以 机械手主体内。折叠机械手主要 式，可以吸附平面结构的零件，完成工作后折叠在机械手主体上，机械手均不会占有 。通过主体旋转功能不仅增加机械手自由度 以 与其它物体发生干涉。该设计结构简单，能 多类型零件的抓取，降低生产 ；降低机械手抓取定位 ，提高加工、装配精度。
关键词： ； ；旋式；控制；机手中图分类号:TH165 :TG659 文献标识码:A
Design of Pnesmatic Retractable Folding and Rotating Maninulator
PHANG D-fu
(School of Mechatronic Engineering , Tianhe College of Guangdong Polytechnical Normal University , Guang zhou 510540, China )
Abstrach : This article mainly aims at We single stucire of We manipulator , the replacement of We manip ulator has clamping and gripping erors , and the multi 一 angle operation has insufficient freedom and inflex-
ibility.Thi paperde$ign$apneumaticretractablefolding rotating manipulator , which mainly include$
three functions : the manipulator Telescopic , manipulator folding , main body rotation. The manipulator tel- #scopicismainly aclamp typ#, which can clamp non - planarparts , and can b#r#tractd into th#main body of the manipulator after the work is computed. The folding manipulator is mainly a sucker type ,
which can absorb the parts of the planar structure. After We work is completed , it is folded on the main body of%hemanipula%or , and %hemanipula%orwi l no%occupy space.Themain body ro aion funcion no%
only increas the freedom of We manipulator but also avoids interference with other objects. The design
structureissimple , which can completethegrasping ofmultipletypesofparts , reduceproduction costs ,
reducethepositioning e r orofthegrasping oftherobot , and improvetheaccuracy ofproce s ing ora s em- bly6
Key words : retactable ； folding ； rotating ； contol ； manipulator
0引言
机械手是 机器人⑴末端执行器，用来 取工 件，机械手按驱动方式分为 式、气动式、电动式和 机械式，其 动机械手用空气作为工作 具有气 源方便、动作迅速、造价、维修方便、无 特点，
广泛，气动机械手的执行机构是 手指，手指抓取动作由控制 PLC 或 机 制 控制。
动 机器人末端 行器作为动 广，同的抓取 机械手可以分为卡钳式和吸附式，很多人对气动机械手的结构设计做了许多的研 究，李小庆［2］设计的三自由度气动机械手结构如图1
1.垂直升降缸
2.水平移动气缸
3.夹紧气缸
4.机械手部
5.旋转气缸&底座
图1三自由度气动机械手结构
该机械手的工作 ：垂直升 提供机械手 的垂直 动动力，机械手的 运动依靠水 提供动力； 为机械臂机身的 提供动力。
4
是机械手的末端执行器，它依靠 动，将动 递给手指，从而 夹紧 开。该机械手只
个夹钳式机械手， 三个自由度，空间姿态受到限制；没有吸附机械手，只能取不能吸附板类工
收稿日期:2020-04-06；修回日期:2020-05 -07作者简介：张德福(1967-)，
男，
口人，
广东技术师范大学天河学院高级工程师，研究方向为机械加工工艺以及工业机器人机械传动结构,
(E - mil ) zhiigdefu_1@163. com
)
2021年3月张德福：气动可伸缩折叠旋转机械手设计-143-kenta
件，结构。
陈珂［3］设计的六自由度机械手结构如图2所示
该机械手6个关节是串，6个电机和6
个减速器，这个结构使机械手重量增加，增其运动惯
性和定位误差，不能机械手抓取精度，能
一种机械手，空间大，不能。
通过对多例气动机械手结构分析，本文针对现有技术的，设计一种气动可机械手（机械手），其具有夹钳式和吸盘式两种抓取方式，并夹钳式和吸盘式机械手可，机械手主体角度由角度传感器控制电机，实，机械手主体的与机器人关节配合实现空间多角度灵作，机器人手，可对不同形状的抓取或吸附，增机械手抓取运动姿态，定误差卡抓取误差，设，。
1机械手总体结构及工作原理
1.1总体结构
3所示为气动可伸缩折叠旋转机械手执行部分的总体结构。
六一儿童节板报1.真空吸盘
2.吸盘拉杆
3.连杆圆柱销
4.夹钳机械手
5.双作用气缸活塞杆连接销&双作用气缸7.气缸固定板8.气缸推板9.推板连接销10.推板气缸11.吸杆气缸连接销12.机械手主体13.推板气缸连接销14.气缸推板导向键15.吸盘拉杆气缸
图3气动可伸缩折叠旋转机械手结构
1.2工作原理
1.2.1真空吸盘式机械手的展开吸附和折叠收回
4，吸杆杆伸出带动吸杆由水置运动到置，此必须保面A与面B接，多个真空吸盘能同时吸同一个平面上，且吸均匀。真空吸盘不吸杆杆收带动吸杆置运动到水置，见4。1.真空吸盘2.吸盘拉杆3.连杆圆柱销4.夹钳机械手5.双作用气缸活塞杆连接26.双作用气缸7.气缸固定板8.双作板9.推板连接销10.推板11吸盘拉杆连接212.机械手主体13.推板气缸连接214.气缸推板导向键15.吸盘拉杆气缸16.吸盘拉杆气缸连接2 17.机械手主体气管通扎18.角度传感器19.伺服电机20.伺服电机固定螺栓21.传动平键22机械手主体座23*24.机械手腕连接盘连接螺栓、螺母25.机械手腕连接盘26.限位：板127.限位：板2
图4气动旋转机械手结构
1.2.2夹钳机械手的伸出和缩回
⑴出张 译
板的杆伸出带动板沿板向键把夹钳机械手与双作出机械手主体外，双作的双 杆伸出带动夹钳机械手向两侧移动打开，达到大于被夹持的最大停止双作的双杆伸出，双杆收回夹持
⑵
夹钳机械手时，先双作的双活塞杆收回到原来初始位置，再把推板的杆收带动板沿板向把夹钳机械手与双作收到机械手主体内腔中。
1.2.3机械手主体的控制
机械手［5］主体上设有角度传感器，电机转轴的通动带动机械手主体，这，角度传感器能感知机械手主体的角度模拟输给控制柜PLC内的输像器，经过CPU信号分输出端子输出数字控制伺电机的转动，从而控制机械手主体来调整机械手运动姿态对的吸附、夹持搬运作。（注：红色分对传感器送和控制更加细化）机械手主体上还设间距的分角度传感器侧的限位挡板26*27，同，限置与角度传感器间的间隔距离，决定了机械手主体随电机轴线动的角度。机器人末端手及连接盘、主体座电机，电机即带动机械手腕3600，同带动机械手主体、机械手腕连接、机械手主体座一同做360。正转或反转，实现个不同方位的抓取。机械手主体的极限位置，5
。
图5机械手主体旋转极限位置
2操作系统结构设计
智华等$6%研究气动可机械手的动作可个操作的联动也可以单独
某个动作。现设计夹钳机械手操作：baidu com udog top
(1)空吸前展开位置开始，吸杆
杆收回带动吸杆置运动到水平置，，见3。
(2"推板的杆伸出带动板把夹钳机械手与双作出机械手主体外，6。
(3)双作的双杆伸出带动夹钳机械手4向侧移动打开，达到大于被夹持的最大尺寸停止双作的双杆伸出，杆收回夹持。见7、8。
图7夹钳机械手展开图图8夹钳机械手夹紧工件图
(4)机器人手臂移动离开作台，同I服电机的旋转带动机械手主体角度传感器把递给控制PLC[7]，控制机械手主体的空中运动姿态，机器人末端手电机也同时旋同控制机械手主体运动姿态，见9，到定位置，双作的双杆出带动夹钳机械手4向两侧移动打开，松开。
图9伺服电机转控制机械手主体运动姿态
到初始位置继续重作。此可把双作的双杆收回到原来初始位置，如1，再把推板的杆收回收到机械手主体内腔中。再把吸杆杆伸出带动吸杆水置运动到置，空吸
展开吸附其他物体，如板、平面比较大的物体，实现
3操作过程程序设计
机械手操作主要初始化、、放
，机械手机械手独运动以及确运动间的协调工作。源程序，11。
图11机械手动作控制流程图
初始化，主要机械手机械手的运动试运动，即：吸展开，启动吸盘，关吸，吸收回，夹钳伸出，夹钳打开，夹钳收紧，夹钳关闭。
，首先机械手移动并到取置，
机械手或机械手取料动作。
，首先机械手动并到置，
机械手或折叠机械手动作。
生需要可以随时调整控制，重新。式可控式机械手可同的
要求来更同结构形式的夹钳机械手。例，接可进行焊接操作，调整不同的空间姿态焊接复杂。装配作时可夹持零件的形状的不同更同夹钳。也可夹持或夹持打磨工具进行打磨复杂面。
(下转第148页
)
计算结果，制出各点(包面、下平面心孔)的相对理想轮廓的距离，7所
图7毛坯轮廓面上各点相对理论轮廓的距离计涉及到的相关数据，1所示
表1计算中涉及点的相关数据
面面心孔点的数量444466503
平均距离31.3439.1314.75
最小距离12.7722.08 2.90
最大距离57.1567.4025.4
从图7的曲线1的数据中可出，分配每的大于0，满了约束的前提下，分配较均匀，满需求。
4结论
本文提出了一种基于图像来对工件加工轨迹进行优化的方法。首先针对钻床中的支撑座零，分了毛坯
表面的铸造缺陷对准生影响，了的最小分布误差为优化目标的数学，确定中心孔位置与角度。基像的方法到面的像廓，数代入优化方程进行求解，最终优化结果对加工的位姿进行调整，可满足设计的
(上接第144页)
4结
通动组合式机械手可以实
机器人取两种的，机器人生线机械手数量；；了机械手生线的面积；了多台机械手抓取加工
变置定位误差，影响或装配精度，影响，；角度传感器控制电机和机械手主体角度，卡钳机械手空吸附机械手在大于半取、吸。
[参考文献]
[1]李瑞峰.工业机器人设计与[M].哈尔滨：哈尔滨工要求。通过算例了这是一种可行的优化方法，该方法可某种程度上取代的划线，节省人(另一方面，可提咼整体制的自动化程度，智能制到)
[参考文献]
[I]Forsyth Ponce.Computer vision：A modern approach[M].
Pearson Education，2005.
[2]A Soini.Machine vision technology wke-up in industrial ap-
plications[C]//Image and Signal Processing and Analysis, 2001：332-338.
[3]Dai X F,Chen S Y,Kang NH,et al.Error calculation for
corrective machining with ilowanco requXements[J].International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2010,49：635-641.
[4]孟凡生，赵刚•传统制造向智能制造发展影响因素研究
[J]•科技进步与对策,2018,35(1)：66-72.
[5]赵升吨，贾先•智能制造及其核心信息设备的研究进展及
[J]•机械科学与技术,2017,36(1):1-16.
[6].圆弧凹凸板镶配件的划线与技巧的难点分
[J]C高新区,2018(10):170-171.
[7]，陈捷，.机器视觉的滚动轴承滚动体
检测[J].组合机床与自动化技术,2019(1)：118-121.
[8]Niloy J M,Natasha G.Registration of point cloud data from a
geometric optimization perspective[J].Eurographics Sym-po>ium on GeomeieyPeoce>ing,2004：8-10.
什么是pk
[9]SaeeiJ,Maiabo>ch C,FoeiD,eiae.Foee>i：A eeeiewoeee-
cenieangeimageeegiieaiion meihod>wiih accueacyeeaeua-tion[J].Imaye and Vision Computing2007,25(5)：578一596.
[10]Chatelain J F.A level-bad optimization alyorithm for
complex part localization[J].Precision Engineering,2005, 29(2):197-207.
[II]陈广锋，管观洋，•c机器的冲压件表面缺陷线检测研究[J].与光电子学进展,2018,55(1": 341-347.
[12]李超，孙俊•基于机器视觉方法的焊缝缺陷检测及分类
netfilter算法[J].计算机工程与应用,2018,54(6):264-270.
(编辑李秀敏)
大学出,2017.
[2].一种三自由度气动机械手的结构设计[J].南方
机,2019,50(2)：32.
[3]陈.一种六自由度机械手的结构设计[J].机械制造与福州bec
自动化,2020(1)：138-140.
[4]马振福.液压与动[M].北京：机械工业出版社，
诚信演讲稿2004.
[5]鹏.基于PLC控制器的气动机械手设计[J].机床与液
,
2018,46(13)：107-109.
[6]智华，刘禹峰，，等.铳孔末端执行器设计及运
动仿真分析[J].机床与，2018,46(13):84-87. [7]张.基于PLCD的气动机械手的设计[J].液压与气
动,2012(5):121-122.(编辑
taurus什么意思
李秀敏)
