智能倉儲機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、    智能倉儲機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計    王曉天摘 要：工業(yè)機械手在工業(yè)生產(chǎn)的各個方面得到廣泛使用。文章根據(jù)國內(nèi)外先進的機械手技術(shù)，設(shè)計出一種用于物料搬運，結(jié)構(gòu)簡單，維護方便的機械手的結(jié)構(gòu)。主要設(shè)計機械手臂部分和機械手抓手部分的機構(gòu)。關(guān)鍵詞：機械手；機械手臂；機械手抓手，結(jié)構(gòu)設(shè)計中圖分類號：tp242.6 文獻標識碼：a 文章編號：1006-8937（2016）29-0003-021 引 言目前工業(yè)機械手面臨的問題主要還是成本的高昂和精度控制的不易達到要求。從工業(yè)機械手的具體應(yīng)用情況來看，生產(chǎn)過程的機械自動化已成為現(xiàn)代工業(yè)的主要問題。雖然現(xiàn)代機械制造業(yè)中的

2、加工、裝配等各生產(chǎn)工序主要是間斷的，但自動化生產(chǎn)中裝卸、搬運等工序亟待實現(xiàn)機械化，工業(yè)機械手的出現(xiàn)便可滿足這一需求。無論國內(nèi)還是國外，工業(yè)機械手的應(yīng)用前景廣闊，而對機械手使用性能的要求則越來越高，面對越來越多樣的產(chǎn)品需求，機械手結(jié)構(gòu)上在向著小巧型，靈活型的方向發(fā)展，因此機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性變的至關(guān)重要。2 機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 機械手手臂部分原理欲滿足機械手的搬運功能，即將貨物從某一水平高度提升至另一水平高度，可采用曲柄連桿機構(gòu)實現(xiàn)規(guī)定搬運動作。本課題應(yīng)用平行四邊形機構(gòu)的運動特點，依靠電動推桿驅(qū)動平行四邊形機構(gòu)轉(zhuǎn)動實現(xiàn)貨物高度上的變化。平行四邊形機構(gòu)是一種平面連桿機構(gòu)，由于構(gòu)件聯(lián)接呈平行四邊

3、形，因此也叫做平行四邊形機構(gòu)。平行四邊形機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，易于分析，構(gòu)件運動一致性好，廣泛應(yīng)用于各種實現(xiàn)平移搬運等功能的機構(gòu)。2.2 機械手手臂部分結(jié)構(gòu)設(shè)計機械手手臂在整個工作過程中起著至關(guān)重要的作用。本文所設(shè)計的機械手臂為平行四邊形機構(gòu)，由于機械手臂也是機械手負載的主要施加部位，故應(yīng)具有良好的強度與剛度，保證在機械手工作中不能發(fā)生彎曲或折斷的情況，同時搬運機構(gòu)若過于沉重則會影響搬運功能的實現(xiàn)。工業(yè)鋁型材表面經(jīng)氧化處理后，外觀漂亮且耐臟，工作中沾染的油污易于清洗，可根據(jù)不同承重采用不同規(guī)格型材組裝，同時搭配鋁型材配件，無需焊接，安裝拆卸方便，輕便環(huán)保，整體機械性能較好，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)制造行業(yè)。本文

4、的搬運機構(gòu)選用密度小強度大并廣泛應(yīng)用于工業(yè)機械手行業(yè)的工業(yè)鋁型材較為合適。機械手手臂結(jié)構(gòu)整體布局及各個部件，如圖1所示。機構(gòu)中的工業(yè)鋁型材之間通過鉸接的方式聯(lián)接而成，支撐連桿梁1通過銷軸5與固定在底座板材上的連接件聯(lián)接，由角鋁3將支撐梁與聯(lián)接電動推桿4的橫梁聯(lián)接起來，而電動推桿4與底座板材則通過電動推桿連接座2固定于底座上。2.3 機械手抓手部分原理搬運機械手末端的機械手爪是機械手直接與貨物接觸的部分，機械手爪能夠直接完成對貨物的拾取和夾緊動作，它可以依據(jù)人手動作通過設(shè)計實現(xiàn)相應(yīng)功能，通常機械手爪被安裝在手臂的端部。機械手爪結(jié)構(gòu)形式與人手有較大區(qū)別，它的結(jié)構(gòu)外形擁有機械式的特點，通過不同部件的

5、聯(lián)接組合完成指定運動過程，依靠自身的運動而將物件抱住，故手爪即為主要的傳力構(gòu)件。本課題所設(shè)計機械手的手部結(jié)構(gòu)應(yīng)為鉗爪式，鉗爪式手部結(jié)構(gòu)包括手指和傳力機構(gòu)。如圖2所示，機械手爪1在電動推桿的驅(qū)動下向右移動，當左部碰到左側(cè)連桿機構(gòu)時帶動手爪2處，機械手爪的兩部分1、2完成張開手爪動作；當右側(cè)手爪在電動推桿縮回時，手爪2在彈簧作用下回復原來位置實現(xiàn)對貨物的抓取動作。2.4 機械手抓手部分結(jié)構(gòu)設(shè)計對機械手爪設(shè)計過程中，應(yīng)考慮以下幾個方面：機械手爪部件至少要有一定負載承受力，在將貨物重量計入影響后，鑒于搬運動作中由于顫動所產(chǎn)生的影響也應(yīng)適當增大設(shè)計強度，避免工件發(fā)生松動或脫落的情況。為使機械手爪和被運輸

6、貨物間保持較為穩(wěn)定的姿態(tài)，應(yīng)根據(jù)貨物的實際外形設(shè)計相應(yīng)的末端執(zhí)行機構(gòu)形狀。所設(shè)計機械手爪主要受到被夾持物的反作用力，必須達到設(shè)計所需強度和剛度防止手爪斷裂或彎曲變形的狀況發(fā)生，同時設(shè)計機械手結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡單，縮小尺寸，盡量輕便以免影響運動過程。本文所設(shè)計機械手結(jié)構(gòu)，如圖3所示。其中，機械手抓取動作的通過以下動作實現(xiàn)：由電動推桿1伸長驅(qū)動一體式小抓手向右移動，同時與一體式小抓手通過螺栓連接的連接桿4被帶動向右移動，當連接板5接觸到連桿6時，在連桿機構(gòu)作用下，連桿8將沿水平方向向左移動直至小抓手突出部分完全縮回連接板9內(nèi)，此時連接板右端面接觸貨物，電動推桿1縮回直至右側(cè)一體式小抓手3上的連接板與貨物接

7、觸并實現(xiàn)夾緊，在回縮過程中，當連接板5與連桿6不再接觸時，連桿8在彈簧7的作用下回復原位，兩個機械手爪的承重板通過支撐貨籃的缺口位置，完成對貨籃的抓取動作。3 結(jié) 語本文主要設(shè)計一種用于搬運貨物的機械手，在生產(chǎn)過程中的搬運貨物環(huán)節(jié)里替代工人，提高工作效率，節(jié)約更多的人力成本和物力成本。主要進行機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過對機械手臂和機械手抓手的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使整個機械手機構(gòu)較為簡單，維護方便。參考文獻：1 王曉東.機器人技術(shù)其礎(chǔ)m.哈爾濱工業(yè)大學出版社，20032 徐元昌.工業(yè)機械手m.北京：中國輕工業(yè)出版社，20013 牧野洋，謝存禧，鄭時雄.空間機構(gòu)及機器人機構(gòu)m.北京：機械工業(yè)出 版社，2003.248264 劉明保，呂春紅.機械手的組成機構(gòu)及技術(shù)指標的確定j. 河南高等 專科學校學報，20