四自由度多用途气动机械手机构设计.doc

四自由度多用途气动机械手机构设计摘要：本文简要介绍了工业机器人的概念，机械手硬件和软件的组成，即PLC控制的气动机械手的系统工作原理，机械手各个部件的整体尺寸设计，气动技术的特点。本文对机械手进行总体方案设计，确定了机械手的坐标形式和自由度，确定了机械手的技术参数。同时，设计了机械手的夹持式手部结构，设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩。设计了机械手的手臂结构。设计出了机械手的气动系统，绘制了机械手气压系统工作原理图，大大提高了绘图效率和图纸质量。串联操作手是所有机器人机械系统中最简单的机器人的组成方式，可以将它作为更复杂的机器人机械系统的组件。本文将设计一台四自由度的机械手系统。首先，本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，对电机进行选型，搭建机器人的结构平台； 关键词：工业机器人 机械手 气压传动机构 导向机构1 引 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。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平，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、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用。机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用1。气压传动机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:输出力小，气动动作迅速，结构简单，成本低。但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且气源压力较低，抓重一般在30公斤以下，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大，所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。气动技术有以下优点:(1)介质提取和处理方便。气压传动工作压力较低，工作介质提取容易，而后排入大气，处理方便，一般不需设置回收管道和容器:介质清洁，管道不易堵，不存在介质变质及补充的问题.(2)阻力损失和泄漏较小，在压缩空气的输送过程中，阻力损失较小，空气便于集中供应和远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样，造成压力明显降低和严重污染。(3)动作迅速，反应灵敏。气动系统一般只需要0.02s-0.3s即可建立起所需的压力和速度。气动系统也能实现过载保护，便于自动控制。(4)能源可储存。压缩空气可存贮在储气罐中，因此，发生突然断电等情况时，机器及其工艺流程不致突然中断。(5)工作环境适应性好。在易燃、易爆、多尘埃、强磁、强辐射、振动等恶劣环境中，气压传动与控制系统比机械、电器及液压系统优越，而且不会因温度变化影响传动及控制性能。(6)成本低廉。由于气动系统工作压力较低，因此降低了气动元、辅件的材质和加工精度要求，制造容易，成本较低。传统观点认为:由于气体具有可压缩性，因此，在气动伺服系统中要实现高精度定位比较困难(尤其在高速情况下，似乎更难想象)。此外气源工作压力较低，抓举力较小。虽然气动技术作为机器人中的驱动功能已有部分被工业界所接受，而且对于不太复杂的机械手，用气动元件组成的控制系统己被接受，但由于气动机器人这一体系己经取得的一系列重要进展过去介绍得不够，因此在工业自动化领域里，对气动机械手、气动机器人的实用性和前景存在不少疑虑。1.2 气动机械手的设计要求1.2.1 课题的设计要求本课题将要完成的主要任务如下:(1)机械手为通用机械手，因此相对于专用机械手来说，它的适用面相对较广。(2)选取机械手的座标型式和自由度。(3)设计出机械手的各执行机构，包括:手部、手腕、手臂等部件的设计。为了使通用性更强，手部设计成可更换结构，不仅可以应用于夹持式手指来抓取棒料工件，在工业需要的时候还可以用气流负压式吸盘来吸取板料工件。(4)气压传动系统的设计本课题将设计出机械手的气压传动系统，包括气动元器件的选取，气动回路的设计，并绘出气动原理图。(5)机械手的控制系统的设计本机械手拟采用可编程序控制器(PLC)对机械手进行控制，本课题将要选取PLC型号，根据机械手的工作流程编制出PLC程序，并画出梯形图2。1.3 机械手的系统工作原理及组成机械手的系统工作原理框图如图1-1所示。 控制系统（PLC）位置检测装置驱动系统（气压传动）执行机构立柱手臂手腕手部 图图1-1 机械手的系统工作原理框图 机械手的工作原理：机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。在PLC程序控制的条件下，采用气压传动方式，来实现执行机构的相应部位发生规定要求的，有顺序，有运动轨迹，有一定速度和时间的动作。同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。位置检测装置随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置5。(一)执行机构包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。1、手部即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手在本课题中我们采用夹持式手部结构。夹持式手部由手指(或手爪)和传力机构所构成。手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。回转型手指结构简单，制造容易，故应用较广泛。平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位(是外廓或是内孔)和物件的重量及尺寸。而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。传力机构型式较多时常用的有:滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母弹簧式和重力式等。2、手腕是连接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓取物件的方位(即姿势)3、手臂手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是带动手指去抓取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置。工业机械手的手臂通常由驱动手臂运动的部件(如油缸、气缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋机构和凸轮机构等)与驱动源(如液压、气压或电机等)相配合，以实现手臂的各种运动。4、立柱立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回转运动和升降(或俯仰)运动均与立柱有密切的联系。机械手的立柱因工作需要，有时也可作横向移动，即称为可移式立柱。5、机座机座是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故起支撑和连接的作用。(二)驱动系统驱动系统是驱动工业机械手执行机构运动的。它由动力装置、调节装置和辅助装置组成。常用的驱动系统有液压传动、 气压传动、机械传动。(三)控制系统控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统。目前工业机械手的控制系统一般由程序控制系统和电气定位(或机械挡块定位)系统组成。该机械手采用的是PLC程序控制系统，它支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们给予机械手的指令信息(如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间)，同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。(四)位置检测装置控制机械手执行机构的运动位置，并随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置.2 机械手的整体设计方案对气动机械手的基本要求是能快速、准确地拾-放和搬运物件，这就要求它们具有高精度、快速反应、一定的承载能力、足够的工作空间和灵活的自由度及在任意位置都能自动定位等特性4。设计气动机械手的原则是: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环境条件;明确工件的结构形状和材料特性，定位精度要求，抓取、搬运时的受力特性、尺寸和质量参数等，从而进一步确定对机械手结构及运行控制的要求;尽量选用定型的标准组件，简化设计制造过程，兼顾通用性和专用性，并能实现柔性转换和编程控制.本次设计的机械手是通用气动上下料机械手（如图2-1所示），是一种适合于成批或中、小批生产的、可以改变动作程序的自动搬运或操作设备，动作强度大和操作单调频繁的生产场合。它可用于操作环境恶劣的场合。图2-1 机械手的整体机械结构2.1 机械手的座标型式与自由度按机械手手臂的不同运动形式及其组合情况，其座标型式可分为直角座标式、圆柱座标式、球座标式和关节式。由于本机械手在上下料时手臂具有升降、收缩及回转运动，因此，采用圆柱座标型式。相应的机械手具有三个自由度，为了弥补升降运动行程较小的缺点，增加手臂摆动机构，从而增加一个手臂上下摆动的自由度。（如图2-2所示） 图2-2 机械手的运动示意图2.2 机械手的手部结构方案设计为了使机械手的通用性更强，把机械手的手部结构设计成可更换结构，当工件是棒料时，使用夹持式手部;当工件是板料时，使用气流负压式吸盘。2.3 机械手的手腕结构方案设计考虑到机械手的通用性，同时由于被抓取工件是水平放置，因此手腕必须设有回转运动才可满足工作的要求。因此，手腕设计成回转结构，实现手腕回转运动的机构为回转气缸。2.4 机械手的手臂结构方案设计按照抓取工件的要求，本机械手的手臂有三个自由度，即手臂的伸缩、左右回转和降(或俯仰)运动。手臂的回转和升降运动是通过立柱来实现的，立柱的横向移动即为手臂的横移。手臂的各种运动、- 弹簧平均直径，.- 弹簧有效圈数.- 弹簧材料剪切模量，一般取在设计中，必须考虑负载率的影响，则:由以上分析得单向作用气缸的直径:代入有关数据，可得 所以: 查有关手册圆整，得由,可得活塞杆直径:圆整后，取活塞杆直径校核，按公式有:其中，=490N则:满足实际设计要求。3、缸筒壁厚的设计缸筒直接承受压缩空气压力，必须有一定厚度。一般气缸缸筒壁厚与内径之比小于或等于1/10，其壁厚可按薄壁筒公式计算:式中: - 缸筒壁厚，mm- 气缸内径，mm- 实验压力，取, Pa材料为:ZL3,=3MPa代入己知数据，则壁厚为:取，则缸筒外径为:4 手腕结构设计4.1 手腕的自由度手腕是连接手部和手臂的部件，它的作用是调整或改变工件的方位，因而它具有独立的自由度，以使机械手适应复杂的动作要求。手腕自由度的选用与机械手的通用性、加工工艺要求、工件放置方位和定位精度等许多因素有关。由于本机械手抓取的工件是水平放置，同时考虑到通用性，因此给手腕设一绕x轴转动回转运动才可满足工作的要求目前实现手腕回转运动的机构，应用最多的为回转油(气)缸，因此我们选用回转气缸。它的结构紧凑，但回转角度小于，并且要求严格的密封。4.2手腕设计要求（1）力求结构紧凑、重量轻。手腕的结构、重量和动力载荷，直接影响到臂部的结构、重量和运转性能。因此，在手腕的设计中，要力求结构紧凑并且重量要轻。（2）综合考虑，合理布局。手腕作为机械手的执行机构，承担着联结和支撑作用。除了要保证力和运动的要求，以及具有足够的强度、刚度外，在结构设计中还应综合考虑各方面要求，进行合理布局。这里，应解决好手腕与手部的连接以及手腕与臂部的连接问题。（3）必须考虑工作条件。考虑机械手腕部的工作条件，保证其有良好的工作性能和较长的使用寿命。4.3腕部的结构考虑到机械手抓取物件时位置的不确定性，以及手腕的运动大多都是转动。因此，手腕设计成回转结构，实现手腕回转运动的机构是回转气缸。直接用回转气缸驱动实现手腕的回转运动具有结构紧凑、灵巧以及严格密封等优点，而被广泛采用。在机械手的手腕回转运动中所采用的回转缸是单叶片回转气缸，它是在圆筒形的缸体内装入带叶片的回转轴构成的（转轴为手部夹紧气缸的缸体）。4.4 手腕的驱动力矩的计算4.4.1手腕转动时所需的驱动力矩手腕的回转、上下和左右摆动均为回转运动，驱动手腕回转时的驱动力矩必须克服手腕起动时所产生的惯性力矩，手腕的转动轴与支承孔处的摩擦阻力矩，动片与缸体、定片、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩以及由于转动件的中心与转动轴线不重合所产生的偏重力矩.图4-1所示为手腕受力的示意图。 1.工件2.手部3.手腕 图4-1手碗回转时受力状态手腕转动时所需的驱动力矩可按下式计算: 式中: - 驱动手腕转动的驱动力矩();- 克服手腕转动时所产生的惯性力矩();- 参与转动的零部件的重量(包括工件、手部、手腕回转缸的动片)对转动轴线所产生的偏重力矩().- 手腕回转缸的动片与定片、缸径、端盖等处密封装置的摩擦阻力M摩- 手腕的转动轴与支承孔处的摩擦阻力矩矩();下面以图4-1所示的手腕受力情况，分析各阻力矩的计算:1、手腕加速运动时所产生的惯性力矩若手腕起动过程按等加速运动，手腕转动时的角速度为，起动过程所用的时间为，则: 式中:- 参与手腕转动的部件对转动轴线的转动惯量;- 工件对手腕转动轴线的转动惯量。若工件中心与转动轴线不重合，其转动惯量为:式中: - 工件对过重心轴线的转动惯量:- 工件的重量(N);- 工件的重心到转动轴线的偏心距(cm), - 手腕转动时的角速度(弧度/s);- 起动过程所需的时间(s); 起动过程所转过的角度(弧度)。2、手腕转动件和工件的偏重对转动轴线所产生的偏重力矩M偏 + ()式中: - 手腕转动件的重量(N);- 手腕转动件的重心到转动轴线的偏心距(cm)当工件的重心与手腕转动轴线重合时，则.3、手腕转动轴在轴颈处的摩擦阻力矩M摩()式中: ，- 转动轴的轴颈直径(cm);- 摩擦系数，对于滚动轴承，对于滑动轴承;,-轴颈处的支承反力(N)，可按手腕转动轴的受力分析求解，根据,得:同理，根据(F),得:式中:- 手部的的重量(N), 如图4-1所示的长度尺寸(cm).4、转缸的动片与缸径、定片、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩M封，与选用的密衬装置的类型有关，应根据具体情况加以分析。4.4.2回转气缸的驱动力矩计算在机械手的手腕回转运动中所采用的回转缸是单叶片回转气缸，它的原理如图4-2所示，定片1与缸体2固连，动片3与回转轴5固连。动片密封圈4把气腔分隔成两个.当压缩气体从孔a进入时，推动输出轴作逆时针回转，则低压腔的气从b孔排出。反之，输出轴作顺时针方向回转。单叶气缸的压力P驱与动力矩M的关系为: 或 1定片 2缸体 3动片 4密封圈 5回转轴 图4-2 回转气缸简图 Fig.4-2 Sketch of rotating atmospheric jar 4.4.3 手腕回转缸的尺寸及其校核1.尺寸设计回转气缸的外观如图4-3所示，手腕回转气缸的主要尺寸是指气缸的内径和气缸的壁厚。这些尺寸可以根据手腕所需的驱动力矩与试验压力等条件来确定。图4-3 回转气缸外观图Fig.4-3 Appearance of rotating atmospheric jar气缸长度设计为,气缸内径为=96mm,半径,轴径,半径,气缸运行角速度=，加速度时间=0.1s, 压强, 则力矩： 式中: M一回转气缸的驱动力矩（N.cm ); P一回转气缸的工作压力MPa; R一回转气缸缸体内壁半径(cm) ; r一转轴半径(cm); b一动片宽度（cm）.上述驱动力矩和压力的关系式是对于低压腔背压为零的情况下而言的。若低压腔有一定的背压，则上式中的p应代以工作压力 p1与 背压p2之差。2.尺寸校核（1）测定参与手腕转动的部件的质量,分析部件的质量分布情况，质量密度等效分布在一个半径的圆盘上，那么转动惯量： （）工件的质量为5,质量分布于长的棒料上，那么转动惯量： 假如工件中心与转动轴线不重合，对于长的棒料来说，最大偏心距，其转动惯量为: （2）手腕转动件和工件的偏重对转动轴线所产生的偏重力矩为M偏，考虑手腕转动件重心与转动轴线重合，夹持工件一端时工件重心偏离转动轴线,则： + （3）手腕转动轴在轴颈处的摩擦阻力矩为，对于滚动轴承，对于滑动轴承=0.1， ，为手腕转动轴的轴颈直径，, , ,为轴颈处的支承反力，粗略估计, 4回转缸的动片与缸径、定片、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩M封，与选用的密衬装置的类型有关，应根据具体情况加以分析。在此处估计为的3倍，3 设计尺寸符合使用要求，安全。5 手臂伸缩，升降，回转气缸的尺寸设计与校核手臂部件（简称臂部或手臂）是机械手的主要执行部件。它的作用是支承手腕和手部，并带动它们在空间运动。手臂运动的目的是把手部送达空间运动范围内的任意点上。如果要改变手部在空间的方位，可增加手臂的自由度来实现。臂部设计时设计要求如下8-115.1手臂设计要求手臂是机械手的主要运动部件，又是主要的受力部件，它工作性能的好坏，对机械手的承荷能力和运动精度等参数影响很大。（1）刚度刚度是指手臂在外力作用下抵抗变形的能力。它是由外力和外力作用方向的变形量的比值来表示的。如比值小则刚度大。对机械手来说，通常手臂的刚度是一个比强度更突出的问题。一般在结构上手臂采用悬臂梁形式，这对机械手的运动性能、位置精度和负荷能力等影响很大。为了提高刚度，应尽量缩短臂杆的悬伸长度。（2）精度影响精度的因素有：主要运动件的制造和装配精度，手部和手腕在臂部的定位和连接方式，以及手臂立柱的导向装置和定位方式等。对于导向装置，其导向精度、刚度和耐磨性等对机械手的精度和其它工作性能影响很大。（3）平稳性手臂（包括手臂立柱）运动较多，在运动状态变化时，将产生冲击和振动，其工作平稳性问题就较为突出。在设计时要提高结构刚度，以及采取有效的缓冲装置以吸收冲击能量。应注意：手臂的运动部件力求结构紧凑，重量轻，以减少惯性力。手臂构件可采用铝合金或工程塑料。（4）其它A传动系统力求简短，以提高传动精度和效率。B各驱动装置、传动件、管线系统以及各个运动的控制检测元件等布置要合理紧凑，操作维修要方便。5.2 手臂的结构设计按照抓取物件的要求，机械手的手臂可以有三个自由度，即手臂的伸缩运动、回转运动和升降运动。本系统将手臂设计成具有回转、升降和伸缩运动三个自由度的结构。手臂的回转和升降运动是通过立柱来实现的，手部的伸缩是通过小臂实现。手臂的各种运动由相应的气缸来实现。在机械设计与制造中采用优化设计方法，可以提高产品的设计效率，缩短设计制造周期，减轻产品自重，降低材料消耗与制造成本，提高产品质量和工作性能。优化设计是设计方法上的一个大变革，它使机械设计与制造领域的技术水平提高到了一个新的高度。机械手臂的结构设计通常是一多解问题9。目前，还未形成完备的设计方案。本文的结构优化计算是使其在满足强度、刚度和尺寸要求的前提下，得到最优尺寸和最小质量，实现结构的优化设计。5.3 手臂伸缩气缸的尺寸设计与校核5.3.1 手臂伸缩气缸的尺寸设计手臂伸缩气缸采用烟台气动元件厂生产的标准气缸，参看此公司生产的各种型号的结构特点，尺寸参数，结合本设计的实际要求，气缸用CTA型气缸，尺寸系列初选内径为100/63，关于此气缸的资料详情请参看烟台气动元件厂公司主页： /products.asp. 5.3.2 尺寸校核1. 在校核尺寸时，只需校核气缸内径=63mm,半径R=31.5mm的气缸的尺寸满足使用要求即可,设计使用压强, 则驱动力： 2测定参与手臂伸缩运动的部件质量为50kg,设计加速度，则惯性力： 3.考虑活塞等的摩擦力，设定摩擦系数, 总受力 所以标准CTA气缸的尺寸符合实际使用驱动力要求。F1手腕和手部因突然启动受到的惯性力Fm活塞等的摩擦力F0手臂在伸缩时所需的驱动力F伸缩气缸的驱动力矩5.3.3 导向装置气压驱动的机械手臂在进行伸缩运动时，为了防止手臂绕轴线转动，以保证手指的正确方向，并使活塞杆不受较大的弯曲力矩作用，以增加手臂的刚性，在设计手臂结构时，应该采用导向装置。具体的安装形式应该根据本设计的具体结构和抓取物体重量等因素来确定，同时在结构设计和布局上应该尽量减少运动部件的重量和减少对回转中心的惯量。导向杆目前常采用的装置有单导向杆，双导向杆，四导向杆等，在本设计中用单导向杆来增加手臂的刚性和导向性。5.3.4 平衡装置在本设计中，为了使手臂的两端能够尽量接近重力矩平衡状态，减少手抓一侧重力矩对性能的影响，故在手臂伸缩气缸一侧加装平衡装置，装置内加放砝码，砝码块的质量根据抓取物体的重量和气缸的运行参数视具体情况加以调节，务求使两端尽量接近平衡。 （） 考虑轴承，油封之间的摩擦力，设定一摩擦系数, 总驱动力矩： 设计尺寸满足使用要求186 气动系统设计6.1 气压传动系统工作原理图 图61所示为该系统的气压传动系统工作原理图。它的气源是由空气压缩机（排气压力大于0.40.6MPa）通过快换接头进入储气罐，经分水过滤器，调压阀，油雾器，进入各并联气路上的电磁阀，以控制气缸和手部动作。图61 机械手气压传动系统工作原理图 图61 机械手气压系统原理图Fig. 61 Principium Diagram Of Air Pressure System of ,Manipulator表61 气路元件表 序号型号规格名称数量1QF44手动截止阀12储气缸23QSL26S1分水滤气器14QTY20S1减压阀15QTU20S1油雾器16YJ1压力继电器1724DH-10-S1二位五通电磁滑阀1824D2H-10-S1二位五通电磁滑阀4924D2H-15-S1二位五通电磁滑阀110单向节流阀211LI-25单向节流阀212快速排气阀213气液转换器1各通行机构的调速，凡是能采用排气口节流方式的，都在电磁阀的排气口安装节流阻尼螺钉进行调节，这种方法的特点是结构简单效果好。如平臂伸缩气缸在接近气缸处安装两个快速排气阀，可加快启动速度，也可调节全程的速度。升降气缸采用气节流的单向节流阀以调节手臂的上升速度，由于手臂靠自重下降，其速度调节仍采用在电磁阀排气口安装节流阻尼螺钉来完成。气液传送器气缸的排气节流，可用来调整回转液压缓冲器的背压大小。为简化气路，减少电磁阀的数量，各工作气缸的缓冲均采用液压缓冲器，这样可以省去电磁阀和切换节流阀或行程节流阀的气路阻尼元件。电磁阀的通径，是根据各工作气缸的尺寸，行程，速度计算出所需压缩空气流量，与选用的电磁阀在压力状态下的公称使用流量相适应来确定的。7 结 论 1、本次设计的是气动通用机械手，相对于专用机械手，通用机械手的自由度可变，控制程序可调，因此适用面更广。2、采用气压传动，动作迅速，反应灵敏，能实现过载保护，便于自动控制。工作环境适应性好，不会因环境变化影响传动及控制性能。阻力损失和泄漏较小，不会污染环境。同时成本低廉。3、通过对气压传动系统工作原理图的参数化绘制，大大提高了绘图速度，节省了大量时间和避免了不必要的重复劳动，同时做到了图纸的统一规范。4、机械手采用PLC控制，具有可靠性高、改变程序灵活等优点，无论是进行时间控制还是行程控制或混合控制，都可通过设定PLC程序来实现。可以根据机械手的动作顺序修改程序，使机械手的通用性更强。8 致 谢本文是在我尊敬的郑魁敬老师悉心指导下完成的。老师严谨的治学态度和精益求精的工作作风使我受益匪浅。在此，我首先向老师表示诚挚的感谢，并致以崇高的敬意!在课题的研究和开发阶段，得到了学校老师的大力支持和帮助，为我提供了许多有用的资料，在此一并向他们表示衷心的感谢。在日常生活和学习中，学校的各位老师，以及全体同学给与我大力支持和帮助，在此我向他们表示衷心的感谢。感谢父母 、家人，感谢所有关心我的朋友和老师，感谢我的母校。 参考文献： 1.张建民.工业机器人.北京:北京理工大学出版社，19882.蔡自兴.机器人学的发展趋势和发展战略.机器人技术，2001, 4 3.金茂青，曲忠萍，张桂华.国外工业机器人发展势态分析.机器人技术与应用 ，20014.王雄耀.近代气动机器人(气动机械手)的发展及应用.液压气动与密封，1999, 55.严学高，孟正大.机器人原理.南京:东南大学出版社，19926.机械设计师手册.北京:机械工业出版社，1986 7.黄锡恺，郑文伟.机械原理.北京:人民教育出版社，19818.成大先.机械设计图册.北京:化学工业出版社 9.郑洪生.气压传动及控制.北京:机械工业出版社，1987 10.吴振顺.气压传动与控制.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，199511.徐永生.气压传动.北京:机械工业出版社，1990, 5Structural Design of Multi-purpose Pneumatic RobotAbstract This paper introduces the concept of industrial robots, robot hardware and software components, namely, PLC control system, Pneumatic Manipulator principle, all parts manipulator design overall size, the characteristics of pneumatic