机械手组成原理功能特点及实训目的

机械手是一种能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点。
机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

一、机械手的组成原理
机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2～3个自由度。控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。控制系统的核心通常是由单片机或dsp等微控制芯片构成，通过对其编程实现所要功能。

二、机械手功能特点
1.机械手的横轴和竖轴的机械传动采用高精密的滚珠丝杆，高精密的光杆导轨和直线轴承，配以先进地机械设计、精密的机械加工及装配，可使机械手臂非常平稳地进行垂直和水平移动和水平方向旋转及精确位置控制；
2.采用先进的步进电机做为横轴和竖轴的动力源，可实现0.45 度的细分；
3.机械手臂和机械手爪水平方向旋转采用高级减速直流电机传动，配置光电传感器及码盘，可实现旋转方向的精确位置控制；
4.机械手爪采用高精度气动式手爪、配置高级电磁位置形状及两位三通电磁阀，可实现快速准确地抓取和放开动作；
5.采用晶体式PLC可编程控制器作为控制主机，配置旋转编码器及传感器，可实现PLC高级指令编程、旋转编码器、光电传感器的技术应用；
6.PLC各I/O点和传感器、电机、各电器的连接线都接在一块接线板上的接线排上，学生可根据PLC程序和各电器的技术要求进行现场接线操作实训，培训学生实际动手接线能力；
7.配套铝钢式机械手台架，台面、竖轴及横轴采用经氧化处理的铝型材，而台架的侧面及底面采用1mm厚度经烤漆处理的钢板，台架与地面之间采用带自锁功能的万向轮，使整个台架不但坚固耐用而且移动方便；
8.下面台架台面下部左三分之一处安装可编程控制器及电源箱，其余部分安装可做80度翻转的机械机构，上安装有步进电机驱动器、继电器及接线排和接线槽的接线板，用于学生的实际接线，而翻转机构可将接线板能够方便地放置到水平位置和垂直位置，不但方便学生的实训而且节省了设备所占用的空间。

三、机械手实训的目的：
1.在可编程控制器方面，可进行从初级到高级指令编程实训；
2.步进电机应用技术的掌握和实训；
3.光电传感器应用技能的掌握和实训；
4.配置开放式旋转编码器，学生不但可以直接观看到旋转编码器的结构，而且还可以进行应用技能的实训；
5.气动技术应用的掌握和实训；
6.开环位置控制和闭环精确位置控制实训；
7.精密机械传动技术应用知识的掌握；
四、机械手实训项目：
1.机械：装置的机械安装与位置调整；
2.电气：电器元件的布线，执行电机的选用；
3.传感器：微型光电开关的选择与应用；
4.PLC：PLC控制驱动器的编程及应用。
5.送料机构控制实验
6.十字机械手点动控制实验
7.十字机械手三维精准定位实验
8.十字机械手取物体实验
9.十字机械手放物体实验
10.十字机械手单循环搬动物体实验
五、结束语
随着网络技巧的发展，机械手的联网操作问题也是以后发展的方向。工业机器人是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。

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