航空工业机械手的设计

贾洁?王刚

[摘 要]本文主要写了关于在航空领域方面的机械手的发展情况，设计分析了关于机械手上面的机械部分，也大概写了关于组成机械手的结构。

[关键词]航空工业；机械手；设计

到现在为止，在各项制造的相关行业中都有利用到航空上面的工业机械手，比如在制造电器的企业、制造汽车的企业以及加工塑料的企业等都有对该机械手的利用。当社会上面生产技术的发展和进步，在该机械手的性质以及使用的功能都获得了很大的进步，所以，对于该机械手需要利用到的地方会越来越多。

一、航空工业机械手的发展现状

1.驱动方式发展现状

目前全球基本上都是使用电机驱动的办法来使用航空的机械手的。利用电动驱动以后的机械手都拥有准确度高，、有很大的驱动力、相比于其他方式出来的机械手反应快的有点等。如果要使用电动驱动，那么就必须减速，然而，减速机构的成本很大，所以相比于其它的方式，电动驱动的方式会需要比较大的成本，因此就会减少它在各个领域中使用的范围。同时，气动驱动技术也在不断的发展壮大，同时它具备了很多的有点是其他的方式所没有的，比如它的性价比很高、结构比较简单、没有什么污染、成本很低、比较能抗干扰等，所以现在有很多的航空机械手都开始使用气动驱动。

2.定位精度发展现状

在刚开始发展气动驱动技术的时候，其技术不高，所以用该技术制造出来的机械手不能够很准确的进行定位，所以不能在任何一个地方起飞停止，只能够依据两个气缸的终点来进行定位，还有一种办法就是利用多位的气缸，但是这种气缸定位的长度也是根据行程来确定的，所以和不使用多位的气缸一样还是不能够让机械手能够随意的起飞和停止。还有一种很复杂的现象就是如果你需要多定位一个位置，那么就需要再重新加入一个多位的气缸并且之前的气缸的位置也需要重新设计和确定。

二、航空工业机械手的组成

现在航空上使用的机械手大多都是由几个系统组成的，如：驱动、控制、定位等系统组成的，另外还有一个执行机构。其中，控制系统是整个机械手组成系统中最重要的部分，他最主要的功能就是能够让机械手听指令地完成每一个提前设定好的动作。到现在为止，航空上使用的机械手中的控制系统大多都是由定位和主控系统组成的。

机械手中的另一个组成部分是驱动系统，这个系统是一个动力的装置，它最重要的功能就是为执行机构提供能量源，它的组成部分是动力源以及一些辅助的装置。到现在为止，市面上大部分的航空业机械手基本上都是使用电力、气压、液压和机械等方式进行驱动的。在整个机械手的操作过程中，执行机构是最后用来执行之前实施的各项命令的，它的主要功能就是用来取工件和送工件，现在市面上基本上的执行机构都是夹钳、吸盘、手抓这几个方式。

在整个机械手的组成部分当中，用来进行定位的系统是位置检测的系统，它主要的功能就是用来测量执行就够准确的执行为止，然后把这个位置的消息及时地反应给控制系统，之后控制系统就会把这个给回来的位置信息与之前给定的位置做对比，这样就可以立即修改机械手的位置信息用来准确的确定位置。

三、机械部分的设计

1.手部

这是一个可以抓取工具的组成部分，它是组成机械手一个很重要的部分，它的速度，准确性和抓取东西的牢靠度是决定机械手性能的重要指标。

首先我们对手部的总体结构进行确定。手部的组成部分是手指上的驱动装置和手指上的传力机构组成的，手部可以分为不同的形式，我们可以按照它的形状、尺寸以及材料等性质进行分类，这种机械手的组成手部是手指式的。手指式的机械手手部是可以利用手部打开和关起来的过程将工件抓起和放下的，我们可以把手指式分成回转型的和平移型的，这是按照手指运动的方式不同进行分类的。同时回转性的手指式可以分成双支点的形式和单支点的形式。

其次我们在设计机械手的过程中应当考虑到一些问题：第一个是手部应当要有足够大的握力来抓取东西，在达到这一标准的时候我们应当将抓取物的重力和运输过程当中会行程的动载荷考虑在内。第二个是需要设定一些开闭的范围，这个设定的数值是有抓取物的大小决定的，同时我们需要将抓取时的运动路线和方向考虑在内。第三个是我们需要保证抓取物能够在手指里面进行精确的定位。第四个是我们需要满足手部设计结构的紧凑，使它尽可能的轻，这样就可以帮助手部的运动。最后我们需要考虑的就是设计得手部能不能在各种情况下的实用性。

2.手腕

机械手的手腕是在手和手臂之间的，它的主要功能是用来调整方向的。这种姐携手可以随便调整方向。

3.手臂

机械手的手臂部分是很重要的执行组成部分，它主要的功能是用来支撑手部从而使刀的位置进行改变。它的运动范围是有臂部运动的方式决定的。所以它的运动以及结构的方式能够影响机械手工作的能力，在设计得时候需要注意这几点：

第一，手臂的刚度需要非常好，所以可以选用空心的杆来制作手臂，同时可以使用工字型的钢来确保它的刚度。

第二，手臂需要比较小的偏重力矩，所以在设计得过程中需要将手臂每一部分的质量均匀的分布，这样才能减少它的重力矩。

现在，机械手在自动生产的过程当中已经被经常的使用，并且已经可以将它用在对技术要求比较高的领域里面，是一个新的技术。机械手不能像人的手一样活动自如，但是它不知疲倦，可以周而复始的进行工作，所以已经有很多地方开始重视它，并且将它使用在越来越广泛的地方。

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