王德芬，杨贺绪

（宁夏理工学院，宁夏 石嘴山 753000）

引言

机械手是一种可以对人类的手及手臂动作进行模仿，从而实现物体搬运的机械装置[1]。显然机械手包含机械结构和控制电路两部分，机械部分只是执行机构，控制部分则可以决定机械部分以何种方式对物件进行搬运。搬运机械手在工业领域的广泛应用，不仅大大减轻了工人的劳动强度，而且显著提升了生产效率，是工业现代化的重要标志[2]。近年来，随着我国机械制造、电子控制、材料研发等领域的不断成熟并逐步形成完整的产业链，搬运机械手的应用也日益广泛，成为工业领域的核心装备之一[3]。本文对一种气动搬运机械手的结构设计和控制系统设计展开研究。

1 搬运机械手总体结构的设计

机械手的结构形式在很大程度上决定了其功能，因为不同的机械结构所能实现的运动范围、方式都是不同的。根据市场调研，目前市场上主要有圆柱座标式、关节式、直角座标式和球座标式等类型的机械手[4]，这些机械手由于其运动方式不同，因此在控制系统的设计上也有较大区别。根据使用需求，本文在此以圆柱座标式气动搬运机械手为例进行结构设计。按照一般机械手所具备的功能，结合圆柱座标运动形式，本文设计了一款如图1所示的搬运机械手。

图1 搬运机械手总体结构

从机械结构上看，为了实现物体的抓取、搬运功能，该机械手包含了底座、手臂、手部结构、立柱及手腕等机械部件，其中底座和立柱主要起到支撑整体机械结构的作用，使其在工作过程中始终保持稳固的直立姿态；……