1、小型氣動機械手的設計摘 要：本文主要進行了氣動機械手的總體結構設計和氣動設計。機械手的機械結構由氣缸、氣爪和連接件組成，可按預定軌跡運動，實現對工件的抓取、搬運和卸載。氣動部分的設計主要是選擇合適的控制閥，設計合理的氣動控制回路，通過控制和調節各個氣缸壓縮空氣的壓力、流量和方向來使氣動執行機構獲得必要的力、動作速度和改變運動方向，并按規定的程序工作。氣動機械手作為機械手的一種, 它具有結構簡單、重量輕、動作迅速、平穩、可靠、節能和不污染環境等優點而被廣泛應用。關鍵詞：氣動機械手；氣缸；控制閥；回路；設計 Design of Small Pneumatic Manipulator Abstrac

2、t:This article mainly has carried on the overall structural design and aerodynamic design of pneumatic manipulator. Robot mechanical structure is composed of a cylinder, a pneumatic claw and a connecting piece, according to a predetermined trajectory, on a workpiece gripping, conveying and unloading

3、. Pneumatic main part of the design is to choose appropriate control valve, the rational design of pneumatic control circuit, the control and regulation of each cylinder of compressed air pressure, flow and direction to the pneumatic actuator to obtain the necessary force, speed of action and change

4、 the direction of movement, and according to the prescribed procedures work.Pneumatic machinery as a manipulator, which has the advantages of simple structure, light weight, quick action, stable, reliable, energy saving and no pollution to environment has been widely used. Key words: Pneumatic manip

5、ulator; cylinder; control valve; Circuit; the design 1 前言 機械工業是國民的裝備部，是為國民經濟提供裝備和為人民生活提供耐用消費品的產業。不論是傳統產業，還是新興產業，都離不開各種各樣的機械裝備，機械工業所提供裝備的性能、質量和成本，對國民經濟各部門技術進步和經濟效益有很大的和直接的影響。機械工業的規模和技術水平是衡量國家經濟實力和科學技術水平的重要標志。因此，世界各國都把發展機械工業作為發展本國經濟的戰略重點之一。工業機械手是近幾十年發展起來的一種高科技自動化生產設備。工業機械手的是工業機器人的一個重要分支。它的特點是可通過編程來完成各

6、種預期的作業任務，在構造和性能上兼有人和機器各自的優點，尤其體現了人的智能和適應性。機械手作業的準確性和各種環境中完成作業的能力，在國民經濟各領域有著廣闊的發展前景。機械手是在機械化，自動化生產過程中發展起來的一種新型裝置。在現代生產過程中，機械手被廣泛的運用于自動生產線中，機械人的研制和生產已成為高技術鄰域內，迅速發展起來的一門新興的技術，它更加促進了機械手的發展，使得機械手能更好地實現與機械化和自動化的有機結合。機械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復工作和勞動，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人手力大的特點，因此，機械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應用。機械

7、手技術涉及到力學、機械學、電氣液壓技術、自動控制技術、傳感器技術和計算機技術等科學領域，是一門跨學科綜合技術。機械手是一種能自動化定位控制并可重新編程序以變動的多功能機器，它有多自由度，可用來搬運物體以完成在各個不同環境中工作。氣動機械手作為機械手的一種, 它具有結構簡單、重量輕、動作迅速、平穩、可靠、節能和不污染環境等優點而被廣泛應用。氣動機械手強調模塊化的形式, 現代傳輸技術的氣動機械手在控制方面采用了先進的閥島技術(可重復編程等), 氣動伺服系統(可實現任意位置上的精確定位), 在執行機構上全部采用模塊化的拼裝結構。90年代初, 由布魯塞爾皇家軍事學院Y. Bando教授領導的綜合技術部

8、開發研制的電子氣動機器人“阿基里斯” 六腳勘探員, 是氣動技術、PLC控制技術和傳感技術完美結合產生的“六足動物”。6個腳中的每一個腳都有3個自由度, 一個直線氣缸把腳提起、放下, 一個擺動馬達控制腳伸展/退回運動, 另一個擺動馬達則負責圍繞腳的軸心做旋轉之用。由漢諾威大學材料科學研究院設計的氣動攀墻機器人, 它集遙感技術和真空技術于一體, 成功地解決了垂直攀緣等視為危險工作的操作問題。T ron-X電子氣動機器人, 能與人親切地握手,它的頭部、腰部、手能與人類一樣彎曲運動, 并且有良好的柔韌性。在幕后操縱人員的操作下(或通過自身的編程控制) 能與人進行對話, 或作自我介紹等。T ron-X電

9、子氣動機器人集電子技術、氣動技術和人工智能為一體, 它告訴我們, 氣動技術能夠實現機器人中最難解決的靈活的自由度, 具有在足夠工作空間的適應性、高精度和快速靈敏的反應能力?，F代汽車制造工廠的生產線，尤其是主要工藝是焊接的生產線，大多采用了氣動機械手。車身在每個工序的移動；車身外殼被真空吸盤吸起和放下，在指定工位的夾緊和定位；點焊機焊頭的快速接近、減速軟著陸后的變壓控制點焊，都采用了各種特殊功能的氣動機械手。高頻率的點焊、力控的準確性及完成整個工序過程的高度自動化，堪稱是最有代表性的氣動機械手應用之一。 在彩電、冰箱等家用電器產品的裝配生產線上，在半導體芯片、印刷電路等各種電子產品的裝配流水線上

10、，不僅可以看到各種大小不一、形狀不同的氣缸、氣爪，還可以看到許多靈巧的真空吸盤將一般氣爪很難抓起的顯像管、紙箱等物品輕輕地吸住，運送到指定目標位置。對加速度限制十分嚴格的芯片搬運系統，采用了平穩加速的SIN氣缸。 氣動機械手用于對食品行業的粉狀、粒狀、塊狀物料的自動計量包裝；用于煙草工業的自動卷煙和自動包裝等許多工序。如酒、油漆灌裝氣動機械手；自動加蓋、安裝和擰緊氣動機械手，牛奶盒裝箱氣動機械手等。 2 氣動機械手的總體設計方案2.1 機械手的基本結構機械手主要由執行機構、驅動系統、控制系統以及位置檢測裝置等所組成。執行機構主要是機械手賴以完成工作任務的實體，通常由桿件和關節組成。從功能的角度

11、，執行機構可分為：手部、腕部、臂部、腰部和基座等。 手部手部又稱末端執行器，是工業機械手直接進行工作的部分，可以是各種夾持器。有時人們也把諸如電焊槍、油漆噴頭等劃作機器手的手部。氣動手指是模擬人的手指抓緊工件，以實現機械手的動作的氣缸。按結構特點可分為旋轉驅動型、平行開閉型、支點開閉型和三爪開閉型。 腕部腕部與手部相連，主要功能是帶動手部完成預定姿態，是操作機的中結構最為復雜的部分。手腕有獨立的自由度。有回轉運動、上下擺動、左右擺動。一般腕部設有回轉運動再增加一個上下擺動即可滿足工作要求，有些動作較為簡單的專用機械手，為了簡化結構，可以不設腕部，而直接用臂部運動驅動手部搬運工件。目前，應用最為

12、廣泛的手腕回轉運動機構為回轉氣壓缸，它的結構緊湊，靈巧但回轉角度小，一般小于 270度,并且要求嚴格密封，否則就難保證穩定的輸出扭距。因此在要求較大回轉角的情況下，采用齒條傳動或鏈輪以及輪系結構。 臂部手臂部件是機械手的重要握持部件。它的作用是支撐腕部和手部（包括工作或夾具），并帶動他們做空間運動。臂部運動的目的：把手部送到空間運動范圍內任意一點。如果改變手部的姿態（方位），則用腕部的自由度加以實現。因此，一般來說臂部具有三個自由度才能滿足基本要求，即手臂的伸縮、左右旋轉、升降（或俯仰）運動。手臂的各種運動通常用驅動機構（如液壓缸或者氣缸）和各種傳動機構來實現，從臂部的受力情況分析，它在工作中

13、既受腕部、手部和工件的靜、動載荷，而且自身運動較為多，受力復雜。因此，它的結構、工作范圍、靈活性以及抓重大小和定位精度直接影響機械手的工作性能。2.2 機械手的基本形式選擇常見的工業機械手根據手臂的動作形態,按坐標形式大致可以分為以下4種: (1)直角坐標型機械手； (2)圓柱坐標型機械手； (3)球坐標(極坐標)型機械手； (4)多關節型機機械手。其中圓柱坐標型機械手結構簡單緊湊,定位精度較高,占地面積小，因此本設計采用圓柱坐標型。2.3 機械手的主要部件及運動參數設計在圓柱坐標式機械手的基本方案選定后，根據設計任務，為了滿足設計要求，本設計的機械手具有4個自由度：手臂伸縮；手臂回轉；機身回

14、轉；機身升降。本設計的機械手主要由3個大部件和4個氣缸組成：手部，采用一個氣爪，通過機構運動實現手爪的張合。 臂部，采用直線缸來實現手臂的伸縮。 機身，采用一個直線缸和一個回轉缸來實現手臂升降和回轉。驅動機構是工業機械手的重要組成部分, 工業機械手的性能價格比在很大程度上取決于驅動方案及其裝置。根據動力源的不同, 工業機械手的驅動機構大致可分為液壓、氣動、電動和機械驅動等四類。氣動機械手因為結構簡單、成本低廉、重量輕、動作迅速、平穩、安全、可靠、節能和不污染環境等優點而被廣泛應用在生產自動化的各個行業。因此，機械手的驅動方案選擇氣壓驅動1。設計技術參數: （1）抓重:2Kg (夾持式手部) （

15、2）自由度數:4個自由度 （3）座標型式:圓柱座標 （4）最大工作半徑:600mm （5）手臂最大中心高:400mm （6）手臂運動參數 伸縮行程：350mm 伸縮速度： 200mm/s 升降行程：250mm 升降速度： 100mm/s 回轉范圍：0360° 回轉速度： 60mm/s3 手部的設計3.1 手部的基本要求為了使機械手的通用性更強，把機械手的手部結構設計成可更換結構，當工件是圓柱形式時，使用夾持式手部；如果有實際需要，還可以換成氣壓吸盤式結構。本次設計采用的是夾持式手部結構。夾持式手部結構夾持式手部結構由手指和傳力機構所組成。其傳力結構形式比較多，如滑槽杠桿式、斜鍥杠桿式

16、、齒輪齒條式、彈簧杠桿式等。 對手部的基本要求 （1）具有足夠的夾緊力；在確定手指的夾緊力時，除考慮工件重量外，還應考慮在傳送或操作過程中所產生的慣性力和振動，以保證工件不致產生松動或脫落。 （2）手指間應具有一定的開閉角； 兩手指張開和閉合的兩個極限位置所夾的角度稱為手指的開閉角。手指的開閉角應保證工件能順利進入或脫開，夾持不同直徑的工件，應按最大直徑的工件考慮，一般來說，如工作環境許可，開閉范圍大一些較好。 （3）保證工件準確定位； 在設計的過程中總會出現些許偏差，所以在選用配合的時候都采用IT8級，能滿足工件的定位。 （4）具有足夠的強度和剛度； 手部的材料通常采用強度和剛度都要同時能滿

17、足抓取物件的大小，但同時也考慮到是氣壓傳動，力比較小，所以不會采用鋼材類等。 （5）考慮被抓工件的形狀要求。3.2 手部的結構設計根據本機械手的使用范圍，本機械手采用手指式機械手部。根據工件的形狀，采用最常用的外卡式兩指鉗爪，夾緊方式用常閉式彈簧夾緊，松開時，用單作用式液壓缸。此種結構較為簡單，制造方便如圖1。 圖1齒輪齒條式手部Fig 1 The hand of gear wheel 之所以不選用平行開閉手指是因為其所夾緊的工件直徑較大，開閉行程比較難滿足。3.3 手部的計算手指夾緊力的計算手指夾在工件上的夾緊力時設計手部的主要依據，一般來說手指對工件的夾緊力可按下式計算： （1）式中：安全

18、系數，有機械手的工藝及設計要求確定，通常在1.22.0，故取1.5；工件情況系數，主要考慮慣性力的影響，計算最大加速度，得出工件情況系數，=1+a/g=1+(200/100-0)/10/10=1.02，故取1；方位系數，根據手指與工件形狀以及工件位置不同進行選定，摩擦系數,故取3。被抓取的工件的重量 Kg詳細D=W=G圖=紙：三 二 1爸 爸 五 四 0 六全 套 資 料 低 拾10快起所以。 驅動力計算根據手部結構的傳動示意圖，其驅動力為： （2）由圖3-2可知，b=120mm ,R=24mm,故 =90N實際驅動力： （3）因為8級精度的齒輪傳動的效率，。所以 N所以夾持工件時所需夾緊氣缸

19、的驅動力為139.2N。 氣壓缸直徑計算 本氣缸屬于單向作用氣缸。根據力平衡原理，單向作用氣缸活塞桿上的輸出推力必須克服彈簧的反作用力和活塞桿工作時的總阻力。其公式為： （4）式中： 活塞桿上的推力，N 彈簧反作用力，N 氣缸工作時的總阻力，N 氣缸工作壓力，Pa。彈簧反作用力計算如下：式中： 彈簧剛度，N/m 彈簧預壓縮量，m 活塞行程，m 彈簧鋼絲直徑，m 彈簧平均直徑，m 彈簧外徑，m 彈簧有效圈數， 彈簧材料剪切模量，一般取在設計中，必須考慮負載率的影響，故： （5）由以上分析得單向作用氣缸的直徑: （6）代入有關數據，可得： = =3677.46(/m) =3677.4660 =22

20、0.6(N) 所以可得到 = =39.08(mm)查機械設計手冊（氣壓傳動）表22-1-20，得D=40mm由2d/D=0.30.5，可得活塞桿直徑：d=(0.30.5)D=1220mm故取活塞桿直徑d=18mm校核，按公式：化簡得 其中，則： =1.2218所以滿足活塞桿設計要求。 缸筒壁厚的設計缸筒直接承受壓縮空氣壓力，必須有一定厚度。一般氣壓缸筒壁厚與內徑之比小于或等于1/10，由于D/,故其壁厚可按厚壁筒公式1計算: （7）式中 缸筒壁厚 mm D氣缸內徑 mm P實驗壓力，取P=1.5P，Pa缸筒應采用不銹鋼、鋁合金或黃銅等材質本設計采用材料：ZL303 n為安全系數，一般取5。 =

21、0.456（mm）故取，則缸筒外徑為40+2.52=45mm。4 腕部的設計4.1 腕部的基本要求考慮到機械手的通用性，同時由于被抓取工件的位置是水平放置的，因此必須設有回轉運動才可能滿足工作的要求。換句話說，為了使手部出于空間任意方向，要求腕部能分別對空間三個坐標軸X、Y、Z實現轉動。手腕設計成回轉結構，實現手腕回轉運動的機構為回轉氣缸。設計時主要要注意以下幾點： （1）結構盡量緊湊以減輕重量； （2）轉動的靈活性及密封性； （3）考慮通向手部油路的配置。4.2腕部的結構設計手腕是連接手部和手臂的部件，它的作用是調整或改變工件的方位，因而它具備有獨立的自由度，使得機械手適應復雜的動作要求。由

22、于本機械手抓取的工件是水平放置；同時考慮到通用性，因此給手腕設計一繞X軸轉動回轉運動才可以滿足工作的要求，目前實現手腕回轉運動的機構，應用最多的為回轉氣缸，它的結構緊湊，但回轉角度小于360度，并且要求嚴格的密封。圖2 手腕回轉時受力狀態1-工件 2-手部 3-手腕Fig2The stress state of wrist rotation 1- the 2- hand 3- wrist 驅動手腕回轉時的驅動力矩必須克服手腕起動時所產生的慣性力矩，手腕的轉動軸與支承孔處的摩擦阻力矩，動片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩已經由于轉動件的中心與轉動軸線不重合所產生的偏重力矩。如圖2。4.

23、3 腕部的計算 驅動力計算手腕轉動時所需的驅動力矩可按1下式計算： (8)式中：驅動手腕轉動的驅動力矩(Ncm) 慣性力矩(Ncm) 偏重力矩(Ncm) 手腕回轉缸的動片與定片、缸徑、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩(Ncm)。 根據圖4-2所示的手腕受力情況，分析各阻力矩的計算：（1）若手腕起動過程按等加速運動，手腕角速度為，起動過程所用的時間為，則： (Ncm) (9)式中：參與手腕轉動的部件對轉動軸線的轉動慣量（N）工件對手腕轉動軸線的轉動慣量（N）手腕轉動時的角速度（弧度/S）起動過程所需的時間（s）若工件中心與轉動軸線不重合，其轉動慣量為： (10)式中：工件對過重心軸線的轉動慣量（N）

24、工件的重量(N)工件的重心到轉動軸線的偏心距(cm)（2）手腕轉動件和工件的偏重對轉動軸線所產生的偏重力矩 (Ncm) (11)式中： 手腕轉動件的重量（N） 手腕轉動件的重心到轉動軸線的偏心距（cm）當工件的重心與手腕轉動軸線重合時，則。（3） 手腕轉動軸在軸頸處的摩擦阻力矩(Ncm)式中：轉動軸的軸頸直徑（cm）摩擦系數，對于滾動軸承，對于滑動軸承處的支承反力（N），可按手腕轉動軸的受力分析求解，根據，得：同理，根據，得： (12)式中：手部的重量(N)長度尺寸（cm）。 氣壓缸壓力驗算在機械手的手腕回轉運動中所采用的回轉缸是單葉片回轉液壓缸，它的原理如圖3所示。圖3回轉氣缸Fig3 Ro

25、tary cylinder 定片1與缸體2固連，動片3與回轉軸5固連。動片封圈4把氣腔分隔成兩個.當液體從孔a進入時，推動輸出軸作逆時4回轉，則低壓腔的液體從b孔排出。反之，輸出軸作順時針方向回轉。葉片J氣缸的壓力p和驅動力矩M的關系為:或 (13)式中： M回轉氣缸的驅動力矩(Ncm) P回轉氣缸的工作壓力(Ncm) R缸體內壁半徑(cm) r輸出軸半徑(cm) b動片寬度 (cm)。氣缸長度設計為b=100mm，氣缸內徑為，半徑R=48mm，軸徑mm,半徑R=13mm,氣缸運行角速度，加速度時間，壓強p=0.4MPa,則力矩： = =32.6(Nm)（1） 測定參與手腕轉動的部件的質量，質

26、量密度等效分布在一個半徑的圓盤上，那么轉動慣量： (14) = =0.0125(kg)工件的質量為2kg,質量分布于長玻璃杯上，那么轉動慣量： (15) = =0.0066（kg）假如工件中心與轉動軸線不重合，對于長的玻璃杯來說，最大偏心距，其轉動慣量為： (16) =0.0066+2 =0.0117（kg） (17) =(0.0125+0.0117) =21.8(N)(2) 手腕轉動件和工件的偏重對轉動軸線所產生的偏重力矩為，考慮手腕動作重心與轉動軸線重合，夾持工件一端時工件重心偏離轉動軸線=50mm，則有： (18) =2 =1(N)(3)手腕轉動軸在軸頸處的摩擦阻力矩為，對于滾動軸承，滑

27、動軸承，為手腕轉動軸的軸頸直徑，為軸頸處的支承反力，粗略估計。 (19) = =0.15（N）(4)回轉缸的動片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩，與選用的密封裝置的類型有關，應根據具體情況具體分析。此處粗略估計為的3倍，則有： =3 (20) =3 =0.15（N）故 =21.8+1+0.05+0.15 =23（N）因為所以滿足設計要求。5 臂部的設計5.1 臂部的基本要求臂部是支撐手部和腕部的，主要用來改變工件位置的部件。手部在空間的活動范圍主要取決于臂部的運動形式。臂部的運動與結構形式對機械手的工作性能有著重大的影響。其基本要求有：(1) 剛度要好手臂的截面形式要選擇合理，常用鋼

28、管作手臂和導向桿，用工字鋼和槽鋼作支承板，以保證有足夠的剛度。(2) 偏重力矩要小 所謂偏重力矩是指臂部的重量對其支承回轉軸所產生的力矩。 (3) 重量要輕，慣性要小由于機械手在高速的情況下經常啟停和換向，為了減少沖擊，必須設有緩沖裝置。(4) 導向性要好為了防止手臂在直線移動中沿運動軸線發生相對運動，保證手部的正確方向，必須設有一導向裝置。其結構應根據手臂的安裝形式、抓取重量和運動行程等因素來確定。5.2 臂部的具體設計方案 常見的手臂伸縮機構有以下幾種：(1)雙導桿手臂伸縮機構；(2)手臂的典型運動形式有：直線運動，如手臂的伸縮，升降和橫向移動；回轉運動，如手臂的左右擺動，上下擺動；符合運

29、動，如直線運動和回轉運動組合，兩直線運動的雙層液壓缸空心結構；(3)雙活塞桿液壓缸結構；(4)活塞桿和齒輪齒條機構。在本次設計手臂伸縮氣缸采用標準氣缸，參考各種型號的結構特點，尺寸參數，結合本次設計的要求，氣缸采用CTA系列的伸縮氣缸。初選內徑80/50，故mm，R=25mm,設計所使用的壓強P=0.4MPa。5.3 手臂伸縮的計算 手臂伸縮時需要克服摩擦力和慣性力，其驅動力可按下式1計算： (21)式中： 摩擦阻力包括導軌支承間的摩擦阻力；活塞與氣缸及密封處的摩擦阻力 起動過程的慣性力；其大小按下式1估算 (22)式中： G手臂移動部件的總質量 kgf g重力加速度 手臂運動速度 t起動時所

30、需的時間 s 一般t=0.01s0.5s K摩擦系數，一般k=0.2，故： = =180（N）液壓缸實際驅動力 =785（N）因為F>故滿足設計要求。5.4 手臂升降的計算尺寸設計氣缸運行長度設計為，氣缸內徑為，半徑R=31.5mm，氣缸運行速度，加速度時間，設計壓強P=0.4MPa，則驅動力為： = =1246.3（N） 尺寸校核 升降運動時，活塞氣缸的驅動力可按下式1計算 (23)式中： 各個支撐處的摩擦力 kgf 啟動時慣性力kgf W運動部件（包括手部、腕部、工件等的總重量） kgf 上升時為正，下降時為負取0.5，代人數據可得： = = =因為故所設計尺寸符合實際使用要求。5.

31、5 手臂回轉氣缸的計算 尺寸設計氣缸長度設計為b=120mm,氣缸內徑為，半徑R=105mm，軸徑，半徑R=20mm，氣缸運行角速度，加速度時間，壓強P=0.4MPa。則力矩： = =（N） 尺寸校核 腕部回轉時驅動力矩可按下式計算： 式中：驅動手腕轉動的驅動力矩(Ncm) 慣性力矩(Ncm) 偏重力矩(Ncm) 手腕回轉缸的動片與定片、缸徑、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩(Ncm)。（1）測定參與手腕轉動的部件的質量，質量密度等效分布在一個半徑的圓盤上，那么轉動慣量： = =0.5(kg) =90（N）（2）手腕轉動件和工件的偏重轉動軸線所產生的偏重力矩，考慮動件重心與轉動軸線重合，故，夾持工

32、件一端時工件重心偏離轉動軸線，故：=100=50（N）（3） 轉動氣缸轉動軸在軸頸處的摩擦阻力矩為，考慮軸承，油封之間的摩擦力，設定摩擦系數k=0.2,故：=0.2（N） （N）則有：=90+50+18+54=212（N）因為故回轉氣缸滿足設計要求。6 氣動系統設計6.1 氣動系統的設計要求及選擇本次設計的工業機械手屬坐標式機械手。具有手臂伸縮，回轉，升降，手腕回轉四個自由度。因此，相應地有手腕回轉機構、手臂伸縮機構，手臂回轉機構，手臂升降機構等構成。設計要求： (1)滿足工業機械手動作順序要求。動作順序的各個動作均由電控系統發訊號控制相應的電磁鐵，按程序依次步進動作而實現； (2)機械手伸縮

33、臂安裝在升降大臂上，前端安裝夾持器，按控制系統的指令，完成工件的自動換位工作。伸縮要平穩靈活，動作快捷，定位準確，工作協調； (3)控制系統設計要滿足伸縮臂動作邏輯要求，氣壓缸及其控制元件的選擇要滿足伸縮臂動力要求和運動時間要求。本次設計采用氣壓傳動的控制方式,相比其他傳動控制方式,氣壓傳動有以下優點: (1)工作介質是空氣，它來源方便，取之不盡用之不竭，使用后直接排入大氣而無污染，不需要專門的回收裝置； (2)空氣粘度很小，所以流動時壓力損失較小，節能，高效，適用于集中供氣和遠距離輸送； (3)動作迅速，反應快，調節方便，維護簡單； (4)工作環境適應性好； (5)成本低，具有過載保護功能。

34、6.2氣壓回路的選擇 各氣壓缸的換向回路 為便于機械手的自動控制，采用可編程控制器進行控制，前分析可得系統的壓力和流量都不高，選用電磁換向閥回路，以獲得較好的自動化程度和經濟效益。氣壓機械手采用單泵供氣，手臂伸縮，手腕回轉，夾持動作采用并聯供氣，這樣可有效降低系統的供氣壓力，此時為了保證多缸運動的系統互不干擾，實現同步或非同步運動，換向閥采用中位“O”型換向閥。 調速方案整個氣壓系統只用單泵工作，各氣壓缸所需的流量相差較大，各氣壓缸都用氣壓泵的全流量是無法滿足設計要求的。盡管有的氣壓缸是單一速度工作，但也需要進行節流調速，用以保證氣壓缸的平穩運行。各缸可選擇進氣路或回氣路節流調速，選用節流閥調

35、速。單泵供氣系統以所有氣壓缸中需流量最大的來選擇泵的流量。系統較為簡單，所需元件較少，經濟性好，考慮到系統功率較小，其溢流損失也較小。 緩沖回路伸縮臂處設置緩沖回路，使用節流減速緩沖。 系統安全可靠性手臂升降缸在系統失壓的情況下會自由下落或超速下行，所以在回路中設置平衡回路。6.3氣壓傳動系統工作原理圖工作原理圖 圖4所示為該機械手的氣壓傳動系統工作原理圖。它的氣源是由空氣壓縮機（1Mpa）通過快換接頭進入出氣罐，經分水過濾器、油霧器、進入各并聯氣路上的電池閥，以控制氣缸和手部動作。具體工作原理如下：當工件A進入機械手范圍內時，電磁閥1AY開啟，手臂伸長，夾緊缸左邊閥9AY開啟經排氣口排空，將工件夾好；另一路7AY通電，手臂回轉，1AY斷電，2AY通電，手臂縮回；機身下降3AY通電，之后旋轉到達目的機身回轉5AY通電，10AY通電，夾緊缸伸出工件掉落。回路時，5AY斷電，6AY通電，回轉到一定角度后，3AY斷電，4AY通電，機身上升；當達到高度時，重復。圖4氣壓系統原理圖Schematic diagram of 4 pressure system7 結論 本次畢業設計，花費了較多的心思設計的氣動機械手能很