三自由度苹果装箱机械手设计(3)
1）驱动机构
机械手的驱动机构是驱动机械手执行机构运动的动力装置。在实际使用时常用的主要有气压驱动、液压驱动、电机驱动和机械驱动四种。这四种驱动方式各有优劣，在实际设计使用时要根据目的要求选择合适的驱动装置。
2）控制系统
控制系统是指挥机械手按照指定要求进行运作的部分。可以控制动作的顺序、机械手的位置、运转时间、速度和加速度等[12]。
三自由度机械手图示
1.5.2机械手的分类
机械手的分类：
1）按照使用范围分可将机械手分为专用机械手和通用机械手。
2）按照机械手的运动坐标来分可将机械手分为直角坐标式机械手、圆柱坐标式机械手、球坐标式机械手和多关节式机械手。
3）按驱动方式来分可分为液压驱动机械手、气压驱动机械手、电力驱动机械手和机械驱动机械手。
4）按机械手的臂力大小可分为微型机械手、小型机械手、中型机械手和大型机械手[13]。
1.6设计任务
设计一种用于苹果装箱用机械手，具体的原始数据和技术要求如下。
原始数据：
1）苹果为近似球型，直径50~100mm，重100~500g。
2）手爪夹持力（最大）不超过10N。
3）箱体长方形，内腔长宽高最大尺寸分别不超过1000mm。
技术要求：
1）工作行程,水平方向:50~160cm，竖直方向:40cm。
2）自由度数目不超过3个，选取机械手的坐标形式。
3）安全型驱动方式，不得有冲击和震动。
2 装箱机械手的总体设计
2.1 装箱机械手总体结构的设计
机械手按照运动坐标的形式分类，可以分为四类：直角坐标式机械手、圆柱坐标式机械手、球坐标式机械手和多关节式机械手[14]。
四种不同坐标形式的机械手
如图2.1所示，机械手可分为四类，从左到右分别为指教坐标式机械手、圆柱坐标式机械手、球坐标式机械手和多关节式机械手。
1）直角坐标式机械手
机械手手臂部分可以沿三维直角坐标系的三个坐标轴的方向X、Y、Z三个方向运动。手臂部分可以前后运动（即沿X坐标轴运动）、左右运动（即沿Y坐标轴运动）和上下升降运动（即沿Z坐标轴运动）。
2）圆柱坐标式机械手
机械手手臂部分可以沿三维直角坐标系的两个坐标轴的方向X和Z轴两个方向运动，又可以绕z坐标轴进行旋转运动。即手臂部分可以前后伸缩，又可以上下升降，还能绕轴旋转。
3）球坐标式机械手
机械手的手臂可以沿三维直角坐标系的X轴方向移动，又可以绕Y轴和Z轴转动，。即手臂部分可以前后伸缩、上下摆动和左右转动。
4）多关节式机械手
这种机械手的手臂部分分为大臂和小臂两部分。其小臂部分和大臂部分之间的连接以及大臂和机体部分的连接都是关节式的连接，即对于大臂来说，小臂可以绕肘部上下摆动一定角度，对于肩部来说，大臂也可以摆动一定的角度。
对于这次的毕业设计，我们选用的是圆柱坐标式的机械手。这是一种十分经典的机械手模型，自由度数为三个，分别是最底部的一个转动自由度，一个升降的移动自由度和一个水平方向平移的移动自由度。通过两个移动自由度加上一个转动自由度就可以操控机械手末端的机械手爪在一定的三维空间内移动到需要的位置，从而完成对苹果的抓取与放置。