机械手作为当今社会最前端的产品，诸如单调往复的工作、高精度需求的工作都可以用机械手来完成。它既可用来运输货品、分拣物料等，用以取代人的沉重劳作；也可以在恶劣的作业环境下进行操作，如高温、高腐蚀、有害气体等环境，从而保护人的安全；被普遍使用在重工业制造、炼制金属和轻加工业等领域；因此机械手具有很重要的研究意义。 

1.2论文主要研究内容

在生活的闲暇之余通过阅览书籍和浏览资料，机械手在生活中从根本上可以替代人类的真实劳作，而且效率高，出错的概率小，比如红双喜生产乒乓球周年庆产品，因为产品的颜色会出现黄、白、红等颜色，且数量多，人工分拣的效率跟不上，所以他们就引用了机械手，用于进行对各颜色乒乓球产品的分类。由此本论文确定其主要研究内容是由机械手构成的给料分拣系统。

给料分拣系统大致可以由执行机构，驱动系统，控制系统和位置检测装置四个部分所构成。如图1-1所示为系统组成方框图。

系统组成方框图

为了更进一步适应工业未来发展的需求，给料分拣系统用PLC为核心作为控制系统，并借助相应类型的传感器，使其能够对金属物料或不同颜色的物料按预先设定的程序进行分拣，机械手的动作相对灵活多样，适用于工厂中小批量自动化生产，满足柔性生产的要求。

1.3解决的关键问题

（1）完成机械手作为给料分拣系统中执行机构的相关设计，使机械手在以后的生产应用中具有一定的代表性，简单性和经济性。

（2）确定给料分拣系统的控制系统，完成控制系统的电路外部接线图，及其相关程序设计，解决物料分拣与控制系统的协调问题。

（3）选取适合系统的传感器类型，用于对非金属和金属物品、对不同颜色的物品识别。

（4）选取满足系统的传动方法，用于驱动机械手的运作。

（5）通过实时监控，完成相应的设计需要并进一步优化系统。

2 给料分拣系统的执行机构

机械手作为执行机构的主体，即用机械手代替人的手臂对物品进行抓取然后放到规定的位置，从而实现了自动的分类，因此机械手的选择决定了系统的整个工作性能。

2.1 机械手简介

机械手类型各种多样，由于空间坐标系的不同，机械手臂就可以划分为如下四种基本类型：直角坐标系形式、圆柱坐标系形式、球面坐标系形式和关节形式。下面对上述几种类型的机械手作介绍：

2.1.1直角坐标系形式的机械手

直角坐标系形式的机械手适用的场合是物料位置成行排列的状态下进行工作，通常是一种与传送带相互配合使用的机械手。它的手臂可以用来完成伸出、缩回，左移动、右移动和上升、下降，也可以沿着空间坐标轴的三个方向（X、Y、Z轴）进行直线的运动。它的工作范围既可以是一个方向的直线运动，也可以是两个方向的直线运动或三个方向的直线运动。

直角坐标系形式的机械手有如下优点：

（1）工作量很大，周期较快，能够进行快速的运行；

（2）通过与传送带的配合，更容易加工或分拣物料；

（3）工作范围是只可以在直线上往复运作，因此适于包装或多工序复杂的工作；

（4）操作物料的重量发生变化是不会影响机械手的精度，其精度高；

（5）常与数控技术相结合，通常可以同开环或闭环数控机械系统配合使用。

直角坐标系形式的机械手唯一缺点就是工作范围不是太大。

2.1.2圆柱坐标系形式的机械手 文献综述