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伸出，通过杠杆2绕杠杆轴8回转，带动两个手指4通过一组钢球3在导轨5上作向外直线运动，两手指便张开，松开工件。止动块6限制手指张开行程，定位销7保证直线导轨不错位。
平行开闭型气爪结构原理图
1-活塞杆 2-杠杆 3-钢球 4-手指 5-导轨 6-止动块 7-定位销 8-杠杆轴
对夹持工件进行受力分析如图所示， 2个手指的总夹持力产生的摩擦力2μF必须大于夹持工件的重力mg，故应满足 2μF>mg 即 F>mg/2μ
式中 μ—摩擦系数，本设计的夹持辅助件材料为硬质橡胶，一般令
μ=0.65；
由此 F>mg/2μ=2×9.8/(2×0.65)=15.1N
夹持工件受力示意图
根据计算出的夹持力的大小和表3-1，可选择合适的末端执行器（手爪）的型号：MHZ-10D。
表3-1
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3.7 升降手臂的设计
升降手臂为机械手执行上下伸缩运动的机构，它是连接机械手末端执行器和平移手臂的部件，它的基本作用是完成末端执行器的伸出和缩回运动。升降手臂主要承受末端执行器和夹持物件的重力，
为使设计的标准化和简便化，在本设计中，伸缩手臂采用新薄型带导杆气缸（如图）。该气缸体积小、轻巧，耐横向负载能力强，耐扭矩能力强，不回转精度高，导向杆的轴承可选择滑动轴承或球轴承，安装方便，二面接管位置可供选择。
新薄型带导杆气缸
根据本机械手的设计技术参数，伸缩手臂的行程为200mm，气爪抓重约为2Kg，加上末端执行器（气爪）和连接板的重量，总质量约为3Kg，由此，
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伸缩手臂的最大负载F=mg=3×9.8=29.4N。
根据数据要求，初步选定为缸径为20mm型号为MGPL20—200的气缸作为机械手的升降手臂。
伸缩手臂作上下直线运动时，主要克服的是摩擦阻力和惯性力，因此，气缸所需要的驱动力应由摩擦阻力,重力和惯性力来确定。
式中 F摩—摩擦阻力，应包括手臂与伸缩导轨间的摩擦阻力，活塞与密
封装置处的摩擦阻力；
F惯—手臂在启动过程的惯性力。其大小可按以下公式计算； F惯G?总??Vg??t
其中G总—手臂移动部件的重量（牛顿）； g—重力加速度（9.8米/秒2）； ?V—启动或制动前后的速度差（米/秒）； ?t—启动或制动所需的时间（秒）。
惯性力的计算：本设计要求手臂升降时V=200mm/s，在计算惯性力的时候，设置启动时间?t=0.1s，启动速度?V=V=200mm/s。
F惯G???V29.4?0.2==6 N 9.8?0.1g??t总由于升降运动，气缸所受的摩擦力很小，可以忽略不计。 所以：
气缸所需的驱动力 F驱= F摩+ F
惯+F
=0+6+29.4=35.4N
气缸的理论驱动力 F=1/4πd2p
其中 d—气缸活塞杆的直径（米）； p—气缸的工作压力（帕）。 根据设计技术参数 d=10mm，p=0.5MPa
2
代入数据进行计算得 F=1/4πd2p=1/4×3.14×（0.01）×0.5×106
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=39.3 N 由计算的结果可知 F>F
驱
即气缸提供的理论驱动力大于气缸实际所需的驱动力，因此，伸缩手臂的设计符合设计要求。
3.8 平移手臂的设计
平移手臂为机械手执行左右平移运动的机构，它是连接机械手升降手臂的部件，它的基本作用是完成机械手左右平移运动的。平移手臂主要承受升降手臂，末端执行器和夹持物件的重力，
为使设计的标准化和简便化，在本设计中，平移手臂采用气动滑台（如图3-4）。该气缸体积小、轻巧，耐横向负载能力强，耐扭矩能力强。
图3-4 气动滑台
根据本机械手的设计技术参数，平移手臂的行程为400mm，气爪抓重约为2Kg，加上升降手臂，末端执行器（气爪）和连接板的重量，总质量约为4Kg，由此，伸缩手臂的最大负载F=mg=4×9.8=38.2N。
根据数据要求，初步选定为缸径为12mm型号为mxy12—400的气动滑台作为机械手的平移手臂。
平移手臂做水平直线运动时，主要克服的是摩擦阻力和惯性力，因此，气缸所需要的驱动力应由摩擦阻力,和惯性力来确定。
式中 F摩—摩擦阻力，应包括手臂与伸缩导轨间的摩擦阻力，活塞与密
封装置处的摩擦阻力；
F惯—手臂在启动过程的惯性力。其大小可按以下公式计算； F惯G?总??Vg??t
其中G总—手臂移动部件的重量（牛顿）； g—重力加速度（9.8米/秒2）； ?V—启动或制动前后的速度差（米/秒）；
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?t—启动或制动所需的时间（秒）。
惯性力的计算：本设计要求手臂升降时V=300mm/s，在计算惯性力的时候，设置启动时间?t=0.1s，启动速度?V=V=300mm/s。
F惯?G总??Vg??t==11.69N
摩擦力的计算：在垂直方向，可近似认为 FN=G总=.38.2N。
导杆所受到的水平方向的摩擦力 F摩=μFN 其中 μ—摩擦系数，气缸导向杆的材料为钢，取μ=0.2。
将有关数据代入进行计算
F摩=μFN =0.2×38.2=7.64N 所以：
气缸所需的驱动力 F驱= F摩+ F
惯+F
=7.64+11.69=19.33N
气缸的理论驱动力 F=1/4πd2p
其中 d—气缸活塞杆的直径（米）； p—气缸的工作压力（帕）。 根据设计技术参数 d=10mm，p=0.5MPa
2
代入数据进行计算得 F=1/4πd2p=1/4×3.14×（0.01）×0.5×106
=39.3 N 由计算的结果可知 F>F
驱
即气缸提供的理论驱动力大于气缸实际所需的驱动力，因此，平移手臂的设计符合设计要求。
第四章 机械手控制设计
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机械手及控制系统设计
