三自由度機械手是一種能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程式抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。特點是可以通過編程來完成各種預期的作業，構造和性能上兼有人和機械手機器各自的優點。
基本介紹
- 中文名：三自由度機械手
- 外文名：Three degrees of freedom manipulator
- 形式：搖臂式自動取料機械手
- 作用：提高了生產效率
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簡介
在自動化裝配電鍍生產線上，機械手能將單個或多個工件快速的從一個位置準確地抓取移動到目標位置。機械手的套用大大提高了生產效率，也更容易實現自動化控制，同時其還能使操作人員免受電鍍環境對於人身健康的影響。目前套用較多的機械手有二自由度機械手和三自由度機械手。
構成
三自由度機械手主要由執行機構、驅動機構和控制系統三大部分組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業要求而有多種結構形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構，使手部完成各種轉動（擺動）、移動或複合運動來實現規定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。控制系統是通過對機械手每個自由度的電機的控制，來完成特定動作。同時接收感測器反饋的信息，形成穩定的閉環控制。控制系統的核心通常是由單片機或dsp等微控制晶片構成，通過對其編程實現所要功能。
基本形式
搖臂式自動取料機械手
典型的搖臂式自動取料機械手，其運動由XY兩個相互垂直方向的直線運動與一個擺動運動組合而成搖臂式自動取料機械手一般為小型機械手。
這種機械手的運動過程如下：
（1）動作1當執行下降取料命令後，機械手抓取裝置沿Z軸方向垂直下降，抓取動作可以通過吸盤、氣動手指和槓桿機構等完成；
（2）動作2抓取鍍件的機械手沿Z軸反方向運行到原點，
（3）動作3機械手繞Z軸旋轉一定角度為下一次運動做準備；
（4）動作4機械手沿X軸方向將鍍件運行到釋放點上方，再通過Z軸的下降運動將鍍件釋放到指定地點；
（5）動作5機械手沿上述軌跡反方向運動到原點，開始下一個循環。
根據控制要求，旋轉運動和X軸方向的直線運動可以同時進行。
橫行式自動取料機械手
典型的橫行式自動取料機械手，其運動由XYZ，3個相互垂直方向的直線運動組合而成，也稱為三自由度平移機械手。
（1）運動形式 橫行式自動取料機械手的手臂結構與搖臂式機械手的手臂結構是類似的，所不同的是橫行式自動取料機械手的運動全部為直線運動，在結構上更具有代表性。橫行式自動取料機械手的結構分為X軸、Y軸、Z軸3部分，主要在空間運動距離較大的場合使用；而搖臂式機械手則將其中一個直線運動用更簡單的擺動運動所代替。
（2）運動過程分析 這種機械手在結構上主要是將X軸、Y軸、軸（主手、副手）、底座等4部分採用模組化的方式通過直線導軌機構搭接而成，其中X軸、Y軸、Z軸在相互垂直的方向上進行搭接連線。直線導軌機構不僅是運動導向部件，各部分結構的連線也是通過直線導軌機構來實現的。
這種機械手的運動過程如下：動作1當執行下降取料命令後，機械手抓取裝置沿Z軸方向垂直下降，抓取裝置包括吸盤、氣動手指和槓桿機構等；動作2機械手抓取鍍件後沿Z軸反向回到原點；動作3機械手抓取鍍件沿Y軸方向移動；動作4根據運動需要，機械手抓取鍍件沿X軸方向移動，實現跨距轉移；動作5當鍍件運行到釋放點上方時，機械手執行下降命令沿軌跡5下降至釋放點釋放鍍件，完成一次鍍件的轉移；動作6、動作7、動作8這幾個動作沿上述運動軌跡反向運行，回到原點位置,進人待料狀態，等待下一次取料循環。這種橫向移動，根據控制和運行的要求，X軸、Y軸、Z軸的運動可以同時進行。
套用前景
隨著網路技巧的發展，機械手的聯網操作問題也是以後發展的方向。工業機器人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，尤其體現了人的智慧型和適應性。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。
