机械手分为直角坐标型,极坐标型,圆柱坐标型以及多关节型。直角坐标型机械手可以用作各种自动化设备,完成如焊接、搬运、码垛、装配、喷涂等一系列工作。特别适用于多品种、大批量的柔性化作业,对于稳定提高产品质量,提高劳动生产率和改善劳动条件起着十分重要的作用。结合目前的国内外在该方向上的发展现状以及生产线的具体要求,本文设计制作了一种冰箱U壳搬运机械手,其主要任务是将冰箱U壳从折U机中取出,旋转90度后平放在输送线上。该机械手可根据U壳的型号自动改变其搬运轨迹以躲避障碍,同时系统具有过载保护、急停及报警等功能。首先,搬运机械手的系统设计。利用三维设计软件ProE对U壳搬运机械手的水平移动部分、竖直移动部分、开合横梁及夹爪等部件进行了结构设计,同时利用二维设计软件AutoCAD对各部件进行了零件图与装配图的绘制;设计了各气缸及吸盘的驱动回路以及用于抵消系统部分重力的气动平衡回路;完成了系统操作电路的设计,传感器的接线与配置以及PLC输入输出分配。其次,有限元软件仿真及控制软件设计。利用ANSYS进行了小臂变形与应力校核、支撑架的模态与瞬态动力学分析以及连接臂尺寸的优化设计;机械手采用PLC与触摸屏联合控制,控制方法为示教再现,示教方式为集中示教,根据U壳型号通过触摸屏输入运动参数使其按照相应的运动模式运行,同时将信息存储在寄存器中以便再现所走路径。最后,系统实验与调试。对机械手的硬件与软件进行单机与联机调试并经实验确定了各型号U壳的运行轨迹、速度、加速度等运动参数同时探讨了U壳尺寸、运动参数对机械手运行周期的影响。此外根据实际工况的需要对系统的可靠性、可操作性以及抗震性能进行了进一步完善。