【正文】 這種仿真型手指式結(jié)構(gòu)所提供的動作都比較精細(xì)，通常應(yīng)用在手術(shù)等復(fù)雜作業(yè)場合［29］，其設(shè)計(jì)對技術(shù)的要求也較高，是高科技領(lǐng)域的新型產(chǎn)品。步進(jìn)電機(jī)的輸出軸接至渦輪蝸桿減速器的輸入端，可根據(jù)實(shí)際需要選擇渦輪蝸桿的減速比。其中B、C、D 3個(gè)關(guān)節(jié)組成平面內(nèi)的3個(gè)自由度，A為腰關(guān)節(jié)，構(gòu)成空間內(nèi)的第4個(gè)自由度。機(jī)械手可以模仿人手的某些動作和功能，用固定的程序和軌跡完成抓取、搬運(yùn)物件等操作。機(jī)械手的設(shè)計(jì)與研究1. 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀機(jī)械手起源于20世紀(jì)50年代，是基于示教再現(xiàn)和主從控制方式，能適應(yīng)產(chǎn)品種類變更，具有多自由度動作功能的柔性自動化設(shè)備［3］，也是典型機(jī)電一體化產(chǎn)品。特別是在當(dāng)前勞工緊缺，勞動力成本日益提高的社會背景下，機(jī)械手的使用可以替代人的繁重勞動，實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動化的同時(shí)也大大減少了企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)效益。機(jī)械手的3個(gè)氣缸分別用液壓系統(tǒng)驅(qū)動，通過氣缸內(nèi)活塞的運(yùn)動來驅(qū)動相應(yīng)的滑塊連桿機(jī)構(gòu)，帶動相應(yīng)的臂部做往復(fù)運(yùn)動。渦輪蝸桿一方面提供減速功能，其準(zhǔn)確的傳動比可保證機(jī)身回轉(zhuǎn)運(yùn)動的靈活性和準(zhǔn)確性；另一方面改變旋轉(zhuǎn)軸的方向，使之由水平方向改為垂直方向，最終通過十字聯(lián)軸器將動力傳遞到頂端的機(jī)械手臂部分［24］，實(shí)現(xiàn)在空間內(nèi)旋轉(zhuǎn)的第4個(gè)自由度。一般而言，手指的形狀和數(shù)量的設(shè)計(jì)要與具體的操作對象和作業(yè)任務(wù)有關(guān)，手指數(shù)量越多，操作動作的精密性越好，但控制也越復(fù)雜。圖7 三只機(jī)械手末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)和它類似的還有五指機(jī)械手末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如圖4所示的腰部回轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)為典型的固定式機(jī)座結(jié)構(gòu)［23］，其機(jī)身可做360度回轉(zhuǎn)運(yùn)動，動力靠步進(jìn)電機(jī)供給。其手臂采用平面內(nèi)3自由度滑塊連桿機(jī)構(gòu)，主要由1機(jī)座，2上臂氣缸，3下臂氣缸，4手腕氣缸和5末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。京都大學(xué)在此基礎(chǔ)上又開發(fā)出了7個(gè)自由度的機(jī)械手［11］，解決了其相對極坐標(biāo)機(jī)械手在工作空間上不足的缺點(diǎn)，在關(guān)節(jié)型機(jī)械手領(lǐng)域達(dá)到了一個(gè)更高的高度。其中，通用機(jī)械手具有獨(dú)立的控制系統(tǒng)，程序多變，動作靈活多變等特點(diǎn)，在中小批量的自動化生產(chǎn)中得到大量應(yīng)用。同時(shí)，由于它可在高溫、高壓、多粉塵、易燃易爆、放射性等惡劣或危險(xiǎn)環(huán)境下，替代人類作業(yè)保護(hù)工人的人身安全，因而被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能工業(yè)等部門［12］。這種手臂結(jié)構(gòu)的控制均由相應(yīng)手臂部分的液壓缸的活塞來完成，設(shè)計(jì)控制部分時(shí)只需相應(yīng)設(shè)置相應(yīng)液壓缸的動作即可，但機(jī)械手臂的動作相對顯得有些束縛，不是很靈活［19］。這種座機(jī)結(jié)構(gòu)把主要的控制結(jié)構(gòu)都設(shè)在了機(jī)械手臂上，設(shè)計(jì)思路簡單，但結(jié)構(gòu)較繁瑣，在裝吊場合如吊車機(jī)械臂等場合應(yīng)用較多。３．結(jié)束語 機(jī)械手充分利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和自動化技術(shù)，結(jié)構(gòu)愈加簡單，功能更加強(qiáng)大，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用要求選擇相應(yīng)功能、參數(shù)和機(jī)構(gòu)模塊，像搭積木一樣進(jìn)行組合，靈活多變［30］。在進(jìn)行抓取等操作動作時(shí)，是靠三個(gè)指的協(xié)調(diào)運(yùn)動來完成操作，對控制系統(tǒng)的要求較高。移動式機(jī)座則通常作為積木式機(jī)械手臂等要求結(jié)構(gòu)簡化且不需要太多自由度的機(jī)械手的底座，通常需要提供水平面上的兩個(gè)移動自由度和繞的腰部旋轉(zhuǎn)一個(gè)自由度，這種結(jié)構(gòu)可以將本該設(shè)置在機(jī)械手臂上的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到機(jī)座中，有效簡化機(jī)