最新文獻綜述機械手設(shè)計(編輯修改稿)
2025-08-10 15:15 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 臂、小臂(含手腕) 3部分［21］。機身與大臂、大臂與小臂、小臂與手腕有3個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，以保證達到工作空間的任意位置，手腕中又有3個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)：腕轉(zhuǎn)、腕曲、腕擺，以實現(xiàn)末端操作器的任意空間姿態(tài)。手腕的端部為一個法蘭，以連接末端操作器，這是一個通用性接口，以供用戶配置多個手部裝置或工具［22］。這種手臂結(jié)構(gòu)和滑塊連桿機構(gòu)的關(guān)節(jié)型手臂類似，但缺少了連桿，動作直接由內(nèi)部的步進電機控制，機動性和靈活性更強，但內(nèi)部控制結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。機座除了對機械手起到固定和支撐作用外，還要確保其腰部的回轉(zhuǎn)運動。目前應(yīng)用最多的幾座分為固定式機座和移動式機座兩種。固定式機座通常作為關(guān)節(jié)型機械手臂等空間自由度較多且動作相對靈活的機械手底座，通常只提供一個腰部的旋轉(zhuǎn)自由度。移動式機座則通常作為積木式機械手臂等要求結(jié)構(gòu)簡化且不需要太多自由度的機械手的底座，通常需要提供水平面上的兩個移動自由度和繞的腰部旋轉(zhuǎn)一個自由度，這種結(jié)構(gòu)可以將本該設(shè)置在機械手臂上的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到機座中，有效簡化機械手的整體設(shè)計結(jié)構(gòu)，使控制和設(shè)計都更加簡單。如圖4所示的腰部回轉(zhuǎn)傳動機構(gòu)為典型的固定式機座結(jié)構(gòu)［23］，其機身可做360度回轉(zhuǎn)運動，動力靠步進電機供給。步進電機的輸出軸接至渦輪蝸桿減速器的輸入端，可根據(jù)實際需要選擇渦輪蝸桿的減速比。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身回轉(zhuǎn)運動的靈活性和準(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械手臂部分［24］，實現(xiàn)在空間內(nèi)旋轉(zhuǎn)的第4個自由度。這種座機結(jié)構(gòu)把主要的控制結(jié)構(gòu)都設(shè)在了機械手臂上，設(shè)計思路簡單，但結(jié)構(gòu)較繁瑣，在裝吊場合如吊車機械臂等場合應(yīng)用較多。圖4 固定式腰部回轉(zhuǎn)傳動機構(gòu)如圖5 所示的移動式車體機座是典型的移動式機座，和固定式機座相似，機身可做360度回轉(zhuǎn)運動，動力靠電機室里的電機通過十字聯(lián)軸器供給，但動力的過度部分是普通的減速器結(jié)構(gòu)，同樣通過傳動比來設(shè)置轉(zhuǎn)速，保證機身回轉(zhuǎn)運動的準(zhǔn)確性和靈活性。在基礎(chǔ)平臺上它多了滑輪和滑槽，分別為機械手提供水平面里X、Y方向的X向移動和Y向移動。采用這種機座的機械手把許多控制結(jié)構(gòu)都設(shè)置在了小車的內(nèi)部，大大簡化了手臂部分的設(shè)計，在室內(nèi)倉庫和生產(chǎn)流水線上應(yīng)用較多［25］。 圖5 移動式車體機座 機械手末端執(zhí)行機構(gòu)機械手的末端執(zhí)行機構(gòu)是機械手能否完成抓取或其他作業(yè)動作的關(guān)鍵部分，控制最為復(fù)雜，結(jié)構(gòu)也最為精細緊湊，其基本機構(gòu)取決于工作對象的特性及工作方式［26］。選用或設(shè)計末端執(zhí)行器之前都需要預(yù)先考慮和分析操作對象的生物特性，機械特性或者理化特性，到目前為止，末端執(zhí)行器都是專用的［27］，以避免碰傷或損壞操作對象。目前使用最多的末端執(zhí)行器結(jié)構(gòu)有卡盤式結(jié)構(gòu)和仿真型手指式結(jié)構(gòu)。如圖6所示的滑塊脹緊式末端執(zhí)行機構(gòu)是典型的卡盤式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)和彈性心軸類似，主要由楔形塊，滑塊活塞和復(fù)位彈簧組成。圖6 滑塊脹緊式末端執(zhí)行機構(gòu)此類末端執(zhí)行機構(gòu)適合于抓取環(huán)類或帶內(nèi)孔的工件，主要靠氣壓推動滑塊活塞向下運動，滑塊的斜面和楔形快的楔形面接觸，并使楔形塊向兩邊運動
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