該機(jī)械手的工作空間很窄，僅為700 mm,所以要求機(jī)械手結(jié)構(gòu)要緊湊,，外形尺寸要小,，但不要小到影響機(jī)械手的抓取能力。根據(jù)該機(jī)械手的工作環(huán)境及各坐標(biāo)形式的優(yōu)缺點(diǎn),，因此考慮采用折疊式關(guān)節(jié)型的設(shè)計(jì)方案,。
其中2 處和3 處的鉸接，1 處和2 處鉸接小臂須有2 個(gè)自由度,。
該機(jī)器人一共有4 個(gè)獨(dú)立的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié),，連同末端機(jī)械手的運(yùn)動，總計(jì)需要5 個(gè)動力源,。常用的驅(qū)動方式為氣壓驅(qū)動,、電機(jī)驅(qū)動和液壓驅(qū)動3 種類型�,；谶@3 種驅(qū)動方式的優(yōu),、缺點(diǎn)和機(jī)器人驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，選用直流伺服電機(jī)驅(qū)動的方式對機(jī)器人進(jìn)行驅(qū)動,。
人的手臂有肩,、肘、腕3 個(gè)關(guān)節(jié),，共6 個(gè)自由度,。機(jī)械手的設(shè)計(jì)以模仿人的手臂為基礎(chǔ)，再根據(jù)實(shí)際情況,，由于運(yùn)載小車和爬臂機(jī)器人均可在自身所在的區(qū)域內(nèi)移動和轉(zhuǎn)動,，所以大臂和腕部各有一擺動自由度，而小臂有2 個(gè)自由度,，即擺動和有限的轉(zhuǎn)動,，且小臂可轉(zhuǎn)回到大臂的空隙，工作時(shí)可展開,。最后一個(gè)自由度就是手腕的擺動,。
3 `- d5 L$ ]. Z2 W4 M o2 h因?yàn)楸晃粘止ぜ男螤睢⒋笮�,、材料性能,、重量和表面情況等的不同，從而機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)也多種多樣,， 手部結(jié)構(gòu)是根據(jù)特定的工件要求而定的,。常用的手部分為吸附和夾持兩大類。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用夾持式的手部結(jié)構(gòu),，它對抓取各種形狀的工件具有較強(qiáng)的適應(yīng)性,。
該設(shè)計(jì)手爪的動力由電機(jī)提供，通過將絲杠與電機(jī)相連,， 利用手爪的特有結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)手爪的開合,。本文設(shè)計(jì)出2 種機(jī)械手手爪。
腕部的作用是在臂部動作的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整或改變手部的方位,， 從而擴(kuò)大機(jī)械手的運(yùn)動范圍,，使得機(jī)械手變得更加靈巧，適應(yīng)性更強(qiáng),。腕部具有獨(dú)立的自由度,，要求有繞中軸的擺動運(yùn)動。機(jī)械手的工作條件是用于檢查核儲罐焊縫,，在腐蝕性的場合中工作,，所以對機(jī)械手的腕部材料選用耐腐蝕不銹鋼316L。
臂部的作用是把手部送到空間運(yùn)動范圍內(nèi)任意位置,。若改變手部姿態(tài),，可用腕部的自由度加以實(shí)現(xiàn)。因此,，臂部必須具備3 個(gè)自由度才能滿足基本要求,，即手臂伸縮、左右回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動,。
臂部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須根據(jù)機(jī)器人的運(yùn)動形式,、抓取質(zhì)量、動作自由度,、運(yùn)動精度等因素來確定,。同時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到手臂的受力情況，油缸及導(dǎo)向裝置的布置,、內(nèi)部管路與手腕的連接形式等因素,。臂部運(yùn)動速度越高，慣性力引起的定位前的沖擊也就越大,，運(yùn)動既不平穩(wěn),，定位精度也不高。因此,，在臂部設(shè)計(jì)時(shí)除了要求結(jié)構(gòu)緊湊,、重量輕外，同時(shí)采用一定形式的緩沖措施,。
自由度的分配在總體方案中已經(jīng)介紹過，本文有4 個(gè)自由度，其中大,、小臂的擺動,，小臂的轉(zhuǎn)動，都是通過電機(jī)驅(qū)動來實(shí)現(xiàn),。 大,、小臂的擺動靠擺動油缸來實(shí)現(xiàn)，而小臂部分利用電機(jī)軸帶動與其配合的板轉(zhuǎn)動來實(shí)現(xiàn)其轉(zhuǎn)動,。
7 {, g/ A, v% M小臂的結(jié)構(gòu)主要由2 塊板,、細(xì)軸組合而成，利用SolidWorks 建模后,，其三維模型其三維模型如圖5 所示,。
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本機(jī)械手的夾持對象是矩形焊縫檢測儀，所以設(shè)計(jì)的機(jī)械手手爪應(yīng)適合夾持矩形且夾持可靠,。應(yīng)用SolidWorks 軟件對機(jī)械手的所有的零件建完模型后,， 再在SolidWorks 的裝配環(huán)境下進(jìn)行裝配，最終完成機(jī)械手的完整模型的裝配,， 建模結(jié)果如圖6所示,。
$ k( Z p" U# d% w運(yùn)動仿真是生產(chǎn)制造前的一種檢查過程和方法，為了達(dá)到高效和有力地生產(chǎn),，所以運(yùn)動仿真是設(shè)計(jì)制造前的重要操作環(huán)節(jié),。對產(chǎn)品進(jìn)行運(yùn)動仿真，能夠生動形象地進(jìn)行產(chǎn)品的運(yùn)動模擬,，使產(chǎn)品的工作原理清楚地表達(dá)出來,。
機(jī)械手的仿真過程，這里不再贅述,。仿真后機(jī)械手實(shí)現(xiàn)預(yù)期的結(jié)果,，機(jī)械手運(yùn)動起來，達(dá)到了仿真的目的,，如圖7 所示,。
樂花生 發(fā)表于 2016-7-11 16:15% R9 B$ ?) D( q9 A
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