机械手手腕和手臂结构的设计

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; L. ^. B0 F0 q" M　　机械手手腕是机械手操作机的最末端，与手爪相连接，机械手的手臂在工作时，要承受一定的载荷，且其运动本身具有一定的速度，机械手腕与手臂配合，使手爪在空间运动，完成所需要的作业动作，如果有兴趣可以看下，下面就来看下手腕和手臂的结构设计。　　
　　手腕结构的设计要求：由于手腕安装在机械手末端，因此要求手腕设计应尽量小巧轻盈，结构紧凑。一般情况下，自由度数目愈多，腕部的灵活性愈高，对对作业的适应能力也愈强。但自由度的增加，必然使腕部结构更复杂，控制更困难，成本也会相应增加。因此，手腕的自由度数，应根据实际作业要求来确定。为实现腕部的通用性，要求有标准的连接法兰，以便于和不同的机械手手爪进行连接。　　
　　为保证工作时力的传递和运动的连贯，腕部结构要有足够的强度和刚度。要设有可靠的传动间隙调整机构，以减小空回间隙，提高传动精度。手腕各关节轴转动要有限位开关，并设置硬限位，以防止超限造成机械损坏。考虑数控机床加工的具体形式及对机械手上下料作业时的具体要求，在满足系统工艺要求的前提下提高安全和可靠性，为使机械手的结构尽量简单，降低控制的难度，本设计手腕不增加自由度。　　
+ I& [3 k( _2 J# o' ~. j　　机械手的手臂在工作时，要承受一定的载荷，且其运动本身具有一定的速度，因此，机械手手臂的设计需要遵循以下设计要求：工作空间的形状和大小与机械手手臂的长度，手臂关节的转动范围有密切的关系，因此手臂尺寸设计应合理，一般满足其工作空间即可。为了提高机械手的运动速度与控制精度，应在保证机械手手臂有足够强度和刚度的条件下，尽可能在结构上、材料上设法减轻手臂的重量。　　
+ P8 E1 r. @: }　　应尽可能使机械手手臂各关节轴相互平行；相互垂直的轴应尽可能相交于一点，这样可以使机械手运动学正逆运算简化，有利于机械手的控制。机械手各关节的轴承间隙要尽可能小，以减小机械间隙所造成的运动误差。为提高机械手手臂运动的响应速度、减小电机负载，机械手的手臂相对其关节回转轴应尽可能在重量上平衡。由于机械手手臂运动为直线运动，且考虑到搬运工件的重量较大，以及机械手的动态性能及运动的稳定性，安全性和较高的刚度要求，因此选择液压驱动方式。
2 B; k7 q/ D& ]% ~% Y; f& K  K    通过液压缸的直接驱动，液压缸既是驱动元件，又是执行运动件，因此不用再额外设计执行件；而且液压缸实现直线运动，控制简单，易于实现计算机的控制。由于液压系统能提供很大的驱动力，因此驱动力和结构的强度都较容易实现，其关键在于机械手运动的稳定性和刚度的设计。因此手臂液压缸的设计原则是液压缸的直径取得大一点（在整体结构允许的情况下），再进行强度的较核。　　
　　同时，因为控制和具体工作的要求，机械手的手臂的结构不能太大，若仅仅通过增大液压缸的直径来增大刚度，是不能满足系统刚度要求的。因此，在设计时另外增设了导杆机构，小臂增设了两个导杆，与活塞杆一起构成等边三角形的截面形式，尽量增加其刚度；大臂增设了四个导杆，成正四边形布置，为减小质量，各个导杆均采用空心结构。通过增设导杆，能显著提高机械手的运动刚度和稳定性，比较好的解决了结构、稳定性的问题。　
) W8 @, a5 y* s8 s- v/ u    不知道各位看了关于机械手腕和手臂的结构设计后有怎样的想法呢，如果有兴趣可以看下加工制造视频教程.3dsource.cn/manufacturing/machinetool.html，如果有需要也可以关注更多这方面的内容，希望可以对各位有所帮助。