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行业动态

全自动桁架机械手的手臂结构设计
2015-09-07 14:20:08
 

全自动桁架机械手手臂的作用,是在一定的载荷和一定的速度下,实现在机械手所要求的工作空间内的运动。在进行机械手手臂设计时,要遵循下述原则:

1.应尽可能使全自动桁架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。

2.机械手手臂的结构尺寸应满足机械手工作空间的要求。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。但桁架机械手手臂末端工作空间并没有考虑机械手手腕的空间姿态要求,如果对机械手手腕的姿态提出具体的要求,则其手臂末端可实现的空间要小于上述没有考虑手腕姿态的工作空间。

3.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。力求选用高强度的轻质材料,通常选用高强度铝合金制造机械手的手臂。目前,在国外,也在研究用碳纤维复合材料制造机械手的手臂。碳纤维复合材料抗拉强度高,抗振性好,比重小(其比重相当于钢的1/4,相当于铝合金的2/3),但是,其价格昂贵,且在性能稳定性及制造复杂形状工件的工艺上尚存在问题,故还未能在生产实际中推广应用。目前比较有效的办法是用有限元法进行机械手手臂结构的优化设计。在保证所需强度与刚度的情况下,减轻机械手手臂的重量。

4.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。因此,各关节都应有工作可靠、便于调整的轴承间隙调整机构。

5.机械手的手臂相对其关节回转轴应尽可能在重量上平衡,这对减小电机负载和提高机械手手臂运动的响应速度是非常有利的。在设计机械手的手臂时,应尽可能利用在机械手上安装的机电元器件与装置的重量来减小机械手手臂的不平衡重量,必要时还要设计平衡机构来平衡手臂残余的不平衡重量。

6.机械手手臂在结构上要考虑各关节的限位开关和具有一定缓冲能力的机械限位块,以及驱动装置,传动机构及其它元件的安装。

机械手技术综合了多学科的发展成果,代表了高技术的发展前沿,它在人类生活应用领域的不断扩大正引起国际上重新认识机械手技术的作用和影响。机械手机器人学集力学、机械工程学、电子学、计算机科学和自动控制为一体。

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