機械手臂在機械工程技術領域的應用

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1國內機械手臂發(fā)展概況

在國內對兩條機械臂機器人的科研大概只有5～6年的時間，尚處與模仿和學習階段。也可以這樣說，我國對于兩條機械臂機器人的研究才剛開始接觸。由于受到相關資料和科研要求的限制,當前國內對兩條機械臂機器人的科研大多就相關行動路線規(guī)劃、動力學及調控這些內容。根據相關統(tǒng)計，幾年前我國雙機械臂機器人行業(yè)生產情況并不樂觀，2014年僅僅只有8臺，2015年訂單變?yōu)?0臺，之后便是以翻倍的速度上漲，2016年為122臺，2017年更是達到了220臺。雖然我國有著廣大市場，但是綜合分析，由于我國在雙機械臂機器人領域或者說在工業(yè)機器人行業(yè)的基礎技術，行業(yè)資源，核心技術都比較欠缺，應用不是很廣泛[1]。

2機器人技術領域中的機械手臂的應用

2.1機械手臂的分類

2.1.1直角坐標型機械手

這種形式的機械手他的精度和方位不跟著工作空間的變動而改變，很輕松的就可以獲得高的精度。然而，這種類型的機械手操作空間很小，手臂收回的同時又朝相對的反方向伸出，因此會阻礙工作的正常操作，并且這種機械手占地空間要求大，會很占地方。

2.1.2圓柱坐標型機械手

該類型機械手能夠繞著中心軸轉一定角度，其工作空間也可以變大，相關計算方法較簡潔；直線移動的部位運用氣壓傳動，這樣可以做到輸出功率更大化，能夠順延到機體[2]。不過，它的手部能夠到達的空間局限性很大，不可以到達靠近柱子或接近大地區(qū)域；平行移動的傳動部分的密封、防油等工作比較困難；小臂在進行作業(yè)時，小臂后端可能接觸工作空間中的其他物件。

2.1.3球坐標(極坐標)型機械手

該類型的機械手用三個包括移動和旋轉的活動關節(jié)來確定目標的地方，通常需要加上一個旋轉的關節(jié)以此來確定目標的位姿。該類型機械手可以圍繞一個主軸進行轉動，中心主軸區(qū)域的作業(yè)空間很大。但是該機械手比較復雜，操控起來很不方便，而且直線運動的傳動依然有密封及作業(yè)死角的難題。

2.1.4多關節(jié)型機械手

該類型機械手臂是一種比較適合接近目標操作的傳動方式。它像人的手臂一樣有多個活動關節(jié)，可以達到幾個自由度共同作業(yè)的目的，行動起來十分的靈便。該種形式機械手有大臂和小臂的運動，以及肘部位和肩部位等各個關節(jié)的活動[3]?？梢宰鰯?shù)個方向的轉動，作業(yè)空間很大，行動靈便，通用性很好，但是定位的精度不太好，調控裝備十分繁瑣。該種形式機械手擁有上肢的部分結構，有類似于人工操作的性能。

2.2機械手臂的組成

機械手臂[4]主要有四個大部件：1）爪部，通過傳動機構的動作來引導手抓執(zhí)行末端的張合。2）腕部，腕部的作用是連接手抓和機械臂的傳動部分，腕部的動作主要是為了改變夾持目標的位置，該部位活動靈便，轉動慣性很小。3）臂部，機械臂是機械手重要的組成部分之一，機械臂主要起到支撐和傳動運動的作用，是極其重要的部分之一。4）機身，機身是具有支承的作用，也是用來傳動手臂動作的部件。

3機械手臂的應用領域

機械手臂的設計對人類發(fā)展具有重要意義，機械手臂在航天航空試驗測試、多自由度模擬仿真、多自由度動感娛樂、多自由度精密加工、機器人、機械升降平臺、汽車壓機、汽車制造設備、機械自動化生產線、鋼鐵連鑄、石油化工、物料搬運、注塑機、模具控制、閥門控制、精密機床、制藥機械、食品工業(yè)等領域均有較為廣泛的應用。

4結語

綜上所述，機械手臂不僅僅促進了工業(yè)領域的發(fā)展，而且也滿足了我們的日常生活的需求。然而，在我國，機械手臂的設計仍存在著許多的缺陷，在機械工程領域應用還不是很完美，需要相關技術人員繼續(xù)努力創(chuàng)新，將設計理論應用的實際中，促進我國機械工程領域的發(fā)展。

參考文獻：

[1]陳峰，丁富強，趙錫芳.雙臂機器人無碰撞運動規(guī)劃[J].機器人，2002(2)：112-114+121.

[2]王美玲.面向救援任務的雙臂機器人協(xié)作運動規(guī)劃與控制方法研究[D].合肥：中國科學技術大學，2015.

[3]吳偉國，李海偉.仿猿雙臂手機器人連續(xù)擺蕩移動優(yōu)化與實驗[J].哈爾濱工業(yè)大學學報，2019，51(7)：33-41.

[4]鐘琮瑋.仿人型乒乓球機械手運動學及動力學控制方法研究[D].杭州：浙江大學，2011：1-5

作者：康金有 單位：河北工程大學