臂部是機(jī)械手的主要執(zhí)行部件,其作用是支承手部和腕部,并將被抓取的工件傳送到給定位置和方位上,因而一般機(jī)械手的手臂有三個(gè)自由度,即手臂的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)。
手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)是通過(guò)立柱來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
立柱的橫向移動(dòng)即為手臂的橫向移動(dòng)。
手臂的各種運(yùn)動(dòng)通常由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn),因此,它不僅僅承受被抓取工件的重量,而且承受手部、手腕、和手臂自身的重量。
手臂的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大小(即臂力)和定位精度等都直接影響機(jī)械手的工作性能,所以必須根據(jù)機(jī)械手的抓取重量、運(yùn)動(dòng)形式、自由度數(shù)、運(yùn)動(dòng)速度及其定位精度的要求來(lái)設(shè)計(jì)手臂的結(jié)構(gòu)型式。
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。
因此設(shè)計(jì)臂部時(shí)一般要注意下述要求:
第一:剛度要大
為防止臂部在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)大的變形,手臂的截面形狀的選擇要合理。弓字形截面彎曲剛度一般比圓截面大;空心管的彎曲剛度和扭曲剛度都比實(shí)心軸大得多。所以常用鋼管作臂桿及導(dǎo)向桿,用工字鋼和槽鋼作支承板。
第二:導(dǎo)向性要好
為防止手臂在直線移動(dòng)中,沿運(yùn)動(dòng)軸線發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),或設(shè)置導(dǎo)向裝置,或設(shè)計(jì)方形、花鍵等形式的臂桿。
第三:偏重力矩要小
所謂偏重力矩就是指臂部的重量對(duì)其支承回轉(zhuǎn)軸所產(chǎn)生的靜力矩。為提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度,要盡量減少臂部運(yùn)動(dòng)部分的重量,以減少偏重力矩和整個(gè)手臂對(duì)回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
第四:運(yùn)動(dòng)要平穩(wěn)、定位精度要高
由于臂部運(yùn)動(dòng)速度越高、重量越大,慣性力引起的定位前的沖擊也就越大,運(yùn)動(dòng)即不平穩(wěn),定位精度也不會(huì)高。
故應(yīng)盡量減少小臂部運(yùn)動(dòng)部分的重量,使結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕,同時(shí)要采取一定的緩沖措施。
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