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工业机械手机械结构的设计

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工业机械手的的功能特性由自身的机构决定,一般只需6个自由度即可完成任意的位姿。机械手的结构设计会直接影响其工作性能,要想机械手获得可靠、高效及良好的动作性能必须有合理的结构设计。为了顺利完成工件收放的工作,可以采用4关节和末端执行器的开链式机械手,主要由回转体、大臂、小臂以及手部组成。机械手能够准确完成既定的目标任务,还必须各具备一套控制系统、驱动系统、执行机构、反馈系统等几个主要部分。

(1)工作的空间范围。根据技术要求及满足工作需要,机械手执行器应该能够达到工作空间内的任意位置,且没有死区。

(2)机构的设计。主要指关节运动副的设计,工作的路线,驱动的传动比等。如果机构选择不合理,可能会导致干涉、驱动装置难以安装运行,机构不能运动等。

(3)自由度的选择。一般自由度越多,系统的冗余、奇异功能越强,灵活性越高,可操作性越强,能够完成的任务越复杂。但是自由度的增加会导致系统的刚度下降,系统复杂,控制难度加大,甚至导致系统成本的无畏增加。一般原则是,在满足工作要求的情况下尽量减少自由度,使系统的机构更为简单可靠。

为了顺利完成机械手的作业过程,工业机械手的动作可以分为定位—抓取—提升—回转—放置几个步骤。工件摆放机械手相对于复杂的工业机器人来说,在结构、自由度方面相对简单,为了提高所设计的工业机械手的可扩展性。结构紧凑、可靠性高的全转动关节的开链式机械手既能满足动作要求,控制系统也相对简单。

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