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機(jī)械手 我有新說法
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   ji械shou是一種能模仿人shou和臂的某些動作功能,用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動操作裝置。特點(diǎn)是可以通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè),構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)械shou機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)。

   機(jī)械shou是最早出現(xiàn)的工業(yè)機(jī)器人,也是最早出現(xiàn)的現(xiàn)代機(jī)器人,它可代替人的繁重勞動以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化,能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全,因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。

1介紹

      在現(xiàn)今的生活上,科技日新月益的進(jìn)展之下,機(jī)械人shou臂與有人類的shou臂最大區(qū)別就在于靈活度與耐力度。也就是機(jī)械shou的*可以重復(fù)的做同一動作在機(jī)械正常情況下永遠(yuǎn)也不會覺得累!機(jī)械shou臂的應(yīng)用也將會越來越廣泛,機(jī)械shou是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動生產(chǎn)設(shè)備,作業(yè)的準(zhǔn)確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力。工業(yè)機(jī)械shou機(jī)器人的一個重要分支。

  按驅(qū)動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機(jī)械式。特點(diǎn)是可以通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè),構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)械shou機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)。

構(gòu)成

      機(jī)械shou主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。shou部是用來抓持工件(或工具)的部件,根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式,如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動機(jī)構(gòu),使shou部完成各種轉(zhuǎn)動(擺動)、移動或復(fù)合運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動作,改變被抓持物件的位置和姿勢。運(yùn)動機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動方式,稱為機(jī)械shou的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體,需有6個自由度。自由度是機(jī)械shou設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多,機(jī)械shou的靈活性越大,通用性越廣,其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械shou有2~3個自由度。控制系統(tǒng)是通過對機(jī)械shou每個自由度的電機(jī)的控制,來完成特定動作。同時接收傳感器反饋的信息,形成穩(wěn)定的閉環(huán)控制。控制系統(tǒng)的核心通常是由單片機(jī)或dsp等微控制芯片構(gòu)成,通過對其編程實(shí)現(xiàn)所要功能。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)

機(jī)械shou的執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為shou部、shou臂、軀干;

  1、shou部

  shou部安裝在shpu臂的前端。shou臂的內(nèi)孔中裝有傳動軸,可把運(yùn)用傳給shou腕,以轉(zhuǎn)動、伸曲shou腕、開閉shou指。

  機(jī)械shou部的構(gòu)造系模仿人的shou指,分為無關(guān)節(jié)、固定關(guān)節(jié)和自由關(guān)節(jié)3種。shou指的數(shù)量又可分為二指、三指、四指等,其中以二指用的最多。可根據(jù)夾持對象的形狀和大小配備多種形狀和大小的夾頭以適應(yīng)操作的需要。所謂沒有shou指的shou部,一般都是指真空吸盤或磁性吸盤。

  2、shou臂

  shou臂的作用是引導(dǎo)shou指準(zhǔn)確地抓住工件,并運(yùn)送到所需的位置上。為了使機(jī)械shou能夠正確地工作,shou臂的3個自由度都要精確地定位。

  3、軀干軀干是安裝shou臂、動力源和各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的支架 。

驅(qū)動機(jī)構(gòu)

機(jī)械shou所用的驅(qū)動機(jī)構(gòu)主要有4種:液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、電氣驅(qū)動和機(jī)械驅(qū)動。

1、液壓驅(qū)動式

  液壓驅(qū)動式機(jī)械shou通常由液動機(jī)(各種油缸、油馬達(dá))、伺服閥、油泵、油箱等組成驅(qū)動系統(tǒng),由驅(qū)動機(jī)械shou執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作。通常它的具有很大的抓舉能力(高達(dá)幾百千克以上),其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、動作平穩(wěn)、耐沖擊、耐震動、防爆性好,但液壓元件要求有較高的制造精度和密封性能,否則漏油將污染環(huán)境。

  2、氣壓驅(qū)動式

  其驅(qū)動系統(tǒng)通常由氣缸、氣閥、氣罐和空壓機(jī)組成,其特點(diǎn)是氣源方便、動作迅速、結(jié)構(gòu)簡單、造價較低、維修方便。但難以進(jìn)行速度控制,氣壓不可太高,故抓舉能力較低。

  3、電氣驅(qū)動式電力驅(qū)動是機(jī)械shou使用得最多的一種驅(qū)動方式。其特點(diǎn)是電源方便,響應(yīng)快,驅(qū)動力較大(關(guān)節(jié)型的持重已達(dá)400kg),信號檢測、傳動、處理方便,并可采用多種靈活的控制方案。驅(qū)動電機(jī)一般采用步進(jìn)電機(jī),直流伺服電機(jī)(AC)為主要的驅(qū)動方式。由于電機(jī)速度高,通常須采用減速機(jī)構(gòu)(如諧波傳動、RV擺線針輪傳動、齒輪傳動、螺旋傳動和多桿機(jī)構(gòu)等)。有些機(jī)械shou已開始采用無減速機(jī)構(gòu)的大轉(zhuǎn)矩、低轉(zhuǎn)速電機(jī)進(jìn)行直接驅(qū)動(DD)這既可使機(jī)構(gòu)簡化,又可提高控制精度。

  4、機(jī)械驅(qū)動式

  機(jī)械驅(qū)動只用于動作固定的場合。一般用凸輪連桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動作。其特點(diǎn)是動作確實(shí)可靠,工作速度高,成本低,但不易于調(diào)整。其他還有采用混合驅(qū)動,即液-氣或電-液混合驅(qū)動。

控制系統(tǒng)

       機(jī)械shou控制的要素包括工作順序、到達(dá)位置、動作時間、運(yùn)動速度、加減速度等。機(jī)械shou的控制分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制兩種。

  控制系統(tǒng)可根據(jù)動作的要求,設(shè)計(jì)采用數(shù)字順序控制。它首先要編制程序加以存儲,然后再根據(jù)規(guī)定的程序,控制機(jī)械shou進(jìn)行工作程序的存儲方式有分離存儲和集中存儲兩種。分離存儲是將各種控制因素的信息分別存儲于兩種以上的存儲裝置中,如順序信息存儲于插銷板、凸輪轉(zhuǎn)鼓、穿孔帶內(nèi);位置信息存儲于時間繼電器、定速回轉(zhuǎn)鼓等;集中存儲是將各種控制因素的信息全部存儲于一種存儲裝置內(nèi),如磁帶、磁鼓等。這種方式使用于順序、位置、時間、速度等必須同時控制的場合,即連續(xù)控制的情況下使用。

  其中插銷板使用于需要迅速改變程序的場合。換一種程序只需抽換一種插銷板限可,而同一插件又可以反復(fù)使用;穿孔帶容納的程序長度可不受限制,但如果發(fā)生錯誤時就要全部更換;穿孔卡的信息容量有限,但便于更換、保存,可重復(fù)使用;磁蕊和磁鼓僅適用于存儲容量較大的場合。至于選擇哪一種控制元件,則根據(jù)動作的復(fù)雜程序和精確程序來確定。對動作復(fù)雜的機(jī)械shou,采用求教再現(xiàn)型控制系統(tǒng)。更復(fù)雜的機(jī)械shou采用數(shù)字控制系統(tǒng)、小型計(jì)算機(jī)或微處理機(jī)控制的系統(tǒng)。控制系統(tǒng)以插銷板用的最多,其次是凸輪轉(zhuǎn)鼓。它裝有許多凸輪,每一個凸輪分配給一個運(yùn)動軸,轉(zhuǎn)鼓運(yùn)動一周便完成一個循環(huán)。

2分類

      機(jī)械shou的種類,按驅(qū)動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機(jī)械式機(jī)械shou;按適用范圍可分為專用機(jī)械shou和通用機(jī)械shou兩種;按運(yùn)動軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械shou等。機(jī)械shou通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置,如在自動機(jī)床或自動生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件,在加工中心中更換dao具等,一般沒有獨(dú)立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱,如用于原子能部門操持危險物品的主從式操作shou也常稱為機(jī)械shoushou。機(jī)械shou在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進(jìn)一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力,改善熱、累等勞動條件。

  機(jī)械shou首先是從美國開始研制的。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機(jī)械shou。

3優(yōu)勢

       機(jī)械shou可以減省工人、提高效率、降低成本、提高產(chǎn)品品質(zhì)、安全性好、提升工廠形象。

  多關(guān)節(jié)機(jī)械shou的優(yōu)點(diǎn)是:動作靈活、運(yùn)動慣性小、通用性強(qiáng)、能抓取靠近機(jī)座的工件,并能繞過機(jī)體和工作機(jī)械之間的障礙物進(jìn)行工作.隨著生產(chǎn)的需要,對多關(guān)節(jié)shou臂的靈活性,定位精度及作業(yè)空間等提出越來越高的要求。多關(guān)節(jié)shou臂也突破了傳統(tǒng)的概念,其關(guān)節(jié)數(shù)量可以從三個到十幾個甚至更多,其外形也不局限于像人的shou臂,而根據(jù)不同的場合有所變化,多關(guān)節(jié)shou臂的優(yōu)良性能是單關(guān)節(jié)機(jī)械shou所不能比擬的 [2]  。

4應(yīng)用前景

     隨著網(wǎng)絡(luò)技巧的發(fā)展,機(jī)械shou的聯(lián)網(wǎng)操作問題也是以后發(fā)展的方向。工業(yè)機(jī)器人是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械shou的是工業(yè)機(jī)器人的一個重要分支。它的特點(diǎn)是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù),在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn),尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械shou作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力,在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。

5市場需求

     機(jī)械shou是在機(jī)械化,自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中,機(jī)械shou被廣泛的運(yùn)用于自動生產(chǎn)線中,機(jī)械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi),迅速發(fā)展起來的一門新興的技術(shù),它更加促進(jìn)了機(jī)械shou的發(fā)展,使得機(jī)械shou能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械shou雖然還不如人shou那樣靈活,但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動,不知疲勞,不怕危險,抓舉重物的力量比人shou力大的特點(diǎn),因此,機(jī)械shou已受到許多部門的重視,并越來越廣泛地得到了應(yīng)用。我國塑料機(jī)械已成為機(jī)械制造業(yè)發(fā)展較快的行業(yè)之一,年需求量在不斷的加大。我國塑料機(jī)械產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展主要有以下兩個大因素:一是對高技術(shù)含量裝備的需求所帶來的設(shè)備更新及陳舊設(shè)備的淘汰;二是海內(nèi)塑料加工產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展,對塑料機(jī)械的需求旺盛。

參考資料

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