发布时间 : 星期六 文章高自由度机械手臂设计 - 图文更新完毕开始阅读ecce12a0af1ffc4fff47acc4
二、整體方案
2.1 設計要求
整個機械手臂安裝在旋轉支架上，旋轉角度範圍為360度，手臂可以抬起；大臂可做升降運動；小臂可擺動，擺動範圍為-120～+120；手腕也可能夠傾動，傾動範圍為-60～+60；機械手具有相近的手腕，手指的能力，抓住為直徑在30-45mm，長度為400mm，體重10kg左右的工件。
2.2 功能分析及特點
2.2.1 機械手組成圖
控制系統 位置檢測裝置 整機 執行機構 驅動機構 圖2.1 機械手的組成
2.3 各部分組成及功能特點
2.3.1 執行機構
執行機構：包括立柱、手臂、手臂和手部
2.3.2 驅動機構
驅動機構：用來驅動手臂、手腕、手部等部件的動力裝置，在本文中我們將使用電機驅動系統。
2.3.3 控制系統
控制系統：用來控制機械手按照規定的程式進行運動,能保存或指令資訊，及時測量及處理資訊，必要時還能發出故障警報。
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2.3.4 位置檢測裝置
位置檢測裝置：當機械手的到達指定的位置時，檢測裝置將實際位置回饋給控制系統，自動進行參數的計算並進行調整，以一定的精度達到指定的位置。
2.4 設計參數
2.4.1 負載重量
負載重量為：10kg
2.4.2 自由度數目
自由度數為:四個自由度2.4.3 結構型式
結構型式選擇:多關節型2.4.4 定位精度
定位精度取:mm
2.4.5 最大動作範圍
最大動作範圍具體為：
S軸（迴旋） L軸（大臂上下滑動） R軸（小臂擺動） B軸（手腕傾動） 2.4.6 最大速度
S軸（迴旋） L軸（大臂上下滑動） R軸（小臂擺動） B軸（手腕傾動） 2.4.7 允許力矩
R軸（小臂傾動） B軸（手腕擺動） 2.4.8 允許轉動慣量
R軸（小臂擺動） B軸（手腕傾動）
-180°～+180° 0 ～ 600 -120° ～ +120° -60°～ +60°
120°/s 30mm/s 30°/s 30°/s
8 2.5
0.24 0.7
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2.5 驅動方式選擇
用特殊構造的舵輪和伺服電機來直接驅動執行機構的運動，所以不需要中間的轉換機構，所以機械結構簡單。直線電機的運動速度和長度，維護和使用方便。這樣的機器人手不多，但未來的發展。
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三、設計內容
3.1 手部
3.1.1 設計說明
機器人的手指（機械手）也叫做末端機械手末端執行器，控制工件或在機器人的手腕組件中安裝作業的執行。手的動作是一種機械手直接用來抓取和抓取工件或夾持專用工具（如扳手、焊接工具）的控制部件。它兼備模仿人手運動的功能。常見的有齒輪齒條式手部結構、氣吸式吸盤手部結構、電磁式吸盤手結構原理幾乎都是相同的。手部結構並不像人手，他的手指形狀也並不像人的手指，他沒有手掌，只有自身的運動來保持物體，而且手指是傳力機構的構件之一。而物體抓物體是以物體為中心五指合攏將物體抱住，手指與手掌在抓取物體時是處於相對運動的狀態，他可以完成很多動作，機械手的手指只能完成部分動作。應根據工件的形狀、尺寸、重量、材質和被抓取的部位的不同而設計手部的形狀。
機械手的特點有：
A 手部和手腕相連處可拆卸； B 手部是機器人末端操作器； C 手部的通用性比較差； D 手部是一個獨立部件。
3.1.2 設計要求
A 手指（機械手）末端應有充足的夾緊力來夾緊工件，除考慮工件的重力外，還要考慮工件在運輸過程中的動、靜載荷。
B 執行器的端部應具有一定的閉合度，不僅關係到工件的大小，而且還用手來抓取工件的工作和運動的位置。
C 應能保證工件在末端執行機構內準確定位。
D 結構儘量緊湊重量輕，以利於腕部和臂部的結構設計。 E 根據應用條件考慮裝配通用性。
3.1.3 機械手夾緊力計算
根據設計任務要求，在查閱《機械手及其應用》這本書後，初步將機械手指型結構尺寸選定，具體參數如下：
注：
—手部的機械效率（ ）； —安全係數（ ）；
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