助力机械手是广泛应用于机械人技术领域的自动化机械装置,可以在工业制造、医学、娱乐服务、军事、半导体制造、宇宙探索等领域看到。虽然它们的形状不同,但它们都有一个共同的特点,就是可以接受指令,定位到三维(或二维)空间的某个点进行操作。那么这么高要求的辅助机械臂的设计要求是什么呢?
1.手臂承载能力大,刚性好,自重轻。
手臂的刚度直接影响手臂抓取工件时的稳定性、运动速度和定位精度。如果刚度较差,则会导致手臂在垂直平面上的弯曲变形和水平面内侧的扭转变形,手臂会产生振动,或者工件在动作时卡死而无法工作。因此,手臂一般采用刚性好的导杆来提高手臂的刚性,各支撑、连接件的刚性也有要求,保证能够承受必要的驱动力。
2.手臂运动速度要适当,惯性要小。
助力机械手的运动速度一般根据产品的生产节奏要求确定,但不应盲目追求高速。手臂以静状态到正常运动速度为启动,从常速降至停止为制动,速度变化过程为速度特性曲线。手臂重量轻,启动和停止稳定性好。
3.手臂动作要灵活。
臂部结构应紧凑小巧,以便做臂部运动轻快灵活。在运动臂上安装滚动轴承或滚珠导轨也可以使手臂轻快稳定。另外,对于悬臂式助力机械手,也要考虑到部件布置在臂上,即计算臂移动部件时的重量对旋转、升降、支撑中心的偏重力矩。偏重扭矩不利于手臂的运动,偏重扭矩过大会引起手臂的振动,升降时会发生沉降现象,影响运动的柔软性,严重时会卡住手臂和柱子。因此,在设计手臂时,应尽可能使手臂的重心通过旋转中心,或尽可能靠近旋转中心,以减少偏矩。对于同时操作手臂的机械手,手臂的布置应尽可能对称于中心,以达到平衡。
3.手臂动作要灵活。
臂部结构应紧凑小巧,以便做臂部运动轻快灵活。在运动臂上安装滚动轴承或滚珠导轨也可以使手臂轻快稳定。另外,对于悬臂式助力机械手,也要考虑到部件布置在臂上,即计算臂移动部件时的重量对旋转、升降、支撑中心的偏重力矩。偏重扭矩不利于手臂的运动,偏重扭矩过大会引起手臂的振动,升降时会发生沉降现象,影响运动的柔软性,严重时会卡住手臂和柱子。因此,在设计手臂时,应尽可能使手臂的重心通过旋转中心,或尽可能靠近旋转中心,以减少偏矩。对于同时操作手臂的机械手,手臂的布置应尽可能对称于中心,以达到平衡。