助力機械手是廣泛應用于機械人技術領域的自動化機械裝置,可以在工業制造、醫學、娛樂服務、軍事、半導體制造、宇宙探索等領域看到。雖然它們的形狀不同,但它們都有一個共同的特點,就是可以接受指令,定位到三維(或二維)空間的某個點進行操作。那么這么高要求的輔助機械臂的設計要求是什么呢?
1.手臂承載能力大,剛性好,自重輕。
手臂的剛度直接影響手臂抓取工件時的穩定性、運動速度和定位精度。如果剛度較差,則會導致手臂在垂直平面上的彎曲變形和水平面內側的扭轉變形,手臂會產生振動,或者工件在動作時卡死而無法工作。因此,手臂一般采用剛性好的導桿來提高手臂的剛性,各支撐、連接件的剛性也有要求,保證能夠承受必要的驅動力。
2.手臂運動速度要適當,慣性要小。
助力機械手的運動速度一般根據產品的生產節奏要求確定,但不應盲目追求高速。手臂以靜狀態到正常運動速度為啟動,從常速降至停止為制動,速度變化過程為速度特性曲線。手臂重量輕,啟動和停止穩定性好。
3.手臂動作要靈活。
臂部結構應緊湊小巧,以便做臂部運動輕快靈活。在運動臂上安裝滾動軸承或滾珠導軌也可以使手臂輕快穩定。另外,對于懸臂式助力機械手,也要考慮到部件布置在臂上,即計算臂移動部件時的重量對旋轉、升降、支撐中心的偏重力矩。偏重扭矩不利于手臂的運動,偏重扭矩過大會引起手臂的振動,升降時會發生沉降現象,影響運動的柔軟性,嚴重時會卡住手臂和柱子。因此,在設計手臂時,應盡可能使手臂的重心通過旋轉中心,或盡可能靠近旋轉中心,以減少偏矩。對于同時操作手臂的機械手,手臂的布置應盡可能對稱于中心,以達到平衡。
3.手臂動作要靈活。
臂部結構應緊湊小巧,以便做臂部運動輕快靈活。在運動臂上安裝滾動軸承或滾珠導軌也可以使手臂輕快穩定。另外,對于懸臂式助力機械手,也要考慮到部件布置在臂上,即計算臂移動部件時的重量對旋轉、升降、支撐中心的偏重力矩。偏重扭矩不利于手臂的運動,偏重扭矩過大會引起手臂的振動,升降時會發生沉降現象,影響運動的柔軟性,嚴重時會卡住手臂和柱子。因此,在設計手臂時,應盡可能使手臂的重心通過旋轉中心,或盡可能靠近旋轉中心,以減少偏矩。對于同時操作手臂的機械手,手臂的布置應盡可能對稱于中心,以達到平衡。