hth华体会曼联:干货分享 看机械手臂如何解放人类双手
作者:华体会全站app官网登录 出处:华体会网官网app    发布时间:2022-08-17 07:58:15

  移动机器人作为通用的移动平台,往往需要搭载各类执行机构(如机械臂、机械手等)完成一定的操作任务。例如,将机械臂装载于移动机器人上就构成了“移动-操作复合机器人”,从而可以同时完成移动和抓取任务。对于不同的应用场合,执行机构可以是机电系统、液压系统、气动系统中的一种或是把它们结合起来应用的综合系统:

  (1)机电执行机构:采用直流伺服电机、交流伺服电机或步进电机作为动力源,具有精确度高、动态特性好、结构紧凑等优点,其缺点是功率密度低、大推力时成本高、易发热。

  (2)液压执行机构:采用液压泵(齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵)、液压站等作为动力源,具有机构惯量小、输出功率大、可实现无极调速等优点,其缺点是加工难度大、抗污染能力差、维护成本高。

  (3)气动执行机构:采用洁净、干燥、具有稳定压力和足够流量的压缩空气作为动力源,其优点是动作速度快、能量损失小、维护简单,其缺点是控制精度不高、稳定性较差、噪声大。

  机械臂是多输入多输出、高精度、高度非线性的复杂机电系统。其主要性能指标包括:自由度数量、最大臂展、工作空间、负载自重比等。

  机械臂最早应用于工业机器人,走过了从第一代示教机械臂、第二代感知机械臂到第三代智能机械臂的发展历程。

  (1)第一代机械臂,即示教机械臂,这类机械臂以示教/再现的方式(Teaching/Playback)的进行工作。这种工作方式只能按照事先示教的位置和姿态进行重复的动作,而对周围环境无感觉的功能,其应用范围受到一定的限制。

  (2)第二代机械臂,即感知机械臂,这类机械臂具有如视觉、力觉、触觉等外部感觉功能的机械臂。这种机械臂由于具有外部的感觉功能,因此可以根据外界的情况修改自身的动作,从而完成较为复杂的作业。

  (3)第三代机械臂,即智能机械臂,这类机械臂除了具有外部感觉功能外,还具有规划和决策的功能。从而可以适应因为环境的变化而自主进行的工作。智能机械臂目前还处于研究阶段,距离实际应用还有一段距离。

  (3)按自由度数分为:两自由度机械臂、三自由度机械臂、四自由度机械臂、五自由度机械臂、六自由度机械臂、七自由度机械臂等;

  (5)按坐标形式划分:直角坐标机械臂、圆柱坐标机械臂、球面坐标机械臂、关节坐标机械臂(水平关节式、垂直关节式)、混合坐标机械臂等。

  其中,关节型机械臂是使用最多的一种机械臂类型,其特点是结构紧凑、空间占用小、工作空间较大、通用性强,还能绕过基座周围的一些障碍物。移动机器人搭载的关节型机械臂通常是具有3~7个自由度的轻量型机械臂,在人机协作等场景还需要机械臂具有力/力矩检测能力,以确保人机协作的安全性。

  机械手是一种能模仿人手某些动作功能,用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。特点是可以通过编程来完成各种预期的作业,构造和性能上兼有人手灵活性和机械高效性的优点。

  机械手最早应用在工业机器人上,它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化,能在有害环境下操作以保护人身安全,因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

  机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件(或工具)的部件,根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式,如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构,使手部完成各种转动(摆动)、移动或复合运动来实现规定的动作,改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式,称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体,至少需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数,自由度越多,机械手的灵活性越大,通用性越广,其结构也越复杂。

  机械手通常用作机床或其他机器的附加装置,如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件,在加工中心更换刀具等,一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵,如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力,改善热、累等劳动条件。

  机械手一般需要与机械臂联合使用,可弥补机械臂自由度的不足,扩大机械臂的工作空间。另一方面,机械手的配备增加了机械臂的末端负载,使机械臂的实际负载能力下降。因此,在机械臂与机械手的选配上,应从工作空间、末端负载、操作灵活性等方面加以综合考虑,才能组合出最适宜的机械手臂。返回搜狐,查看更多



上一篇:万名宝罗上岗|张龙强:钢铁工业机器人规模应用分析
下一篇:工业机器人装调维修实训台