机械手臂在机械工程技术领域的应用

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1国内机械手臂发展概况

在国内对两条机械臂机器人的科研大概只有5～6年的时间，尚处与模仿和学习阶段。也可以这样说，我国对于两条机械臂机器人的研究才刚开始接触。由于受到相关资料和科研要求的限制,当前国内对两条机械臂机器人的科研大多就相关行动路线规划、动力学及调控这些内容。根据相关统计，几年前我国双机械臂机器人行业生产情况并不乐观，2014年仅仅只有8台，2015年订单变为50台，之后便是以翻倍的速度上涨，2016年为122台，2017年更是达到了220台。虽然我国有着广大市场，但是综合分析，由于我国在双机械臂机器人领域或者说在工业机器人行业的基础技术，行业资源，核心技术都比较欠缺，应用不是很广泛[1]。

2机器人技术领域中的机械手臂的应用

2.1机械手臂的分类

2.1.1直角坐标型机械手

这种形式的机械手他的精度和方位不跟着工作空间的变动而改变，很轻松的就可以获得高的精度。然而，这种类型的机械手操作空间很小，手臂收回的同时又朝相对的反方向伸出，因此会阻碍工作的正常操作，并且这种机械手占地空间要求大，会很占地方。

2.1.2圆柱坐标型机械手

该类型机械手能够绕着中心轴转一定角度，其工作空间也可以变大，相关计算方法较简洁；直线移动的部位运用气压传动，这样可以做到输出功率更大化，能够顺延到机体[2]。不过，它的手部能够到达的空间局限性很大，不可以到达靠近柱子或接近大地区域；平行移动的传动部分的密封、防油等工作比较困难；小臂在进行作业时，小臂后端可能接触工作空间中的其他物件。

2.1.3球坐标(极坐标)型机械手

该类型的机械手用三个包括移动和旋转的活动关节来确定目标的地方，通常需要加上一个旋转的关节以此来确定目标的位姿。该类型机械手可以围绕一个主轴进行转动，中心主轴区域的作业空间很大。但是该机械手比较复杂，操控起来很不方便，而且直线运动的传动依然有密封及作业死角的难题。

2.1.4多关节型机械手

该类型机械手臂是一种比较适合接近目标操作的传动方式。它像人的手臂一样有多个活动关节，可以达到几个自由度共同作业的目的，行动起来十分的灵便。该种形式机械手有大臂和小臂的运动，以及肘部位和肩部位等各个关节的活动[3]。可以做数个方向的转动，作业空间很大，行动灵便，通用性很好，但是定位的精度不太好，调控装备十分繁琐。该种形式机械手拥有上肢的部分结构，有类似于人工操作的性能。

2.2机械手臂的组成

机械手臂[4]主要有四个大部件：1）爪部，通过传动机构的动作来引导手抓执行末端的张合。2）腕部，腕部的作用是连接手抓和机械臂的传动部分，腕部的动作主要是为了改变夹持目标的位置，该部位活动灵便，转动惯性很小。3）臂部，机械臂是机械手重要的组成部分之一，机械臂主要起到支撑和传动运动的作用，是极其重要的部分之一。4）机身，机身是具有支承的作用，也是用来传动手臂动作的部件。

3机械手臂的应用领域

机械手臂的设计对人类发展具有重要意义，机械手臂在航天航空试验测试、多自由度模拟仿真、多自由度动感娱乐、多自由度精密加工、机器人、机械升降平台、汽车压机、汽车制造设备、机械自动化生产线、钢铁连铸、石油化工、物料搬运、注塑机、模具控制、阀门控制、精密机床、制药机械、食品工业等领域均有较为广泛的应用。

4结语

综上所述，机械手臂不仅仅促进了工业领域的发展，而且也满足了我们的日常生活的需求。然而，在我国，机械手臂的设计仍存在着许多的缺陷，在机械工程领域应用还不是很完美，需要相关技术人员继续努力创新，将设计理论应用的实际中，促进我国机械工程领域的发展。

参考文献：

[1]陈峰，丁富强，赵锡芳.双臂机器人无碰撞运动规划[J].机器人，2002(2)：112-114+121.

[2]王美玲.面向救援任务的双臂机器人协作运动规划与控制方法研究[D].合肥：中国科学技术大学，2015.

[3]吴伟国，李海伟.仿猿双臂手机器人连续摆荡移动优化与实验[J].哈尔滨工业大学学报，2019，51(7)：33-41.

[4]钟琮玮.仿人型乒乓球机械手运动学及动力学控制方法研究[D].杭州：浙江大学，2011：1-5

作者：康金有 单位：河北工程大学