過(guò)幾年的不斷發(fā)展，我們可以發(fā)現(xiàn)在各個(gè)行業(yè)中，機(jī)械手正在取代工人進(jìn)入生產(chǎn)線，應(yīng)用非常廣泛，隨處可見。隨著我國(guó)人口嚴(yán)重老齡化，越來(lái)越多的企業(yè)難以就業(yè)，勞動(dòng)力成本不斷上升，機(jī)械手逐漸發(fā)展，其智能化要求也越來(lái)越高。機(jī)械手可以代替勞動(dòng)力在復(fù)雜的工作條件下工作，因此得到了廣泛的應(yīng)用。隨著我國(guó)人口老齡化的加劇，機(jī)械手的出現(xiàn)大大減少了勞動(dòng)力。因此，機(jī)械手的性能和結(jié)構(gòu)將直接影響其工作的進(jìn)度，進(jìn)而影響產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。隨著我國(guó)綜合實(shí)力的飛躍，許多企業(yè)對(duì)機(jī)械手的需求越來(lái)越大，從而形成了機(jī)械臂市場(chǎng)的強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)。只有不斷開發(fā)更好的機(jī)器，得到廣大企業(yè)的好評(píng)，才能迅速占領(lǐng)市場(chǎng)。中國(guó)是一個(gè)人口眾多的國(guó)家，勞動(dòng)力成本越來(lái)越高，尤其是我國(guó)北方少數(shù)民族，人民生活水平不斷提高。在我國(guó)龐大的人口基數(shù)下，研究一種實(shí)用的喂料機(jī)械手具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。機(jī)械手行業(yè)是市場(chǎng)行業(yè)對(duì)技術(shù)要求較高的行業(yè)，改革開放以來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和國(guó)外機(jī)器人的引進(jìn)，同時(shí)注重市場(chǎng)的研究和開發(fā)，進(jìn)而擴(kuò)大市場(chǎng)份額，對(duì)我國(guó)小型機(jī)械化產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生了一定的影響。

二、 取料機(jī)械手的主要組成

工業(yè)機(jī)器人根據(jù)其運(yùn)動(dòng)形式分為四類，每種機(jī)器人根據(jù)其工作場(chǎng)所的不同而不同。有些機(jī)器人是由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的，這種機(jī)器人一般需要承受更大的力，有的用氣動(dòng)系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人，而精度要求更高的是用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。因此，在充注機(jī)器人底座的設(shè)計(jì)中，必須保證其足夠的剛度和強(qiáng)度。采摘機(jī)械手主要由伺服電機(jī)、基座、手臂、手腕、夾緊裝置和控制系統(tǒng)組成。與其他類型的機(jī)械手不同，它要求夾緊時(shí)能保證整體的穩(wěn)定性，從而保證夾緊的穩(wěn)定性，而探頭的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。根據(jù)不同類型的工件需要設(shè)計(jì)不同自由度的夾緊機(jī)械手，對(duì)于工件的工作條件比較復(fù)雜，對(duì)機(jī)械手的要求也較高。機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)形式也多種多樣，有的采用液壓驅(qū)動(dòng)，如操縱機(jī)械手，有的采用氣壓驅(qū)動(dòng)圖像抓取機(jī)械手，本設(shè)計(jì)采用伺服驅(qū)動(dòng)，因?yàn)樽トC(jī)械手比其他機(jī)械手要求更高，所以每個(gè)關(guān)節(jié)都由伺服電機(jī)控制。

三、 取料機(jī)械手的原理

拾取機(jī)械手根據(jù)工件的位置，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤、機(jī)械臂和機(jī)械手腕來(lái)調(diào)整抓取的角度和方向。每個(gè)關(guān)節(jié)位置都配有一個(gè)液壓缸，這似乎是一個(gè)簡(jiǎn)單的動(dòng)作，需要復(fù)雜的程序和算法來(lái)精確定位它，以確保它能夠準(zhǔn)確地抓住工件。迄今為止，世界上有成千上萬(wàn)種機(jī)械手，它們影響著我們生活的各個(gè)方面，具有操作方便、可靠性高、安全性高、舒適性好等特點(diǎn)。機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)主要是通過(guò)調(diào)整各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)來(lái)達(dá)到其操作要求，其類型也不同。

機(jī)械手按矢量封閉圖表示圖

由于進(jìn)給機(jī)械手需要對(duì)工件進(jìn)行多角度、多方向的夾持，因此本文設(shè)計(jì)的機(jī)械手具有較高的自由度和較好的靈活性。拾取機(jī)械手首先在物料的位置上，通過(guò)傳感器將信號(hào)反饋給PLC，然后反饋采集到的信息，再對(duì)工件進(jìn)行抓取。本設(shè)計(jì)采用關(guān)節(jié)式，每個(gè)關(guān)節(jié)可以進(jìn)行不同的方位角運(yùn)動(dòng)，通過(guò)對(duì)伺服電機(jī)的控制來(lái)滿足操作要求。爬行工件復(fù)雜時(shí)，抓取時(shí)間長(zhǎng)，抓取精度稍低。當(dāng)抓取工件形狀簡(jiǎn)單時(shí)，抓取質(zhì)量好，時(shí)間短。因此，應(yīng)根據(jù)實(shí)際抓取工作條件選擇不同類型的抓取機(jī)械手。對(duì)于一些機(jī)械手無(wú)法實(shí)現(xiàn)的工件，必須用人工夾緊。只有這樣，我們才能實(shí)現(xiàn)極點(diǎn)的使用。

四、 取料機(jī)器人的受力計(jì)算

根據(jù)人臂運(yùn)動(dòng)的不同，驅(qū)動(dòng)力可分為兩種情況來(lái)計(jì)算。

當(dāng)機(jī)器人的手臂進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其主要計(jì)算公式為P驅(qū)=F摩+F慣。其中F摩表示在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的摩擦力，這里包括在空氣中的阻力以及各個(gè)零部件的摩擦力，F慣表示機(jī)械臂在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的慣性力矩。其大小可按下式計(jì)算；

F慣

其中G——人臂移動(dòng)部件的重量(公斤)，

g——重力加速度9.81(米/秒2)

ΔV——剛起步時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度

Δt——起動(dòng)或制動(dòng)所需的時(shí)間(秒)。

五、 總結(jié)

隨著人類社會(huì)的全面快速發(fā)展，現(xiàn)代化和智能化水平的不斷提高，人類社會(huì)和人們的生活日新月異。首先對(duì)國(guó)內(nèi)外采摘機(jī)械手的應(yīng)用進(jìn)行了分析，并對(duì)其工作原理進(jìn)行了分析。通過(guò)其工作原理，對(duì)機(jī)械手的各個(gè)部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對(duì)其受力進(jìn)行了分析。