抓取機械手的設計——應用于醫用藥水針劑瓶

朱曉紅

(連云港職業技術學院，江蘇連云港 222000)

抓取機械手的設計
——應用于醫用藥水針劑瓶

朱曉紅

(連云港職業技術學院，江蘇連云港 222000)

本文設計了一種兩自由度的并聯機械手實現對醫用藥水針劑瓶的抓取動作，對這種機械手位置、速度、受力做了分析，最后進行了藥水針劑瓶抓取機械手的結構設計。該機械手應該在醫用藥水針劑瓶以及其它瓶裝貨物的生產中有廣闊的應用前景和實用價值

藥水針劑瓶;機械手;結構設計;受力分析

在醫用藥水針劑瓶的生產過程中，為了提高生產效率，用機器人手作為針劑瓶的分揀設備來代替工人的勞動，這樣不僅大大提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度，而且還能夠提高分揀精度，減小生產錯誤率。

1.針劑瓶抓取機械手整體設計

該機構采用了P－(4－RRR)機構，如圖1所示，(a)為其原理圖，(b)為三維實體模型示意圖。

圖1 針劑瓶抓取機械手的原理圖及其三維實體模型

現取出其中一支A2B2C2分析，簡化后如圖2所示，設A2B2長l1，初始位置與y軸的夾角為α，B2C2長l2，初始位置與x軸的夾角為β，手指C2D2的長l3，初始位置與x軸的夾角為λ，D1點沿x負方向位移為b－c時，其擺過角度為θ。抓取過程中A2點x坐標不變，y方向負方向的坐標變化量為△y，由幾何關系推導得到

圖2 機械手第二分支簡圖

2.針劑瓶抓取機械手受力分析

手爪的受力分析主要是計算所需夾緊力F1和驅動力F，如圖3所示。抓取針劑瓶時所需的力最大，設針劑瓶重為G，手指和針劑瓶的摩擦系數為f，N為B2C2桿沿A2B2方向的力，F1為針劑瓶對C2D2桿的作用力，F2為針劑瓶對C2D2桿的摩擦力，則F2=fF1。以針劑瓶為研究對象，由力平衡原理得到

圖3 手爪的受力圖

則針劑瓶抓取機械手所需總理論驅動力為4F。

3.針劑瓶抓取機械手的結構設計

在針劑瓶抓取機械手的手指尖部加上橢球體狀指尖，在抓取過程中四個橢球體狀指尖相切，可以有效地防止在抓取針劑瓶過程中的脫落，如圖4所示。在圖3中，b表示針劑瓶長度值的1/2，c表示橢球體狀指尖的半徑，其它參數可根據需要選取。設計中以某針劑瓶為例進行計算，相關參數取為a=15mm，b=15mm，c=8mm，d=20mm，β =75°，λ =70°，l1=30mm，l2=40mm，l3=100mm將上述參數代入式(1)求得

△y=1.35mm

圖4 指尖部位截面圖

針劑瓶抓取機械手的驅動元件可以選取氣缸，也可以選用齒輪齒條機構，具體設計不在這里贅述。

本文設計了一種兩自由度的并聯機械手實現對醫用藥水針劑瓶的抓取動作，對這種機械手位置、速度、受力做了分析，最后進行了藥水針劑瓶抓取機械手的結構設計，從而完成了抓取機械手的設計。該機械手應該在醫用藥水針劑瓶以及其它瓶裝貨物的生產中有廣闊的應用前景和實用價值。

Design of a Manipulator for Grasping Applied in Picking Medical Injection Bottles

ZHU Xiao－hong
(Lianyungang Technical College，Lianyungang Jiangsu，222000)

This article designs a two－degree－freedom parallel manipulator to pick medical injection bottles.The location，speed and stress of this manipulator are first designed，and then its structure is designed.The manipulator is intended to apply widely in the manufacture of medical injection bottles and other bottles.

medical injection bottle;manipulator;structure design;stress analysis

TH12 < class="emphasis_bold">文獻標識碼：A

A

1671－3974(2012)02－0057－02

2012－02－13

朱曉紅(1977－)，女，碩士，連云港職業技術學院講師。研究方向：機械設計研究。