航空工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)

賈潔?王剛

[摘 要]本文主要寫了關(guān)于在航空領(lǐng)域方面的機(jī)械手的發(fā)展情況，設(shè)計(jì)分析了關(guān)于機(jī)械手上面的機(jī)械部分，也大概寫了關(guān)于組成機(jī)械手的結(jié)構(gòu)。

[關(guān)鍵詞]航空工業(yè)；機(jī)械手；設(shè)計(jì)

到現(xiàn)在為止，在各項(xiàng)制造的相關(guān)行業(yè)中都有利用到航空上面的工業(yè)機(jī)械手，比如在制造電器的企業(yè)、制造汽車的企業(yè)以及加工塑料的企業(yè)等都有對該機(jī)械手的利用。當(dāng)社會上面生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，在該機(jī)械手的性質(zhì)以及使用的功能都獲得了很大的進(jìn)步，所以，對于該機(jī)械手需要利用到的地方會越來越多。

一、航空工業(yè)機(jī)械手的發(fā)展現(xiàn)狀

1.驅(qū)動方式發(fā)展現(xiàn)狀

目前全球基本上都是使用電機(jī)驅(qū)動的辦法來使用航空的機(jī)械手的。利用電動驅(qū)動以后的機(jī)械手都擁有準(zhǔn)確度高，、有很大的驅(qū)動力、相比于其他方式出來的機(jī)械手反應(yīng)快的有點(diǎn)等。如果要使用電動驅(qū)動，那么就必須減速，然而，減速機(jī)構(gòu)的成本很大，所以相比于其它的方式，電動驅(qū)動的方式會需要比較大的成本，因此就會減少它在各個(gè)領(lǐng)域中使用的范圍。同時(shí)，氣動驅(qū)動技術(shù)也在不斷的發(fā)展壯大，同時(shí)它具備了很多的有點(diǎn)是其他的方式所沒有的，比如它的性價(jià)比很高、結(jié)構(gòu)比較簡單、沒有什么污染、成本很低、比較能抗干擾等，所以現(xiàn)在有很多的航空機(jī)械手都開始使用氣動驅(qū)動。

2.定位精度發(fā)展現(xiàn)狀

在剛開始發(fā)展氣動驅(qū)動技術(shù)的時(shí)候，其技術(shù)不高，所以用該技術(shù)制造出來的機(jī)械手不能夠很準(zhǔn)確的進(jìn)行定位，所以不能在任何一個(gè)地方起飛停止，只能夠依據(jù)兩個(gè)氣缸的終點(diǎn)來進(jìn)行定位，還有一種辦法就是利用多位的氣缸，但是這種氣缸定位的長度也是根據(jù)行程來確定的，所以和不使用多位的氣缸一樣還是不能夠讓機(jī)械手能夠隨意的起飛和停止。還有一種很復(fù)雜的現(xiàn)象就是如果你需要多定位一個(gè)位置，那么就需要再重新加入一個(gè)多位的氣缸并且之前的氣缸的位置也需要重新設(shè)計(jì)和確定。

二、航空工業(yè)機(jī)械手的組成

現(xiàn)在航空上使用的機(jī)械手大多都是由幾個(gè)系統(tǒng)組成的，如：驅(qū)動、控制、定位等系統(tǒng)組成的，另外還有一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中，控制系統(tǒng)是整個(gè)機(jī)械手組成系統(tǒng)中最重要的部分，他最主要的功能就是能夠讓機(jī)械手聽指令地完成每一個(gè)提前設(shè)定好的動作。到現(xiàn)在為止，航空上使用的機(jī)械手中的控制系統(tǒng)大多都是由定位和主控系統(tǒng)組成的。

機(jī)械手中的另一個(gè)組成部分是驅(qū)動系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)動力的裝置，它最重要的功能就是為執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供能量源，它的組成部分是動力源以及一些輔助的裝置。到現(xiàn)在為止，市面上大部分的航空業(yè)機(jī)械手基本上都是使用電力、氣壓、液壓和機(jī)械等方式進(jìn)行驅(qū)動的。在整個(gè)機(jī)械手的操作過程中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是最后用來執(zhí)行之前實(shí)施的各項(xiàng)命令的，它的主要功能就是用來取工件和送工件，現(xiàn)在市面上基本上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)都是夾鉗、吸盤、手抓這幾個(gè)方式。

在整個(gè)機(jī)械手的組成部分當(dāng)中，用來進(jìn)行定位的系統(tǒng)是位置檢測的系統(tǒng)，它主要的功能就是用來測量執(zhí)行就夠準(zhǔn)確的執(zhí)行為止，然后把這個(gè)位置的消息及時(shí)地反應(yīng)給控制系統(tǒng)，之后控制系統(tǒng)就會把這個(gè)給回來的位置信息與之前給定的位置做對比，這樣就可以立即修改機(jī)械手的位置信息用來準(zhǔn)確的確定位置。

三、機(jī)械部分的設(shè)計(jì)

1.手部

這是一個(gè)可以抓取工具的組成部分，它是組成機(jī)械手一個(gè)很重要的部分，它的速度，準(zhǔn)確性和抓取東西的牢靠度是決定機(jī)械手性能的重要指標(biāo)。

首先我們對手部的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定。手部的組成部分是手指上的驅(qū)動裝置和手指上的傳力機(jī)構(gòu)組成的，手部可以分為不同的形式，我們可以按照它的形狀、尺寸以及材料等性質(zhì)進(jìn)行分類，這種機(jī)械手的組成手部是手指式的。手指式的機(jī)械手手部是可以利用手部打開和關(guān)起來的過程將工件抓起和放下的，我們可以把手指式分成回轉(zhuǎn)型的和平移型的，這是按照手指運(yùn)動的方式不同進(jìn)行分類的。同時(shí)回轉(zhuǎn)性的手指式可以分成雙支點(diǎn)的形式和單支點(diǎn)的形式。

其次我們在設(shè)計(jì)機(jī)械手的過程中應(yīng)當(dāng)考慮到一些問題：第一個(gè)是手部應(yīng)當(dāng)要有足夠大的握力來抓取東西，在達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候我們應(yīng)當(dāng)將抓取物的重力和運(yùn)輸過程當(dāng)中會行程的動載荷考慮在內(nèi)。第二個(gè)是需要設(shè)定一些開閉的范圍，這個(gè)設(shè)定的數(shù)值是有抓取物的大小決定的，同時(shí)我們需要將抓取時(shí)的運(yùn)動路線和方向考慮在內(nèi)。第三個(gè)是我們需要保證抓取物能夠在手指里面進(jìn)行精確的定位。第四個(gè)是我們需要滿足手部設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的緊湊，使它盡可能的輕，這樣就可以幫助手部的運(yùn)動。最后我們需要考慮的就是設(shè)計(jì)得手部能不能在各種情況下的實(shí)用性。

2.手腕

機(jī)械手的手腕是在手和手臂之間的，它的主要功能是用來調(diào)整方向的。這種姐攜手可以隨便調(diào)整方向。

3.手臂

機(jī)械手的手臂部分是很重要的執(zhí)行組成部分，它主要的功能是用來支撐手部從而使刀的位置進(jìn)行改變。它的運(yùn)動范圍是有臂部運(yùn)動的方式?jīng)Q定的。所以它的運(yùn)動以及結(jié)構(gòu)的方式能夠影響機(jī)械手工作的能力，在設(shè)計(jì)得時(shí)候需要注意這幾點(diǎn)：

第一，手臂的剛度需要非常好，所以可以選用空心的桿來制作手臂，同時(shí)可以使用工字型的鋼來確保它的剛度。

第二，手臂需要比較小的偏重力矩，所以在設(shè)計(jì)得過程中需要將手臂每一部分的質(zhì)量均勻的分布，這樣才能減少它的重力矩。

現(xiàn)在，機(jī)械手在自動生產(chǎn)的過程當(dāng)中已經(jīng)被經(jīng)常的使用，并且已經(jīng)可以將它用在對技術(shù)要求比較高的領(lǐng)域里面，是一個(gè)新的技術(shù)。機(jī)械手不能像人的手一樣活動自如，但是它不知疲倦，可以周而復(fù)始的進(jìn)行工作，所以已經(jīng)有很多地方開始重視它，并且將它使用在越來越廣泛的地方。

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