机械臂的设计要求有哪些

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机械臂的设计要求有哪些

1.手臂要承载能力大，刚性好，重量轻。手臂的刚性直接影响手臂抓取工件时的平稳性、移动速度和定位精度。

如果刚性差，会造成手臂在垂直面内的弯曲变形和水平面内的侧向扭转变形，手臂会振动，或者工件在移动时被卡住无法工作。为此，手臂一般采用刚性好的导杆来增加手臂的刚性，各支撑和连接件的刚性也要有一定的要求，以保证能承受所需的驱动力。

2.手臂的移动速度要合适，惯性要小。机械手的移动速度一般根据产品的生产节奏来确定，但一味追求高速度是不可取的。当手臂从静止状态达到正常运动速度时开始，手臂停止时停止。

速度变化过程就是速度特性曲线。手臂自重越轻，其起停的稳定性越好。

3.手臂动作要灵活。

手臂结构要紧凑，这样手臂动作才能轻快灵活。在动臂上增加滚动轴承或采用滚珠导轨也能使动臂轻快平稳地运动。此外，对于悬臂机械手，还需要考虑部件在臂上的布置，即计算部件移动到旋转、升降和支撑中心时臂的偏重力矩。

偏重扭矩对手臂运动非常不利。扭矩受力过大会造成手臂振动，举的时候会有低头的现象，也会影响动作的灵活性。严重的情况下，手臂和立柱会被卡住。

因此，在设计力臂时，尽量使力臂的重心通过转动中心，或尽可能靠近转动中心，以减少偏转力矩。对于两臂同时操作的机械手，两臂的排列应尽可能对称于中心，以达到平衡。

4.位置精度高。为了获得机械手的高位置精度，除了采用先进的控制方法外，在结构上还应注意以下问题:

1.机械手的刚度、重量力矩、惯性力和缓冲作用直接影响手臂的位置精度。

2.增加设定装置和行程检测机构。

3.合理选择机械手的坐标形式。该矩形机械手定位精度高，结构和运动简单，误差小。旋转运动引起的误差是放大时的尺寸误差。

拐角位置固定时，手臂伸得越长，误差越大。由于关节式机械手结构复杂，手端的定位由各关节的相互角度决定，其误差是累积误差，因此其精度较差，位置精度更难保证。

机械手臂的设计要求

1.手臂应承载能力大、刚性好、自重轻手臂的刚性直接影响到手臂抓取工件时动作的平稳性、运动的速度和定位精度。如刚性差则会引起手臂在垂直平面内的弯曲变形和水平面内侧向扭转变形，手臂就要产生振动，或动作时工件卡死无法工作。

为此，手臂一般都采用刚性较好的导向杆来加大手臂的刚度，各支承、连接件的刚性也要有一定的要求，以保证能承受所需要的驱动力。

2.手臂的运动速度要适当，惯性要小机械手的运动速度一般是根据产品的生产节拍要求来决定的，但不宜盲目追求高速度。手臂由静止状态达到正常的运动速度为启动，由常速减到停止不动为制动，速度的变化过程为速度特性曲线。手臂自重轻，其启动和停止的平稳性就好。

3.手臂动作要灵活手臂的结构要紧凑小巧，才能做手臂运动轻快、灵活。

在运动臂上加装滚动轴承或采用滚珠导轨也能使手臂运动轻快、平稳。此外，对了悬臂式的机械手，还要考虑零件在手臂上布置，就是要计算手臂移动零件时的重量对回转、升降、支撑中心的偏重力矩。偏重力矩对手臂运动很不利，偏重力矩过大，会引起手臂的振动，在升降时还会发生一种沉头现象，还会影响运动的灵活性，严重时手臂与立柱会卡死。

所以在设计手臂时要尽量使手臂重心通过回转中心，或离回转中心要尽量接近，以减少偏力矩。对于双臂同时操作的机械手，则应使两臂的布置尽量对称于中心，以达到平衡。

4.位置精度高机械手要获得较高的位置精度，除采用先进的控制方法外，在结构上还注意以下几个问题:

1.机械手的刚度、偏重力矩、惯性力及缓冲效果都直接影响手臂的位置精度。

2.加设定位装置和行程检测机构。

3.合理选择机械手的坐标形式。直角坐标式机械手的位置精度较高，其结构和运动都比较简单、误差也小。

而回转运动产生的误差是放大时的尺寸误差，当转角位置一定时，手臂伸出越长，其误差越大；关节式机械手因其结构复杂，手端的定位由各部关节相互转角来确定，其误差是积累误差，因而精度较差，其位置精度也更难保证。

5.通用性强，能适应多种作业；工艺性好，便于维修调整以上这几项要求，有时往往相互矛盾，刚性好、载重大，结构往往粗大、导向杆也多，增加手臂自重；转动惯量增加，冲击力就大，位置精度就低。因此，在设计手臂时，须根据机械手抓取重量、自由度数、工作范围、运动速度及机械手的整体布局和工作条件等各种因素综合考虑，以达到动作准确、可靠、灵活、结构紧凑、刚度大、自重小，从而保证一定的位置精度和适应快速动作。此外，对于热加工的机械手，还要考虑热辐射，手臂要较长，以远离热源，并须装有冷却装置。

对于粉尘作业的机械手还要添装防尘设施。

机械手臂的结构形式

水平多关节机械手臂一般有三个主自由度，Z1转动，Z2转动，Z移动。通过在执行终端加装X转动，Y转动可以到达空间内的任何坐标点。

直角坐标系机械手臂有三个主自由度。X移动，Y移动，Z移动组成，通过在执行终端加装X转动，Y转动，Z转动可以到达空间内的任何坐标点。右图即为常见的构造形式之一，对于工业应用来说，有时并不需要机械手臂具有完整的六个自由度，而只需其中的一个或几个自由度。直角坐标系机械手臂可以由单轴机械手臂组合而成。单轴机械手臂作为一个组件在工业中应用广泛。

下图为单轴机械手臂。单轴机械手臂的组件化大大降低了工业设计的成本，因专业*商拥有良好的质量保证和批量生产的优势，使用组件比自行设计机械手臂更具优势。常见的直交机械手组合有悬臂式，龙门式，直立式，横立式等样式。

机械臂有哪些零部件组成 大致结构是什么样的？

手臂是机械手执行机构中的重要部件，它的作用是将被抓取物送到给定位置的方位上，因而一般的机械手臂有三个自由度，即手臂的伸缩、左右回转和升降或俯仰运动。手臂的左右回转和升降运动是通过立柱来完成的，手臂的各种运动通常由驱动机构如油缸或气缸和各种传动机构来实现，手臂的结构、工作范围、灵活性以及臂力和定位精度等都直接影响机械手的工作性能，所以必须根据机械手的抓取重量、运动形式、自由度数、运动速度以及定位精度的要求来设计手臂的结构型式。

按手臂的结构型式区分有单臂、双臂及悬挂式。
按手臂的运动员形式区分:有直线运动的，回转运动的，上下摆动的，复合运动的。不同的结构型式和运动形式的手臂其结构和和所用零部件有所不同，具体内容太多，没时间，在这里不可能详解。

6轴关节机器人的机械结构组成是怎样的?

六轴关节机器人的机械结构:六个伺服电机直接通过减速器、同步带轮等驱动六个关节轴的旋转。六轴工业机器人一般有6个自由度，常见的六轴工业机器人包含旋转S轴，下臂L轴、上臂U轴、手腕旋转R轴、手腕摆动B轴和手腕回转T轴。

多关节机器人与人的手臂相类似，其特点是能象人手那样地灵活动作。例如，遇到障碍物时，多关节机器人能绕过障碍物达到目标处，对此，一般的极座标或圆柱坐标型的工业机器人是难以做到的。又如要求完成某些特殊运动摇曲柄运动时，多关节机器人也更容易完成。多关节机器人还可象人手那样，用最少的时间从一点移动到另一点。如果在多关节机器人手部和腕部装上触觉和力的传感器，它就能做更多、更复杂的工作。

如何*机械手臂抓球？我们需要画出具体的传动结构，如：机械臂是如何伸缩，机械抓如何开合。

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