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手臂是工業(yè)機(jī)器人的主要執(zhí)行部分,工業(yè)機(jī)器人的手臂通常具有2-3個(gè)自由度,即伸縮,轉(zhuǎn)動(dòng),俯仰或抬起。專(zhuān)用機(jī)械手的手臂通常具有1-2個(gè)自由度,即伸縮,轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)。臂的總重量相對(duì)較大,并且力通常更復(fù)雜。在移動(dòng)時(shí),它直接承受手腕,手和工件(或工具)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)載荷。特別是在高速移動(dòng)時(shí),會(huì)產(chǎn)生很大的慣性力(或慣性矩),從而造成沖擊并影響定位精度。臂的活動(dòng)部分的重量直接影響臂結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度。專(zhuān)用機(jī)械手的手臂通常直接安裝在主機(jī)上,工業(yè)機(jī)器人的手臂通常與控制系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一起安裝在機(jī)身(即底座)上。機(jī)身可以固定或行走,可以沿著地面或軌道移動(dòng)。
手臂的結(jié)構(gòu)必須根據(jù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)形式,抓握重量,運(yùn)動(dòng)自由度,運(yùn)動(dòng)精度和其他因素來(lái)確定。同時(shí),設(shè)計(jì)必須考慮諸如手臂的力,油(氣)缸和導(dǎo)向裝置的布置以及內(nèi)部管路和手腕的連接形式等因素。因此,設(shè)計(jì)手臂時(shí)通常應(yīng)注意以下要求。
1、剛性應(yīng)大。為了防止手臂在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中過(guò)度變形,應(yīng)該合理選擇手臂的橫截面形狀。工形截面的彎曲剛度通常大于圓形截面的彎曲剛度,并且中空管的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度遠(yuǎn)大于實(shí)心軸的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。因此,鋼管通常用作臂桿和導(dǎo)桿,工字鋼和槽鋼用作支撐板。
2、良好的指導(dǎo)。為了防止在手臂直線運(yùn)動(dòng)時(shí)手臂沿運(yùn)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn),有必要設(shè)置導(dǎo)向裝置,或者設(shè)計(jì)成正方形或花鍵形的手臂。
3、分重力矩應(yīng)較小。所謂的部分重力力矩是指臂的重量支撐旋轉(zhuǎn)軸而產(chǎn)生的靜態(tài)力矩。為了提高機(jī)器人的速度,需要盡可能地減小臂的移動(dòng)部分的重量,以減小偏置力矩和整個(gè)臂相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的慣性矩。
4、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),定位精度高。由于臂的移動(dòng)速度越高,重量越重,由慣性力引起的定位前的沖擊越大,因此該運(yùn)動(dòng)既不穩(wěn)定又定位精度不高。因此,臂的活動(dòng)部分的重量應(yīng)最小化以使結(jié)構(gòu)緊湊和輕便。同時(shí),應(yīng)采取某種形式的緩沖措施。
