浅析工业机械手的手指结构设计

作者:admin日期:2017年10月26日 13:48

   由于工业机械手手爪的手指部分的尺寸较小,结构紧凑,将电机的驱动力传递到手指上,需要考虑到空间尺寸以及力的传递效率等因素。因此,手指的驱动力传动方式也需要加以仔细研究。

 

  驱动手指机构传递动力的方式目前主要采用绳索和滑轮机构和凸轮机构,也可以采用钢丝软轴加螺旋传动或者四连杆传动。虽然采用绳索加滑轮的驱动方法比较常用,容易实现远距离动力传送,机构也不复杂,摩擦较小,经济实用。但绳索张力会导致传动滞后以及运动传递误差,张力过大会拉断绳索并且由于只能受拉力回程控制困难,同时由于绳索可能布置不当产生附加力和力矩,产生运动精度增加控制难度。

工业机械手.png

  采用四连杆的传动机构,优点是构造简单、易于制造,刚性传动出力大,没有滞后性,可以通过几何约束定位,传动可靠精度高,能够承受较大的载荷,可以同时受压和受拉,可以满足实现多种运动规律和轨迹的要求,缺点是使得手指体积相应变大。采用其他的方式传动也会有与绳索加滑轮的驱动方法相类似的抓取力过小、效率低、损耗大等问题,而连杆传动动力输出大,抓取可靠,效率高。所以采用2组串联的四连杆机构作为欠驱动机构。

 

  关节手指机构具有三个自由度,在只有一个驱动器工作的情况下,存在2个欠驱动度。在其具有的多自由度中,只有一个为驱动自由度,在工作时保持一个自由度,即工作自由度,其他自由度均为条件自由度,即在工作之前就被约束掉了。近指关节没有接触物体时,该关节与基座的转动自由度是工作自由度,其他2个关节的转动自由度被扭簧约束,整个手指绕基座转动,直到近指关节接触物体。近指关节接触物体之后,受到接触封闭力的约5作用,近指关节的自由度被约束掉了,变成条件自由度,而中指关节的转动自由度则在不断增大的驱动力作用下被释放,变成工作自由度,机构自由度仍为1,手指机构按确定的运动规律工作,直到中指关节接触物体。

 

  当中指关节接触物体之后,该关节自由度也被约束掉,也变成条件自由度,继续增大驱动力,释放远指关节的自由度,直到远指关节接触物体,稳定的抓取物体,完成包络抓取动作。工业机械手手指结构对机械手完成工业过程至关重要。不仅要能够有效准确地抓取工件,还要尽可能减轻控制的复杂程度,大大提高机械手的工作效率。


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