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工业机械手的自由度和座标型式讲解

发表时间:2016-06-29
导读:分析机械手的手臂、手腕、手指等部件的本身和它们之间的关系,不外乎是由一组相互联系着的构件和运动副所组成,这些运动副又可以分为只有一个自由度的回转副和移动副或有三个自由度的球面副。

伽达机械手配件讯:工业机械手的自由度和座标型式讲解1、工业机械手的自由度:自由度是机械手设计的主要参数,每一个构件(即运动件)相对固定坐标系所。

具有的独立运动称为自由度。每一个构件相对固定坐标系最多可有六个自由度即沿X、Y、Z三个方向独立的往复运动和绕X、Y、Z轴的三个独立的回转运动。

两个构件组成相对运动的联接称为运动副,对相对运动加以限制的条件即为约束条件。因为,组成运动副的各构件的运动是受到约束的,不能任意运动,必须按照人们预定的规律而运动。

分析机械手的手臂、手腕、手指等部件的本身和它们之间的关系,不外乎是由一组相互联系着的构件和运动副所组成,这些运动副又可以分为只有一个自由度的回转副和移动副或有三个自由度的球面副。

所谓工业机械手的自由度就是整机、手臂和手腕相对于固定坐标所具有的独立运动。有几个独立运动就有几个自由度。手指的抓取动作或吸盘的吸放动作一般不记在自由度数目内。

工业机械手自由度数的多少,决定着工业机械手动作多样化的程度。一般为了确定被抓取对象在空间的位置和方位?(即姿势),需要有六个自由度。但实际上由于有些工件或工具具有对称性或放置状态一定,往往并不需要工业机械手都具有六个自由度。

工业机械手的自由度数越多。它的动作越灵活,应用越广,但同时也使控制系统和机械结构越复杂,定位精度难以保证,整机的造价高,自重大。所以,在设计工业机械手时,应按照生产实际需要选用最少的自由度数。目前国内外现有的工业机械手的自由度数目多数为2—5个。

2、座标型式:按机械手手臂的不同运动形式及其组合情况,其座标型式可以分为下列几种:

(1)直角坐标式:其手臂的运动系由三个直线运动所组成,即沿直角座标系的X轴的伸缩、沿Z轴的升降、沿Y轴的横移。这种座标型式的机械手称为直角座标式机械手。

它的特点是结构简单,定位精度高,适用于主机位置成行排列的场合。但是由于占地面积大而工作范围小以及灵活性差,限制了它的使用范围。

(2)圆柱座标式:其手臂的运动系由两个直线运动和一个回转所组成,即沿直角座标系的X轴的伸缩、沿Z轴的升降和绕Z轴的回转。

这种座标型式的机械手称为圆柱座标式机械手。它与直角坐标式相比较,占地面积小而活动范围小,结构简单,并能达到较高的定位精度,因此应用较广泛,但是由于机械手结构的关系,沿Z轴方向移动的最低位置受到限制,故不能抓取地面上的物件。

(3)球座标式:其手臂的运动系由一个直线运动和两个回转所组成,即沿X轴的伸缩、绕Y轴的俯仰和绕Z轴的回转。这种座标型式的机械手称为)球座标式机械手。

    这种机械手手臂的俯仰运动能抓取地面上的物件,为了使手部能适应被抓取物件方位的要求,常常设有手腕上下摆动,使其手部保持水平位置或其它状态。

这种型式的机械手手臂具有动作灵活,占地面积小而工作范围大等特点,它使用于沿轴伸缩方向外作业的传动形式。但是结构复杂,此外,手臂摆角的误差通过手臂会引起手部中心处的误差放大。

(4)关节式:其机械手的运动类似人的手臂可作几个方向的转动,它由大小两臂和立柱等组成,大小两臂之间的联动为肘关节,大臂与立柱之间的联接为肩关节,各关节均由铰链构成以实现转动,手臂的运动系由三个回转运动所组成,即大臂的俯仰、小臂俯仰和大臂的回转。

这种座标型式的机械手称为关节式机械手。它的特点是工作范围大,动作灵活,通用性强,能抓取靠近机座的物件,并能绕过机体和工作主机之间的障碍物去抓取物件,此为其它型式的机械手不可比拟的优点。

但是关节式机械手的手指定位是由各个关节相互转角来决定的,所以定位精度较差,另外,控制装置和机械机构比其它型式的机械手均复杂。

机械手座标型式的正确选择,要通过座标型式方案的比较来确定。在拟定座标型式方案时,又须根据现场具体生产情况和工艺、精度、安装空间的要求,结合各种座标型式的特点来分析比较,确定比较合理的座标型。

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