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工業機械手的整體機構設計

發表時間:2014-10-24 19:55 閱讀:
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    工業機械手能夠實現期望的抓取功能,易于控制,安全可靠,并能實現無損抓取。跟全驅動的多指手相比,欠驅動多指手具有結構簡單、體積小重量輕、驅動器數目少、成本低等特點,由于手指機構中存在起動力約束作用的扭簧,使手指具有對不同形狀物體的自適應的功能,并通過在接觸面上添加接觸力傳感器,實現最大接觸力的反饋控制,在不損傷工件表面的同時實現了可靠穩定的抓取。
    手指的數目直接決定了抓取物體時接觸點的個數。根據力學平衡原理,抓取物體時至少有2個相對的力或力偶作用于物體上,才能實現受力平衡。因此,二指機械手爪理論上已經可以用于抓取物體的操作任務,但是存在抓取穩定性不足以及可操作性差等問題,因為兩個接觸點并不能完全約束固定住物體,存在軸向轉動的趨勢,不能可靠穩定地抓取物體,因此二指機械手爪不是理想的手爪。
    具有兩個手指以上的機械手爪理論上都可以通過規劃實現力封閉而實現穩定抓取。人手具有5個手指,有很好的抓取穩定性和靈活性,但是在實際抓取中,并不需要用到全部5個手指,存在冗余手指。在實際應用中,手指越多,結構就越復雜,需要的傳感器、驅動器數目越多,控制策略也復雜,很難保證實時性。因此在滿足實用性的要求下,不應過分追求手指數目,在可以完成基本抓取操作功能要求的情況下盡可能取小。
    完成抓取并不需要用上全部5個手指,3個手指(拇指、中指、食指)理論上能完成所有的抓取動作,其他2個手指用以輔助抓取。從結構、控制簡化方面來說,手指數越少越好,工業機械手最低需要三個手指。
    在確定了手指數目之后,可以確定欠驅動機械手爪的整體機構設計方案。機械手爪機械結構由3個手指、手掌與機架、驅動系統,驅動傳動機構等構成。
    三個手指的工業機械手既能完成抓取的基本動作,而且減少了控制系統的要求,是工業機械手的發展方向之一。


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