多功能六軸機(jī)器人機(jī)械手臂在工程機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用研究

摘要：機(jī)械手臂屬于應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)之一，其能夠達(dá)到良好的制造精密效果，具有可靠的應(yīng)用價(jià)值。因此，需要針對(duì)機(jī)械手臂在機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行深入研究，明確其發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)類型、結(jié)構(gòu)需求等多個(gè)重要細(xì)節(jié)，為進(jìn)一步推廣與改進(jìn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械手臂;機(jī)械工程;技術(shù)應(yīng)用

1、我國(guó)機(jī)械手臂的應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)應(yīng)用機(jī)械手臂進(jìn)行生產(chǎn)制造的時(shí)間較晚，整體研究與設(shè)計(jì)規(guī)劃僅5～6 年，仍然處于模仿學(xué)習(xí)的階段，對(duì)技術(shù)原理的細(xì)節(jié)尚未完全掌握。在這種情況下，機(jī)械手臂在機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用效果還存在較大的提升空間，需要結(jié)合相關(guān)資料與科研內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)與改進(jìn)，使其能夠達(dá)到良好的生產(chǎn)制造標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)械手臂的研究涉及位移路線、動(dòng)力分配、系統(tǒng)調(diào)控等多方面內(nèi)容，技術(shù)難度較高，規(guī)劃結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。[1]根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)機(jī)械手臂的應(yīng)用與生產(chǎn)狀況仍然處于較為落后的狀態(tài)，設(shè)備的數(shù)量稀少，但增長(zhǎng)速度較快。這一特征表明我國(guó)機(jī)械手臂的應(yīng)用市場(chǎng)較為廣闊，對(duì)相關(guān)技術(shù)以及生產(chǎn)制造存在著龐大的需求。但是，機(jī)械手臂行業(yè)的核心資源欠缺對(duì)市場(chǎng)的發(fā)展造成了嚴(yán)重的限制，導(dǎo)致其設(shè)計(jì)與應(yīng)用頻頻遇到障礙。

2、機(jī)械手臂的優(yōu)點(diǎn)分析

機(jī)械手臂的發(fā)明采用了仿生技術(shù)，它仿照人類的手臂運(yùn)動(dòng)，機(jī)械手臂的末端執(zhí)行器是特殊材料制成的手指。機(jī)械手臂包括伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)械框架部分、控制系統(tǒng)、不同種類的傳感器等。機(jī)械手臂的關(guān)節(jié)可以使機(jī)械手臂改變運(yùn)動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)大范圍的運(yùn)動(dòng)，改變機(jī)械手的位置。機(jī)械手負(fù)責(zé)控制工程材料。機(jī)械手臂的能力強(qiáng)于人類的手臂，機(jī)械手臂的自由度高于人類手臂，可以在三維空間內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)，因此可以達(dá)到人類手臂觸碰不到的位置。機(jī)械手臂在人類手臂的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，有許多品種，適應(yīng)于不同的工作。

3、機(jī)械手臂在機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式

機(jī)械手臂通常包括四個(gè)主要部件，即爪部、腕部、臂部、機(jī)身。爪部需要利用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作信號(hào)，實(shí)現(xiàn)手抓或末端張合的效果。而腕部主要負(fù)責(zé)連接爪部與機(jī)械臂部分，能夠改變夾持部件的位置，具有高度靈活性，整體慣性級(jí)別較低。臂部屬于機(jī)械手臂的核心部分，能夠發(fā)揮支撐作用，并負(fù)責(zé)傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)功能。如果臂部設(shè)計(jì)不合理，便會(huì)導(dǎo)致機(jī)械手臂整體應(yīng)用效果受到負(fù)面影響。[2]機(jī)身主要負(fù)責(zé)支撐結(jié)構(gòu)，同樣屬于傳動(dòng)手臂的構(gòu)件之一，功能性較強(qiáng)。由于臂部的設(shè)計(jì)較為關(guān)鍵，因此需要針對(duì)機(jī)械手臂的相關(guān)區(qū)域進(jìn)行深入分析，明確基礎(chǔ)原則與細(xì)節(jié)，以達(dá)到理想的應(yīng)用目標(biāo)。

3.1 大臂段關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)

機(jī)械手臂的大臂段關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)流程中，應(yīng)當(dāng)針對(duì)支撐的桿件與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)大臂部分采取密封圈設(shè)計(jì)方式，盡可能提高整體應(yīng)用效果，降低出現(xiàn)問(wèn)題的概率。通常情況下，O 型密封圈屬于較為優(yōu)秀的選擇之一。這一類型的密封圈整體結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，能夠達(dá)到緊密的結(jié)合效果。同時(shí)，其重量輕，可以有效發(fā)揮自密封功能。合理利用 O 型密封圈，能夠達(dá)到良好的處理目標(biāo)，有利于降低泄露級(jí)別，實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀的阻力條件。O 型密封圈的內(nèi)徑設(shè)計(jì)需要符合基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，并重視對(duì)截面直徑的規(guī)劃，防止出現(xiàn)意外情況。關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)的外部區(qū)域應(yīng)當(dāng)利用端蓋密封方式進(jìn)行操作，使回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)可以得到良好的軸承防護(hù)效果。接觸性密封屬于最佳應(yīng)用類型，其能夠保證密封圈與周邊區(qū)域不存在縫隙情況，并與零件實(shí)現(xiàn)直接接觸的效果，有利于降低損耗。但是，其對(duì)速度存在一定程度的要求，應(yīng)當(dāng)在低速或中速的條件下進(jìn)行應(yīng)用。

3.2 機(jī)械手臂組合

機(jī)械手臂在機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程中，還需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合設(shè)計(jì)，確保其能夠達(dá)到良好的處理效果。常規(guī)條件下，機(jī)械手臂的組合設(shè)計(jì)主要包括機(jī)械手與機(jī)械臂兩個(gè)部分。機(jī)械手又分為夾爪取軸、傾斜軸、旋轉(zhuǎn)軸三個(gè)部分，機(jī)械臂的組合分為上部與下部?jī)蓚€(gè)區(qū)域。為了達(dá)到良好的下降與伸展效果，機(jī)械臂需要采用上部帶動(dòng)下部的方式進(jìn)行處理，確保傳動(dòng)基板能夠達(dá)到良好的應(yīng)用質(zhì)量。機(jī)械手臂需要針對(duì)手部區(qū)域開展深入組合設(shè)計(jì)，確保其伸展與垂直運(yùn)動(dòng)需求能夠通過(guò)聯(lián)動(dòng)裝置達(dá)到良好的處理目標(biāo)。

4、總結(jié)

時(shí)代在發(fā)展，科技在進(jìn)步，機(jī)械手臂的發(fā)展變化也越來(lái)越大。近年來(lái)，我國(guó)更加重視機(jī)械手臂在機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用研究。在科技迅速發(fā)展的今天，在工業(yè)制造方面對(duì)智能化自動(dòng)化的要求也越來(lái)越高，機(jī)械制造業(yè)要抓住發(fā)展機(jī)遇，敢于創(chuàng)新，敢于挑戰(zhàn)，努力發(fā)展智能機(jī)械產(chǎn)品，對(duì)機(jī)械制造方面的難題要不懈鉆研，推進(jìn)我國(guó)智能機(jī)械手臂行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 羅昕.機(jī)電自動(dòng)化控制系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)[J].南方農(nóng)機(jī)，2020.

[2] 黃通科.智能化技術(shù)在機(jī)械工程中的運(yùn)用分析[J].建材與裝飾，2019.

作者簡(jiǎn)介：夏明（1996.05-），山東交通學(xué)院本科學(xué)生，指導(dǎo)老師：李光。