機械手臂在機械工程技術領域的應用探究

何兆峰

摘要：當前，我國經濟發展速度逐漸加快，工業制造的需求出現了大幅上升的趨勢，傳統人力生產已經無法跟上基礎標準，容易導致經濟效益下降。因此，需要采用機械工程技術，對傳統生產線進行技術革新，使其能夠得到良好的優化與改進，達到增強生產效率的目標。機械手臂屬于應用較為廣泛的技術之一，其能夠達到良好的制造精密效果，具有可靠的應用價值。

關鍵詞：機械手臂;機械工程技術領域;應用

引言

在我國社會經濟高速發展的背景下，機械制造所體現出的價值越來越重要。將計算機技術以及新型通信技術作為基礎，機械制造工作的自動化與智能化趨勢愈加顯著，對傳統上的機械制造設備實施自動化改造，能夠進一步促使其工作效率和工作質量得到提升，同時更加有利于推進我國現代化建設的進程。但是根據目前的情況來看，我國機械制造自動化方面的相關技術尚不成熟，在能耗消耗控制上的難度較高，所以如何在機械制造自動化中實現機械手臂運用已經成為相關工作人員開展研究的重點項目。

一、國內機械手臂發展概況

在國內對兩條機械臂機器人的科研只有十幾年的時間，尚處于模仿和學習階段。也可以這樣說，我國對于兩條機械臂機器人的研究才剛開始接觸。由于受到相關資料和科研要求的限制，當前國內對兩條機械臂機器人的科研大多就相關行動路線規劃、動力學及調控這些內容。根據相關統計，幾年前我國雙機械臂機器人行業生產情況并不樂觀，2014年僅僅只有8臺，2015年訂單變為50臺，之后便是以翻倍的速度上漲，2016年為122臺，2017年更是達到了220臺。雖然我國有著廣大市場，但是綜合分析，由于我國在雙機械臂機器人領域或者說在工業機器人行業的基礎技術，行業資源，核心技術都比較欠缺，應用不是很廣泛。

二、機械制造與自動化研發的發展現狀

在我國的產業機構之中，機械制造業一直都占據著主要的地位，至今為止仍然是我國國民經濟發展的重要支柱之一。隨著是時代的發展和科技水平的不斷提升，機械制造業正不斷向自動化的方向進行發展。將自動化應用于機械制造當中，不僅能夠促使機械制造產業的生產效率得到提升，還能夠帶動制造業的整體水平得到提高。但是根據目前的情況來看，我國機械制造業并未完全實現轉型，其發展模式仍然處于較為陳舊的階段，存在顯著的高耗能、低產出的特點。但是從能源資源方面來看，我國存在嚴重的短缺情況，在整個社會積極倡導節能減排的背景下，機械制造行業必須積極對當前的發展模式進行轉變，在機械制造與自動化研發當中對技能理念進行徹底的貫徹，強化對于節能環保技術的發展，在機械制造和自動化的各個環節中對環保理念進行滲透，為機械制造以及自動化產業競爭力的提升打下建立基礎，從而促進機械制造和自動化的健康、可持續發展。

三、機械手臂的機械結構

分析工業機器人機械手臂的發展歷程可以了解到，以往所用的機械設備使用空間會比較大，這就使得這部分機械設施不能投入到一些生產面積較為狹窄的工業場所內，或者將其應用到一些小規模車間當中。但是，隨著我國現代科學技術水平的提升，特殊工業生產場合要盡可能的解放勞動力。所以，需要研發出功能更加靈活且自由度較高、對于空間使用面積要求比較小的機械手臂，同時還需要豐富并調整機械手臂的結構及功能。機械結構是機械手臂設計核心的內容，想讓對手臂的使用流程及效率進行合理化的管控，就需要分析該類型手臂的機械結構，探究這類手臂實際動力的傳遞方式以及動力源等。一般狀況下，其對于電路傳動依賴性較高的機械手臂應用范圍及頻率會更加的廣泛，繩索式以及齒輪式的動力傳遞方式應用前景較為廣闊。在該階段，齒輪式是電路傳動機械手臂當中應用價值較高的一類結構，這類結構布局較為緊湊，且靈敏度會比較高，承載力比較強，能夠發揮出較強的優勢。但是這類手臂在使用時期，通常要進行減速。所以，其占據的空間會比較大，存在一些質量性方面的缺陷性問題。當前，我國電力電氣技術的發展速度會比較快，這就使得一些機械手臂特殊關節結構當中會增設相應的電機，這會讓機械手臂的運行更加的穩固，同時還可以提高該類手臂運作的精確程度。

四、機械手臂在機械工程技術領域的應用類型

（一）直角坐標型機械手臂

機械手臂在機械工程技術領域應用過程中，直角坐標型機械手屬于較為常見的類型之一。這一類型的機械手臂具有良好的精確度，對位置的掌控也處于較為優秀的級別。其工作空間變動不會影響其他參數，能夠輕松達到良好的應用與制造效果。但是，直角坐標型機械手臂的位移與操作空間較為狹小，在進行收回操作的過程中，由于本身的結構與條件限制，還需要進行反方向伸出的操作。在這一問題的影響下，直角坐標型機械手臂的工作效率較低，容易產生不良問題。同時，這一類型的機械手臂對空間需求較高，容易縮減機械工程技術的整體空余狀態。為了提高直角坐標型機械手臂的應用效果，需要在對應的工作類型中進行處理，并提供基礎空間，避免出現位移問題，實現最佳應用目標。

（二）圓柱坐標型機械手臂

該類型機械手能夠繞著中心軸轉一定角度，其工作空間也可以變大，相關計算方法較簡潔;直線移動的部位運用氣壓傳動，這樣可以做到輸出功率更大化，能夠順延到機體。不過，它的手部能夠到達的空間局限性很大，不可以到達靠近柱子或接近大地區域;平行移動的傳動部分的密封、防油等工作比較困難;小臂在進行作業時，小臂后端可能接觸工作空間中的其他物件。

（三）極坐標型機械手臂

極坐標型機械手臂主要通過三個可活動關節進行操作，其活動關節能夠發揮移動與旋轉效果，可以達到調整位置的目標。同時，還可以加裝旋轉關節，使目標位置與姿態能夠進行適當調整，有利于機械手臂的應用。極坐標型機械手臂需要圍繞主軸進行轉動，作業范圍較為寬廣，能夠解決圓柱坐標型與直角坐標型機械手臂存在的空間局限問題。但是，極坐標型機械手臂結構復雜程度較高，操作難度較大，容易導致不良問題的產生。同時，極坐標型機械手臂的直線運動流程仍然會出現密封問題，可能會引起壽命下降的現象產生。部分情況下，還可能存在作業死角，容易導致生產制造的成本增加。因此，在應用極坐標型機械手臂進行處理時，需要注意其限制條件，并采取有效的措施進行解決，以達到理想的應用目標。

（四）多關節型機械手臂

該類型機械手臂是一種比較適合接近目標操作的傳動方式。它像人的手臂一樣有多個活動關節，可以達到幾個自由度共同作業的目的，行動起來十分的靈便。該種形式機械手有大臂和小臂的運動，以及肘部位和肩部位等各個關節的活動?？梢宰鰯祩€方向的轉動，作業空間很大，行動靈便，通用性很好，但是定位的精度不太好，調控裝備十分繁瑣。該種形式機械手擁有上肢的部分結構，有類似于人工操作的性能。

五、結束語

現階段，我國政策對機械自動化設備進行了一定的扶持，使得智能機器人以及工業機器人取得了一定的成就，同時還對國外機器人的根本任務進行了追蹤，使得其生產出了多類機器人。讓機械手在機械工程技術領域當中的應用變得更加的完美，不斷的努力并創新，使得設計理論可以更好地投入到實際產品制備及研發當中，推動我國機械工程領域的發展進程。

參考文獻

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