第一節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

在國外針對不同成形工藝需要，通過多年工作已經(jīng)掌握了一系列成形機械手和機器人的設(shè)計制造技術(shù)，我國生產(chǎn)用成形機器人和機械手除部分引進消化發(fā)展和自行開發(fā)能提供企業(yè)需要外，多數(shù)產(chǎn)品還需要 研究 開發(fā)或通過引進消化吸收發(fā)展，逐步形成系列化。

新材料的發(fā)展推動了新的成形技術(shù) 研究 開發(fā)，高密度能源（激光、等離子束、電子束等）的發(fā)展和用于近凈成形，也推出了一批新的近凈成形工藝。所有這些都使這項技術(shù)形成了五彩紛呈、競相發(fā)展的局面。在我國近凈成形技術(shù)在整個成形制造生產(chǎn)中所占比重還比較低，成形件精度總體水平平均要比發(fā)達國家低1～2個等級，一些新技術(shù)只有少數(shù)企業(yè)采用，不少復(fù)雜難成形件我國還不能生產(chǎn)，部分先進成形設(shè)備、機械手、機器人，很大一部分高水平自動化生產(chǎn)線國內(nèi)還不能成套提供，因此總體水平要比國外落后15～25年。

液壓技術(shù)經(jīng)歷了一個漫長的發(fā)展過程， 隨著液壓伺服技術(shù)走出實驗室， 液壓技術(shù)及液壓機械手迎來了嶄新的春天。目前在世界上形成了以日本、美國和歐盟液壓技術(shù)、液壓機械手三足鼎立的局面。我國對液壓技術(shù)和液壓機械手的 研究 與應(yīng)用都比較晚， 但隨著投入力度和研發(fā)力度的加大， 我國自主研制的許多液壓機械手已經(jīng)在汽車等 行業(yè) 為國家的發(fā)展進步發(fā)揮著重要作用。隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和機械加工工藝水平的提高及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用， 為 研究 高性能的液壓機械手奠定了堅實的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)。

第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點或流程

1、機械手臂的設(shè)計

械手臂設(shè)計的主要思路是將動力裝置下載至底座，由同步帶將動力傳遞給各關(guān)節(jié)。在關(guān)節(jié)處設(shè)置有離合、制動裝置。提高了手臂的靈敏性和空間的柔性運動。

由于在關(guān)節(jié)處采用了離合器，類似于將電機安裝在關(guān)節(jié)處直接驅(qū)動手臂，相當(dāng)于四個動力源。

1） 機械手臂座的結(jié)構(gòu)設(shè)計

機械手主要由臂座和手臂兩部分組成，臂座的主要任務(wù)是支撐和完成手臂回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)其在整個空間的活動。手臂運動的快慢和正反向控制，可由控制器調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向來實現(xiàn)。

2） 臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計

多關(guān)節(jié)手臂關(guān)節(jié)的動力靠同步帶來傳遞，同步帶傳動以其體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，傳動比準(zhǔn)確而保證了手臂運動的靈活性和定位的準(zhǔn)確性。機械手臂的運動是通過臂關(guān)節(jié)的擺轉(zhuǎn)來進行的。

2）手臂的運動

機械手臂的運動范圍受其結(jié)構(gòu)的限制，在手臂的運動到達結(jié)構(gòu)位置之前，必須使其自動停止。

2、設(shè)計原理

在設(shè)計機械手臂座的時候，用兩個電機提供動力。

左邊一電機通過諧波減速器減速后，通過齒輪來控制手臂的回轉(zhuǎn)，而手臂彎曲動作的動力，由右邊一電機提供。電機2同樣也是通過諧波減速器減速后，通過一個長軸，把動力傳到底部的小齒輪上，再由小齒輪與大齒輪的嚙合，把動力傳到那豎直的錐齒輪上，又通過錐齒輪之間的嚙合，把動力與運動傳遞到橫軸上，這樣，再通過鍵連接，就能把動力傳到那帶輪上。這樣，帶輪就以一定的速度不停的轉(zhuǎn)，以給臂關(guān)節(jié)通過同步齒型帶傳遞動力。

在設(shè)計臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)時，我們用兩個同步齒形帶輪來傳遞動力，而帶輪又與軸和機械式離合器的左半邊相連，這樣，就使軸與左半邊相連的離合器轉(zhuǎn)動。在右半邊為一電磁制動器，制動器的左半邊與離合器的右半邊相連，而且通過盤與上臂相連。這時，當(dāng)電磁鐵通電時，制動器吸合，這時離合器也分開。這樣，上臂就停止在所要求的位置上了。當(dāng)電磁鐵失電時，由于彈簧力的作用，把制動器推開，同時離合器在彈簧力的作用下自動嚙合，手臂恢復(fù)原有的運動。

機械手臂的運動范圍手其結(jié)構(gòu)的限制，在手臂的運動到達結(jié)構(gòu)位置之前，必須使其自動停止。機械手臂的運動機械位置是有關(guān)節(jié)處牙嵌離合齒上的突起部分而定。手臂在極限位置自動停止，反向運行的條件完全是靠離合齒上的凸起部分與滑塊的接觸實現(xiàn)的。為了使離合齒輪能順利的脫開和嚙合，對離合齒上的凸起部分斜面的升角β≥arctgμν。只有滿足這個條件，離合齒上凸起部分的斜面與滑塊在滑動時才不會發(fā)生自鎖。這樣手臂才能自動停止和反向動作。

第三節(jié) 國內(nèi)外技術(shù)未來發(fā)展趨勢 分析

1、重復(fù)高精度

精度是指機器人、機械手到達指定點的精確程度，它與驅(qū)動器的分辨率以及反饋裝置有關(guān)。重復(fù)精度是指如果動作重復(fù)多次，機械手到達同樣位置的精確程度。重復(fù)精度比精度更重要，如果一個機器人定位不夠精確，通常會顯示一個固定的誤差，這個誤差是可以預(yù)測的，因此可以通過編程予以校正。重復(fù)精度限定的是一個隨機誤差的范圍，它通過一定次數(shù)地重復(fù)運行機器人來測定。隨著微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展，以及液壓伺服技術(shù)走出實驗室和液壓伺服定位系統(tǒng)的成套化。液壓機械手的重復(fù)精度將越來越高，它的應(yīng)用領(lǐng)域也將更廣闊，如核工業(yè)和軍事工業(yè)等。

2、模塊化

有的公司把帶有系列導(dǎo)向驅(qū)動裝置的液壓機械手稱為簡單的傳輸技術(shù)，而把模塊化拼裝的液壓機械手稱為現(xiàn)代傳輸技術(shù)。模塊化拼裝的液壓機械手比組合導(dǎo)向驅(qū)動裝置更具靈活的安裝體系。它集成電接口和帶電纜及氣管的導(dǎo)向系統(tǒng)裝置，使機械手運動自如。由于模塊化液壓機械手的驅(qū)動部件采用了特殊設(shè)計的滾珠軸承，使它具有高剛性、高強度及精確的導(dǎo)向精度。優(yōu)良的定位精度也是新一代液壓機械手的一個重要特點。模塊化液壓機械手使同一機械手可能由于應(yīng)用不同的模塊而具有不同的功能，擴大了機械手的應(yīng)用范圍，是液壓機械手的一個重要的發(fā)展方向。

智能閥島的出現(xiàn)對提高模塊化液壓機械手和液壓機器人的性能起到了十分重要的支持作用。因為智能閥島本來就是模塊化的設(shè)備，特別是緊湊型CP閥島，它對分散上的集中控制起了十分重要的作用，特別對機械手中的移動模塊。

3、無給油化

為了適應(yīng)食品、醫(yī)藥、生物工程、電子、紡織、精密儀器等 行業(yè) 的無污染要求，不加潤滑脂的不供油潤滑元件已經(jīng)問世。隨著材料技術(shù)的進步，新型材料（如燒結(jié)金屬石墨材料）的出現(xiàn)，構(gòu)造特殊、用自潤滑材料制造的無潤滑元件，不僅節(jié)省潤滑油、不污染環(huán)境，而且系統(tǒng)簡單、摩擦性能穩(wěn)定、成本低、壽命長。

4、機電液一體化

由“可編程序控制器-傳感器-液壓元件”組成的典型的控制系統(tǒng)仍然是自動化技術(shù)的重要方面；發(fā)展與電子技術(shù)相結(jié)合的自適應(yīng)控制液壓元件，使液壓技術(shù)從“開關(guān)控制”進入到高精度的“反饋控制”；省配線的復(fù)合集成系統(tǒng)，不僅減少配線、配管和元件，而且拆裝簡單，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。

而今，電磁閥的線圈功率越來越小，而PLC的輸出功率在增大，由PLC直接控制線圈變得越來越可能。液壓機械手、液壓控制越來越離不開PLC，而閥島技術(shù)的發(fā)展，又使PLC在液壓機械手、液壓控制中變得更加得心應(yīng)手。

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