机械手臂在机械工程技术领域的应用分析

2021-12-31李旗

科技创新与应用 2021年14期

李旗

（河南工业职业技术学院，河南南阳473000）

机械手臂在高端制造业中具有重要的应用价值，其能够实现半自动或全自动生产效果，可以显著提高成品质量，具有极高的精密性。同时，机械手臂的应用技术类型较为丰富，能够适应多种生产需求，达到严格的制造标准。其在机械工程技术领域具有重要的功能作用，可以显著提高生产质量与效率，能够促进发展效果进一步提升。因此，需要针对机械手臂在机械工程技术领域的应用进行深入研究，明确相关实施细节，降低出现问题的概率，达到良好的布置与应用目标。

1 我国机械手臂的应用发展现状

我国应用机械手臂进行生产制造的时间较晚，整体研究与设计规划仅5~6年，仍然处于模仿学习的阶段，对技术原理的细节尚未完全掌握。在这种情况下，机械手臂在机械工程技术领域的应用效果还存在较大的提升空间，需要结合相关资料与科研内容进行设计与改进，使其能够达到良好的生产制造标准。机械手臂的研究涉及位移路线、动力分配、系统调控等多方面内容，技术难度较高，规划结构较为复杂。根据相关统计数据显示，我国机械手臂的应用与生产状况仍然处于较为落后的状态，设备的数量稀少，但增长速度较快[1]。这一特征表明我国机械手臂的应用市场较为广阔，对相关技术以及生产制造存在着庞大的需求。但是，机械手臂行业的核心资源欠缺对市场的发展造成了严重的限制，导致其设计与应用频频遇到障碍。因此，未来机械手臂在机械工程技术领域应用的过程中，应当针对实施技术类型与结构设计规划进行深入研究，尽可能明确相关细节，达到理想的分析效果，为后续的工业应用打下坚实基础，实现良好的发展目标。

2 机械手臂在机械工程技术领域应用的结构需求

在机械工程技术领域的应用过程中，机械手臂具有关键性意义。其需要通过适当的结构规划，达到良好的功能效果，为机械工程技术领域的应用打下坚实基础。从工业机器人机械手臂应用角度进行分析，传统设备需要占据较大的空间，无法在特定环境条件下进行应用。通过采用机械手臂进行处理，能够显著降低空间需求，实现特殊场合与环境条件的生产与制造，缩减人力资源需求。因此，针对机械手臂的结构进行规划，有利于满足自由程度、灵活性、空间面积的相关需求[2]。机械结构属于机械手臂的关键组成部分，为了达到良好的应用效果与工作效率级别，需要针对结构进行深入分析，明确其动力的传递方式，并阐明动力源的工作原理。常规条件下，机械手臂依靠电路进行传动能够达到良好的应用效果，而齿轮、连杆、绳索方式也具有一定程度的应用发展空间。齿轮能够达到较为紧凑的结构设计目标，具有高度灵活性，能够提供强大的承载能力，精确度也符合基础标准。但是，在应用过程中需要利用减速器进行处理，对空间的需求与质量的需求也较为严格。因此，为了在机械工程技术领域达到良好的应用效果，应当针对机械手臂进行深入研究，明确其基础结构需求，达到良好的设计规划效果，为后续的进一步发展打下坚实基础。

3 机械手臂在机械工程技术领域的应用结构设计方式

机械手臂通常包括四个主要部件，即爪部、腕部、臂部、机身。爪部需要利用传动机构的动作信号，实现手抓或末端张合的效果。而腕部主要负责连接爪部与机械臂部分，能够改变夹持部件的位置，具有高度灵活性，整体惯性级别较低。臂部属于机械手臂的核心部分，能够发挥支撑作用，并负责传动的运动功能。如果臂部设计不合理，便会导致机械手臂整体应用效果受到负面影响。机身主要负责支撑结构，同样属于传动手臂的构件之一，功能性较强。由于臂部的设计较为关键，因此需要针对机械手臂的相关区域进行深入分析，明确基础原则与细节，以达到理想的应用目标。

3.1 大臂段关节设计

机械手臂的大臂段关节设计流程中，应当针对支撑的杆件与旋转运动大臂部分采取密封圈设计方式，尽可能提高整体应用效果，降低出现问题的概率。通常情况下，O型密封圈属于较为优秀的选择之一。这一类型的密封圈整体结构较为简单，能够达到紧密的结合效果。同时，其重量轻，可以有效发挥自密封功能。合理利用O型密封圈，能够达到良好的处理目标，有利于降低泄露级别，实现优秀的阻力条件。O型密封圈的内径设计需要符合基础标准，并重视对截面直径的规划，防止出现意外情况。关节转动的外部区域应当利用端盖密封方式进行操作，使回转关节可以得到良好的轴承防护效果。接触性密封属于最佳应用类型，其能够保证密封圈与周边区域不存在缝隙情况，并与零件实现直接接触的效果，有利于降低损耗[3]。但是，其对速度存在一定程度的要求，应当在低速或中速的条件下进行应用。接触式密封通常可以采用毛毡密封或皮碗密封的结构，使其具有较为良好的条件适应性。根据机械手臂的工作环境条件以及状态进行选择，有利于增强机械工程技术领域的应用效果，具有良好的设置目标。此外，机械手臂的大臂推杆区域存在一部分露出，应当采用褶皱保护罩的设计形式，使其能够与污染物达到隔绝效果，尽可能延长滚珠丝杠的应用寿命，降低出现不良问题的概率，实现良好的应用目标。合理设计大臂段关节，能够最大限度延长机械手臂的应用寿命，使其能够在机械工程技术领域发挥良好的功能，提高基础实施效率，达到理想的发展目标，为后续的进一步应用打下坚实基础。

3.2 机械手臂组合

机械手臂在机械工程技术领域进行应用的过程中，还需要进行适当的组合设计，确保其能够达到良好的处理效果。常规条件下，机械手臂的组合设计主要包括机械手与机械臂两个部分。机械手又分为夹爪取轴、倾斜轴、旋转轴三个部分，机械臂的组合分为上部与下部两个区域。为了达到良好的下降与伸展效果，机械臂需要采用上部带动下部的方式进行处理，确保传动基板能够达到良好的应用质量。机械手臂需要针对手部区域开展深入组合设计，确保其伸展与垂直运动需求能够通过联动装置达到良好的处理目标。为了达到这一效果，需要针对齿轮装置与皮带轮进行规划，使其能够帮助机械手臂进行伸展操作、下降操作、上升操作，并借助皮带传送装置实现水平方向的移动、旋转。部分情况下，还可以达到物品放置环节确保旋转台不转动，实现180°物体旋转的目标。通过这种方式，能够有效达到反面放置的效果，具有重要的组合设计意义。因此，在机械手臂进行组合设计的过程中，应当重视对相关环节的规划，避免出现不良问题，影响机械手臂在机械工程技术领域的应用效果。

4 机械手臂在机械工程技术领域的应用类型

4.1 直角坐标型机械手臂

机械手臂在机械工程技术领域应用过程中，直角坐标型机械手属于较为常见的类型之一。这一类型的机械手臂具有良好的精确度，对位置的掌控也处于较为优秀的级别。其工作空间变动不会影响其他参数，能够轻松达到良好的应用与制造效果。但是，直角坐标型机械手臂的位移与操作空间较为狭小，在进行收回操作的过程中，由于本身的结构与条件限制，还需要进行反方向伸出的操作。在这一问题的影响下，直角坐标型机械手臂的工作效率较低，容易产生不良问题。同时，这一类型的机械手臂对空间需求较高，容易缩减机械工程技术的整体空余状态。为了提高直角坐标型机械手臂的应用效果，需要在对应的工作类型中进行处理，并提供基础空间，避免出现位移问题，实现最佳应用目标。

4.2 圆柱坐标型机械手臂

圆柱坐标型机械手臂具有良好的应用效果，其可以围绕中心轴进行旋转，使工作空间能够大幅提升，降低对计算的需求，具有更大的经济效益。同时，针对直线移动的需求，可以利用气压转动的方式完成。通过这种方式进行工作，可以达到提升最大输出功率的效果，有利于机体的转动与处理。但是，圆柱坐标型机械手臂的空间局限性较大，无法靠近柱体或地面区域。同时，进行平行移动的过程中，传动部分可能会出现密封与防油问题，不利于长远使用，容易出现故障。小臂移动流程内，后端区域还有可能接触到空间内部的其他物品。因此，在应用圆柱坐标型机械手臂时，需要注意对机体本身的维护，确保其能够达到良好的应用寿命[4]。同时，还需要确保空间符合基础需求，降低出现问题的概率，达到良好的机械工程技术标准。

4.3 极坐标型机械手臂

极坐标型机械手臂主要通过三个可活动关节进行操作，其活动关节能够发挥移动与旋转效果，可以达到调整位置的目标。同时，还可以加装旋转关节，使目标位置与姿态能够进行适当调整，有利于机械手臂的应用。极坐标型机械手臂需要围绕主轴进行转动，作业范围较为宽广，能够解决圆柱坐标型与直角坐标型机械手臂存在的空间局限问题。但是，极坐标型机械手臂结构复杂程度较高，操作难度较大，容易导致不良问题的产生。同时，极坐标型机械手臂的直线运动流程仍然会出现密封问题，可能会引起寿命下降的现象产生。部分情况下，还可能存在作业死角，容易导致生产制造的成本增加。因此，在应用极坐标型机械手臂进行处理时，需要注意其限制条件，并采取有效的措施进行解决，以达到理想的应用目标。

4.4 多关节型机械手臂

多关节型机械手臂属于目标操作传动类型的一种，其能够以仿生的方式进行处理，具有多个可活动关节。这些活动关节能够进行协同作业，整体灵活程度高。同时，多关节型机械手臂可以实现大臂与小臂的运动，并具有肘、肩的关节活动功能，可以达到数个方向的转动效果，作业空间大，通用性较强。因此，多关节型机械手臂属于较为先进的应用方式，能够在机械工程技术领域发挥良好的应用效果。但是，在采用多关节型机械手进行生产制造的过程中，应当注意其定位精度问题，并合理调控装备，避免出现意外情况，实现最佳操控目标。