机械手臂在机械工程技术领域的应用探究

何兆峰

摘要：当前，我国经济发展速度逐渐加快，工业制造的需求出现了大幅上升的趋势，传统人力生产已经无法跟上基础标准，容易导致经濟效益下降。因此，需要采用机械工程技术，对传统生产线进行技术革新，使其能够得到良好的优化与改进，达到增强生产效率的目标。机械手臂属于应用较为广泛的技术之一，其能够达到良好的制造精密效果，具有可靠的应用价值。

关键词：机械手臂;机械工程技术领域;应用

引言

在我国社会经济高速发展的背景下，机械制造所体现出的价值越来越重要。将计算机技术以及新型通信技术作为基础，机械制造工作的自动化与智能化趋势愈加显著，对传统上的机械制造设备实施自动化改造，能够进一步促使其工作效率和工作质量得到提升，同时更加有利于推进我国现代化建设的进程。但是根据目前的情况来看，我国机械制造自动化方面的相关技术尚不成熟，在能耗消耗控制上的难度较高，所以如何在机械制造自动化中实现机械手臂运用已经成为相关工作人员开展研究的重点项目。

一、国内机械手臂发展概况

在国内对两条机械臂机器人的科研只有十几年的时间，尚处于模仿和学习阶段。也可以这样说，我国对于两条机械臂机器人的研究才刚开始接触。由于受到相关资料和科研要求的限制，当前国内对两条机械臂机器人的科研大多就相关行动路线规划、动力学及调控这些内容。根据相关统计，几年前我国双机械臂机器人行业生产情况并不乐观，2014年仅仅只有8台，2015年订单变为50台，之后便是以翻倍的速度上涨，2016年为122台，2017年更是达到了220台。虽然我国有着广大市场，但是综合分析，由于我国在双机械臂机器人领域或者说在工业机器人行业的基础技术，行业资源，核心技术都比较欠缺，应用不是很广泛。

二、机械制造与自动化研发的发展现状

在我国的产业机构之中，机械制造业一直都占据着主要的地位，至今为止仍然是我国国民经济发展的重要支柱之一。随着是时代的发展和科技水平的不断提升，机械制造业正不断向自动化的方向进行发展。将自动化应用于机械制造当中，不仅能够促使机械制造产业的生产效率得到提升，还能够带动制造业的整体水平得到提高。但是根据目前的情况来看，我国机械制造业并未完全实现转型，其发展模式仍然处于较为陈旧的阶段，存在显著的高耗能、低产出的特点。但是从能源资源方面来看，我国存在严重的短缺情况，在整个社会积极倡导节能减排的背景下，机械制造行业必须积极对当前的发展模式进行转变，在机械制造与自动化研发当中对技能理念进行彻底的贯彻，强化对于节能环保技术的发展，在机械制造和自动化的各个环节中对环保理念进行渗透，为机械制造以及自动化产业竞争力的提升打下建立基础，从而促进机械制造和自动化的健康、可持续发展。

三、机械手臂的机械结构

分析工业机器人机械手臂的发展历程可以了解到，以往所用的机械设备使用空间会比较大，这就使得这部分机械设施不能投入到一些生产面积较为狭窄的工业场所内，或者将其应用到一些小规模车间当中。但是，随着我国现代科学技术水平的提升，特殊工业生产场合要尽可能的解放劳动力。所以，需要研发出功能更加灵活且自由度较高、对于空间使用面积要求比较小的机械手臂，同时还需要丰富并调整机械手臂的结构及功能。机械结构是机械手臂设计核心的内容，想让对手臂的使用流程及效率进行合理化的管控，就需要分析该类型手臂的机械结构，探究这类手臂实际动力的传递方式以及动力源等。一般状况下，其对于电路传动依赖性较高的机械手臂应用范围及频率会更加的广泛，绳索式以及齿轮式的动力传递方式应用前景较为广阔。在该阶段，齿轮式是电路传动机械手臂当中应用价值较高的一类结构，这类结构布局较为紧凑，且灵敏度会比较高，承载力比较强，能够发挥出较强的优势。但是这类手臂在使用时期，通常要进行减速。所以，其占据的空间会比较大，存在一些质量性方面的缺陷性问题。当前，我国电力电气技术的发展速度会比较快，这就使得一些机械手臂特殊关节结构当中会增设相应的电机，这会让机械手臂的运行更加的稳固，同时还可以提高该类手臂运作的精确程度。

四、机械手臂在机械工程技术领域的应用类型

（一）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。

（二）圆柱坐标型机械手臂

该类型机械手能够绕着中心轴转一定角度，其工作空间也可以变大，相关计算方法较简洁;直线移动的部位运用气压传动，这样可以做到输出功率更大化，能够顺延到机体。不过，它的手部能够到达的空间局限性很大，不可以到达靠近柱子或接近大地区域;平行移动的传动部分的密封、防油等工作比较困难;小臂在进行作业时，小臂后端可能接触工作空间中的其他物件。

（三）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。

（四）多关节型机械手臂

该类型机械手臂是一种比较适合接近目标操作的传动方式。它像人的手臂一样有多个活动关节，可以达到几个自由度共同作业的目的，行动起来十分的灵便。该种形式机械手有大臂和小臂的运动，以及肘部位和肩部位等各个关节的活动。可以做数个方向的转动，作业空间很大，行动灵便，通用性很好，但是定位的精度不太好，调控装备十分繁琐。该种形式机械手拥有上肢的部分结构，有类似于人工操作的性能。

五、结束语

现阶段，我国政策对机械自动化设备进行了一定的扶持，使得智能机器人以及工业机器人取得了一定的成就，同时还对国外机器人的根本任务进行了追踪，使得其生产出了多类机器人。让机械手在机械工程技术领域当中的应用变得更加的完美，不断的努力并创新，使得设计理论可以更好地投入到实际产品制备及研发当中，推动我国机械工程领域的发展进程。

参考文献

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