抓取機(jī)械手的設(shè)計(jì)——應(yīng)用于醫(yī)用藥水針劑瓶

朱曉紅

(連云港職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇連云港 222000)

抓取機(jī)械手的設(shè)計(jì)
——應(yīng)用于醫(yī)用藥水針劑瓶

朱曉紅

(連云港職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇連云港 222000)

本文設(shè)計(jì)了一種兩自由度的并聯(lián)機(jī)械手實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)用藥水針劑瓶的抓取動(dòng)作，對(duì)這種機(jī)械手位置、速度、受力做了分析，最后進(jìn)行了藥水針劑瓶抓取機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該機(jī)械手應(yīng)該在醫(yī)用藥水針劑瓶以及其它瓶裝貨物的生產(chǎn)中有廣闊的應(yīng)用前景和實(shí)用價(jià)值

藥水針劑瓶;機(jī)械手;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);受力分析

在醫(yī)用藥水針劑瓶的生產(chǎn)過(guò)程中，為了提高生產(chǎn)效率，用機(jī)器人手作為針劑瓶的分揀設(shè)備來(lái)代替工人的勞動(dòng)，這樣不僅大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還能夠提高分揀精度，減小生產(chǎn)錯(cuò)誤率。

1.針劑瓶抓取機(jī)械手整體設(shè)計(jì)

該機(jī)構(gòu)采用了P－(4－RRR)機(jī)構(gòu)，如圖1所示，(a)為其原理圖，(b)為三維實(shí)體模型示意圖。

圖1 針劑瓶抓取機(jī)械手的原理圖及其三維實(shí)體模型

現(xiàn)取出其中一支A2B2C2分析，簡(jiǎn)化后如圖2所示，設(shè)A2B2長(zhǎng)l1，初始位置與y軸的夾角為α，B2C2長(zhǎng)l2，初始位置與x軸的夾角為β，手指C2D2的長(zhǎng)l3，初始位置與x軸的夾角為λ，D1點(diǎn)沿x負(fù)方向位移為b－c時(shí)，其擺過(guò)角度為θ。抓取過(guò)程中A2點(diǎn)x坐標(biāo)不變，y方向負(fù)方向的坐標(biāo)變化量為△y，由幾何關(guān)系推導(dǎo)得到

圖2 機(jī)械手第二分支簡(jiǎn)圖

2.針劑瓶抓取機(jī)械手受力分析

手爪的受力分析主要是計(jì)算所需夾緊力F1和驅(qū)動(dòng)力F，如圖3所示。抓取針劑瓶時(shí)所需的力最大，設(shè)針劑瓶重為G，手指和針劑瓶的摩擦系數(shù)為f，N為B2C2桿沿A2B2方向的力，F(xiàn)1為針劑瓶對(duì)C2D2桿的作用力，F(xiàn)2為針劑瓶對(duì)C2D2桿的摩擦力，則F2=fF1。以針劑瓶為研究對(duì)象，由力平衡原理得到

圖3 手爪的受力圖

則針劑瓶抓取機(jī)械手所需總理論驅(qū)動(dòng)力為4F。

3.針劑瓶抓取機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在針劑瓶抓取機(jī)械手的手指尖部加上橢球體狀指尖，在抓取過(guò)程中四個(gè)橢球體狀指尖相切，可以有效地防止在抓取針劑瓶過(guò)程中的脫落，如圖4所示。在圖3中，b表示針劑瓶長(zhǎng)度值的1/2，c表示橢球體狀指尖的半徑，其它參數(shù)可根據(jù)需要選取。設(shè)計(jì)中以某針劑瓶為例進(jìn)行計(jì)算，相關(guān)參數(shù)取為a=15mm，b=15mm，c=8mm，d=20mm，β =75°，λ =70°，l1=30mm，l2=40mm，l3=100mm將上述參數(shù)代入式(1)求得

△y=1.35mm

圖4 指尖部位截面圖

針劑瓶抓取機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)元件可以選取氣缸，也可以選用齒輪齒條機(jī)構(gòu)，具體設(shè)計(jì)不在這里贅述。

本文設(shè)計(jì)了一種兩自由度的并聯(lián)機(jī)械手實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)用藥水針劑瓶的抓取動(dòng)作，對(duì)這種機(jī)械手位置、速度、受力做了分析，最后進(jìn)行了藥水針劑瓶抓取機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而完成了抓取機(jī)械手的設(shè)計(jì)。該機(jī)械手應(yīng)該在醫(yī)用藥水針劑瓶以及其它瓶裝貨物的生產(chǎn)中有廣闊的應(yīng)用前景和實(shí)用價(jià)值。

Design of a Manipulator for Grasping Applied in Picking Medical Injection Bottles

ZHU Xiao－h(huán)ong
(Lianyungang Technical College，Lianyungang Jiangsu，222000)

This article designs a two－degree－freedom parallel manipulator to pick medical injection bottles.The location，speed and stress of this manipulator are first designed，and then its structure is designed.The manipulator is intended to apply widely in the manufacture of medical injection bottles and other bottles.

medical injection bottle;manipulator;structure design;stress analysis

TH12 < class="emphasis_bold">文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

A

1671－3974(2012)02－0057－02

2012－02－13

朱曉紅(1977－)，女，碩士，連云港職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師。研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)研究。