機(jī)械手臂在機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用分析

李 旗

（河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 南陽473000）

機(jī)械手臂在高端制造業(yè)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值，其能夠?qū)崿F(xiàn)半自動或全自動生產(chǎn)效果，可以顯著提高成品質(zhì)量，具有極高的精密性。同時(shí)，機(jī)械手臂的應(yīng)用技術(shù)類型較為豐富，能夠適應(yīng)多種生產(chǎn)需求，達(dá)到嚴(yán)格的制造標(biāo)準(zhǔn)。其在機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域具有重要的功能作用，可以顯著提高生產(chǎn)質(zhì)量與效率，能夠促進(jìn)發(fā)展效果進(jìn)一步提升。因此，需要針對機(jī)械手臂在機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行深入研究，明確相關(guān)實(shí)施細(xì)節(jié)，降低出現(xiàn)問題的概率，達(dá)到良好的布置與應(yīng)用目標(biāo)。

1 我國機(jī)械手臂的應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

我國應(yīng)用機(jī)械手臂進(jìn)行生產(chǎn)制造的時(shí)間較晚，整體研究與設(shè)計(jì)規(guī)劃僅5~6年，仍然處于模仿學(xué)習(xí)的階段，對技術(shù)原理的細(xì)節(jié)尚未完全掌握。在這種情況下，機(jī)械手臂在機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用效果還存在較大的提升空間，需要結(jié)合相關(guān)資料與科研內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)與改進(jìn)，使其能夠達(dá)到良好的生產(chǎn)制造標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)械手臂的研究涉及位移路線、動力分配、系統(tǒng)調(diào)控等多方面內(nèi)容，技術(shù)難度較高，規(guī)劃結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國機(jī)械手臂的應(yīng)用與生產(chǎn)狀況仍然處于較為落后的狀態(tài)，設(shè)備的數(shù)量稀少，但增長速度較快[1]。這一特征表明我國機(jī)械手臂的應(yīng)用市場較為廣闊，對相關(guān)技術(shù)以及生產(chǎn)制造存在著龐大的需求。但是，機(jī)械手臂行業(yè)的核心資源欠缺對市場的發(fā)展造成了嚴(yán)重的限制，導(dǎo)致其設(shè)計(jì)與應(yīng)用頻頻遇到障礙。因此，未來機(jī)械手臂在機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的過程中，應(yīng)當(dāng)針對實(shí)施技術(shù)類型與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)劃進(jìn)行深入研究，盡可能明確相關(guān)細(xì)節(jié)，達(dá)到理想的分析效果，為后續(xù)的工業(yè)應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)良好的發(fā)展目標(biāo)。

2 機(jī)械手臂在機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的結(jié)構(gòu)需求

在機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用過程中，機(jī)械手臂具有關(guān)鍵性意義。其需要通過適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)規(guī)劃，達(dá)到良好的功能效果，為機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。從工業(yè)機(jī)器人機(jī)械手臂應(yīng)用角度進(jìn)行分析，傳統(tǒng)設(shè)備需要占據(jù)較大的空間，無法在特定環(huán)境條件下進(jìn)行應(yīng)用。通過采用機(jī)械手臂進(jìn)行處理，能夠顯著降低空間需求，實(shí)現(xiàn)特殊場合與環(huán)境條件的生產(chǎn)與制造，縮減人力資源需求。因此，針對機(jī)械手臂的結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃，有利于滿足自由程度、靈活性、空間面積的相關(guān)需求[2]。機(jī)械結(jié)構(gòu)屬于機(jī)械手臂的關(guān)鍵組成部分，為了達(dá)到良好的應(yīng)用效果與工作效率級別，需要針對結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入分析，明確其動力的傳遞方式，并闡明動力源的工作原理。常規(guī)條件下，機(jī)械手臂依靠電路進(jìn)行傳動能夠達(dá)到良好的應(yīng)用效果，而齒輪、連桿、繩索方式也具有一定程度的應(yīng)用發(fā)展空間。齒輪能夠達(dá)到較為緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目標(biāo)，具有高度靈活性，能夠提供強(qiáng)大的承載能力，精確度也符合基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。但是，在應(yīng)用過程中需要利用減速器進(jìn)行處理，對空間的需求與質(zhì)量的需求也較為嚴(yán)格。因此，為了在機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域達(dá)到良好的應(yīng)用效果，應(yīng)當(dāng)針對機(jī)械手臂進(jìn)行深入研究，明確其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)需求，達(dá)到良好的設(shè)計(jì)規(guī)劃效果，為后續(xù)的進(jìn)一步發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3 機(jī)械手臂在機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式

機(jī)械手臂通常包括四個(gè)主要部件，即爪部、腕部、臂部、機(jī)身。爪部需要利用傳動機(jī)構(gòu)的動作信號，實(shí)現(xiàn)手抓或末端張合的效果。而腕部主要負(fù)責(zé)連接爪部與機(jī)械臂部分，能夠改變夾持部件的位置，具有高度靈活性，整體慣性級別較低。臂部屬于機(jī)械手臂的核心部分，能夠發(fā)揮支撐作用，并負(fù)責(zé)傳動的運(yùn)動功能。如果臂部設(shè)計(jì)不合理，便會導(dǎo)致機(jī)械手臂整體應(yīng)用效果受到負(fù)面影響。機(jī)身主要負(fù)責(zé)支撐結(jié)構(gòu)，同樣屬于傳動手臂的構(gòu)件之一，功能性較強(qiáng)。由于臂部的設(shè)計(jì)較為關(guān)鍵，因此需要針對機(jī)械手臂的相關(guān)區(qū)域進(jìn)行深入分析，明確基礎(chǔ)原則與細(xì)節(jié)，以達(dá)到理想的應(yīng)用目標(biāo)。

3.1 大臂段關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)

機(jī)械手臂的大臂段關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)流程中，應(yīng)當(dāng)針對支撐的桿件與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動大臂部分采取密封圈設(shè)計(jì)方式，盡可能提高整體應(yīng)用效果，降低出現(xiàn)問題的概率。通常情況下，O型密封圈屬于較為優(yōu)秀的選擇之一。這一類型的密封圈整體結(jié)構(gòu)較為簡單，能夠達(dá)到緊密的結(jié)合效果。同時(shí)，其重量輕，可以有效發(fā)揮自密封功能。合理利用O型密封圈，能夠達(dá)到良好的處理目標(biāo)，有利于降低泄露級別，實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀的阻力條件。O型密封圈的內(nèi)徑設(shè)計(jì)需要符合基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，并重視對截面直徑的規(guī)劃，防止出現(xiàn)意外情況。關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動的外部區(qū)域應(yīng)當(dāng)利用端蓋密封方式進(jìn)行操作，使回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)可以得到良好的軸承防護(hù)效果。接觸性密封屬于最佳應(yīng)用類型，其能夠保證密封圈與周邊區(qū)域不存在縫隙情況，并與零件實(shí)現(xiàn)直接接觸的效果，有利于降低損耗[3]。但是，其對速度存在一定程度的要求，應(yīng)當(dāng)在低速或中速的條件下進(jìn)行應(yīng)用。接觸式密封通常可以采用毛氈密封或皮碗密封的結(jié)構(gòu)，使其具有較為良好的條件適應(yīng)性。根據(jù)機(jī)械手臂的工作環(huán)境條件以及狀態(tài)進(jìn)行選擇，有利于增強(qiáng)機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用效果，具有良好的設(shè)置目標(biāo)。此外，機(jī)械手臂的大臂推桿區(qū)域存在一部分露出，應(yīng)當(dāng)采用褶皺保護(hù)罩的設(shè)計(jì)形式，使其能夠與污染物達(dá)到隔絕效果，盡可能延長滾珠絲杠的應(yīng)用壽命，降低出現(xiàn)不良問題的概率，實(shí)現(xiàn)良好的應(yīng)用目標(biāo)。合理設(shè)計(jì)大臂段關(guān)節(jié)，能夠最大限度延長機(jī)械手臂的應(yīng)用壽命，使其能夠在機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮良好的功能，提高基礎(chǔ)實(shí)施效率，達(dá)到理想的發(fā)展目標(biāo)，為后續(xù)的進(jìn)一步應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.2 機(jī)械手臂組合

機(jī)械手臂在機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用的過程中，還需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合設(shè)計(jì)，確保其能夠達(dá)到良好的處理效果。常規(guī)條件下，機(jī)械手臂的組合設(shè)計(jì)主要包括機(jī)械手與機(jī)械臂兩個(gè)部分。機(jī)械手又分為夾爪取軸、傾斜軸、旋轉(zhuǎn)軸三個(gè)部分，機(jī)械臂的組合分為上部與下部兩個(gè)區(qū)域。為了達(dá)到良好的下降與伸展效果，機(jī)械臂需要采用上部帶動下部的方式進(jìn)行處理，確保傳動基板能夠達(dá)到良好的應(yīng)用質(zhì)量。機(jī)械手臂需要針對手部區(qū)域開展深入組合設(shè)計(jì)，確保其伸展與垂直運(yùn)動需求能夠通過聯(lián)動裝置達(dá)到良好的處理目標(biāo)。為了達(dá)到這一效果，需要針對齒輪裝置與皮帶輪進(jìn)行規(guī)劃，使其能夠幫助機(jī)械手臂進(jìn)行伸展操作、下降操作、上升操作，并借助皮帶傳送裝置實(shí)現(xiàn)水平方向的移動、旋轉(zhuǎn)。部分情況下，還可以達(dá)到物品放置環(huán)節(jié)確保旋轉(zhuǎn)臺不轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)180°物體旋轉(zhuǎn)的目標(biāo)。通過這種方式，能夠有效達(dá)到反面放置的效果，具有重要的組合設(shè)計(jì)意義。因此，在機(jī)械手臂進(jìn)行組合設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)當(dāng)重視對相關(guān)環(huán)節(jié)的規(guī)劃，避免出現(xiàn)不良問題，影響機(jī)械手臂在機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用效果。

4 機(jī)械手臂在機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用類型

4.1 直角坐標(biāo)型機(jī)械手臂

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

4.2 圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手臂

圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手臂具有良好的應(yīng)用效果，其可以圍繞中心軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使工作空間能夠大幅提升，降低對計(jì)算的需求，具有更大的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，針對直線移動的需求，可以利用氣壓轉(zhuǎn)動的方式完成。通過這種方式進(jìn)行工作，可以達(dá)到提升最大輸出功率的效果，有利于機(jī)體的轉(zhuǎn)動與處理。但是，圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手臂的空間局限性較大，無法靠近柱體或地面區(qū)域。同時(shí)，進(jìn)行平行移動的過程中，傳動部分可能會出現(xiàn)密封與防油問題，不利于長遠(yuǎn)使用，容易出現(xiàn)故障。小臂移動流程內(nèi)，后端區(qū)域還有可能接觸到空間內(nèi)部的其他物品。因此，在應(yīng)用圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手臂時(shí)，需要注意對機(jī)體本身的維護(hù)，確保其能夠達(dá)到良好的應(yīng)用壽命[4]。同時(shí)，還需要確保空間符合基礎(chǔ)需求，降低出現(xiàn)問題的概率，達(dá)到良好的機(jī)械工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 極坐標(biāo)型機(jī)械手臂

極坐標(biāo)型機(jī)械手臂主要通過三個(gè)可活動關(guān)節(jié)進(jìn)行操作，其活動關(guān)節(jié)能夠發(fā)揮移動與旋轉(zhuǎn)效果，可以達(dá)到調(diào)整位置的目標(biāo)。同時(shí)，還可以加裝旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，使目標(biāo)位置與姿態(tài)能夠進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，有利于機(jī)械手臂的應(yīng)用。極坐標(biāo)型機(jī)械手臂需要圍繞主軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動，作業(yè)范圍較為寬廣，能夠解決圓柱坐標(biāo)型與直角坐標(biāo)型機(jī)械手臂存在的空間局限問題。但是，極坐標(biāo)型機(jī)械手臂結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度較高，操作難度較大，容易導(dǎo)致不良問題的產(chǎn)生。同時(shí)，極坐標(biāo)型機(jī)械手臂的直線運(yùn)動流程仍然會出現(xiàn)密封問題，可能會引起壽命下降的現(xiàn)象產(chǎn)生。部分情況下，還可能存在作業(yè)死角，容易導(dǎo)致生產(chǎn)制造的成本增加。因此，在應(yīng)用極坐標(biāo)型機(jī)械手臂進(jìn)行處理時(shí)，需要注意其限制條件，并采取有效的措施進(jìn)行解決，以達(dá)到理想的應(yīng)用目標(biāo)。

4.4 多關(guān)節(jié)型機(jī)械手臂

多關(guān)節(jié)型機(jī)械手臂屬于目標(biāo)操作傳動類型的一種，其能夠以仿生的方式進(jìn)行處理，具有多個(gè)可活動關(guān)節(jié)。這些活動關(guān)節(jié)能夠進(jìn)行協(xié)同作業(yè)，整體靈活程度高。同時(shí)，多關(guān)節(jié)型機(jī)械手臂可以實(shí)現(xiàn)大臂與小臂的運(yùn)動，并具有肘、肩的關(guān)節(jié)活動功能，可以達(dá)到數(shù)個(gè)方向的轉(zhuǎn)動效果，作業(yè)空間大，通用性較強(qiáng)。因此，多關(guān)節(jié)型機(jī)械手臂屬于較為先進(jìn)的應(yīng)用方式，能夠在機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮良好的應(yīng)用效果。但是，在采用多關(guān)節(jié)型機(jī)械手進(jìn)行生產(chǎn)制造的過程中，應(yīng)當(dāng)注意其定位精度問題，并合理調(diào)控裝備，避免出現(xiàn)意外情況，實(shí)現(xiàn)最佳操控目標(biāo)。

5 結(jié)束語

綜上所述，機(jī)械手臂在機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用意義。通過深入分析，能夠明確其技術(shù)類型與應(yīng)用細(xì)節(jié)，并了解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的對應(yīng)需求。為了以后的進(jìn)一步發(fā)展，應(yīng)當(dāng)針對機(jī)械手臂的應(yīng)用進(jìn)行后續(xù)推廣，使其能夠在機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮良好的應(yīng)用效果，實(shí)現(xiàn)最佳經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)，達(dá)到優(yōu)秀的生產(chǎn)制造標(biāo)準(zhǔn)。