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机械手臂的应用场景与发展方向

作者：机械手发表时间：2020-09-03 17:29:25 来源：机械手

　　机械手臂

　　机械臂是指高精度，多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统。因其独特的操作灵活性,已在工业装配,安全防爆等领域得到广泛应用。

　　机械臂是一个复杂系统,存在着参数摄动、外界干扰及未建模动态等不确定性。因而机械臂的建模模型也存在着不确定性，对于不同的任务,需要规划机械臂关节空间的运动轨迹，从而级联构成末端位姿。

　　不确定性主要分为两种主要类型:结构(structured)不确定性和非结构(unstructured)不确定性,非结构不确定性主要是由于测量噪声、外界干扰及计算中的采样时滞和舍入误差等非被控对象自身因素所引起的不确定性。结构不确定性和建模模型本身有关,可分为：

　　①参数不确定性如负载质量、连杆质量、长度及连杆质心等参数未知或部分已知。

　　②未建模动态高频未建模动态,如执行器动态或结构振动等;低频未建模动态,如动/静摩擦力等。

　　模型不确定性给机械臂轨迹跟踪的实现带来影响,同时部分控制算法受限于一定的不确定性。应用于机械臂控制系统的设计方法主要包括PID控制、自适应控制和鲁棒控制等,然而由于它们自身所存在的缺陷,促使其与神经网络、模糊控制等算法相结合,一些新的控制方法也在涌现,很多算法是彼此结合在一起的。

　　机械手臂

　　机械手臂的应用有哪些？

　　机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用，例如：

　　(1)机床加工工件的装卸，特别是在自动化车床、组合机床上使用较为普遍。

　　(2)在装配作业中应用广泛，在电子行业中它可以用来装配印制电路板，在机械行业中

　　它可以用来组装零部件。

　　(3)可在劳动条件差，单调重复易子疲劳的工作环境工作，以代替人的劳动。

　　(4)可在危险场合下工作，如军工品的装卸、危险品及有害物的搬运等。

　　(5）宇宙及海洋的开发。

　　(6)军事工程及生物医学方面的研究和试验。

　　机械手臂的发展趋势

　　1重复高精度

　　精度是指机械手达到指定点的精确程度，它与驱动器的分辨率以及反馈装置有关。重复精度是指如果动作重复次数多，机械手到达同样位置的精确程度。重复精度比精度更重要，如果一个机械手定位不够精确，通常会显示-一个固定的误差，这个误差是可以预测的，因此可以通过编程予以校正。重复精度限定的是一个随机误差的范围，它通过一定次数地重复运行机械手来测定。随着微电子技术和现代控制技术的发展，机械手的重复精度将越来越高，它的应用领域也将更广阔，如核工业和军事工业等。

　　2模块化

　　有的公司把带有系列导向驱动装置的机械手称为简单的传输技术，而把模块化拼装的机械手称为现代传输技术。模块化拼装的机械手比组合导向驱动装置更具灵活的安装体系。它集成电接口和带电缆及油管的导向系统装置，使机械手动作自如。模块化机械手使同一机械手可能应用不同的模块而具有不同的功能，扩大了机械手的应用范围，是机械手的一个重要的发展方向。

　　3节能化

　　为了适应食品、医药、生物工程、电子、纺织、精密仪器等行业的无污染要求不加润滑脂的不供油润滑元件已经问世。随着材料技术的进步，新型材料的出现，构造特殊、

　　用自润滑材料制造的无润滑元件，不仅节省润滑油、不污染环境，而且系统简单、摩擦性能稳定、成本低、寿命长。

　　4机电一体化

　　由“可编程控制器一传感器一液压元件”组成的典型的控制系统仍然是自动化技术的重要方面;发展与电子技术相结合的自适应控制液压元件，使液压技术从“开关控制”进入到高精度的“反馈控制”;节省配线的复合集成系统，不仅减少配线、配管和元件，而且拆装简单，大大提高了系

　　统的可靠性。而今，电磁阀的线圈功率越来越小，而PLC的输出功率在增大，由PLC直接控制线圈变得越来越可能。

　　机械手臂的应用大大地释放了人类的劳动力，能创造出更大的经济效益，它的发展空间巨大，未来它要代替人类完成更多更复杂的工作，发展方向是往更精密、更高效率的领域深造。