機械手臂

　　機械臂是指高精度，多輸入多輸出、高度非線性、強耦合的複雜系統。因其獨特的操作靈活性,已在工業裝配,安全防爆等領域得到廣泛應用。

　　機械臂是一個複雜系統,存在著參數攝動、外界幹擾及未建模動態等不確定性。因而機械臂的建模模型也存在著不確定性，對於不同的任務,需要規劃機械臂關節空間的運動軌跡，從而級聯構成末端位姿。

　　不確定性主要分為兩種主要類型:結構(structuREd)不確定性和非結構(unstructured)不確定性,非結構不確定性主要是由於測量噪聲、外界幹擾及計算中的采樣時滯和舍入誤差等非被控對象自身因素所引起的不確定性。結構不確定性和建模模型本身有關,可分為：

　　①參數不確定性如負載質量、連杆質量、長度及連杆質心等參數未知或部分已知。

　　②未建模動態高頻未建模動態,如執行器動態或結構振動等;低頻未建模動態,如動/靜摩擦力等。

　　模型不確定性給機械臂軌跡跟蹤的實現帶來影響,同時部分控製算法受限於一定的不確定性。應用於機械臂控製系統的設計方法主要包括PID控製、自適應控製和魯棒控製等,然而由於它們自身所存在的缺陷,促使其與神經網絡、模糊控製等算法相結合,一些新的控製方法也在湧現,很多算法是彼此結合在一起的。

　　機械手臂

　　機械手臂的應用有哪些？

　　機械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重複工作和勞動、不知疲勞、不怕危險、抓舉重物的力量比人手大等特點，因此，機械手已受到許多部門的重視，並越來越廣泛地得到了應用，例如：

　　(1)機床加工工件的裝卸，特別是在自動化車床、組合機床上使用較為普遍。

　　(2)在裝配作業中應用廣泛，在電子行業中它可以用來裝配印製電路板，在機械行業中

　　它可以用來組裝零部件。

　　(3)可在勞動條件差，單調重複易子疲勞的工作環境工作，以代替人的勞動。

　　(4)可在危險場合下工作，如軍工品的裝卸、危險品及有害物的搬運等。

　　(5）宇宙及海洋的開發。

　　(6)軍事工程及生物醫學方面的研究和試驗。

　　機械手臂的發展趨勢

　　1重複高精度

　　精度是指機械手達到指定點的精確程度，它與驅動器的分辨率以及反饋裝置有關。重複精度是指如果動作重複次數多，機械手到達同樣位置的精確程度。重複精度比精度更重要，如果一個機械手定位不夠精確，通常會顯示-一個固定的誤差，這個誤差是可以預測的，因此可以通過編程予以校正。重複精度限定的是一個隨機誤差的範圍，它通過一定次數地重複運行機械手來測定。隨著微電子技術和現代控製技術的發展，機械手的重複精度將越來越高，它的應用領域也將更廣闊，如核工業和軍事工業等。

　　2模塊化

　　有的公司把帶有系列導向驅動裝置的機械手稱為簡單的傳輸技術，而把模塊化拚裝的機械手稱為現代傳輸技術。模塊化拚裝的機械手比組合導向驅動裝置更具靈活的安裝體系。它集成電接口和帶電纜及油管的導向系統裝置，使機械手動作自如。模塊化機械手使同一機械手可能應用不同的模塊而具有不同的功能，擴大了機械手的應用範圍，是機械手的一個重要的發展方向。

　　3節能化

　　為了適應食品、醫藥、生物工程、電子、紡織、精密儀器等行業的無汙染要求不加潤滑脂的不供油潤滑元件已經問世。隨著材料技術的進步，新型材料的出現，構造特殊、

　　用自潤滑材料製造的無潤滑元件，不僅節省潤滑油、不汙染環境，而且系統簡單、摩擦性能穩定、成本低、壽命長。

　　4機電一體化

　　由“可編程控製器一傳感器一液壓元件”組成的典型的控製系統仍然是自動化技術的重要方面;發展與電子技術相結合的自適應控製液壓元件，使液壓技術從“開關控製”進入到高精度的“反饋控製”;節省配線的複合集成系統，不僅減少配線、配管和元件，而且拆裝簡單，大大提高了系

　　統的可靠性。而今，電磁閥的線圈功率越來越小，而PLC的輸出功率在增大，由PLC直接控製線圈變得越來越可能。

　　機械手臂的應用大大地釋放了人類的勞動力，能創造出更大的經濟效益，它的發展空間巨大，未來它要代替人類完成更多更複雜的工作，發展方向是往更精密、更高效率的領域深造。