和壯+孟明+余佳

機械手臂是目前在機械人技術領域中得到最廣泛實際應用的自動化機械裝置，它們都有一個共同的特點，就是能夠接受指令，精確地定位到三維（或二維）空間上的某一點進行作業(yè)?？v觀現(xiàn)有的各種機械臂市場，為了降低成本，分析討論后決定采用一大兩小機械臂相結合的方式。

以大幅度降低精度的方式提高機械臂強度來制作大機械臂，大機械臂利用強扭矩電機來轉動閥門，精度對于化工廠來說已經(jīng)足夠，這樣做可以有效的關閉泄漏閥門，阻止有害氣體的再次泄漏；

以降低強度的方式提高精準度來制作小機械臂，降低了成本，也提高了操作的靈活性。小機械臂精巧靈活，可以用來抓取地面上一些有毒有放射性的固體，更好的適應了化工廠復雜的地形以及多變的情況。

該機械臂具有以下特點：人工站外編程，智能化工程；采用編碼電機驅(qū)動，平穩(wěn)性好；機器人連續(xù)工作無疲勞性；集成度高使用方便，減少設備開發(fā)周期；

提高操作效率，加快救援進度；

大機械臂懸置在洗消坦克車的最上方，通過支撐桿從低端向上分層固定以避免高端擾動引起的底盤震動。

該機械臂具有一個可360度旋轉的平面轉動軸承作為底座，以三角形機架為支撐架支撐機械爪，結構簡單緊湊不易彎曲變形。機械爪以一大兩小絲桿進行力的傳遞，大絲桿主傳力，小絲桿主控方向的微調(diào)，使得機械爪抓取閥門更加緊湊，力矩更能有效的傳遞。

絲桿選擇上，采取摩擦阻力小，傳送精度高，可同時進行高進給和低進給，同時又具備軸向剛度高的滾珠內(nèi)循環(huán)絲桿。絲桿的潤滑油用機油、90～180號透平油或140號主軸油。潤滑脂采用鋰基油脂。潤滑脂加在螺紋滾道和安裝螺母的殼體空間內(nèi)，而潤滑油通過殼體上的油孔注入螺母空間內(nèi)。

電機選擇上，如果采取液壓馬達需要輔助設備很多如液壓泵各種換向閥等維護很不方便。雖然可以有很大扭矩輸出，但是綜合各種利弊考慮還是不考慮采用。最終采取的是大扭矩伺服電機，有反應迅速動作精確等特點。但是輸出轉矩不是很大，我們采用了增加減速機或者編程精細控制方法以解決這個問題。圖25大機械臂

小機械臂固定在洗消坦克車機器人的正前方低位處，用來抓取地面或前方有毒有害固體。

該機械臂底端用8個螺栓固定，采用4個舵機對三個方位移動和和轉動進行控制。一個舵機控制其對前方180余度方位角的旋轉，一個舵機控制其大臂的俯仰角，一個舵機控制其小臂的伸縮長度，還有一個舵機控制其前機械爪的張緊以達到夾持物體的作用。

機械爪采用3mm寬度的鋁片作為夾持臂，在舵機的轉動下，一個夾持片進行轉動的同時另外一個也進行著對稱運動并向中間夾緊，中間以齒輪和彈簧進行雙保險達到回復機械爪的作用。

該機械臂具有優(yōu)點如下：電氣驅(qū)動式電力驅(qū)動電源方便，響應快，驅(qū)動力較大（關節(jié)型的持重已達400kg），信號檢測、傳動、處理方便，并可采用多種靈活的控制方案。驅(qū)動電機采用步進電機，直流伺服電機（AC）為主要的驅(qū)動方式。由于電機速度高，采用減速機構（諧波傳動、RV擺線針輪傳動、齒輪傳動、螺旋傳動和多桿機構等）。機械手采用無減速機構的大轉矩、低轉速電機進行直接驅(qū)動（DD）。這既使機構簡化，又可提高控制精度。小機械臂如下圖27所示：圖27小機械臂

作者簡介：

和壯（1995—），河南省新鄉(xiāng)人，漢族，院系機械工程學院，機械工程。