李 旗

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

機械手臂在高端制造業(yè)中具有重要的應(yīng)用價值，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，機械手臂的應(yīng)用技術(shù)類型較為豐富，能夠適應(yīng)多種生產(chǎn)需求，達到嚴格的制造標準。其在機械工程技術(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，能夠促進發(fā)展效果進一步提升。因此，需要針對機械手臂在機械工程技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用進行深入研究，明確相關(guān)實施細節(jié)，降低出現(xiàn)問題的概率，達到良好的布置與應(yīng)用目標。

1 我國機械手臂的應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

我國應(yīng)用機械手臂進行生產(chǎn)制造的時間較晚，整體研究與設(shè)計規(guī)劃僅5~6年，仍然處于模仿學(xué)習(xí)的階段，對技術(shù)原理的細節(jié)尚未完全掌握。在這種情況下，機械手臂在機械工程技術(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)容進行設(shè)計與改進，使其能夠達到良好的生產(chǎn)制造標準。機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)計數(shù)據(jù)顯示，我國機械手臂的應(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，機械手臂行業(yè)的核心資源欠缺對市場的發(fā)展造成了嚴重的限制，導(dǎo)致其設(shè)計與應(yīng)用頻頻遇到障礙。因此，未來機械手臂在機械工程技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的過程中，應(yīng)當針對實施技術(shù)類型與結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)劃進行深入研究，盡可能明確相關(guān)細節(jié)，達到理想的分析效果，為后續(xù)的工業(yè)應(yīng)用打下堅實基礎(chǔ)，實現(xiàn)良好的發(fā)展目標。

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

在機械工程技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用過程中，機械手臂具有關(guān)鍵性意義。其需要通過適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)規(guī)劃，達到良好的功能效果，為機械工程技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用打下堅實基礎(chǔ)。從工業(yè)機器人機械手臂應(yīng)用角度進行分析，傳統(tǒng)設(shè)備需要占據(jù)較大的空間，無法在特定環(huán)境條件下進行應(yīng)用。通過采用機械手臂進行處理，能夠顯著降低空間需求，實現(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，針對機械手臂的結(jié)構(gòu)進行規(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]。機械結(jié)構(gòu)屬于機械手臂的關(guān)鍵組成部分，為了達到良好的應(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，機械手臂依靠電路進行傳動能夠達到良好的應(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。齒輪能夠達到較為緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計目標，具有高度靈活性，能夠提供強大的承載能力，精確度也符合基礎(chǔ)標準。但是，在應(yīng)用過程中需要利用減速器進行處理，對空間的需求與質(zhì)量的需求也較為嚴格。因此，為了在機械工程技術(shù)領(lǐng)域達到良好的應(yīng)用效果，應(yīng)當針對機械手臂進行深入研究，明確其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)需求，達到良好的設(shè)計規(guī)劃效果，為后續(xù)的進一步發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)。

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

機械手臂通常包括四個主要部件，即爪部、腕部、臂部、機身。爪部需要利用傳動機構(gòu)的動作信號，實現(xiàn)手抓或末端張合的效果。而腕部主要負責(zé)連接爪部與機械臂部分，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。臂部屬于機械手臂的核心部分，能夠發(fā)揮支撐作用，并負責(zé)傳動的運動功能。如果臂部設(shè)計不合理，便會導(dǎo)致機械手臂整體應(yīng)用效果受到負面影響。機身主要負責(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。由于臂部的設(shè)計較為關(guān)鍵，因此需要針對機械手臂的相關(guān)區(qū)域進行深入分析，明確基礎(chǔ)原則與細節(jié)，以達到理想的應(yīng)用目標。

3.1 大臂段關(guān)節(jié)設(shè)計

機械手臂的大臂段關(guān)節(jié)設(shè)計流程中，應(yīng)當針對支撐的桿件與旋轉(zhuǎn)運動大臂部分采取密封圈設(shè)計方式，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，能夠達到緊密的結(jié)合效果。同時，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，能夠達到良好的處理目標，有利于降低泄露級別，實現(xiàn)優(yōu)秀的阻力條件。O型密封圈的內(nèi)徑設(shè)計需要符合基礎(chǔ)標準，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)當利用端蓋密封方式進行操作，使回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)可以得到良好的軸承防護效果。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)當在低速或中速的條件下進行應(yīng)用。接觸式密封通?？梢圆捎妹珰置芊饣蚱ね朊芊獾慕Y(jié)構(gòu)，使其具有較為良好的條件適應(yīng)性。根據(jù)機械手臂的工作環(huán)境條件以及狀態(tài)進行選擇，有利于增強機械工程技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用效果，具有良好的設(shè)置目標。此外，機械手臂的大臂推桿區(qū)域存在一部分露出，應(yīng)當采用褶皺保護罩的設(shè)計形式，使其能夠與污染物達到隔絕效果，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，實現(xiàn)良好的應(yīng)用目標。合理設(shè)計大臂段關(guān)節(jié)，能夠最大限度延長機械手臂的應(yīng)用壽命，使其能夠在機械工程技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮良好的功能，提高基礎(chǔ)實施效率，達到理想的發(fā)展目標，為后續(xù)的進一步應(yīng)用打下堅實基礎(chǔ)。

3.2 機械手臂組合

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

4 機械手臂在機械工程技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用類型

4.1 直角坐標型機械手臂

機械手臂在機械工程技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用過程中，直角坐標型機械手屬于較為常見的類型之一。這一類型的機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)，能夠輕松達到良好的應(yīng)用與制造效果。但是，直角坐標型機械手臂的位移與操作空間較為狹小，在進行收回操作的過程中，由于本身的結(jié)構(gòu)與條件限制，還需要進行反方向伸出的操作。在這一問題的影響下，直角坐標型機械手臂的工作效率較低，容易產(chǎn)生不良問題。同時，這一類型的機械手臂對空間需求較高，容易縮減機械工程技術(shù)的整體空余狀態(tài)。為了提高直角坐標型機械手臂的應(yīng)用效果，需要在對應(yīng)的工作類型中進行處理，并提供基礎(chǔ)空間，避免出現(xiàn)位移問題，實現(xiàn)最佳應(yīng)用目標。

4.2 圓柱坐標型機械手臂

圓柱坐標型機械手臂具有良好的應(yīng)用效果，其可以圍繞中心軸進行旋轉(zhuǎn)，使工作空間能夠大幅提升，降低對計算的需求，具有更大的經(jīng)濟效益。同時，針對直線移動的需求，可以利用氣壓轉(zhuǎn)動的方式完成。通過這種方式進行工作，可以達到提升最大輸出功率的效果，有利于機體的轉(zhuǎn)動與處理。但是，圓柱坐標型機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，進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)用圓柱坐標型機械手臂時，需要注意對機體本身的維護，確保其能夠達到良好的應(yīng)用壽命[4]。同時，還需要確?？臻g符合基礎(chǔ)需求，降低出現(xiàn)問題的概率，達到良好的機械工程技術(shù)標準。

4.3 極坐標型機械手臂

極坐標型機械手臂主要通過三個可活動關(guān)節(jié)進行操作，其活動關(guān)節(jié)能夠發(fā)揮移動與旋轉(zhuǎn)效果，可以達到調(diào)整位置的目標。同時，還可以加裝旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，使目標位置與姿態(tài)能夠進行適當調(diào)整，有利于機械手臂的應(yīng)用。極坐標型機械手臂需要圍繞主軸進行轉(zhuǎn)動，作業(yè)范圍較為寬廣，能夠解決圓柱坐標型與直角坐標型機械手臂存在的空間局限問題。但是，極坐標型機械手臂結(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，極坐標型機械手臂的直線運動流程仍然會出現(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)用極坐標型機械手臂進行處理時，需要注意其限制條件，并采取有效的措施進行解決，以達到理想的應(yīng)用目標。

4.4 多關(guān)節(jié)型機械手臂

多關(guān)節(jié)型機械手臂屬于目標操作傳動類型的一種，其能夠以仿生的方式進行處理，具有多個可活動關(guān)節(jié)。這些活動關(guān)節(jié)能夠進行協(xié)同作業(yè)，整體靈活程度高。同時，多關(guān)節(jié)型機械手臂可以實現(xiàn)大臂與小臂的運動，并具有肘、肩的關(guān)節(jié)活動功能，可以達到數(shù)個方向的轉(zhuǎn)動效果，作業(yè)空間大，通用性較強。因此，多關(guān)節(jié)型機械手臂屬于較為先進的應(yīng)用方式，能夠在機械工程技術(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)型機械手進行生產(chǎn)制造的過程中，應(yīng)當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，實現(xiàn)最佳操控目標。

5 結(jié)束語

綜上所述，機械手臂在機械工程技術(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)用細節(jié)，并了解結(jié)構(gòu)設(shè)計的對應(yīng)需求。為了以后的進一步發(fā)展，應(yīng)當針對機械手臂的應(yīng)用進行后續(xù)推廣，使其能夠在機械工程技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮良好的應(yīng)用效果，實現(xiàn)最佳經(jīng)濟效益目標，達到優(yōu)秀的生產(chǎn)制造標準。