基于“三自由度关节型机械手”对回转关节的研究与设计

杜天宇

摘 要：关节型机械手是一类具有与人手肘类似的“关节”，可以模拟人手操作的自动化装置。它主要以电气结合的方式驱动，再通过齿轮等进行机械传动。但因为机械摩擦较大，传动部位（回转关节）仍有改进的空间。结合开关磁阻电机的原理，该文探讨了一种利用电磁驱动的新型回转关节。这一设计有效地避免了齿轮传动带来的机械摩擦损耗。

关键词：三自由度关节型机械手 开关磁阻电机原理 新型回转关节

中图分类号：TH12 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）11（c）-0104-02

机械手是一种智能装置，能够实现模拟人手的所有动作。在实际的工作过程中，机械手会按照预先设计的固定程序进行对工件的工位转移等。关节型机械手是机械手的一种类型，但它具有与人类手肘类似的“关节”，比一般的机械手结构更精巧、操作更灵活，具有广阔的研究与应用前景。

现有的机械手主要以电气（即电动机和气缸）结合的方式进行驱动，应用齿轮等机械装置进行传动。但因为机械摩擦的缘故，传动效率仍有较大的提升空间。该课题在对一种现有“三自由度关节型机械手”[1]的研究基础上，对回转关节部位进行了更深入的调研，并提出通过电磁驱动减小机械摩擦的新型旋转关节设计。

1 三自由度关节型机械手的基本情况

1. 1 整体设计

该关节型机械手为圆柱坐标，包含3个自由度，其中机械手在进行工作时完成对工件的两个方向的回转和实现一个方向的转移。机械手运用回转关节实现所夹持工件的前后和左右的回转运动，而运用移动关键来实现所夹持工件的上下的移动，从而实现整个机械手的运动工作。……