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機械手主要由執行機構、驅動機構和控制系統三大部分組成。手部是用來抓持工件(或工具)的部件,根據被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業要求而有多種結構形式,如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構,使手部完成各種轉動(擺動)、移動或復合運動來實現規定的動作,改變被抓持物件的位置和姿勢。
驅動機構
機械手所用的驅動機構主要有4種:液壓驅動、氣壓驅動、電氣驅動和機械驅動。
1、液壓驅動式
液壓驅動式機械手通常由液動機(各種油缸、油馬達)、伺服閥、油泵、油箱等組成驅動系統,由驅動機械手執行機構進行工作。通常它的具有很大的抓舉能力(高達幾百千克以上),其特點是結構緊湊、動作平穩、耐沖擊、耐震動、防爆性好,但液壓元件要求有較高的制造精度和密封性能,否則漏油將污染環境。
2、氣壓驅動式
其驅動系統通常由氣缸、氣閥、氣罐和空壓機組成,其特點是氣源方便、動作迅速、結構簡單、造價較低、維修方便。但難以進行速度控制,氣壓不可太高,故抓舉能力較低。
3、電氣驅動式電力驅動是機械手使用得多的一種驅動方式。其特點是電源方便,響應快,驅動力較大(關節型的持重已達400kg),信號檢測、傳動、處理方便,并可采用多種靈活的控制方案。驅動電機一般采用步進電機,直流伺服電機(AC)為主要的驅動方式。由于電機速度高,通常須采用減速機構(如諧波傳動、RV擺線針輪傳動、齒輪傳動、螺旋傳動和多桿機構等)。有些機械手已開始采用無減速機構的大轉矩、低轉速電機進行直接驅動(DD)這既可使機構簡化,又可提高控制精度。
4、機械驅動式
機械驅動只用于動作固定的場合。一般用凸輪連桿機構來實現規定的動作。其特點是動作確實可靠,工作速度高,成本低,但不易于調整。其他還有采用混合驅動,即液-氣或電-液混合驅動。
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過去5年來,全國累計地質勘查投入4800多億元,找礦突破戰略行動取得重要成果,但受到全球礦業深度調整的影響,我國礦產勘查開發投入已連續4年下降,大部分礦種查明資源儲量增速明顯放緩。二是礦產資源開發支撐了經濟社會發展,但許多大宗礦產對外依存度不斷攀升,進口成本加大。
三是礦產品價格觸底回升,但勘查開發社會投資積極性不高。礦業固定資產投資連續兩年下降,礦業市場活力還沒有得到根本性改善。通過多年的努力,我國礦業規模結構得到優化,大中型礦山比例達到13%以上,資源利用效率有所提高,但一些老礦山和中小型礦山存在科技創新能力不強、優勢礦產未能充分發揮資源效益,礦產資源粗放利用、礦山環境問題依然。礦產品市場依然沒有真正回暖、市場活力不足,社會投資欲望不高。四是礦產資源開發利用水平有所上升,但發展不均衡不充分,礦山建設水平參差不齊。我國礦產資源消費量和生產量都居世界,是礦業大國,但不是礦業強國。
運動機構的升降、伸縮、旋轉等立運動方式,稱為機械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體,需有6個自由度。自由度是機械手設計的關鍵參數。自由度越多,機械手的靈活性越大,通用性越廣,其結構也越復雜。一般機械手有2~3個自由度。控制系統是通過對機械手每個自由度的電機的控制,來完成特定動作。同時接收傳感器反饋的信息,形成穩定的閉環控制。控制系統的核心通常是由單片機或dsp等微控制芯片構成,通過對其編程實現所要功能。