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在沖壓生產(chǎn)的自動化改造中，以自動沖壓機(jī)械手的應(yīng)用最為普及。然而，在選擇和購買沖壓機(jī)械手時(shí)，又有哪些參數(shù)指標(biāo)需要我們了解的呢？這里輝科就和大家說一說。表示自動沖壓機(jī)械手特性的基本參數(shù)和性能指標(biāo)主要有：工作空間、自由度、有效負(fù)載、運(yùn)動精度、運(yùn)動特性、動態(tài)特性等。

 

 

 

一、工作空間（Workspace）

是指機(jī)械手臂桿的特定部位在一定條件下所能到達(dá)空間的位置集合。工作空間的性狀和大小反映了沖壓機(jī)械手工作能力的大小。理解機(jī)械手的工作空間時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：

 

 

 

1、通常沖壓機(jī)械手說明書中表示的工作空間指的是手腕上機(jī)械接口坐標(biāo)系的原點(diǎn)在空間能達(dá)到的范圍，也即手腕端部法蘭的中心點(diǎn)在空間所能到達(dá)的范圍，而不是末端執(zhí)行器端點(diǎn)所能達(dá)到的范圍。因此，在設(shè)計(jì)和選用時(shí)，要注意安裝末端執(zhí)行器后，機(jī)械手實(shí)際所能達(dá)到的工作空間。

 

 

 

2、沖壓機(jī)械手說明書上提供的工作空間往往要小于運(yùn)動學(xué)意義上的最大空間。這是因?yàn)樵诳蛇_(dá)空間中，手臂位置不同時(shí)有效負(fù)載、允許達(dá)到的最大速度和最大加速度都不一樣，在臂桿最大位置允許的極限值通常要比其他位置的小些。此外，在最大可達(dá)空間邊界上可能存在自由度退化的問題，此時(shí)的位置稱為奇異位形，而且在奇異位形周圍相當(dāng)大的范圍內(nèi)都會出現(xiàn)自由度退化現(xiàn)象，這部分工作空間在機(jī)械手工作時(shí)都不能被利用。

 

 

 

3、除了在工作空間邊緣，實(shí)際應(yīng)用中的沖壓機(jī)械手還可能由于受到機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，在工作空間的內(nèi)部也存在著臂端不能達(dá)到的區(qū)域，這就是常說的空洞或空腔。空腔是指在工作空間內(nèi)臂端不能達(dá)到的完全封閉空間。而空洞是指在沿轉(zhuǎn)軸周圍全長上臂端都不能達(dá)到的空間。

 

 

二、運(yùn)動自由度（Freedom of motion）

是指沖壓機(jī)械手在空間運(yùn)動所需的變量數(shù)，用以表示機(jī)械手動作靈活程度的參數(shù)，一般是以沿軸線移動和繞軸線轉(zhuǎn)動的獨(dú)立運(yùn)動的數(shù)目來表示。

 

自由物體在空間有六個(gè)自由度（三個(gè)轉(zhuǎn)動自由度和三個(gè)移動自由度）。機(jī)械手的自由度數(shù)目越多，功能就越強(qiáng)。沖壓機(jī)械手通常具有4—6個(gè)自由度。當(dāng)機(jī)械手的自由度增加到對末端執(zhí)行器的定向和定位不再起作用時(shí)，便出現(xiàn)了冗余自由度。冗余度的出現(xiàn)增加了機(jī)械手工作的靈活型，但也使控制變得更加復(fù)雜。

 

沖壓機(jī)械手在運(yùn)動方式上，可以分為直線運(yùn)動（簡記為P）和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動（簡記為R）兩種，應(yīng)用簡記符號P和R可以表示機(jī)械手運(yùn)動自由度的特點(diǎn)，如RPRR表示機(jī)械手具有四個(gè)自由度，從基座開始到臂端，運(yùn)動的方式依次為旋轉(zhuǎn)-直線-旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)。此外，沖壓機(jī)械手的運(yùn)動自由度還有運(yùn)動范圍的限制。

 

 

三、有效負(fù)載(Payload)

是指沖壓機(jī)械手在工作時(shí)臂端可能搬運(yùn)的物體重量或所能承受的力或力矩，用以表示機(jī)械手的負(fù)荷能力。

 

機(jī)械手在不同位置時(shí)，允許的最大可搬運(yùn)重量是不同的，因此沖壓機(jī)械手的額定可搬運(yùn)重量是指其臂桿在工作空間中任意位置時(shí)端部都能搬運(yùn)的最大重量。

 

四、運(yùn)動精度(Accuracy)

沖壓機(jī)械手的精度主要涉及位置精度、重復(fù)定位精度、軌跡精度、重復(fù)軌跡精度等。

 

位置精度是指指令位置和從同一方向接近該指令位置時(shí)的實(shí)到位置中心之間的偏差。重復(fù)定位精度是指對同指令位置從同一方向重復(fù)響應(yīng)n次后實(shí)到位置的不一致程度。

 

軌跡精度是指機(jī)械手從同一方向n次跟隨指令軌跡的接近程度。軌跡重復(fù)精度是指對一給定軌跡在同方向跟隨n次后實(shí)到軌跡之間的不一致程度。

 

五、 運(yùn)動特性（Sped）

速度和加速度是表明機(jī)械手運(yùn)動特性的主要指標(biāo)。在機(jī)械手說明書中，通常提供了主要運(yùn)動自由度的最大穩(wěn)定速度，但在實(shí)際應(yīng)用中單純考慮最大穩(wěn)定速度是不夠的，還應(yīng)注意其最大允許加速度。

 

六、動態(tài)特性（dynamic characteristics）

結(jié)構(gòu)動態(tài)參數(shù)主要包括質(zhì)量、慣性矩、剛度、阻尼系數(shù)、固有頻率和振動模態(tài)。

 

 

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該盡量減小質(zhì)量和慣量。對于沖壓機(jī)械手的剛度，若剛度差，機(jī)械手的位置精度和系統(tǒng)固有頻率將下降，從而導(dǎo)致系統(tǒng)動態(tài)不穩(wěn)定；但對于某些作業(yè)，適當(dāng)?shù)卦黾尤犴樞允怯欣模罾硐氲那闆r是希望機(jī)械手臂桿的剛度可調(diào)。增加系統(tǒng)的阻尼對于縮短振蕩的衰減時(shí)間、提高系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性是有利的。提高系統(tǒng)的固有頻率，避開工作頻率范圍，也有利于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。