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大賽作品詳情

作品名稱：柔性機械臂
學校名稱：青島城市學院
參賽隊伍：喜狼狼與灰太羊
隊伍編號：200667
參賽學生：英勝國田京棟鄭楠
指導老師：謝麗華李濱成
投票日期：2024年10月08日 00:00->2024年12月05日 15:00
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詳細說明

本項目設計了一款柔性機械臂，旨在克服傳統機械臂在自由度和角度控制方面的限制。整個系統由機械臂底座結構、關節結構以及夾爪設計三部分組成，結合了伺服電機、彈簧及氣動控制技術，具有靈活的運動能力和高效的工作性能。

1. 機械臂底座結構

1.1 設計概述

機械臂底座由四個電機驅動，通過齒輪機構帶動四個繩索進行動作控制。彈簧在驅動繩中起支持作用，使得機械臂在牽引時保持穩定。

主要組件：

伺服電機：負責驅動繩索。

底座：提供機械臂的支撐。

驅動繩索：通過電機控制，實現機械臂的運動。

齒輪：轉動傳遞力量。

繩索槽：用于引導和保護驅動繩索。

2. 機械臂關節結構

2.1 設計理念

關節結構采用彈簧和萬向節的組合設計。彈簧的變形方向通過約束固定，確保其功能性與穩定性。

- 構成要素：

彈簧：提供靈活性與強度。

萬向節：允許關節進行多方向運動。

繩索：控制關節的運動。

3. 機械臂夾爪結構

夾爪部分采用氣動驅動，外接氣源即可通過氣壓控制抓取與釋放。

夾爪結構：具備高效的抓取能力，能夠適應不同的物體形狀。

4. 機械臂結構設計

4.1 整體方案設計

為了解決傳統機械臂在運動控制上的局限，設計了一種基于驅動繩、萬向節和彈簧的靈活控制方案。在設計過程中，對傳動過程中的臂長計算和氣動夾爪選型進行了詳細分析，最終完成了有限元分析。

4.2 方案選取

在多個設計方案中，選擇正交雙自由度與電機驅動繩索的結構組合，以獲得更穩定、靈活的性能。

6. 氣動夾爪的氣源系統

氣壓驅動系統利用壓縮空氣作為動力源，通過活塞式空氣壓縮機進行輸出，示意圖如圖10所示。活塞的往復運動實現了氣體壓力的轉化，滿足夾爪的工作需求。

本設計通過創新的結構和高效的控制方式，解決了傳統機械臂在靈活性和自由度上的不足，具備了高效、可靠的工作性能。關鍵技術的整合和優化使得柔性機械臂在多種應用場景中具有廣闊的前景。

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