夾持機械手爪機構的設計與優(yōu)化分析

張烈

摘 要：眾所周知，隨著我國社會市場主義經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國的科學技術以及醫(yī)療事業(yè)也在不斷發(fā)展，人民群眾的物質生活水平也得到了顯著提高。由于醫(yī)療藥物中包含有一些危害人體健康的物質，所以醫(yī)院會采用專門負責藥物配制的機器人。這類配藥機器人需要具備有專業(yè)的夾持機械手爪，從而能夠取代人手進行藥物配制。本文主要介紹夾持機械手爪機構設計優(yōu)化的相關內容，分析夾持機械手爪的運動軌跡。

關鍵詞：夾持機械手爪機構；優(yōu)化分析；配藥機器人

人類民群眾的物質生活水平在不斷上升，對于身體健康更是十分重視。為了促使人類在配藥過程中不被有害藥物威脅到身體健康，配藥機器人出現(xiàn)在社會的舞臺上。配藥機器人工作效率的高低取決于機器人能否準確使用夾持機械手爪來進行正確的藥物配制，今天，本文就以“夾持機械手爪機構的設計與優(yōu)化”為主題進行研究。首先，筆者將結合實際情況來對目前夾持機器手爪的結構設計與優(yōu)化進行簡單介紹，了解兩指平移型機械手爪的工作原理及存在的缺陷以及雙滑塊機構傳動機械手爪的工作原理與優(yōu)勢。最后，筆者會結合雙滑塊機構傳動機械手爪來分析夾持機械手爪的運動軌跡。

一、夾持機械手爪的結構設計與優(yōu)化的分析

隨著國民經(jīng)濟與科學技術的不斷發(fā)展，我國醫(yī)療行業(yè)在進行藥物配制的時候，逐漸開始選擇采用專門的配藥機器人。專門負責藥物配制的機器人是為了取代人手來對藥物進行拿取以及運輸，負責此項工作的就是夾持機械手爪。由此可見，夾持機械手爪的結構設計與優(yōu)化至關重要。一般情況下，配藥機器人都會通過玻璃窗抓取藥物，在此次工作過程中，需要保障配藥機器人能準確夾緊藥物以及不損壞玻璃窗。

最開始使用的配藥機器人的機器手爪是兩指平移手爪，通過電機來將齒輪以及杠桿進行驅動，從而能夠推動機器手爪拿取以及輸送目標物體。然而，此類型手爪在實際操作中會出現(xiàn)手爪的移動不能準確控制，出現(xiàn)位置偏移的缺點，不容易抓取到正確的藥物，促使藥物配制工作出現(xiàn)嚴重問題。

結合已經(jīng)出現(xiàn)的問題，我們應該將兩指平移機器手爪進行結構升級，具體問題具體分析，采用雙滑塊機構傳動的機器手爪，如圖1所示。此類手爪是結合一個絲桿來進行驅動的機器手爪，一個絲桿的驅動，有效避免出現(xiàn)抓取藥物位置錯誤的情況，提高藥物抓取的準確率，提高藥物配制機器人的工作效率。雙滑塊機構傳動機械手爪是兩指平移機器手爪的優(yōu)化升級，工作步驟為：利用絲桿的驅動來促使手指進行展開和閉合，從而促使機器手爪準確抓取到目標藥物，提高配藥機器人的工作效率，推動藥物配制工作高質量地開展。優(yōu)化升級后的雙滑塊機構傳動的機器手爪的工作原理非常簡單，工作原理結構示意圖如圖2所示，直觀明了：

二、簡單分析夾持機械手爪的運動軌跡

首先，對雙滑塊機構傳動機械手爪的速度以及連桿的初始角度進行簡單的分析。我們可以結合圖三來進行分析，專門負責配制藥物的機器人在正式運用雙滑塊機構傳動機械手爪進行目標藥物的抓取的時候，配藥機器人會事先做好相應的準備工作，也就是事先觀察此次要抓取的目標藥物的外形大小。隨后，機器手爪會根據(jù)機器人判斷的藥物大小來對應張開相應的范圍，從而正式開始對目標藥物進行抓取和輸送，保障藥物抓取的準確度。仔細觀察圖3，當雙滑塊機構傳動機械手爪在原始位置正式開始抓取目標藥物的時候，連桿和水平方向形成了一個夾角，這個夾角的數(shù)值每發(fā)生一次變化，就代表著夾持機械手爪的原始位置不相同，或者說是發(fā)生了改變。隨之，當豎直方向的滑塊在絲桿的作用力之下會開始向下運動，這個時候運動的速度為V1夾角的每一次數(shù)值發(fā)生變化時，水平方向的滑塊在絲桿的作用力之下也會開始向下運動，這個時候運動的速度為V2，V2的數(shù)值會隨著夾角的變化而發(fā)生變化。

一般情況下，當絲桿發(fā)生運動，電機運動的速度數(shù)值恒定的時候，滑塊進行直線運動時的速度其實大約為勻速運動。并且，機械手爪的手指除了進行展開以及閉合的時候，電機運動的速度會有改變之外，大部分情況下，電機運動的速度是一個恒定數(shù)值，不會輕易發(fā)生改變。由此可見，絲桿進行的直線運動其實是一個勻速的直線型運動。

三、結束語

綜上所述，隨著我國的社會市場主義經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國的科學技術也在不斷發(fā)展，我國的醫(yī)療行業(yè)隨之得到質的飛躍。我國一直強調科教興國，科學技術是第一生產(chǎn)力。藥物的種類多種多樣，許多藥物中含有對人體有危害的毒素，這個時候就需要設計出專門代替人類進行配置藥物的機器人，簡稱配藥機器人。我們就要明白配藥機器人的重點在于其的夾持機械手爪的設計與優(yōu)化，最開始出現(xiàn)的配藥機器人的機械手爪為兩指平移型手爪，其在進行藥物抓取的時候，準確度以及精度得不到保障。所以，我們應該對其進行優(yōu)化升級，從而采取雙滑塊機構傳動機械手爪，提高配藥機器人的工作效率，推動我國科學技術以及醫(yī)療事業(yè)進一步發(fā)展。

參考文獻

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