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外 文 翻 譯
畢業(yè)設(shè)計題目：氣動翻轉(zhuǎn)機(jī)械手部件設(shè)計
原文1：Compliance effects in a parallel jaw gripper
譯文1：一個平行夾爪夾持器的合規(guī)性效果
原文2：Design and feasibility tests of a flexible gripper based on inflatable rubber pockets
譯文2：一個平行夾爪夾持器的合規(guī)性效果
基于充氣橡膠袋的一個靈活機(jī)械手的設(shè)計和可行性測試
作者：Ho Choi, Muammer Koc
國籍：美國
出處：2005年密歇根大學(xué)安阿伯工程學(xué)院NSF ERC的可重構(gòu)制造系統(tǒng)
摘要：在本文中，基于對于不同類型、設(shè)計和控制范疇的現(xiàn)有夾具的文獻(xiàn)調(diào)查，我們展示了一個靈活的夾具設(shè)計的可行性測試結(jié)果。在報告中我們設(shè)計、分析、建立、測試了基于對符合規(guī)范的材料（如橡膠）與氣動充氣相結(jié)合使用的靈活性夾具。參數(shù)化有限元分析的進(jìn)行用來調(diào)查過程和設(shè)計參數(shù)如橡膠材料，壓力，初始夾頭位移和摩擦的影響。
基于有限元分析的結(jié)果，我們設(shè)計和建造了一個簡單的，單一的橡膠袋靈活夾具?？尚行詫嶒灥倪M(jìn)行展示且獲得了設(shè)計的可能性和局限性的整體理解，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，我們可以抓取和放置不同的形狀（圓柱形，棱柱形和復(fù)雜形狀）、不同重量（20g-50g）、不同類型（雞蛋，鋼半球，蠟缸等）的對象，而不會失去對對象的控制。兩個不同的部分的形狀（即，棱柱形或圓柱形）的定位誤差范圍被發(fā)現(xiàn)為20-90mm（平移）和0.03-0.91mm（旋轉(zhuǎn)）。
關(guān)鍵詞：機(jī)械手設(shè)計 策略 靈活性 選擇 機(jī)器人 橡膠
1介紹：
機(jī)械手是一種應(yīng)用在機(jī)器人上使用手臂末端的工具，在材料被做其他處理的時候，它具有對材料實現(xiàn)抓取、握持、升降、移動和控制的功能。人的手掌在抓取材料方面一直是最常見的、最多功能的、也是最有效和最微妙的形式，但是，在重復(fù)周期、重載荷和極端環(huán)境下，人類必須發(fā)展機(jī)械手以代替自己的手。在20世紀(jì)60年代現(xiàn)代機(jī)器人出現(xiàn)以后，機(jī)械手在更多的場合下代替了人手。盡管有由于其可靠性、耐用性和生產(chǎn)效率而帶來的初始成本和日常維護(hù)費(fèi)用較高等問題，但是，我們在實踐中發(fā)現(xiàn)機(jī)械手系統(tǒng)在重復(fù)抓取和處理材料方面是極其有效的。然而，機(jī)械手的成本可能比一個機(jī)器人成本還要高20%，這要取決于機(jī)械手的具體應(yīng)用和部分零件的復(fù)雜性了。如果對于制造系統(tǒng)中需要的靈活性有要求，一個合適的機(jī)械手的成本甚至可能更高，因為他們需要額外的控制器，傳感器和設(shè)計需求，以至于到能夠處理的不同部分的問題。
在21世紀(jì)全球化的影響下生產(chǎn)制造企業(yè)都需要去滿足客戶不斷變化的需求，如產(chǎn)品數(shù)量、品種繁多、快速交貨等等。靈活的和可重構(gòu)的制造系統(tǒng)（FMS，RMS）作為對不可預(yù)知的和經(jīng)常變化的市場環(huán)境的一種解決方案，已變成一種科學(xué)和工業(yè)的實踐。為了充分實現(xiàn)RMS和FMS，機(jī)械手——作為很少與最末端產(chǎn)品直接接觸的一種工具，必須設(shè)計的具有靈活性。
在機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用的初期，大多數(shù)機(jī)械手被設(shè)計為使用于專門的任務(wù)，而且形狀、尺寸、重量改變的條件下不能進(jìn)行修改。后來，各種各樣靈活性的克服這些缺點的機(jī)械手被設(shè)計了出來，但除了他們普遍擁有的較高成本是一個障礙外，日常維護(hù)和一些材料和應(yīng)用上的限制也是個問題。盡管機(jī)械手的不足有很多，但合適成本的”柔性的機(jī)械手設(shè)計”作為設(shè)想的FMS和RMS中的一個重要元素，一直是我們尋求的解決靈活的材料處理系統(tǒng)問題的方案。例如，許多工廠的裝配作業(yè)廣泛使用專用夾具和固定裝置。這些應(yīng)用是部分特定的，因此當(dāng)模式轉(zhuǎn)變時，這些裝置必須改變或替換掉。重新設(shè)計、制造、安裝和拆卸這些機(jī)械手和固定裝置的成本是很高的（汽車制造商每年個工廠需要大約1億美元的錢，但是，隨著更加靈活好用的替代品的開發(fā)，這個成本肯定會逐漸降低。
在這片論文中，第一部分介紹的是廣泛的閱讀和討論不同類型、不同設(shè)計的機(jī)械手；第二部分講的是基于規(guī)范材料和內(nèi)部壓力（如把氣沖入橡膠袋中）的一種機(jī)械手設(shè)計，這種類型的機(jī)械手用彈性夾持元件和同過加壓裝置來確定活躍自由度的方法，來確定抓取物體的形狀；在第三部分中展示了一個參數(shù)的有限元分析的結(jié)果，它描述了在不同載荷和部分條件下靈活機(jī)械手選擇的配置性能，以便確定合適的參數(shù)設(shè)置和材料；最后，在第四部分做了后原型設(shè)計和可行性表征測試，用來描述靈活機(jī)械手的缺點和優(yōu)點。
2對機(jī)械手的設(shè)計和類型進(jìn)行的文獻(xiàn)調(diào)查
2.1機(jī)械手的設(shè)計方法
Wright等人分析比較了機(jī)械手與人手抓取系統(tǒng)，并把機(jī)械手分成與機(jī)器人手臂和控制系統(tǒng)相兼容、安全抓取和握持對象、準(zhǔn)確的完成復(fù)雜性任務(wù)三種類別。許多工廠的機(jī)械手的例子和機(jī)械手設(shè)計指導(dǎo)方針也被描述進(jìn)去了。Pham等人總結(jié)了機(jī)械手在不同應(yīng)用環(huán)境下設(shè)計方案應(yīng)該如何選擇。在他們的研究中，影響機(jī)械手如何選擇的變量如下：（a）成分，（b）任務(wù),(c)環(huán)境，（d）機(jī)械臂和控制條件?！俺煞帧边@個變量包括幾何、形狀、重量、表面質(zhì)量和溫度，這些因素都需要考慮好。對于可重構(gòu)系統(tǒng)，他們以形狀和大小為標(biāo)準(zhǔn)又把這個變量分成了其他家族。對于“任務(wù)”這個變量，除了機(jī)械手的類型、不同組成部分的數(shù)量、準(zhǔn)確性及周期需要考慮外，還有主要的操作處理如抓取、握持、移動和放置都要考慮。在合適的地方設(shè)計核實的機(jī)械手，必須考慮所有的因素，而且驗證性的測試必須要多做。為了減少疲勞效應(yīng)，pham等人開發(fā)了一個用于選擇機(jī)械手的專家系統(tǒng)。他們建立了一個混合型專家系統(tǒng)，這是采用以規(guī)則為基礎(chǔ)面向?qū)ο蟮木幊谭椒ā?
2.2 機(jī)械手的分類
機(jī)械手也可以有他們的目的、大小、載荷、和驅(qū)動力來分類。通常情況下，機(jī)械手的工作機(jī)制和主要特征有驅(qū)動力的分類來定義。機(jī)械手的驅(qū)動力通常有電動、氣動、液壓，或在某些情況下有真空磁六變流體和形狀記憶等。