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作品名称：柔性机械臂
学校名称：青岛城市学院
参赛队伍：喜狼狼与灰太羊
队伍编号：200667
参赛学生：英胜国田京栋郑楠
指导老师：谢丽华李滨成
投票日期：2024年10月08日 00:00->2024年12月05日 15:00
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详细说明

本项目设计了一款柔性机械臂，旨在克服传统机械臂在自由度和角度控制方面的限制。整个系统由机械臂底座结构、关节结构以及夹爪设计三部分组成，结合了伺服电机、弹簧及气动控制技术，具有灵活的运动能力和高效的工作性能。

1. 机械臂底座结构

1.1 设计概述

机械臂底座由四个电机驱动，通过齿轮机构带动四个绳索进行动作控制。弹簧在驱动绳中起支持作用，使得机械臂在牵引时保持稳定。

主要组件：

伺服电机：负责驱动绳索。

底座：提供机械臂的支撑。

驱动绳索：通过电机控制，实现机械臂的运动。

齿轮：转动传递力量。

绳索槽：用于引导和保护驱动绳索。

2. 机械臂关节结构

2.1 设计理念

关节结构采用弹簧和万向节的组合设计。弹簧的变形方向通过约束固定，确保其功能性与稳定性。

- 构成要素：

弹簧：提供灵活性与强度。

万向节：允许关节进行多方向运动。

绳索：控制关节的运动。

3. 机械臂夹爪结构

夹爪部分采用气动驱动，外接气源即可通过气压控制抓取与释放。

夹爪结构：具备高效的抓取能力，能够适应不同的物体形状。

4. 机械臂结构设计

4.1 整体方案设计

为了解决传统机械臂在运动控制上的局限，设计了一种基于驱动绳、万向节和弹簧的灵活控制方案。在设计过程中，对传动过程中的臂长计算和气动夹爪选型进行了详细分析，最终完成了有限元分析。

4.2 方案选取

在多个设计方案中，选择正交双自由度与电机驱动绳索的结构组合，以获得更稳定、灵活的性能。

6. 气动夹爪的气源系统

气压驱动系统利用压缩空气作为动力源，通过活塞式空气压缩机进行输出，示意图如图10所示。活塞的往复运动实现了气体压力的转化，满足夹爪的工作需求。

本设计通过创新的结构和高效的控制方式，解决了传统机械臂在灵活性和自由度上的不足，具备了高效、可靠的工作性能。关键技术的整合和优化使得柔性机械臂在多种应用场景中具有广阔的前景。