目前应用的冲压机械手,大多是根据任务需求和工作环境采用特定的、不可更改的结构形式,虽然能有效完成特定的任务,但当应用背景改变时往往不能适应新的环境需求,造成生产成本的增加和设备的闲置。而可重构模块化机器人由一系列不同功能和尺寸特征的、具有一定装配关系以及相应的驱动、控制等模块构成,可以重新拆装,组成不同自由度和构型的机械手,以适应多种不同的工作场合。因此,设计一种可重构冲压机械手具有重要的现实意义。基于可重构机器人的特点,采用模块化设计的思想,设计了用于冲压的可重构机械手,在环境变化的时候,可以进行重组,完成多种任务。
从设计过程来看,模块化产品的设计包含两个基本过程: 模块创建过程和模块配置过程。模块创建过程一般是依据产品设计的标准,将产品划分为以模块为基本构成单元的过程; 而模块化配置过程是对不同功能、性能的模块组合的可能性以及合理性进行评价,再加上市场需求和产品本身的约束,进而配置出满足要求的产品。
现将冲压机械手分为旋转机构、推进机构、执行机构以及辅助机构4个模块,其中辅助机构包括基座、连杆等。执行机构和基座留有一个与其他模块相连接的接口,连杆、旋转机构和推进机构留有两个与其他模块连接的接口,以便将其串连成三自由度或者四自由度的冲压机械手。旋转机构、推进机构以及执行机构都有自己的驱动机构以及传动机构等。
利用设计的模块组成一种常用的圆柱坐标式冲压机械手和一种利用夹具的折弯机械手。该折弯机械手既可以完成物料搬运工作,又可以完成冲压制件的折弯工艺。以这种折弯机械手为例,对其进行运动学分析,得到运动学正逆解。然后利用CREO对其进行运动学仿真。