52、基于 Arduino 的电动螺丝刀设计与应用

基于 Arduino 的电动螺丝刀设计与应用

1. 螺丝刀概述

螺丝刀是用于拧紧或松开螺丝的工具，有电动和手动两种类型。普通螺丝刀由手柄和杆身构成，但在许多工作场所和家庭中，它已逐渐被电动钻取代，因为电动钻速度更快、操作更简单，还能钻孔。部分螺丝刀配备可更换的刀头，通过磁性或机械方式与杆身末端连接。电动螺丝刀的种类繁多，从简单的“手柄”式（包含电池、刀头夹和电机）到强大的“手枪”式变速可逆（VSR）钻（也可作为螺丝刀使用）都有。

目前使用的拧紧扭矩工具主要有气动和电动两种。气动工具在拧紧后需要频繁检查，且由于压缩机需持续供气，会消耗大量能源。虽然改用电动扭矩工具可节省能源，但电动工具成本高昂，这使得企业只能选择气动工具或少量电动工具。为降低电动螺丝刀的复杂性和成本，设计了一种基于 Arduino UNO 的电动螺丝刀，它能计算转速（RPM）和扭矩，还可调节螺丝拧紧和松开的扭矩。

2. 相关研究综述

• 人体工程学与力学研究 ：相关研究有助于设计出符合人体工程学的螺丝刀，避免使用者在操作时采用不自然的手腕姿势。研究内容包括影响操作员使用效率、健康和工作生活质量的电动螺丝刀属性，气动螺丝刀的静态和动态力，以及作用于手部的力对前臂肌肉运动的影响。
• 螺丝刀创新设计研究 ：为使螺丝刀更加先进，有研究提出了一些创新想法，如利用干扰观测器设计螺丝固定方案，运用 TRIZ 原理设计带有星形齿轮系的螺丝刀，以及制造带有扭矩测量装置的电动螺丝刀，该装置可控制螺丝的速度和转动，并测量和显示驱动扭矩。
• Arduino 应用研究 <