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1、機(jī)器人手部結(jié)構(gòu)主講 周蘭 引言：n工業(yè)機(jī)器人的手部也叫末端操作器，它直接裝在工業(yè)機(jī)器人的手腕上用于夾持工件或讓工具按照規(guī)定的程序完成指定的工作。 一、手部的特點(diǎn) 1手部與手腕相連處可拆卸：n手部與手腕處有可拆卸的機(jī)械接口：根據(jù)夾持對象的不同，手部結(jié)構(gòu)會有差異，通常一個(gè)機(jī)器人配有多個(gè)手部裝置或工具，因此要求手部與手腕處的接頭具有通用性和互換性。n手部可能還有一些電、氣、液的接口：由于手部的驅(qū)動方式不同造成。對這些部件的接口一定要求具有互換性。 2手部是末端操作器：n可以具有手指，也可以不具有；可以有手爪，也可以是專用。 末端操作器圖例（1）：每個(gè)手指有三個(gè)或四個(gè)關(guān)節(jié)。技術(shù)關(guān)鍵是手指之間的協(xié)調(diào)控制
2、。 末端操作器圖例（2）： 3手部是一個(gè)獨(dú)立的部件：n工業(yè)機(jī)器人通常分為三個(gè)大的部件：機(jī)身、手臂（含手腕）、手部。手部對整個(gè)機(jī)器人完成任務(wù)的好壞起著關(guān)鍵的作用，它直接關(guān)系著夾持工件時(shí)的定位精度、夾持力的大小等。 4手部的通用性比較差：n工業(yè)機(jī)器人的手部通常是專用裝置：一種手爪往往只能抓住一種或幾種在形狀、尺寸、重量等方面相近的工件；一種工具只能執(zhí)行一種作業(yè)任務(wù)。 二、手部的設(shè)計(jì)要求n具有足夠的夾持力。n保證適當(dāng)?shù)膴A持精度：n手指應(yīng)能順應(yīng)被夾持工件的形狀，應(yīng)對被夾持工件形成所要求的約束。n考慮手部自身的大小、形狀、機(jī)構(gòu)和運(yùn)動自由度：n主要是根據(jù)作業(yè)對象的大小、形狀、位置、姿態(tài)、重量、硬度和表面質(zhì)
3、量等來綜合考慮。n智能化手部還應(yīng)配有相應(yīng)的傳感器： n由于感知手爪和物體之間的接觸狀態(tài)、物體表面狀況和夾持力的大小等，以便根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行調(diào)整等。 三、手部的構(gòu)成主要有手指、驅(qū)動機(jī)構(gòu)和傳動機(jī)構(gòu)組成。 四、手部的分類 1按用途分：n手爪：具有一定的通用性。主要功能是：抓住工件、握持工件、釋放工件。：在給定的目標(biāo)位置和期望姿態(tài)上抓住工件，工件必須有可靠的定位，保持工件和手爪之間的準(zhǔn)確的相對位置關(guān)系，以保持機(jī)器人后續(xù)作業(yè)的準(zhǔn)確性。n握?。捍_保工件在搬運(yùn)過程中或零件裝配過程中定義了的位置和姿態(tài)的準(zhǔn)確性。 n釋放：在指定位置結(jié)束手部和工件之間的約束關(guān)系。n工具：進(jìn)行作業(yè)的專用工具。 工件的定位和夾緊：F
4、 2按夾持方式分： n外夾式：n手部與被夾件的外表面相接觸。n內(nèi)撐式：n手部與工件的內(nèi)表面相接觸。n內(nèi)外夾持式： n手部與工件的內(nèi)、外表面相接觸。 夾持方式圖例：Z XY 3按手爪的運(yùn)動形式分：n回轉(zhuǎn)型：n當(dāng)手爪夾緊和松開物體時(shí)，手指作回轉(zhuǎn)運(yùn)動。當(dāng)被抓物體的直徑大小變化時(shí)，需要調(diào)整手爪的位置才能保持物體的中心位置不變。n平動型：n手指由平行四桿機(jī)構(gòu)傳動，當(dāng)手爪夾緊和松開物體時(shí)，手指姿態(tài)不變，作平動。n平移型： n當(dāng)手爪夾緊和松開工件時(shí)，手指作平移運(yùn)動，并保持夾持中心的固定不變，不受工件直徑變化的影響。 回轉(zhuǎn)型圖例：壓縮彈簧拉伸彈簧 平動型圖例： 動作分解：作業(yè)：用作圖法分析當(dāng)主動件左移才處于某
5、個(gè)位置時(shí)，手指所處的位置。 平移型圖例：該絲桿的螺紋具有什么特點(diǎn)？此時(shí)手部是張開還是合攏？ 4按夾持原理分： n手指式：n外夾式、內(nèi)撐式、內(nèi)外夾持式。n平移式、平動式、旋轉(zhuǎn)式。n二指式、多指式。n單關(guān)節(jié)式、多關(guān)節(jié)式。n吸盤式： n負(fù)壓吸盤：真空式、噴氣式、擠氣式。n磁力吸盤：永磁吸盤、電磁吸盤。 五、典型結(jié)構(gòu) 1機(jī)械式手爪結(jié)構(gòu)：n氣動驅(qū)動：n氣缸驅(qū)動活塞平移齒條移動扇形齒輪擺動連桿機(jī)構(gòu)擺動手爪平動n其它四種機(jī)械式手爪機(jī)構(gòu)： 氣動手爪圖例：問題：1、分析手部的運(yùn)動。2、手部作的是什么類型運(yùn)動？ 機(jī)械手爪圖例：齒輪齒條式手爪 重力式手爪滑槽式手爪撥桿杠桿式手爪 2電磁吸盤(1)： n電磁吸盤的結(jié)構(gòu)
6、： n主要由磁盤、防塵蓋、線圈、殼體等組成。n工作原理：n夾持工件： n線圈通電空氣間隙的存在線圈產(chǎn)生大的電感和啟動電流周圍產(chǎn)生磁場（通電導(dǎo)體一定會在周圍產(chǎn)生磁場）吸附工件n放開工件：n線圈斷電磁吸力消失工件落位 2電磁吸盤(2)： n適用范圍：n適用于用鐵磁材料做成的工件；不適合于由有色金屬和非金屬材料制成的工件。n適合于被吸附工件上有剩磁也不影響其工作性能的工件。n適合于定位精度要求不高的工件。 n適合于常溫狀況下工作。鐵磁材料高溫下的磁性會消失。 電磁吸盤圖例: 3真空式吸盤：n構(gòu)成:n由真空泵、電磁閥、電機(jī)和吸盤等構(gòu)成。n工作原理：n形成真空吸附工件： n電機(jī)真空泵3電磁閥左側(cè)從吸盤5
7、處抽氣n釋放工件：n電機(jī)、泵停轉(zhuǎn)大氣經(jīng)6口 4電磁閥左側(cè) 3電磁閥右側(cè)送氣至吸盤5處 真空吸盤控制系統(tǒng)圖例：1DT2DT 真空吸盤結(jié)構(gòu)圖例： 4自適應(yīng)吸盤：n結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 該吸盤具有一個(gè)球關(guān)節(jié)，使吸盤能傾斜自如，適應(yīng)工件表面傾角的變化。 5異形吸盤：n結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 可用來吸附雞蛋、錐頸瓶等物件。擴(kuò)大了真空吸盤在機(jī)器人上的應(yīng)用。 6噴氣式吸盤：n工作原理：n壓縮空氣進(jìn)入噴嘴后，利用伯努利效應(yīng)，當(dāng)壓縮空氣剛進(jìn)入時(shí)，由于噴嘴口逐漸縮小，致使氣流速度逐漸增加。當(dāng)管路截面收縮到最小處時(shí)，氣流速度達(dá)到臨界速度，然后噴嘴管路的截面逐漸增加，使與橡膠皮碗相連的吸氣口處，造成很高的氣流速度而形成負(fù)壓。n應(yīng)用： n在工廠一般都有空壓站，噴氣式吸盤在工廠得到廣泛的應(yīng)用。 噴氣式吸盤圖例： 7擠氣式吸盤：n主要構(gòu)成：n吸盤架、壓蓋、密封墊、吸盤n工作原理： 擠氣式吸盤工作原理圖： 六、手部結(jié)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例 1平行指手爪機(jī)構(gòu)：n工作原理： 回轉(zhuǎn)動力源1和6驅(qū)動構(gòu)件2和5順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，通過平行四邊形機(jī)構(gòu)帶動手指3和4作平動，夾緊或釋放工件。 2設(shè)有檢測開關(guān)的手爪裝置：n工作原理： 手爪裝有限位開關(guān)5和7。在指爪4沿垂直方向接近工件6的過程中，限位開關(guān)檢測手爪與工件的相對位置。當(dāng)工件接觸限位開關(guān)時(shí)發(fā)信號，汽缸通過連桿3驅(qū)動指爪夾緊工件。 4上料吸盤（1）： 4上料吸盤（2）：
機(jī)器人手部結(jié)構(gòu)詳解
