机器人手部结构资料.ppt

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1、1.2机器人末端操作器(机器人手部结构)机器人的末端操作器也叫做末端执行器，它包含两大部分：手部与专用操作器。手部是装在机器人手腕上直接抓握工件或执行作业的部件。它具有模仿人手动作的功能,并安装于机器人手臂的前端。人的手有两种含义：第一种含义是医学上把包括上臂、手腕在内的整体叫做手；第二种含义是把手掌和手指部分叫做手。机器人的手部接近于第二种含义。专用操作器：各种工具1.2.1.机器人手部的功能及组成功能它的主要功能是：抓住工件，握持工件，释放工件。抓住——在给定的目标位置和期望姿态上抓住工件，工件在手爪内必须具有可靠的定位，保持工件与手爪之间准确的相对位姿，并保证机器人后续

2、作业的准确性。握持——确保工件在搬运过程中或零件在装配过程中定义了的位置和姿态的准确性。释放——在指定点上除去手爪和工件之间的约束关系。组成驱动机构，传动机构，手指1.2.2.机器人手部的特点(1)手部与手腕相连处可拆卸。手部与手腕有机械接口，也可能有电、气、液接头，当工业机器人作业对象不同时，可以方便地拆卸和更换手部。(2)手部是机器人末端操作器。它可以像人手那样具有手指，也可以是不具备手指的手；可以是类人的手爪，也可以是进行专业作业的工具，比如装在机器人手腕上的喷漆枪、焊接工具等。(3)手部的通用性比较差。机器人手部通常是专用的装置，比如：一种手爪往往只能抓握一种或几种在

3、形状、尺寸、重量等方面相近似的工件；一种工具只能执行一种作业任务。(4)手部是一个独立的部件。假如把手腕归属于手臂，那么机器人机械系统的三大件就是机身、手臂和手部(末端操作器)。手部对于整个工业机器人来说是完成作业好坏、作业柔性好坏的关键部件之一。具有复杂感知能力的智能化手爪的出现，增加了工业机器人作业的灵活性和可靠性。1.2.3.机器人手部的分类由于被握工件的形状、尺寸、重量、材质及表面状态等不同,因此机器人取料手是多种多样的,大致可分为以下几类:(1)夹钳式取料手；(2)吸附式取料手；(3)仿生多指灵巧手；(4)其它手。1.2.3.1夹钳式取料手夹钳式手部与人手相似

4、,是工业机器人广为应用的一种手部形式。它一般由手指(手爪)和驱动机构、传动机构及连接与支承元件组成,如图1.2.1所示,能通过手爪的开闭动作实现对物体的夹持。图1.2.1夹钳式手部的组成1.手指手指是直接与工件接触的部件。手部松开和夹紧工件,就是通过手指的张开与闭合来实现的。机器人的手部一般有两个手指,也有三个或多个手指,其结构形式常取决于被夹持工件的形状和特性。按两种情况分析：指端的形状与指面的形状。指端的形状通常有两类:V型指和平面指。如图1.2.2所示的三种V型指的形状,用于夹持圆柱形工件。如图1.2.3所示的平面指为夹钳式手的指端,一般用于夹持方形工件(具有两个平

5、行平面),板形或细小棒料。另外，尖指和薄、长指一般用于夹持小型或柔性工件。其中,薄指一般用于夹持位于狭窄工作场地的细小工件,以避免和周围障碍物相碰;长指一般用于夹持炽热的工件,以免热辐射对手部传动机构的影响。图1.2.2V型指端形状(a)固定V型；(b)滚柱V型；(c)自定位式V型图1.2.3夹钳式手的指端思考：平面手爪夹持圆柱工件平面手爪夹持圆柱工件，尽管夹紧力足够大，在工件和手爪接触面上有足够的摩擦力来支承工件重量，但是从运动学观点来看，约束条件是不够的，不能保证工件在手爪上的准确定位。指面的形状常有光滑指面、齿形指面和柔性指面等。光滑指面平整光滑,用来夹持已加工表面,

6、避免已加工表面受损。齿形指面的指面刻有齿纹,可增加夹持工件的磨擦力,以确保夹紧牢靠,多用来夹持表面粗糙的毛坯或半成品。柔性指面内镶橡胶、泡沫、石棉等物,有增加磨擦力、保护工件表面、隔热等作用,一般用于夹持已加工表面、炽热件,也适于夹持薄壁件和脆性工件。1.传动机构传动机构是向手指传递运动和动力,以实现夹紧和松开动作的机构。该机构根据手指开合的动作特点分为回转型和平移型。回转型又分为一支点回转和多支点回转。根据手爪夹紧是摆动还是平动,又可分为摆动回转型和平动回转型。(1)回转型传动机构。夹钳式手部中较多的是回转型手部,其手指就是一对杠杆,一般再同斜楔、滑槽、连杆、齿轮、蜗轮

7、蜗杆或螺杆等机构组成复合式杠杆传动机构,用以改变传动比和运动方向等。图1.2.4斜楔杠杆式手部图1.2.5所示为滑槽式杠杆回转型手部简图,杠杆形手指4的一端装有V形指5,另一端则开有长滑槽。驱动杆1上的圆柱销2套在滑槽内,当驱动连杆同圆柱销一起作往复运动时,即可拨动两个手指各绕其支点(铰销3)作相对回转运动,从而实现手指的夹紧与松开动作。图1.2.5滑槽式杠杆回转型手部图1.2.6所示为双支点连杆杠杆式手部简图。驱动杆2末端与连杆4由铰销3铰接,当驱动杆2作直线往复运动时,则通过连杆推动两杆手指各绕其支