機器人手部結(jié)構(gòu),主講周蘭,引言：,工業(yè)機器人的手部也叫末端操作器，它直接裝在工業(yè)機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,1手部與手腕相連處可拆卸：,手部與手腕處有可拆卸的機械接口：根據(jù)夾持對象的不同，手部結(jié)構(gòu)會有差異，通常一個機器人配有多個手部裝置或工具，因此要求手部與手腕處的接頭具有通用性和互換性。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：,可以具有手指，也可以不具有手指；可以有手爪，也可以是專用工具。,末端操作器圖例（1）：,每個手指有三個或四個關(guān)節(jié)。技術(shù)關(guān)鍵是手指之間的協(xié)調(diào)控制。,末端操作器圖例（2）：,3手部是一個獨立的部件：,工業(yè)機器人通常分為三個大的部件：機身、手臂（含手腕）、手部。手部對整個機器人完成任務(wù)的好壞起著關(guān)鍵的作用，它直接關(guān)系著夾持工件時的定位精度、夾持力的大小等。,4手部的通用性比較差：,工業(yè)機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)計要求,具有足夠的夾持力。保證適當?shù)膴A持精度：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?？紤]手部自身的大小、形狀、機構(gòu)和運動自由度：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)量等來綜合考慮。智能化手部還應(yīng)配有相應(yīng)的傳感器：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)實際工況進行調(diào)整等。,三、手部的構(gòu)成,主要有手指、驅(qū)動機構(gòu)和傳動機構(gòu)組成。,四、手部的分類,1按用途分：,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。抓?。涸诮o定的目標位置和期望姿態(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確的相對位置關(guān)系，以保持機器人后續(xù)作業(yè)的準確性。握?。捍_保工件在搬運過程中或零件裝配過程中定義了的位置和姿態(tài)的準確性。釋放：在指定位置結(jié)束手部和工件之間的約束關(guān)系。工具：進行作業(yè)的專用工具。,工件的定位和夾緊：,F,2按夾持方式分：,外夾式：手部與被夾件的外表面相接觸。內(nèi)撐式：手部與工件的內(nèi)表面相接觸。內(nèi)外夾持式：手部與工件的內(nèi)、外表面相接觸。,夾持方式圖例：,Z,X,Y,3按手爪的運動形式分：,回轉(zhuǎn)型：當手爪夾緊和松開物體時，手指作回轉(zhuǎn)運動。當被抓物體的直徑大小變化時，需要調(diào)整手爪的位置才能保持物體的中心位置不變。平動型：手指由平行四桿機構(gòu)傳動，當手爪夾緊和松開物體時，手指姿態(tài)不變，作平動。平移型：當手爪夾緊和松開工件時，手指作平移運動，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)：用作圖法分析當主動件左移才處于某個位置時，手指所處的位置。,平移型圖例：,該絲桿的螺紋具有什么特點？,此時手部是張開還是合攏？,4按夾持原理分：,手指式：外夾式、內(nèi)撐式、內(nèi)外夾持式。平移式、平動式、旋轉(zhuǎn)式。二指式、多指式。單關(guān)節(jié)式、多關(guān)節(jié)式。吸盤式：負壓吸盤：真空式、噴氣式、擠氣式。磁力吸盤：永磁吸盤、電磁吸盤。,五、典型結(jié)構(gòu),1機械式手爪結(jié)構(gòu)：,氣動驅(qū)動手爪：氣缸驅(qū)動活塞平移齒條移動扇形齒輪擺動連桿機構(gòu)擺動手爪平動其它四種機械式手爪機構(gòu)：,氣動手爪圖例：,問題：1、分析手部的運動。2、手部作的是什么類型運動？,機械手爪圖例：,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)：,電磁吸盤的結(jié)構(gòu)：主要由磁盤、防塵蓋、線圈、殼體等組成。工作原理：夾持工件：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）吸附工件放開工件：線圈斷電磁吸力消失工件落位,2電磁吸盤(2)：,適用范圍：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。適合于被吸附工件上有剩磁也不影響其工作性能的工件。適合于定位精度要求不高的工件。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：,構(gòu)成:由真空泵、電磁閥、電機和吸盤等構(gòu)成。工作原理：形成真空吸附工件：電機真空泵3電磁閥左側(cè)從吸盤5處抽氣釋放工件：電機、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：,1DT,2DT,真空吸盤結(jié)構(gòu)圖例：,4自適應(yīng)吸盤：,結(jié)構(gòu)特點：該吸盤具有一個球關(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：,結(jié)構(gòu)特點：可用來吸附雞蛋、錐頸瓶等物件。擴大了真空吸盤在機器人上的應(yīng)用。,6噴氣式吸盤：,工作原理：壓縮空氣進入噴嘴后，利用伯努利效應(yīng)，當壓縮空氣剛進入時，由于噴嘴口逐漸縮小，致使氣流速度逐漸增加。當管路截面收縮到最小處時，氣流速度達到臨界速度，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壓。應(yīng)用：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：,主要構(gòu)成：吸盤架、壓蓋、密封墊、吸盤工作原理：,擠氣式吸盤工作原理圖：,六、手部結(jié)構(gòu)的應(yīng)用實例,1平行指手爪機構(gòu)：,工作原理：回轉(zhuǎn)動力源1和6驅(qū)動構(gòu)件2和5順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)，通過平行四邊形機構(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：,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。當工件接觸限位開關(guān)時發(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）：,