工业机器人2-2综述
毕设工业机器人运动学-文献综述
机械臂的运动学分析综述前言随着工业自动化的发展，机械臂在产业自动化方面应用已经相当广泛。
机械臂在复杂、枯燥甚至是恶劣环境下，无论是完成效率以及完成精确性都是人类所无法比拟的，也因此，机械臂在人类的生产和生活中发挥着越来越重要的作用。
自从第一台产业用机器人发明以来，机械臂的应用也从原本的汽车工业、模具制造、电子制造等相关产业，向农业、医疗、服务业等领域渗透。
按照不同的标准，机器人分类方法各异。
操作性与移动性是机器人最基本的功能构成[1]。
根据机器人是否具有这两个能力对机器人进行分类，可以把机器人大体分为三大类：（1）仅具有移动能力的移动机器人。
比如Endotics医疗机器人、Big Dog、PackBot，以及美国Pioneer公司的研究型机器人P2-DX、P3-DX、PowerBot 等。
（2）仅具有操作能力的机械臂。
比如Dextre、PUMA560、PowerCube机械臂等。
（3）具有移动和操作能力的移动机械臂系统。
如RI-MAN、FFR-1、以及勇气号火星车等[2]。
机械臂作为机器人最主要的执行机构，工程人员对它的研究也越来越多。
在国内外各种机器人和机械臂的研究成为科研的热点，研究大体是两个方向：其一是机器人的智能化，多传感器、多控制器，先进的控制算法，复杂的机电控制系统；其二是与生产加工相联系，满足相对具体的任务的工业机器人，主要采用性价比高的模块，在满足工作要求的基础上，追求系统的经济、简洁、可靠，大量采用工业控制器，市场化、模块化的元件。
机械臂或移动车作为机器人主体部分，同末端执行器、驱动器、传感器、控制器、处理器以及软件共同构成一个完整的机器人系统。
一个机械臂的系统可以分为机械、硬件、软件和算法四部分。
机械臂的具体设计需要考虑结构设计、驱动系统设计、运动学和动力学的分析和仿真、轨迹规划和路径规划研究等部分。
因此设计一个高效精确的机械臂系统，不仅能为生产带来更多的效益，也更易于维护和维修。
工业机器人关键技术综述
工业机器人关键技术综述作者：余天荣来源：《科学与信息化》2019年第06期摘要工业机器人既是先进制造业的关键支撑装备，大力发展机器人产业，对于打造中国制造新优势，推动工业转型升级，加快制造强国建设具有重要意义。
文章概述工业机器人关键技术的发展现状，核心内容，以及未来的发展趋势。
关键词工业机器人；关键技术；现状；趋势1 工业机器人关键技术发展现状机器人关键技术主要指的是四大核心零部件的技术：减速器、电机、伺服、系统。
机器人的基础技术与智能制造其他领域的技术有着诸多共性，发展国产机器人的关键技术对推动工业转型升级，解决劳工荒、人工成本快速上涨等现实问题有重要的意义。
目前我国机器人技术已经取得了一定的进步，但与工业发达国家相比，还存在较大差距。
主要表现在：关键技术起步晚，基础弱；核心零部件依赖进口；核心技术创新能力薄弱等。
核心零部件长期依赖进口的局面短期内依然难以改变，导致国内企业生产成本压力大，也限制了国内机器人技术的发展和成长[1]。
2 工业机器人关键技术2.1 本体设计关键技术（1）传动结构设计拟定总体方案，确定机器人的结构形式，并据此进行初步的传动结构设计，零件结构设计，三维建模。
要求设计者对机器人常见的结构形式，常见的传动原理和传动结构，减速器的类型和特点非常的熟悉和了解，要有较强的结构设计能力和经验。
（2）减速器选型要对减速器的结构类型，性能参数的含义有深刻理解，会对减速器进行选型和计算校核。
要会对减速器进行检测、测试，检测的内容主要包括噪音、抖动、输出扭矩、扭转刚度、背隙、重复定位精度和定位精度等。
减速器的振动会引起机器人末端的抖动，降低机器人的轨迹精度。
减速器振动有多种原因，其中共振是共性的问题，机器人企业必须掌握抑制或者避免出现共振的方法。
（3）电机选型必须要对电机的工作特性非常了解，并会对电机扭矩、功率、惯量进行计算和校核。
（4）仿真分析进行静力学和动力学的仿真分析，对电机、减速器的选型校核，对本体零部件进行强度、刚度校核，降低本体重量，提高机器人工作效率，降低成本。
工业机器人的发展研究综述
工业机器人的发展研究综述徐俊杰西华大学机械工程学院，四川成都６１００３９摘要：随着科学技术的兴起，在这个浪潮中涌现出了许多机电一体化系列产品，其中 机器人 成了当前比较热门的话题㊂从目前看来，工业机器人已经得到了较为广泛的使用，因此，工业机器人的研究对于我国非常重要㊂欧美的一些发达国家㊁日本以及我国都对工业机器人进行了研究，开发出了诸如排雷机器人㊁物料搬运机器人㊁焊接机器人㊁防爆机器人等高效率的代替人类进行工作的机器㊂虽然工业机器人的出现提高了生产效率，但是依然存在着高能耗以及精度不够等问题㊂随着经济的发展，人们的需求也越来越大，因此需要提高生产效率以适应人们的需求，工业机器人是一个很好的选择，在这个节奏快速的世界，工业机器人的研究进度决定着一个国家的工业水平㊂关键词：工业机器人；技术；机电一体化中图分类号：ＴＰ２４２；Ｆ４２６．６７０引言工业机器人的出现解放了人们的双手，可以弥补市场劳动力不足的问题，因此许多国家都展开了相应的研究㊂本文综合了世界各国近年来工业机器人的发展状况，通过对国内外研究机器人的各大高校以及知名企业进行认真分析，来总结出各国机器人的发展研究状况㊂１国内外工业机器人的发展研究情况１．１国内的发展情况１．１．１国内技术发展研究情况我国由于国内的一些状况，对于工业机器人的研究起步于１９８０年左右，从开始到现在已有近４０年的历史，也取得了一定的成就，大致可以分为种子期㊁开发期和适用化三大阶段㊂在２０世纪７０年代人类登上了月球，成功地向外太空进军，我国也紧随时代步伐成功发射了人造卫星㊂由于人类不能适应外太空的环境，因此用机器人代替人进行工作是一种必然的发展趋势㊂经历了这么多年的发展，我国在工业机器人领域已经取得了一定成就，开发出了一些物料搬运机器人㊁排雷机器人以及弧焊机器人等［１］，目前国内有以下几个比较出名的公司㊂（１）新松机器人自动化股份有限公司，它在数字化和机器人方面比较强，是一家规模宏大的国有企业，在同行产业中处于领先的地位，它的机器人生产线完善度也达到了国际标准水平，自主研究出了例如协作机器人和特种机器人等高效率的工作机器，是一家非常有硬实力的公司［２］㊂（２）芜湖埃夫特智能装备有限公司，大型的物流运输设备是这家公司的强项［３］，除此之外，它在汽车行业也不错，包括汽车的冲压㊁汽车的焊接还有汽车的装配㊂该公司与国外的品牌相比，最为明显的优势是物美价廉和方便售后维护㊂（３）广州数控设备有限公司，这家公司对于工业机器人的研究更不用说了，因为机器人是这家公司的主营业务，同样地，在搬运㊁弧焊㊁喷漆和切割等需要高精度㊁高难度产业有很好的研究，它的产品也被一些学校用作科研教学㊂在国内，它拥有更加完善的生产体系，也拥有非常强劲的研发团队㊂因此这家公司的销售额在国内占了很大的份额㊂国内开设有机器人专业比较好的学校有北京理工大学㊁吉林大学㊁浙江大学㊁武汉理工大学㊁同济大学㊁西安交通大学㊁华南理工大学和大连理工大学这八所高校，它们的硬实力和软实力都比较强，拥有专业的研究团队㊂８４㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀人工智能与智能设备㊀㊀２０１９年第０３期㊀１．１．２国内产品发展研究情况（１）示教再现型工业机器人这类机器人的代表是弧焊机器人，传统的焊接工作是比较危险的，而且培养这类人才需要耗费大量的精力和时间㊂因此，人们开发出了弧焊机器人，这类机器人的操作有一部分是依据示教再现原理㊂（２）智能机器人根据名称我们便可以有初步的了解，在其内部安装有微型计算机，通过显示屏则可以实现人机交互，也可以根据预定的设置进行操作，因此比较智能化㊂（３）机器人化机械研究开发这方面的研究包括一些自动化机床的研究和化工系统的研究㊂（４）以机器人为基础的重组装配系统这类研究包括开放式模块化装配机器人㊁面向机器人装配的设计技术㊁机器人柔性装配系统设计技术等㊂（５）多传感器信息融合与配置技术这类研究主要集中于传感器方面的研究，如焊接过程中的实时定位和一些偏配方生产过程中的监测技术，比较符合当代信息时代的潮流㊂１．２国外的发展情况１．２．１国外技术发展研究情况１９６２年，机器人最先出现在美国㊂经过多年发展，美国到现在依然是机器人领域的领跑者，尤其表现在自动化制造产业和一些高精确度的监测技术方面㊂在早期，美国主要停留在机器人的研究阶段，只有少数大学展开了研究，没有大量投入使用，直到２０世纪７０年代后期，美国人看出了机器人的潜在价值，因此，美国开始在一些高端领域例如航天㊁军事以及核能方面进行了实践探索，但是没有注意到国内的制造业，所以后来被日本赶超了㊂日本在自己的制造业中利用机器人提高了自己的产能，将产品卖出了国门㊂除了这两个领先者之外，德国在工业机器人方面也有很大的投入，其机器人数量在世界排在第三位㊂第二代机器人在目前来说，已经大量投入使用，发展得已经比较成熟了，现在世界各国正在开展智能化机器人领域的研究㊂目前，工业机器人被分为了日系和欧系两大主流系列㊂世界上几大生产机器人的公司：（１）瑞典的ＡＢＢ公司该公司是目前规模较大的几家机器人制造公司之一㊂１９７４年研发了世界上第一台全电控式工业机器人ＩＲＢ６，主要应用于工件的取放和物料搬运㊂第一台焊接机器人于１９７５年诞生于此地㊂到１９８０年兼并Ｔｒａｌｌｆａ喷漆机器人公司后，它的机器人生产线更加完善㊂在焊接㊁高精度切割㊁喷漆和高难度装配等方面，该公司所生产的机器人都得到了广泛应用㊂（２）德国的ＫＵＫＡＲｏｂｏｔｅｒＧｍｂｈ公司该公司也是机器人制造行业的佼佼者㊂它的机器人能够广泛用于汽车的生产㊁航天事业㊁机械产品的铸造以及医学等众多产业，主要用于材料处理㊁机床装备㊁包装㊁堆垛㊁焊接㊁表面修整等领域㊂（３）日本川崎重工业公司１９６７年日本川崎重工业公司首先从美国引进机器人及技术，建立生产厂房，并于１９６８年试制出第一台日本产ｕｎｉｍａｔｅ机器人㊂随后日本的工业机器人很快进入了实用阶段，并由汽车业逐步扩大到各行业㊂世界上研究机器人领域的顶尖大学：（１）麻省理工学院麻省理工学院校园内已经创作出了一系列比较先进的机器人，著名校友有机器人之父科林㊃安格尔㊁波士顿动力公司创始人马克㊃雷伯特㊁ｉＲｏｂｏｔ公司的创始人之一的海伦㊃格雷纳等㊂（２）卡内基梅隆大学这所大学最先开设机器人这门学科，因此，它拥有先进完善的研发体系，引导ＮＡＳＡ的火星探测器的软件和凯迪拉克的防碰撞系统都是在卡内基梅隆大学开始研究的㊂现在，科学家们开始研究一些比较实用的家用机器人和登月机器人㊂（３）日本早稻田大学日本早稻田大学是日本研究机器人较早的大学之一，特别是加藤一郎教授创立的加藤实验室㊂１９６７年，实验室启动了极具影响力的ＷＡＢＯＴ项目㊂１９７２年，世界上第一个全尺寸人形 智能 机器人 ＷＡＢＯＴ⁃１诞生㊂１．２．２国外工业机器人产品研究情况１９７７年，日本安川公司研发出世界首台全自动机器人，除此之外，日本还是首个将半导晶片机器人应用到半导体领域的国家㊂由日本ＦＡＮＵＣ公司制造的Ｒ⁃２０００ｉＡ系列的工业机器人配置了视觉传９４人工智能与智能设备㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年第０３期㊀㊀感器系统，它能够捡起无序摆放的工件，并将这些工件按照顺序装配成功㊂ＩＲＢ６是全球第一台全电控机器人，它是瑞典的ＡＢＢ公司研制出来被用于搬运工业物料的工业机器人㊂截止到现在，德国ＫＵＫＡ公司研发出的机器人种类最为丰富，承载能力最大可达到１３００ｋｇ，不仅可以对小部件进行检测㊁装配和打磨，也能够完成像货盘堆垛这样的重型作业，大大提高了人们的工作效率［３］㊂２工业机器人目前所存在的问题以及解决策略２．１工业机器人目前所存在的问题工业机器人目前主要存在的问题还是其本身的自重问题，一台机器人生产出来，手臂运动首先需要电机的输出力矩能够克服其自身的重力引起的阻力矩，从每一段关节来看，假设关节长度为Ｌ，关节质量为ｍ，电机输出转矩为Ｔ，负载Ｆ＝（Ｔ－０．５ｍｇＬ）／２Ｌ，机器手臂所能承受的负载就会大打折扣，电动机输出的功率有许多都会浪费在克服其自重所做的功上，然而在大型的靠机器人生产的厂房里，有许多这样的工业机器人，就会造成能源大面积的浪费㊂２．２解决方案（１）将机械手臂的长度做得足够短，但是为了不减小机械手臂的可工作范围，可以加大机械手臂底座的活动范围，也可以让机器人能够在一定的范围内进行移动㊂（２）可以采用液压系统进行解决，液压系统具有精度较高㊁输出力较大的优点，利用液压缸的直线运动代替电机的旋转运动可以摆脱机器人臂长因素的限制㊂（３）利用现在的计算机技术计算机器人的最佳位置，即等效臂长越短，所能承受的负载就会越大㊂（４）采用机械强度高㊁密度小的材料来生产机械手臂，减轻机械手臂的自重㊂３未来的发展趋势在自动化与信息化的今天，利用集成电路电子技术结合机械制造技术，可以生产出许多高效率和高智能化的工业机器人，工业机器人能够代替人们完成焊接㊁排雷㊁未知区域的探险㊁深水区监测等高危险动作，也能够高质量高效率地完成流水线上的工作㊂对于像日本这样社会劳动力紧缺的国家，工业机器人能够节约日本国内的人力成本，而且机器人不需要休息，因而能够不间断地㊁高质量地生产人们所需的产品㊂现在的企业，越来越注重效率与成本，所以无论是今天还是未来，人们对于机器人的研究都不会间断，机器人会有很广阔的前景㊂参考文献［１］郭洪虹．工业机器人［Ｍ］．１６版．西安：西安电子科技大学出版社，２０１６．［２］孙嶷，张弢，张春龙，等．国内外机器人的应用情况与发展趋势［Ｊ］．轻型汽车技术，２０１７（３）：３７．［３］谢胜强．工业机器人产业发展历史与未来趋势的文献综述［Ｃ］／／决策论坛企业行政管理与创新学术研讨会论文集（上），２０１６．０５㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀人工智能与智能设备㊀㊀２０１９年第０３期㊀。
工业机器人简介
控制系统
01
硬件系统
工业机器人控制系统通常采用高性能的硬件设备，如处理器、内存、存
储设备等，以实现快速、准确的运动控制。
02 03
软件系统
工业机器人控制系统软件通常采用专用的机器人控制系统软件，如ROS （Robot Operating System）等，以实现机器人的运动规划、轨迹生 成、碰撞检测等功能。
02
工业机器人结构与原理
机械结构
关节结构
工业机器人通常采用关节式结构 ，由多个关节连接构成，每个关 节可以独立运动，实现机器人的
灵活操作。
末端执行器
工业机器人末端执行器是机器人 直接与工件接触的部位，根据作 业需求，末端执行器可以设计成 各种形状和功能，如夹具、喷枪
、焊枪等。
传动系统
工业机器人传动系统包括电机、 减速器、传动机构等，用于驱动
通过机器人对生产线的优化，可以减 少人工干预，降低生产成本，提高产 品质量。
生产线监控
机器人可以实时监测生产线的运行状 态，及时发现并处理异常情况，确保 生产过程的稳定性和可靠性。
物料搬运与装配
物料搬运
工业机器人可以用于物料的搬运，包括原材料、半成品和成品等 ，实现快速、准确、高效的物料搬运。
装配作业
应用领域与优势
应用领域
工业机器人广泛应用于汽车制造、电子制造、食品加工、金属加工等各个行业 ，提高了生产效率和产品质量。
优势
工业机器人具有高效、精准、稳定、可靠等优点，能够替代人工完成危险、繁 重、重复的工作，提高生产效率和降低成本。同时，工业机器人还能够提高产 品质量和一致性，减少人为因素对生产过程的影响。
运动控制技术
关节控制
工业机器人概论
概论提起机器人，我们都不陌生，脱口就能说出一大串机器人的名字：铁臂阿童木、霹雳五号、奥特曼、终结者等，这些都是小说或影视作品中的主人翁。
可以说大多数人都是从影视作品中了解机器人的，影视作品中的机器人，功能都很强大，看起来很神奇，正是由于这些影视作品的影响，人们对机器人给予了非常高的希望，但现实中的机器人并不像人，与其说是机器人，还不如说是一台机器。
但是只有想到了，才能做到，那些神奇的机器人正是我们共同奋斗的目标。
我们只有了解了现实的机器人，才能创造岀未来更好的机器人。
机器人技术是一门高新技术，作为21世纪的人才，面临高新技术和自动化技术的冲击，面临国际市场经济和技术迅猛发展的激烈竞争，机器人技术是迎接未来挑战的有力武器和理想助手，机器人使人类从繁琐、恶劣的作业环境中解脱出来，而从事更加雄伟的事业，开创未来世界。
对年青朋友来说，不管你以后搞不搞机器人技术，也不管你涉不涉足机器人产业，都有必要了解一些机器人知识，因为未来的机器人将对你的生活和工作产生巨大的影响。
［作业1］机器人发展概况综述。
第一节工业机器人的概念关于工业机器人，目前世界各国尚无统一定义，分类方法也不尽相同。
①美国：工业机器人是一种可重复编辑的多功能操作装置，它可以通过改变动作程序来完成各种工作，主要用于搬运材料，传递工件和工具。
②日本：1）工业机器人是整机能够回转，有抓取（或吸住）物体的手抓和能够进行伸缩、弯曲、升降（仰俯），回转及其复合动作的臂部，带有记忆部件，可部分地代替人进行自动操作的具有通用性的机械。
2）具有人体上肢（臂、手）动作功能，可进行多种动作的装置，或者具有感觉功能，可自主进行多种动作的装置。
日本定义的工业机器人的范围是较广的，他们将工业机器人分为六类：人控机械手固定程序控制机器人可变程序控制机器人示教再现机器人数值控制机器人③我国对“机械手”和“工业机器人”的定义：机械手：就是附属于主机，动作简单，工作程序固定，定位点不能灵活改变；用来重复抓放物料的操作手。
机器人技术发展综述
机器人技术发展综述一、引言随着科技的飞速发展，机器人技术已经深入到我们生活的各个领域，从工业生产到家庭服务，从医疗手术到探索宇宙，机器人技术都展现出了强大的潜力。
本文将概述机器人技术的发展历程，主要应用领域，以及未来发展趋势。
二、机器人技术的发展历程自20世纪50年代以来，机器人技术经历了从无到有，再到不断发展的过程。
初代机器人主要用于替代人力从事重复性工作，如汽车制造和塑料制品生产。
随着技术的进步，第二代机器人出现了，它们具有更高级的功能，如感知、决策和学习能力，可以进行更复杂的任务。
现在，我们正进入第三代机器人的时代，这些机器人具有更高的自主性，能够在各种环境中自我导航和学习。
三、机器人技术的应用领域1、工业生产：在制造业中，机器人被广泛应用于生产线上的装配、焊接、喷涂等环节，大大提高了生产效率和产品质量。
2、医疗行业：手术机器人、康复机器人和护理机器人等在医疗行业中发挥着越来越重要的作用，提高了医疗服务水平，减轻了医护人员的工作负担。
3、家庭服务：家用机器人如扫地机器人、陪伴机器人等开始走进家庭，帮助人们进行日常清洁、陪伴和照料。
4、探索领域：深海机器人、空间机器人和探测机器人在科学探索领域发挥着重要作用，帮助人类扩展了对宇宙的认知。
四、未来发展趋势随着技术的进步，未来的机器人将更加智能化，具有更强的感知能力、决策能力和学习能力。
同时，随着5G、云计算和大数据等技术的发展，机器人的协同工作能力也将得到大幅提升。
随着人工智能技术的发展，机器人将能够处理更复杂的任务，如高级别自动驾驶、复杂环境下的决策等。
随着材料科学的进步，未来的机器人将更加轻巧、耐用和灵活，能够在更多领域发挥更大的作用。
五、结论回顾过去，我们可以看到机器人技术的发展历程是一个不断进步和创新的过程。
展望未来，我们有理由相信未来的机器人将更加智能、功能更强大、应用更广泛。
随着科技的不断发展，机器人技术将在我们的生活中发挥更大的作用，为我们的生活带来更多的便利和可能性。
工业机器人技术的发展与应用综述
工业机器人技术的发展与应用综述近年来，随着科技的不断进步和工业化的不断深入，工业机器人技术成为了现代制造业中的重要组成部分。
本文将对工业机器人技术的发展与应用进行综述，以期更好地了解其在生产制造领域中的作用和意义。
一、工业机器人技术的发展历程工业机器人技术的发展可以追溯到20世纪60年代，当时的工业机器人主要采用传感器和程序控制的方式进行操作。
随着时间的推移，工业机器人技术从单一的重复操作向多样化、灵活化的方向发展。
现如今，工业机器人已经实现了传感器融合、自主决策、自我学习等高级功能，极大地提高了生产效率和产品质量。
二、工业机器人技术的应用领域1. 制造业：工业机器人在制造业中的应用广泛。
例如，汽车制造业中的焊接、喷涂、装配等工序都可以通过工业机器人完成，不仅提高了生产效率，还降低了劳动强度和人为错误的发生率。
2. 化工行业：在化工行业中，工业机器人可以承担危险和高温等工艺环境下的操作任务，能够确保工作人员的安全，并提高生产效率。
3. 食品加工业：由于工业机器人具有高精度和高速度的特点，因此在食品加工业中的分拣、包装和装卸等环节中广泛应用，大大提高了食品加工的效率和质量。
4. 医疗行业：工业机器人技术在医疗行业中也得到了应用。
例如，手术辅助机器人可以帮助医生进行精细的手术操作，提高手术准确性和安全性。
5. 物流行业：随着电子商务的飞速发展，物流行业对快速、准确地完成订单处理的要求越来越高。
工业机器人在物流行业中的应用可以大幅提高分拣、装卸和仓储等环节的效率。
三、工业机器人技术的优势和挑战1. 优势：工业机器人具有高精度、高速度和高重复性的特点，能够在短时间内完成大量的操作任务，提高生产效率。
此外，工业机器人还可以承担高危、高温和高精尖等工作环境下的操作任务，确保工作人员的安全。
2. 挑战：工业机器人技术的普及与推广面临一些挑战。
首先，高昂的价格限制了一部分中小企业的采用；其次，工业机器人的操作与维护需要专业人员，对企业员工的素质要求较高；最后，工业机器人在处理复杂、不确定性较高的任务时仍存在一定的局限性。
机器人机械手爪综述
机器人机械手爪综述目录一、夹钳式手部设计的基本要求 (3)二、典型机械爪结构 (4)1）回转型 (4)2）移动型 (5)三、夹钳式手部的计算与分析 (9)1）夹紧力的计算 (9)2）夹紧缸驱动力计算 (11)3）计算步骤 (12)4）手爪的夹持误差分析与计算 (12)四、常用气爪 (17)1）气动手指气缸具有如下特点： (17)2）气动手指气缸主要类型与型号 (18)工业机器人的手部(亦称机械爪或抓取机构)是用来直接握持工件的部件，由于被握持工件的形状、尺寸大小、重量、材料性能、表面状况等的不同，所以工业机械手的手部结构是多种多样的，大部分的手部结构是根据特定的工件要求而设计的。
常用的手部，按其握持工件的原理，大致可分成夹持和吸附两大类。
夹持类常见的主要有夹钳式，此外还有钩托式和弹簧式。
夹持类手部按其手指夹持工件时的运动方式，可分为手指回转型和手指平移型两种，如图1所示。
吸附类中，有气吸式和磁吸式。
a)回转型内撑式b)回转型外夹式c)平移型外夹式d)钩托式e)弹簧式f)气吸式g)磁吸式图1 机械爪类型夹钳式手部是由手指、传动机构和驱动装置三部分组成的，它对抓取各种形状的工件具有较大的适应性，可以抓取轴、盘、套类零件。
一般情况下，多采用两个手指，少数采用三指或多指。
驱动装置为传动机构提供动力，驱动源有液压、气动和电动等几种形式。
常见的传动机构往往通过滑槽、斜楔、齿轮齿条、连杆机构实现夹紧或松开。
平移型手指的张开闭合靠手指的平行移动，适于夹持平板、方料。
在夹持直径不同的圆棒时，不会引起中心位置的偏移。
但这种手指结构比较复杂、体积大，要求加工精度高。
回转型手指的张开闭合靠手指根部(以枢轴支点为中心)的回转运动来完成。
枢轴支点为一个的，称为单支点回转型；为两个的，称为双支点回转型。
这种手指结构简单，形状小巧，但夹持不同工件会产生夹持定位偏差。
a)单支点回转型b)双支点回转型C）平移型(平直指)图2 回转型和平移型手指一、夹钳式手部设计的基本要求1. 应具有适当的夹紧力和驱动力。
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手指 传动机构 驱动装置 支架
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夹钳式手部的组成
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<1> 手指
直接与工件接触的构件 手部松开和夹紧工件 – 通过手指的张开和闭合来实 现 一般机器人手部 - 只有两个手指,少数有三个或多个 结构型式 – 常取决于被夹持工件的形状和特性
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a) 指端的形状
指端 - 手指上直接与工件接触的部位
结构形状 - 取决与工件的形状
指端 - 类型
V 形指
平面指
尖指或薄、长指
特形指
15
夹钳式手的指端
16
V 形指
用于 - 夹持圆柱形工件 特点 – 夹紧平稳可靠,夹持误差小
平面指
用于 - 夹持方形工件 (具有两个平行表面),板形或 细小棒料
17
尖指
用于 – 夹持小型或柔性工件
薄指
用于 – 夹持位于狭窄工作场地的细小工件 避免 - 和周围障碍物相碰
18
长指
用于 - 夹持炽热工件 避免 - 热辐射对手部传动机构的影响
特形指
用于 - 夹持形状不规则的工件
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b) 指面形式
根据工件形状、大小及被夹持部位材料软硬、表面性 质不同 - 手指的指面有
光滑指面 齿型指面
4.手腕结构
手腕
联接手臂和手部的结构部件 主要作用 – 确定手部的作业方向 具有 - 独立的自由度
满足手部 - 完成复杂的姿态
1
确定手部的作业方向 – 需要三个自由度
1）臂转 – 绕小臂轴线方向旋转 2）手转 – 使手部绕自身的方向旋转 3）腕摆 – 使手部相对于臂进行摆动
2
齿条齿轮杠杆式
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单作用斜楔式回转型手部的结构简图
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a) 斜楔杠杆式
斜楔 2 向下运动 – 克服弹簧 5 拉力 杠杆手指装着滚子 3 的一端向外撑开 – 夹紧工件 8 斜楔向上移动,弹簧拉力作用下 – 手指 7 松开
手指与斜楔通过滚子接触 – 可减小摩擦力,提高效率
有时为简化结构 – 可让手指与斜楔直接相接触
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双支点回转型连杆杠杆式手部的简图
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c) 双支点连杆杠杆式
驱动杆 2 末端与连杆 4 由铰销 3 铰接 驱动杆 2 作直线往复运动时 - 通过连杆推动手指各 绕支点 7 作回转运动
使手指 - 松开或闭合
活动环节较多 – 定心精度比斜楔传动差
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齿条直接传动的齿轮杠杆式手部的结构简图
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c) 手指材料
夹钳式手部手指材料可选 - 一般碳素钢和合金结构钢 为手指经久耐用 – 可镶嵌硬质合金 高温作业的手指 – 可选用耐热钢 腐蚀性气体环境下工作的手指
可镀铬或进行搪瓷处理 可选用 - 耐腐蚀的玻璃钢或聚四氟乙烯
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<2> 传动机构
向手指传递 - 运动和动力 实现 - 夹紧和松开动作的机构 主要有
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d) 齿条齿轮杠杆式
驱动杆 2 末端制成双面齿条 – 与扇形齿轮 4 相啮 合 扇形齿轮 4 与手指 5 固连在一起 – 可绕支点回转 驱动力推动齿条作直线往复运动 - 可带动扇形齿轮 回转
使手指 - 闭合或松开
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② 平移型传动机构
平移型夹钳式手部 – 通过手指的指面作直线往复运 动或平面移动来实现张开或闭合动作 常用于夹持 – 平行平面的工件(如箱体) 结构较复杂 – 不如回转型应用广泛
回转型传动机构
平移型传动机构
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① 回转型传动机构
夹钳式手部中较多的是 - 回转型手部 手指 - 一对(或几对)杠杆
同斜楔、滑槽、连杆、齿轮、蜗轮蜗杆或螺杆等机构 组成 - 复合式杠杆传动机构
改变 - 传力比、传动比及运动方向
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回转型传动机构 - 包括
斜楔杠杆式 滑槽式杠杆回转型 双支点连杆杠杆式
28
滑槽式杠杆双支点回转型手部的简图
29
b) 滑槽式杠杆回转型
手指 4 的一端装有 V 型指 5 ,另一端有长滑槽 驱动杆 1 上的圆柱销 2 套在滑槽内 驱动连杆同圆柱销作往复运动时,可拨动两个手指各 绕其支点(铰销 3)作相对回转运动 – 实现手指对工 件 6 的夹紧与松开动作 活动环节较多 – 配合间隙的影响不可忽视 机构无自锁性能 – 靠驱动力锁紧
运动传入腕部后 - 再分别实现各个动作
5
机器人进行 - 精密装配作业中
被装配零件 - 不一致 工件的定位夹具，机器人的定位精度 - 不能满足装 配要求时
会导致 - 装配困难
这时提出 - 装配动作的柔顺性要求
6
柔顺装配技术
检测、控制的角度采取不同搜索方法 – 边校正边装配
手爪上装视觉、力传感器等检测元件 - 主动柔顺装配 缺点 - 价格较贵、装配速度较慢
工业机器人的手部
仿人机器人手部
常用的手部 - 可分（按握持原理）
夹持类 吸附类
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1)夹持类
夹持类手部 - 可分
夹钳式
托勾式 弹簧式
夹持类手部 - 可分（按手指夹持工作时运动方式不 同 ）
手指回转型 指面平移型
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(1)夹Βιβλιοθήκη 式夹钳式 – 工业机器人最常用的手部形式 夹钳式手部 - 组成
柔型指面
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光滑指面
指面 - 平整光滑 用来夹持已加工表面 - 避免已加工表面受损伤
齿型指面
指面 - 刻有齿纹 可增加与夹持工件间的摩擦力 - 确保夹紧可靠 多用来夹持 – 表面粗糙的毛坯或半成品
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柔型指面
指面镶衬 - 橡胶、泡沫、石棉等物 作用 - 增加摩擦力、保护表面、隔热等 用来夹持 - 已加工表面、炽热件、薄壁件、脆性件
常用 - 手腕结构
图 a
腕部关节配置 - 臂转，腕摆，手转结构
图 b
腕部关节配置 - 臂转，双腕摆，手转结构
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腕部关节配置图
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腕部结构设计
要满足 - 传动灵活、结构紧凑轻巧、避免干涉 多数机器人 - 腕部结构的驱动部分安排在小臂上
设法使 n 个电动机的运动 - 传递到同轴旋转的心 轴和多层套筒上
机械结构角度手腕部配置柔顺环节 – 被动柔顺装配
优点 – 结构简单、价格便宜、装配速度较快
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柔顺手腕
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柔顺手腕动作过程
插入装配中 – 工件局部被卡住时
受到阻力 – 使柔顺手腕起作用
手爪有 – 微小的修正量
工件 - 能顺利的插入
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5.手部机构
手部
最重要的执行机构
从功能和形态 - 可分