工业机器人 吸附式末端执行器
工业机器人末端执行器的类型及应用。
工业机器人末端执行器的类型及应用。
工业机器人末端执行器是指安装在机器人末端的用于完成特定任务的执行部件。
根据不同的应用需求，工业机器人末端执行器有多种类型，每种类型都有其特定的功能和应用领域。
一、夹持型末端执行器夹持型末端执行器主要用于夹持、抓取物体。
它们通常具有可调节的夹持力和灵活的夹持方式，可以适应不同形状、不同尺寸的物体。
夹持型末端执行器广泛应用于装配线、物流仓储、食品加工等领域，用于自动抓取和搬运物体。
二、剪切型末端执行器剪切型末端执行器主要用于切割、剪切材料。
它们通常具有高速、高精度的切割能力，可以在短时间内完成大量的切割任务。
剪切型末端执行器广泛应用于金属加工、纺织工业、塑料加工等领域，用于自动切割和剪裁材料。
三、焊接型末端执行器焊接型末端执行器主要用于焊接工艺。
它们通常具有稳定的电弧、精确的定位和高速的焊接速度，可以实现高质量的焊接效果。
焊接型末端执行器广泛应用于汽车制造、船舶建造、建筑结构等领域，用于自动焊接和焊接工艺。
四、喷涂型末端执行器喷涂型末端执行器主要用于涂装、喷涂工艺。
它们通常具有均匀的喷涂效果、可调节的喷涂厚度和高速的喷涂速度，可以实现高质量的涂装效果。
喷涂型末端执行器广泛应用于汽车制造、家具制造、建筑装饰等领域，用于自动喷涂和涂装工艺。
五、钻削型末端执行器钻削型末端执行器主要用于钻孔、铣削等工艺。
它们通常具有高速、高精度的钻削能力，可以在短时间内完成复杂的加工任务。
钻削型末端执行器广泛应用于机械制造、航空航天、电子零部件等领域，用于自动钻削和加工工艺。
六、测量型末端执行器测量型末端执行器主要用于测量、检测工艺。
它们通常具有高精度的测量能力和灵活的测量方式，可以实现精确的尺寸测量和质量检测。
测量型末端执行器广泛应用于质量控制、精密加工、医疗器械等领域，用于自动测量和检测工艺。
工业机器人末端执行器的类型多样化，每种类型都有其特定的功能和应用领域。
这些末端执行器的应用可以大幅提高生产效率、降低劳动强度，并且具有一定的灵活性和适应性，能够适应不同的工业生产需求。
5.1-5.2工业机器人的末端执行器
2024/2/29
16
微 三软、雅吸黑附，式20末，标端题操作器
➢ 1. 气吸附式末端操作器 • 微软雅黑，大小（18为推荐，若内容多，可改为16）；此区域图文混排， ➢动利画用元吸件盘最内后的固压定力位和置大勿气超压出之此间区的域压。力；差编而排工形作式，可按自形选成，压勿力超差出的此方区法域。
2024/2/29
8
微 二软、雅夹黑钳，式20末，标端题操作器
•➢微回软转雅型黑传，动大机小构（18为推荐，若内容多，可改为16）；此区域图文混排， 手动指画是元一件对最杠后杆固，定一位般置与勿斜超楔出、此滑区槽域、。连；杆编、排齿形轮式、可涡自轮选蜗，杆勿或超螺出杆此等区机域 构组成复合式杠杆传动机构，用以改变传动比和运动方向。
2024/2/29
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微 三软、雅吸黑附，式20末，标端题操作器
•➢微2.软磁雅吸黑附，式大取小料（手18为推荐，若内容多，可改为16）；此区域图文混排， 动画元件最后固定位置勿超出此区域。；编排形式可自选，勿超出此区域
手
电
臂 手
滚
部
动
电
轴
磁
磁 式 吸
盘
承 座
式 钢板 吸
圈
盘
a)吸附滚动轴承底座 b)吸取钢板
2024/2/29
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微 二软、雅夹黑钳，式20末，标端题操作器
•➢微动V型软画手雅元指黑件：，最一大后般小固用（定于位18夹置为持勿推圆超荐柱出，形此若工区内件域容。多；，编可排改形为式16可）自；选此，区勿域超图出文此混区排域，
《工业机器人技术基础》(第3章)
（a）
（b）
图3-12 磁吸式末端执行器的工作原理
1—线圈；2—铁芯；3—衔铁
3.1.4 专用工具
工业机器人是一种通用性很强的自动化设备，可根据作业要求装配各种专用的末端 执行器来执行各种动作。
这些专用工具可通过电磁吸盘式换接器快速地进行更换，形成一整套系列满足用户 的不同加工需求，如图3-13所示。
（a）
（b） 图3-31 三轮行走机构
（c）
2．四轮行走机构
四轮行走机构在工业机器人中的应用最为广泛，其可采用不同的方式实现驱动和转 向，如图3-32所示。其中，图3-32〔a〕所示为后轮分散驱动；图3-32〔b〕所示为四轮 同步转向机构，这种机构可实现更灵活的转向和较大的回转半径。
（a）
（b）
图3-32 四轮行走机构
3.4.3 轮式行走机构
轮式行走机构在工业机器人中应用十分普遍，其主要应用在平坦的地面上，如图330所示。车轮的结构、材料取决于地面的性质和车辆的承载能力。
图3-30 轮式行走机构在工业机器人中的应用
1．三轮行走机构
三轮行走机构稳定性较好，代表性的车轮配置方式是一个前轮、两个后轮，如图331所示。其中，图3-31〔a〕所示为两个后轮独立驱动，前轮仅起支承作用，通过后轮 速度差实现转向；图3-31〔b〕所示为前轮驱动，并通过前轮转向；图3-31〔c〕所示为 两后轮驱动并配有差动器，通过前轮转向。
3.3.3 臂部结构的设计
工业机器人臂部结构的设计具体设计要求有以下几点：
〔1〕臂部的结构应该满足工业机器人作业空间的要求。 〔2〕合理选择臂部截面形状，选用高强度轻质制造材料。工字形截面的 弯曲刚度一般比圆截面大，空心管的弯曲刚度和扭转刚度都比实心轴大得多， 所以常用钢管制作臂杆及导向杆，用工字钢和槽钢制作支承板。 〔3〕尽量减小臂部重量和整个臂部相对于转动关节的转动惯量，以减小 运动时的动载荷与冲击。 〔4〕合理设计臂部与腕部、机身的连接部位。臂部安装形式和位置不仅 关系到机器人的强度、刚度和承载能力，而且还直接影响机器人的外观。
工业机器人末端执行器的特点
工业机器人末端执行器的特点
工业机器人末端执行器是机器人系统中最重要的部件之一，主要用于完成机器人的操作任务。
下面是工业机器人末端执行器的特点：
1. 多样性：工业机器人末端执行器的种类非常多，可以根据不同的应用场景和任务需求进行选择和定制。
常见的末端执行器包括夹爪、磁性吸盘、喷涂枪、焊枪、剪切器等。
2. 灵活性：工业机器人末端执行器可以根据需要进行快速更换，从而实现不同任务的自动化生产。
这种灵活性可以大大提高生产效率和生产线的灵活性。
3. 精度：末端执行器可以实现高精度的操作，例如在精密加工和装配过程中，可以精确地定位和操作零件，从而提高产品的质量和生产效率。
4. 可编程性：工业机器人末端执行器可以通过编程实现自动化操作，可以根据需要进行编程，从而实现不同的操作任务。
5. 安全性：末端执行器可以通过安全控制系统进行监控和控制，从而保证操作的安全性。
例如，在与人类共同工作的场景中，可以通过安全传感器和安全控制系统实现安全操作。
6. 耐用性：末端执行器通常采用高强度材料制造，具有较高的耐用性和抗磨损性，可以在恶劣的工作环境中长时间工作。
总之，工业机器人末端执行器是机器人系统中非常重要的部件，具有多样性、灵活性、精度、可编程性、安全性和耐用性等特点，可以大大提高生产效率和产品质量。
工业机器人机械手末端执行器设计与控制
工业机器人机械手末端执行器设计与控制工业机器人是现代制造业中不可或缺的重要设备，而机械手末端执行器则是工业机器人的核心组成部分。
它的设计和控制直接影响着工业机器人的性能和效率。
本文将重点讨论工业机器人机械手末端执行器的设计与控制。
一、机械手末端执行器的设计机械手末端执行器是机械手用来完成工件抓取、放置等操作的部件。
它通常由机械结构和驱动系统两部分组成。
在机械结构设计中，需要考虑到机械手的使用场景和工件的特点，以确定合适的末端结构。
比如，如果需要抓取重物，末端结构应具备足够的力量和稳定性；如果需要进行精细操作，末端结构则需要更好的灵活性和精度。
同时，机械结构的材料选择和制造工艺也是设计的重要因素。
合适的材料可以提高机械手的耐久性和抗磨性，而先进的制造工艺则可以提高结构的精度和稳定性。
在驱动系统设计方面，需要选择合适的执行器来驱动机械手末端执行器。
常见的驱动方式包括电动、液压和气动。
不同的驱动方式有着各自的特点和适用场景。
电动执行器具有精度高、响应快的优点，适用于精细操作；而液压和气动执行器则适用于高力矩和高速度的操作。
二、机械手末端执行器的控制机械手末端执行器的控制是指通过控制系统来实现对机械手末端执行器的运动和动作的控制。
在控制系统设计中，需要考虑到机械手末端执行器的运动规划和轨迹控制。
运动规划是指确定机械手末端执行器在三维空间中的位置和姿态，以完成特定的操作。
轨迹控制则是指通过控制执行器的运动轨迹，使其按照设计要求进行工作。
为了更好地实现机械手末端执行器的控制，通常会采用传感器来获取执行器的状态信息，如位置、力量和速度等。
这些传感器可以提供实时的反馈信息，帮助控制系统准确地感知执行器的运动状态，从而实现精确的控制。
此外，控制系统还需要考虑到机械手末端执行器与环境之间的交互。
比如，在与人工操作员共同工作的场景中，机械手末端执行器需要具备人机协作能力和安全保护措施，以避免潜在的安全风险。
三、机械手末端执行器的发展趋势随着智能制造和人工智能技术的不断发展，工业机器人机械手末端执行器也在不断演进。
工业机器人末端执行器的发展现状与趋势
主题讨论
讨论问题
工业机器人末端执行器的发展现状？ 工业机器人末端执行器的发展趋势？
小结
通过本节内容，使我们了解工业机器人的发展现状， 及末端执行器的发展趋势，为今后末端执行器的学 习打下了基础任务二
项目一 工业机器人末端执行器 概述
工业机器人末端执行器的发展现状与趋势
导入
工业机器人末端执行器的发展现状？ 工业机器人常用的末端执行器的发展趋势？
目录
学习目标
知识准备
任务实施
主题讨论
学习目标
学习目标
知识目标
1
了解工业机器人末端执行器的发展现状？
2 了解工业机器人常用末端执行器的发展趋势？
中国不同负载工业机器人销量市场份额
任务实施
1.工业机器人末端执行器的发展现状
从工业实际应用出发，应着重开 发各种专用的、高效率的机器人末端 执行器，加之以末端执行器的快速更 换装置，以实现机器人多种作业功能； 而不主张用一个万能的末端执行器去 完成多种作业，因为这种万能的执行 器的结构复杂且造价昂贵。
任务实施
2.机器人末端执行器的发展趋势
仿人手型夹持器机构的特点是它的机械结构与人手相似, 具有多个可独立驱动的关节。在操作 过程中可通过关节的动作使被抓拿物体在空间做有限度地移、转，调整被抓拿物体在空间的位姿。 在作业过程中，这种小范围的调整是十分必要的，它对提高机器人作业的准确性有利，因此仿人手 型夹持器的应用前景十分广阔。但由于其结构和控制系统非常复杂，目前尚处于研究阶段，实际使 用的寥若晨星。
任务实施
1.工业机器人末端执行器的发展现状
通用性和万能性是两个概念，万能性是指一机多能。而通用性是指有限的末端执行器，可适 用于不同的机器人。这就要求末端执行器要有标准的机械接口（如法兰），使末端执行器实现标 准化和积木化。
简述工业机器人末端执行器的分类
工业机器人末端执行器是指安装于机器人手腕上，直接与工件接触的部件。
末端执行器的种类繁多，根据其工作原理和应用场合可分为以下几类：
1.夹钳式末端执行器：又称为抓手，常用于搬运和装配。
根据抓握原理，夹钳
式末端执行器可分为气动和电动两种类型。
2.吸附式末端执行器：利用吸附力来抓取工件，分为气动和电动两种类型。
其
中，气动吸附式末端执行器适用于工件表面为平面或近似平面的情况，而电动吸附式末端执行器适用于工件表面为曲面或不规则的情况。
3.工具式末端执行器：是一种通用型执行器，可以与多种工具配合使用，如切
割、打磨、装配等。
4.专用末端执行器：针对特定工作要求而设计，如分拣、码垛、焊接等。
25 工业机器人应用技术 课程总体设计-《工业机器人应用技术》课程总体设计
2.工具坐标系的定义方法
3.工件坐标系的定义方法
4.工件坐标系的偏移
四、工业机器人的I/O通信设置
（一）配置工业机器人的标准I/O板
1.ABB工业机器人IO通迅的种类
2.认识常用标准I/O板
3.配置标准I/O板DSQC651
（二）适配器的连接
1.Profibus适配器的连接
2.Profinet适配器的连接
2.关闭工业机器人
三、示教器操作环境与手动操纵
（一）配置示教器的操作环境
1.配置示教器的操作环境
2.查看示教器常用信息
3.工业机器人系统的备份与恢复
（二）转数计数器的更新操作
1.工业机器人转数计数器的更新
2.校准工业机器人机械零点
（三）设置工业机器人的运行模式
1.工业机器人的运行模式
2.工业机器人运行模式的切换
（四）设置工业机器人的手动运行速度
1.手动快捷按钮
2.操纵杆的设置
（五）工业机器人的单轴运动
1.手动操纵工业机器人单轴运动
2.单轴运动的切换
（六）工业机器人的线性运动和重定位运动
1.手动操纵工业机器人线性运动
2.手动操纵工业机器人重定位运动
（七）机器人紧急停止后的恢复
1.机器人紧急停止后的恢复方法
（八）坐标系的设置
《工业机器人应用技术》课程总体设计
模块
项目
任务
一、工业机器人认知
（一）工业机器人分类
1.工业机器人的坐标特性分类
2.工业机器人的用途分类
（二）工业机器人的组成与参数
1.工业机器人的组成
2.工业机器人的主要参数
（三）末端执行器
1.夹钳式末端执行器
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垂直旋转吸盘机
知识准备
一、吸附式末端执行器概述
3.真空系统的工作原理：
如图所示，当起动真空泵1时,真空罐2就被抽 成真空,通过控制阀4和真空吸盘(夹具)相连通就将 吸盘内腔抽成了真空状态,在大气压力作用下将板 状工件7吸紧在吸盘上。紧急断路开关6与机床总 停开关相连锁,当真空度低于规定值时,机床紧急停 止以防发生事故。工作完毕后,将控制阀4扳向另一 位置和大气相通,工件就自行松开。
任务实施
2. 小型气缸-——工作参数
注： 1）表中双动型即为双 作用气缸； 2）PT1/8为美制螺纹， 大径10.242，螺距 0.941 3）图中气缸上端为固 定端，下端为伸出端。
任务实施
2. 小型气缸-——安装方式
1）前法兰FA式 通过气缸前端固定螺母与法
兰固定连接，法兰可以是2孔或4 孔； 2）底座LB式
知识准备
二、吸附式末端执行器的组成
1.吸附式末端执行器的基本组成：
吸附式末端执行器是一款机械和气动技术一体 化的产品，这类产品一般由动力源、传感器、机械 结构、气动系统、执行元件组成。
系统的组成部分必须无缝地协同工作,以执行其 职能。对它们的选择必须考虑到工程和经济两方面。
卧立翻转吸盘机
知识准备
单作用式气缸—气缸只有一个方向的运动是 气压传动，活塞的复位靠弹簧力、自重和其他外力。
双作用是气缸—双作用气缸的往返运动全靠压缩 空气来完成。
知识准备
二、吸附式末端执行器的组成
4.执行元件
吸附式末端执行器的执行元件主要是 各种规格的吸盘及其相应的配件。
真空吸盘包括两部分：吸盘和吸盘座。 如图所示为吸盘、吸盘座和部分配件 的配套组合。
知识准备
二、吸附式末端执行器的组成
3.气压传动系统
1）气压传动系统的组成 气压传动系统(如图所示)包括以下4个部分:
气源处理部分 气动控制部分 执行元件部分 辅助部分 气压传动系统的执行元件是各种气缸。
知识准备
二、吸附式末端执行器的组成
3.气压传动系统
2）气缸的分类 按压缩空气对活塞端面的作用力的方向来分：
和安装座之间有缓冲弹簧，保证机器人移动距离较大时，不至 于碰伤吸盘。
吸盘座导管的上端是气管接头， 其外缘为倒刺形状，防止连接的气管 在气压作用下脱出。倒刺段下缘旋有 螺母，拆下该螺母后，整个吸盘座部 件可以分解。
任务实施
请观看微课视频：“吸附式末端执行器”
主题讨论
讨论问题
吸附式末端执行器的结构组成？ 吸附式末端执行器的工作原理？
通过气缸前后固定螺母与前 后底座分别固定，这种方式气缸 安装最牢固； 3）尾部耳环SDB式
尾部通过销轴与带底座的耳 环连接，气缸可以绕销轴中心摆 动。
本案例采用的是前法兰FA 式固定方式，将小型气缸与气缸 连接板固定
任务实施
3.真空吸盘
真空吸盘包括两部分：吸盘和吸盘座 吸盘由优质硅橡胶制成，具有很好的弹性，吸盘唇口能够与工件紧密贴合。
当向四个气缸供气时，活塞杆推出，推动吸盘安装板倾斜， 以适应工件的倾斜角度，保证四个吸盘与工件上平面都紧密接触。
任务实施
2）分析零件的安装关系：
（2）2个导向销组成的导向机构 导向销上端与气缸连接板固定，销的下端插入到吸盘安装
板的长形槽孔中，在吸盘安装板倾斜时起到导向作用。 长形槽孔的长度方向与吸盘安装板的倾斜方向一致，以保
学习重点
典型吸附式末端执行器的结构及各组成部分的作用
知识准备
一、吸附式末端执行器概述
1.吸附式末端执行器的适用范围：
机器人使用的吸附式末端执行器实际上属于真空夹 具这一大类，当零件材料不是黑色金属和是非磁性材 料时,不可能采用磁力夹紧;如果遇到形状复杂难以夹持 的工件，如各种复杂的曲面又没有其他合适的表面可 用作夹紧;需要加工精度较高的薄壁零件;上述这些情况 下,采用真空夹具是一种很好的选择。
吸盘主要尺寸参数（见右下图）： 1）外径D 2）总高H ：未吸附，自由状态下。 3）唇口直径d：要小于被吸附的工件上平面尺寸。 4）安装孔直径S：配合尺寸，负公差-0.5～0mm，小于真空吸盘座安装轴颈的外径（见下页），
保证真空气密性，确保工件被吸附牢固。
真 空 吸 盘
任务实施
3.真空吸盘-——-吸盘座
卧立翻转吸盘机
知识准备
一、吸附式末端执行器概述
2.吸附式末端执行器的特点：
用真空夹具夹持工件时,大多数情况下都由同一表 面来用作工件的定位和夹紧。真空夹具的特点为:结构 简单;夹紧力均匀分布在工件表面上;单位面积夹紧力小 [一般为7~8N(0.7~0.8kgf)];抽出空气后有冷却作用有 助于减少热变形;使用维护方便。
1）吸盘与吸盘座的配合： 吸盘安装孔与吸盘座安装轴颈的配合尺寸
是S（如图），两者为过盈配合。通过吸盘橡胶 材料在配合部位的弹性变形，保证两者紧密贴 合。
任务实施
3.真空吸盘-——-真空吸盘座
2）吸盘座的结构： 整个真空吸盘座部件通过其安装座和安装螺母固定在夹具
的吸盘安装板上。 安装座为中空套筒，吸盘座导管从中间穿过。在吸盘导管
任务实施
1.吸附式末端执行器的组成及结构（视频案例）
1）零件名称及结构：
任务关系中，气缸连接板和吸盘安装板是核心 零件。在它们两者之间有以下三部分机构： （1）4个小型气缸组成的推送机构
气缸的缸体与气缸连接板固定，活塞杆向下伸出，直接与吸 盘安装板上平面接触。
证倾斜时导向销与吸盘安装板不会发生干涉。
任务实施
2）分析零件的安装关系：
（3）连接轴和球面轴承组成的连接机构 连接轴上端与气缸连接板固定，下端通过球面轴承与吸盘
安装板的中心部位轴承座孔铰接，保证吸盘安装板能够绕球面 轴承中心任意方向倾斜，以适应工件上平面的倾斜角度。
由此看出，气缸连接板与吸盘安装板只是通过连接轴和球 面轴承连接在一起，推送机构和导向机构不起连接作用。
知识准备
二、吸附式末端执行器的组成
2.动力源
3）真空发生器： 真空发生器是利用正压气源产生负压的一种新型,高效,清洁,经济,小型 的真空元器件,这使得在有压缩空气的地方,或在一个气动系统中同时需要正 负压的地方获得负压变得十分容易和方便。 真空发生器广泛应用在工业自动化中机械,电子,包装,印刷,塑料及机器 人等领域.真空发生器的传统用途是与吸盘配合,进行各种物料的吸附,搬运, 尤其适合于吸附易碎,柔软,薄的非铁,非金属材料或球型物体.在这类应用中, 一个共同特点是所需的抽气量小,真空度要求不高且为间歇工作。
小结
通过本节内容，使我们了解了本执行器的组成零件、 零件之间的安装关系、零件的装配顺序。分析了本 执行器的顶推机构、导向机构、连接机构的作用及 组成。为今后的设计打下了基础。
谢谢观看
二、吸附式末端执行器的组成
2.动力源
真空发生装置为吸附式末端执行系统的动力源 装置。依据使用场合不同真空发生装置可以为多种 形式：
1）真空泵和真空罐组成的真空发生装置： 真空泵可按需要选用标准市售产品，真空罐经 常处于真空状态,用以迅速在真空夹具内腔中产生真 空,其容积应为夹具内腔的15~20倍。真空泵、真空 罐如图所示。
知识准备
二、吸附式末端执行器的组成
2.动力源
2）压缩空气为动力的双活塞式气缸： 当使用一台或数台真空夹具(即夹具中真空腔容积总量不 大)时,也可不用真空泵,以压缩空气为动力的双活塞式气缸来 代替。如图所示。 图中,两个活塞1共同装在活塞杆2上,管接头3、4与气源相 通,管接头5与真空夹具相连。夹具开始工作前,压缩空气经分 配阀(图中未表示)从管接头4进人气缸B腔,活塞向上移动,将C 腔中空气压入大气中。真空夹具工作时,压缩空气由管接头3 进入A腔,活塞向下移动,于是C腔抽成真空。这种装置真空度 低,但可满足一般要求。
工业机器人末端执行器 的结构与特点
任务三
项目三 工业机器人末端执行 器的结构与特点
吸附式末端执行器
导入
吸附式末端执行器的特点是什么？ 吸附式末端执行器由哪些部分组成？
目录
学习目标
知识准备
任务实施
主题讨论
学习目标
学习目标
知识目标
1 掌握典型吸附式末端执行器的工作原理 2 掌握典型吸附式末端执行器的结构