T-02-O-Y 工业机器人末端执行器的类型教案.
工业机器人三维建模(Solidworks) 课件 第5章 工业机器人末端执行器建模
5.1.1 末端执行器介绍
5.3.1 气压式加持末端执行器概述
2.气压结合式夹具的特点和应用领域 （1）优点 气压结合式夹具的工作介质是空气，用过的空气可排入大气不会造成污染，管路泄露也不会导致严重 后果；空气粘度小，流动阻力小，适合远距离输送；气压结合式夹具的价格低；维护简单，使用安全，无 污染，适合食品、药品等领域；气动元件适应性强，能够在恶劣环境下（如强振动、强冲击、强腐蚀、强 辐射等）工作。 （2）缺点 气压结合式夹具的工作频率和响应速度远远不及机电结合式夹具。气压结合式夹具动作存在滞后性， 在机器人编程中，夹具动作指令的后面需要设置等待时间（一般传输距离5米以内，等待时间0.5～1s）； 气压结合式夹具只能完成简单的抓、放动作，不能进行手指中间点位的控制及速度控制，因此不适合做高 精度的抓、放动作。
5.3 气压式夹持末端执行器三维设计
设计一套用于搬运纸 箱（300X200X80）的搬运手 爪，纸箱和货物的重量为 20KG，通过相关计算后选择 缸径为63和行程75的气缸， 工业机器人手腕末端法兰盘 按照尺寸如右图所示。
5.3.1 气压式夹持末端执行器概述
1.气压式夹持末端执行器的基本组成 气压式夹持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、 执行元件组成。 （1）动力源 这类末端执行器的动力源是气缸，是气压传动系统的执行元件，气压传动系统包括以下4个部分：气源处理部 分、气动控制部分、执行元件部分和辅助部分 （2）机械结构 机械结构负责将动力源产生的运动传递到系统的执行元件最终实现工件的抓取。常用的机械结构有：齿轮传 动、连杆机构、导向机构、同步运动机构等 （3）执行元件 末端执行器中直接参与定位夹持工件的部分称为执行元件。这类元件通常有V块、滑块、电磁铁、真空吸盘、 电磁吸盘、电永磁吸盘、三爪卡盘、自适应机构、双臂并联操作等，另外也可以尽情发挥想象力。
工业机器人技术及应用教案工业机器人的机械结构和运动控制
工业机器人技术及应用教案工业机器人的机械结构和运动控制教学目标：1.了解工业机器人的机械结构和运动控制的基本原理；2.掌握工业机器人的运动学和逆运动学；3.熟悉工业机器人的运动控制方法。
教学内容：一、工业机器人的机械结构1.机械臂：a.结构：基座、臂身、关节；b.运动范围：工作空间、关节角度限制；c.关节传动形式：旋转关节、滑动关节；d.组成形式：串联型、并联型。
2.末端执行器：a.夹具：夹持工件的装置；b.工具：用于工件加工或操作的设备。
二、工业机器人的运动控制1.运动学：a.正向运动学：通过给定的关节角度求解末端执行器的位置和姿态；b.逆向运动学：通过给定的末端执行器的位置和姿态求解关节角度。
2.运动控制方法：a.离散控制：通过对机器人关节进行离散控制实现末端执行器的运动；b.路径规划：根据工件的形状和要求，规划机器人的路径以实现精准的运动；c.弯曲运动：在一些情况下，需要机器人进行弯曲运动，采用弯曲臂机器人；d.反馈控制：通过传感器对机器人的位置、力量等进行检测和反馈，实现精确控制。
三、工业机器人的应用1.自动化生产线：在制造业中广泛应用，替代人工完成重复性、危险性和高精度的操作任务。
2.电子制造业：用于焊接、插装、组装等操作；3.汽车制造业：用于焊接、涂装、装配等工序；4.医疗领域：用于手术、康复训练等任务；5.家庭服务：近年来，逐渐应用于家庭中的清洁、助老等服务领域。
教学步骤：1.引入：通过视频或图片展示工业机器人的应用场景，引起学生的兴趣。
2.讲解：介绍工业机器人的机械结构和运动控制的基本原理，包括机械臂的结构、末端执行器的类型和运动学、逆运动学的概念。
3.演示：通过实物展示或动画演示，展示工业机器人的机械结构和运动控制的过程，让学生更直观地理解。
4.讨论：以实际应用为例，讨论不同行业中工业机器人的应用情况及其优势。
5.练习：设计简单的工业机器人运动控制实验，让学生根据给定的条件计算出关节角度或末端执行器的位置和姿态。
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。
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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
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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 搬运机器人末端执行器应用
任务一
项目二 工业机器人末端执行 器的分类与应用
搬运机器人末端执行器应用
导入
搬运机器人末端执行器的特点是什么？ 搬运机器人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 掌握搬运机器人末端执行器的工作原理 2 掌握搬运机器人末端执行器的结构
任务实施
1.搬运工作站的组成（视频案例）
——搬运装箱展示工作站
1）FANUC Robot M-3iA/6S机器人： 将传送带上杂乱排放的物料进行整理排
列，并码放到物料盒中。 2）上料装置 ：
将料仓中的物料排放到传送带上，可以 杂乱排放。 3）传送带：
将杂乱排放的物料输送到机器人下方的 工作区域中。 4）机器人控制柜：
任务实施
6.观察并分析整列过程（视频案例）
（4）抓取第二个物体
（2）抓取第一个物体
手爪下行，通过吸盘吸附第二个物体；
手爪下行，通过吸盘吸附第一个物体；
（5）以此类推。
（3）手爪对准第二个物体
通过上述过程，3个物体抓取之后的排列方向
手爪升起，使第二组吸盘到达下一个物体的正上方， 均与手爪方向一致，即达到整齐抓取的目的。上
上图中有两个绿框： 绿色内框就是抓取到的零件特征，是该零
件的矩形外轮廓，而零件其它特征均被隐去， 系统不识别。
绿色外框是指示零件所处区域，不是零件 特征。
任务实施
3. iＲVision-2D（2D视觉功能）
3）计算偏移量： 计算目标产品位置（任意位置）与事先设定
的产品基准位置之间的偏移量（offset量）； 4）视觉编程：
工业机器人末端执行器的分类
工业机器人末端执行器的分类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机器人末端的工具或装置，用于完成特定的任务。
不同的末端执行器可以适用于不同的生产环境和生产任务。
根据其结构和功能，可以将工业机器人末端执行器分为以下几类。
一、夹爪夹爪是一种常见的末端执行器，主要用于抓取、搬运和放置物品。
夹爪一般由手指、弹簧、气缸等部件组成，可以通过控制气缸的伸缩或者弹簧张合来实现对物品的抓取和释放。
夹爪有很多种类型，如平行夹爪、角度夹爪、离心夹爪等，可以根据不同的物品形状和大小选择合适的夹爪类型。
二、真空吸盘真空吸盘是一种基于负压原理实现对物品抓取和搬运的末端执行器。
真空吸盘通常由吸盘头、吸盘底座、气路控制系统等组成。
当气路控制系统打开时，在吸盘头内部产生负压，从而使得物品被吸附在吸盘头上。
真空吸盘适用于表面平整、密封性好的物品，如玻璃、金属板等。
三、磁性末端执行器磁性末端执行器主要由电磁铁和吸盘组成，可以通过控制电磁铁开关来实现对物品的抓取和释放。
磁性末端执行器适用于具有一定重量和表面平整度的物品，如金属板、钢管等。
四、喷枪喷枪是一种末端执行器，主要用于涂装、喷涂等工艺。
喷枪通常由喷嘴、气缸、涂装材料供应系统等组成。
通过控制气缸的伸缩和涂装材料供应系统的开关，可以实现对物品进行精细的涂装和喷涂。
五、割刀割刀是一种常见的末端执行器，主要用于切割、分离等工艺。
割刀通常由刀片、气缸等组成。
通过控制气缸的伸缩来实现对物品的切割和分离。
六、传感器传感器是一种特殊类型的末端执行器，主要用于检测、测量等工艺。
传感器通常由传感器头、信号处理器等组成，可以实现对物品的接触或者非接触式测量。
七、其他类型除了以上几种末端执行器外，还有一些其他类型的末端执行器，如钻头、焊枪、拧紧工具等。
这些末端执行器都有各自特定的功能和适用范围，在生产中发挥着重要的作用。
总结工业机器人末端执行器是机器人系统中至关重要的一部分，不同类型的末端执行器可以适用于不同的生产环境和生产任务。
电子教案-工业机器人技术基础(夏智武)PPT+参考答案-5-1工业机器人末端执行器的种类
运输
拾取工具
放置
……
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一 末端执行器的种类
• 拾取工具 ➢ 机械式夹持器
通过夹紧力夹持和运输物体, 多为单点支承或双点支承的
指爪式。
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一 末端执行器的种类
• 拾取工具 ➢ 吸附式末端执行器
吸附式末端执行器（又称吸盘），有气吸式和磁吸式两种。气吸式末端执 行器利用吸盘内负压产生的吸力，吸取对象再由机器人搬运移动；磁吸式末端 执行器分为电磁吸盘和永磁吸盘两大类，是指利用磁场作用进行工件的拾取的 工具。相较于气吸式末端拾取工件而言，磁吸式末端拾取工具在应用中具有更 高的局限性，因为其作用对象需是具铁磁性的工件。
工业机器人 末端执行器的种类
一、末端执行器的种类
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一 末端执行器的种类
工业机器人末端执行器可以根据它的用途和结构的不同，大致可分为： • 拾取工具 • 专用工具
拾取工具
工业机器人 末端拾取工具 其中拾取工具是指能够拾取一个对象（工具或工件），并对拾取对象
图为气吸式 末端执行器
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一 末端执行器的种类
• 专用工具 专用工具大多为在行业中有特殊作用的场合进行应用，如和机器人弧焊
焊枪、机器人喷涂喷枪和机器人打磨布轮等。
喷涂喷枪
专用工具
焊枪（焊钳）
……
6/7
THANKS!
华航科技 致真唯实
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《工业机器人技术基础》(第3章)
（a）V形指
（b）平面指
（c）尖指
（d）特形指
图3-8 末端执行器手指
3.1.3 吸附式末端执行器
根据吸附原理的不同，吸附式末端执行器可分为气吸式和磁吸式两种。
1．气吸式末端执行器
气吸式末端执行器是利用吸盘内的压力与大气压之间的压力差而工作的，其按形成 压力差方法的不同，可分为真空气吸、喷气式负压气吸和挤压排气负压气吸三种类型， 如图3-10所示。
图3-19 齿轮链轮传动三自由度腕部原理图 1—油缸；2—链轮；3，4，12，13，14，15，16，17，18，20—锥齿轮； 5，6—花键轴；7—传动轴S；8—腕架；9—行星架；10，11，22，24—圆柱齿轮； 19—摆动轴；21，23—双联圆柱齿轮；25—传动轴B
图3-17 RRR型三自由度腕部
2．二自由度腕部
如图3-18所示为某种二自由度腕部的设计原理图，其设计思路是通过轴B转动实现腕 摆运动，通过轴S转动实现末端执行器的手转运动。
图3-18 某种二自由度腕部设计原理图 1，2，3，4，5，6—锥齿轮；7—构架；8—末端执行器；9—夹持器
3．齿轮链轮传动三自由度腕部
图3-4 双支点连杆式回转型末端执行器
3）滑槽杠杆式
滑槽杠杆式回转型末端执行器如图3-5所示。驱动杆上的圆柱销嵌套在滑槽内，当驱 动杆同圆柱销一起做往复运动时，即可拨动两个手指各绕其支点（铰销）做相对回转运 动，从而控制手指的松开或闭合。
图3-5 滑槽杠杆式回转型末端执行器
2．平移型末端执行器
1）直线往复移动机构
（a）真空气吸
（b）喷气式负压气吸 （c）挤压排气负压气吸 图3-10 气吸式末端执行器
2．磁吸式末端执行器
磁吸式末端执行器主要由电磁式吸盘、防尘盖、线圈、壳体等组成。由于磁吸式末 端执行器是利用电磁铁通电后产生的电磁吸力取料，因此只能对铁磁物体起作用。
工业机器人-专用式末端执行器
当焊枪与工件发生 意外碰撞时，碰撞传感 器受力，并向机器人发 出信号，焊接终止。
焊嘴内部包含了焊 枪的所有易损件（见下 页）。
任务实施
2. 专用固定焊枪
3）焊嘴，焊枪易损件的组成（如图）： 焊嘴中包含了焊枪的所有易损件。由于焊枪在工作时收
到高温电弧的作用，其前端导电嘴等零件受热，很容易发 生变形，烧蚀，堵塞、缺损等情况。因此，这些零件必须 能够方便更换，这是机器人焊枪在使用中最常遇到的问题。 主要零件的作用如下：
3.机器人动力头
各种类型动力头越来越多应用于机器人 模式，实现钻孔、铣削、去毛刺、研磨或 抛光等工作。
任务实施
1.专用式末端执行器（弧焊枪）的组成及结构（视频案例）
1）零件名称及结构：
任务实施
1.专用式末端执行器（弧焊枪）的组成及结构（视频案例）
2）分析零件的安装关系：
在整个执行器的装配关系中，连接板是关键零件。在它的 上面，固定着焊枪固定座和喷嘴固定座。
任务实施
2. 专用固定焊枪
1）机器人弧焊枪与手动焊枪的区别： 手动弧焊枪通过手动开关控制焊接电流，而机器人焊枪通
过机器人程序来控制起弧和收弧，同时由预先设定好的机器人 焊接参数来控制焊接过程中电流、电压、摆焊频率等参数。
2）机器人弧焊枪的组成： 如图，由鹅颈、焊
嘴、碰撞传感器、安装 法兰4部分组成。
▲分流器：周围有均布的分流孔，将保护气体沿环形 喷口均匀喷出。
任务实施
2. 专用固定焊枪
4）机器人焊枪电缆
焊枪工作时，必须为其提供焊接电流、 保护气体、焊丝，这些都汇总在焊枪电 缆中，封装在电缆的塑料管保护套中。
▲焊接电流：由焊接电源提供，焊 接电源正极通过正极电缆进入焊枪，再 通过焊枪中的导电嘴连接件、导电嘴， 与焊丝连通。
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授课章节第一章工业机器人搬运工作站认识
1.2工业机器人末端执行器的类型
授课形式讲练
授课时间第周周（月日）第至节
教学目标知识目标：熟悉工业机器人末端执行器的类型及原理能力目标：能选用末端执行器
素质目标：具有发现问题，解决问题的能力
教学重点1.末端执行器的类型
2.末端执行器的类型的设计原则
教学难点末端执行器的类型的工作原理
教学过程方法手段时间分配
导入你对机器人的末端执行器有哪些了解？
5分钟
讨论
重点讲解及任务分析
1.2机器人末端执行器
工业机器人的末端执行器也称为做机器人手部，是装在工业
机器人手腕上直接抓握工件或执行作业的部件，它对扩大机器人
的作业功能、应用范围和提高工作效率都有很大的影响，是机器
人的关键部件之一。
末端执行器抓取不同特征的物件需要有着不
同类型的结构和驱动源。
1.末端执行器的类型
(1) 夹持型末端执行器
(2) 吸附型末端执行器
(3) 工具型末端执行器
2.工业机器人末端执行器的特点
1) 手部与手腕相连处可拆卸。
2) 手都是工业机器人末端执行作器。
3) 手部的通用性比较差。
4) 手部是一个独立的部件。
3.工业机器人末端执行器的设计原则
1) 末端执行器要根据机器人作业的要求来设计。
2) 尽量减轻末端执行器的重量。
3) 正确对待末端执行器的万能性与专用性。
4) 机器人末端执行器要便于安装与维修。
10分钟
视频
PPT
图片
45分钟
讲解
25分钟
现场对工
业机器人
末端执行
器实物进
行分析
练
习
随堂练习5分钟
作
业。