一种机器人末端快换装置设计

工业机器人的末端执行器结构分析综述..

1 文章编号：

工业机器人的末端执行器

结构分析综述

姜楚峰，潘传奇，马野，王磊,张芝虎

（大连交通大学机械工程学院，辽宁大连116028）

摘要：工业机器人的末端执行器(夹持器机构)是机器人操作机与工件、工具等直接接触并进行作业的装置,是机器人的关键部件之一.末端执行器是直接执行工作的装置，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，因此对机器人的各种末端执行器结构分析研究有着非常重要的意义.抓取不同特征的物件需要有着不同类型的结构和驱动源.。本文就末端执行器的常用结构，根据不同类型的结构特性分类来进行分析各种夹持机构的特点和适用范围。

关键词:末端执行器，夹持器，结构分析，结构特性分类

中图分类号: 文献标识码：A

Review of End—effectors Structure of industrial robot Analysis

Jiang Chu feng，Pan Chuan—qi，Ma Ye,Wang Lei,Zhang Zhi—hu

(College of Mechanical Engineering， Dalian Jiaotong University， Dalian 116028， China）

Abstract： End—effector (the clamping device） of the industrial robot is the robot

manipulator is in direct contact with the workpiece, the tool and operating the

apparatus， is one of the key components of the robot. End-effector is a direct

implementation of the device, it expand miracle job functions, application range and

搬运机器人结构设计与分析设计说明

.

word版本. 搬运机器人结构设计与分析

摘要

在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平。目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作。

本课题主要对搬运机器人的机械部分展开讨论，对原有的机械结构提出了新的改进方法，并把现在的新技术应用到本课题中，从而使得搬运机器人更加适用于现在的工业工作环境。通过详细了解搬运机器人在工业上的应用现状，提出了具体的搬运机器人设计要求，并根据搬运机器人各部分的设计原则，进行了系统总体方案设计以及包括：机器人的手部、腕部、臂部、腰部在的机械结构设计。此搬运机器人的驱动源来自液压系统，执行元件包括：柱塞式液压缸、摆动液压缸、伸缩式液压缸等。通过液压缸的运动来实现搬运机器人的各关节运动，进而实现搬运机器人的实际作业。

关键词：搬运机器人；液压系统；机械结构设计；操作

.

word版本.

Abstract

In the modern large-scale manufacturing industry, enterprises to improve

productivity, and, guarantee product quality, as an important part of the

automation production line, industrial robots are gradually approved and

adopted by enterprises. Industrial robot technology standards and application

码垛机器人技术方案

第1篇

码垛机器人技术方案

一、背景

随着工业生产自动化程度的不断提高，码垛作业作为物流搬运环节的重要组成部分，对提高生产效率、降低劳动强度具有重要意义。为满足企业高效、稳定、安全的码垛需求，本方案提出一种基于现代控制技术的码垛机器人系统。

二、目标

1. 提高生产效率，降低劳动成本。

2. 减轻工人劳动强度，保障作业安全。

3. 提高码垛质量，减少货物损坏。

4. 实现码垛作业的自动化、智能化。

三、系统组成

码垛机器人系统主要由以下部分组成：

1. 机器人本体：采用具有高精度、高稳定性、易于编程的六轴关节型机器人。

2. 控制系统：采用先进的运动控制卡和PLC，实现机器人运动轨迹的精确控制。

3. 传感器系统：包括视觉传感器、力传感器等，用于获取码垛过程中的相关信息。

4. 末端执行器：根据货物类型和码垛要求，设计相应的夹具或吸盘等末端执行器。

5. 传输系统：包括输送带、气动或电动滑台等，用于将货物送至机器人作业区域。

6. 人机交互界面：用于实时监控机器人工作状态，方便操作人员进行编程、调试和故障诊断。

四、技术方案

1. 机器人选型：根据货物类型、重量、尺寸及码垛要求，选择合适的六轴关节型机器人，确保其工作范围、负载能力和精度满足实际需求。

2. 控制系统设计：

a. 采用运动控制卡实现机器人关节运动的精确控制。

b. 通过PLC实现整个码垛过程的逻辑控制，包括传感器信号的采集、处理和执行器动作的控制。

c. 开发人机交互界面，便于操作人员进行编程、调试和故障诊断。

3. 传感器系统：

a. 采用视觉传感器识别货物位置和姿态，确保机器人能够准确抓取和放置。

b. 通过力传感器检测抓取过程中的力度，避免对货物造成损坏。

4. 末端执行器设计：

a. 根据货物类型和码垛要求，设计相应的夹具或吸盘等末端执行器。

b. 末端执行器与机器人关节连接处采用快换装置，便于快速更换不同类型的末端执行器。

工业机器人末端执行器设计考核试卷

考生姓名：__________ 答题日期：__________ 得分：__________ 判卷人：__________

一、单项选择题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）

1. 以下哪种类型的工业机器人末端执行器适用于搬运重物？（）

A. 电动夹爪

B. 气动夹爪

C. 电动螺丝刀

D. 磁力吸盘

2. 工业机器人末端执行器的自由度至少为几度？（）

A. 1度

B. 2度

C. 3度

D. 4度

3. 关于工业机器人末端执行器的设计，以下哪项不属于主要考虑因素？（）

A. 负载能力

B. 精确度

C. 速度

D. 外观

4. 以下哪种驱动方式适用于高速搬运的末端执行器？（）

A. 液压驱动

B. 电动驱动

C. 气动驱动

D. 人力驱动

5. 末端执行器的重复定位精度主要取决于以下哪一项？（）

A. 传感器精度

B. 驱动方式

C. 结构设计

D. 控制系统

6. 以下哪种材料不适合作为工业机器人末端执行器的制造材料？（）

A. 铝合金

B. 不锈钢

C. 塑料

D. 木材

7. 关于工业机器人末端执行器的结构设计，以下哪项是错误的？（）

A. 应尽量简化结构

B. 应充分考虑负载能力

C. 应增加不必要的零件以增强稳定性

D. 应考虑与机器人本体的连接方式

8. 以下哪种类型的末端执行器适用于装配工作？（）

A. 电动夹爪

B. 气动夹爪

C. 电动螺丝刀 D. 吸盘式末端执行器

9. 工业机器人末端执行器的控制系统主要包括以下哪几部分？（）

A. 传感器、执行器和控制器

B. 驱动器、执行器和控制器

C. 传感器、驱动器和执行器

D. 传感器、驱动器和控制器

10. 以下哪种方式可以提高工业机器人末端执行器的负载能力？（）

A. 增加驱动器数量

B. 减少执行器的重量

机器人换枪盘工作原理

机器人换枪盘的工作原理主要涉及机器人侧（Master side）和工具侧（Tool side）。机器人侧安装在机器人前端手臂上，而工具侧安装在执行工具上（如焊钳、抓手等）。工具快换装置能快捷地实现机器人侧与执行工具之间电、气体和液体相通。一个机器人侧可以根据用户的实际情况与多个工具侧配合使用，这有助于增加机器人生产线的柔性制造、提高效率并降低生产成本。

此外，工具快换装置能够让不同的介质（如气体、电信号、液体、视频、超声等）从机器人手臂连通到末端执行器。这种设计使得机器人在执行不同任务时，能够快速更换工具，从而提高工作效率和灵活性。

具体的工作流程如下：

1. 当需要更换工具时，机器人会停在预设的更换位置。

2. 操作员将机器人侧的连接器与工具侧的连接器对准，并确保两者紧密连接。

3. 操作员控制电磁阀手柄，使快速更换液压缸膨胀或收缩，从而驱动连接器的连接或断开。

4. 当连接器正确连接后，机器人侧和工具侧之间的电、气体和液体通道将打开，使机器人能够与工具进行通信和控制。 5. 更换完毕后，机器人继续执行任务，同时操作员可以准备下一个工具的安装和配置。

这种设计使得机器人在执行不同任务时，能够快速更换工具，从而提高工作效率和灵活性。

码垛机器人多功能末端执行器的设计

包装工程󰀁PACKAGINGENGINEERINGVol.32No.72011.0480󰀁收稿日期:2011-02-07

作者简介:李晓刚(1977-),男,江西瑞昌人,北京林业大学讲师,主要从事包装机械、运输包装的教学和研究。码垛机器人多功能末端执行器的设计

李晓刚,刘晋浩

(北京林业大学,北京100083)

摘要:为满足码垛机器人完成不同类型和规格包装件的码垛作业要求,提出了一种新型的码垛机器人多功能

末端执行器的设计方案。该方案采用气动驱动,通过夹持机构、抓取机构和吸附机构,实现各类包装件和托盘

以及垫纸等的夹持、抓取、吸持等动作。在总体方案的基础上,通过详细设计分析与计算,完成了末端执行器的

结构设计,并在SolidWorks软件平台上建立了末端执行器的三维CAD模型,最后进行了气缸选型和气动系统

设计。该末端执行器设计合理,迎合了实际情况和需求,具有良好的应用前景。

关键词:码垛机器人;末端执行器;包装件;CAD模型;结构设计;气动系统

中图分类号:TB486+.03󰀁文献标识码:A󰀁文章编号:1001-3563(2011)07-0080-05

DesignofMultifunctionalEndEffectorofPalletizingRobots

LIXiao-gang,LIUJin-hao

(BeijingForestryUniversity,Beijing100083,China)

Abstract:Anewdesignschemeofmultifunctionalendeffectorofpalletizingrobotswaspresentedtosatisfythe

requirementsofpalletizingdifferenttypesandspecificationspackages.Clampingofboxes,graspingofbags,

palletsandpails,suckingofsheetswereimplementedbytheclamping,graspingandsuckingmechanismsdriven

机器人快换接头毕业设计资料

毕业设计

题目名称：机器人快换接头的设计

学生姓名：学号：

二级院校（系）/专业：机械工程学院/机电一体化

班级：

指导教师：

2015.12.01——2016.06.02南京工业职业技术学院毕业设计

I

摘要

机器人在工业生产中，越来越普遍的需要更换各种各样的末端执行器。如抓手、真空工具、焊枪、电动和气动马达等末端执行器的更换，如果用人工的话会增加机器人的停工时间，降低机器人的工作效率。

本课题的研究对象是快换接头。先从机器人快换接头的特点，引出国内外快换接头的发展状况。通过对机器人快换接头的简介与分类，引出本课题的主要内容：机器人手动快换接头的设计。机器人快换接头是用来快速、高效的更换机器人手臂末端执行器的装置，能在数秒内完成末端执行器的更换，从而大大提高了机器人的工作效率。而本课题对手动快换接头本体的机械部分研究的关键在于锁紧装置和气路流通端口。锁紧装置设计的好坏决定了快换接头锁紧能力的高低，而气路的气密性决定气源补给的质量。本设计除了介绍机器人快换接头的分类及现状，锁紧装置的设计和气路流通端口的研究外，也介绍了机器人自动快换接头，进而与手动快换接头做了一些比较。

关键词：机器人快换接头锁紧装置气路流通端口机器人快换接头的设计

II

Abstract

Robots in the industrial production, more and more common need to replace a variety

of end executor. Such as gripper, vacuum tools, welding torch, electric and pneumatic

motor actuator at the end of the replacement, if using artificial increases the shutdown time

ATI-工具快换装置自动更换螺柱焊钳

Engineered Products for Robotic Productivity ATI中国代表处 Tel: +86-10-8479 8766 Fax：+86-10-6356 3523 Email：China@ Pinnacle Park • 1031 Goodworth Drive • Apex, NC 27539-3869 • Tel: +1.919.772.0115 • Fax: +1.919.772.8259 工具快换装置自动更换螺柱焊钳螺柱焊是将螺柱一端与板件(或管件)表面接触并通电引弧，待板件接触表面溶化后，给螺柱一定压力完成焊接的方法。螺柱焊接有大量机器人实际应用案例，通常一台机器人仅能够实现某一固定尺寸的螺钉焊接。为了让同一台机器人实现不同尺寸的螺柱焊接、提高柔性制造能力，要求一台机器人使用多把螺柱焊钳，工具快换装置的出现为这种方案实现成为可能。工具快换装置可使单台机器人使用多样工具，分为机器人侧（Master side）和工具侧（Tool side），机器人侧安装在机器人前端手臂上，工具侧安装在末端工具上（如焊枪、抓手、夹具等），机器人工具快换装置能自动、快捷的实现机器人与末端工具之间的电、气体和液体相通。一个机器人侧可以根据用户的实际情况与多个工具侧配合使用，增加机器人生产线的柔性制造、增加机器人生产线的效率和降低生产成本。基于ATI与KUKA、ABB等机器人匹配的经验，提供以下工具快换装置自动更换螺柱焊钳方案： 1、 “脐带式”连接，螺柱焊钳的管线包不通过机器人管线包（Dress package）、工具快换装置(图一、图二)：图一机器人第六轴螺柱焊钳工具快换装置，机器人侧锁紧工具侧后效果

Engineered Products for Robotic Productivity ATI中国代表处 Tel: +86-10-8479 8766 Fax：+86-10-6356 3523 Email：China@ Pinnacle Park • 1031 Goodworth Drive • Apex, NC 27539-3869 • Tel: +1.919.772.0115 • Fax: +1.919.772.8259

关于机器人换枪盘(ATC)信号通讯方式的研讨

摘要：采用换枪盘双通道环面接触通讯方式，有效提升换枪盘通讯稳定性，换枪盘双通道环面接触，接触面积大、抗干扰性强、通讯稳定性好。换枪盘双通道环面接触实现通讯通道冗余，当一组通道通讯异常，不会造成通讯中断，保证设备持续稳定运行。

关键词：换枪盘（ATC）、通讯模块插针、通讯稳定性

一、换枪盘的定义：

换枪盘是一种用于机器人快速更换末端执行机构的装置。可以通过在数秒内快速更换不同的末端执行机构，使机器人更柔性、更高效的用于多种不同作业方式。换枪盘包含一个机器人侧，一般用来安装在机器人六轴法兰处，还包含一个或多个工具侧，用来分别安装在不同的末端执行机构上，利用电信号和压缩空气完成机器人侧和工具侧的耦合锁紧或打开，换枪盘能够使不同介质从机器人侧联通到工具侧，如：电源、电信号、气体、液体等。

二、换枪盘通讯方式分类：

1.换枪盘通讯模块插针点接触：

传统加工制造业中，要实现机器人侧信号与工具侧信号的通讯，一般使用换枪盘的通讯模块实现，通讯模块之间的信号交互为通讯针脚，通讯针脚的接触使用的是点接触。因换枪盘通讯模块针脚使用点接触，当接触点表面被氧化或脏污时，将导致换枪盘通讯模块之间通讯中断，造成设备停线。同时，因使用换枪盘将机器人与工具结合在一起，当机器人运行过程中出现停顿，会造成工具侧的微量晃动，集中体现在换枪盘结合部位的间隙略微增大，也会造成换枪盘通讯不稳定或通讯中断出现。

2.换枪盘通讯模块插针环形面接触：

因换枪盘的点接触形式，会出现通讯模块间偶发信号交互丢失，导致通讯中断，为增加针脚的接触面，保证通讯的稳定性，现代制造业多采用通讯针脚的环形面接触。通讯针脚的环面接触形式，通讯模块公侧的插针嵌入到母侧的插孔内，使插针接触面形成一个环面，有效的增加通讯针脚的接触面积，即使出现换枪盘工具侧微量晃动或接触面局部脏污、氧化问题，也能保证其它接触面的良好通讯能力，使其通讯稳定性得到进一步的提升。

一种可调式机械手末端执行器的结构设计

２０１６年第４期　科技广场　总第１７３期　

一种可调式机械手末端执行器的结构设计　

王明黔黄伟莉章国庆　（东华理工大学机械与电子工程学院，江西南昌３３００１３）　摘要：机械手是工业机器人的重要组成部分，末端执行器则是直接执行其作业任务的装置。本文针对一种楔块　杠杆式夹持器进行了结构改进，设计了一种螺纹调节装置，从而实现工件的夹持直径在较大范围内可调，可提　高生产效率。　关键词：机械手；末端执行器；机械结构；调节装置　中图分类号：ＴＨ１２２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１．４７９２（２０１６）４－０１７８．０４　

Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｅｎｄ　Ｅｆｆｅｃｔｏｒ　ｏｆ　ａｎ　Ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ　Ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ　

Ｗａｎｇ　Ｍｉｎｇｑｉａｎ　Ｈｕａｎｇ　Ｗｅｉｌｉ　Ｚｈａｎｇ　Ｇｕｏｑｉｎｇ　（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＥａｓｔＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉａｎｇｘｉ　Ｎａｎｃｈａｎｇ　３３００１３）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ　ｉｓ　ａ　ｋｅｙ　ｐａｒｔ　ｏｆ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｒｏｂｏｔｓ，ａｎｄ　ｉｔｓ　ｔｅｒｍｉｎｕｓ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｅｎｄ　ｅｆｆｅｃｔｏｒ　ｔｏ　ｐｅｒｆｏｒｍ　ｔａｓｋｓ．Ｔｈｉｓ　ｐａ—　ｐｅｒ　ｉｍｐｒｏｖｅｓ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ａ　ｌｅｖｅｒ－ａｃｔｉｏｎ　ｗｅｄｇｅｒ　ｇｎｐ　ａｎｄ　ｄｅｓｉｇｎｓ　ａ　ｔｈｒｅａｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｄｅｖｉｃｅ，ｍａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　ｄｉａｍｅｔｅｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｇｎｐ　ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ　ｉｎ　ａ　ｌａｒｇｅｒ　ｒａｎｇｅ，ｗｈｉｃｈ　ｃａｎ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ；ＥｎｄＥｆｆｅｃｔｏｒ；ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＤｅｖｉｃｅ；ＣｏｎｔｒｏｌＡｐｐａｒａｔｕｓ　