§45手部设计 概述 工业机器人的手部(Hand)也叫做末端揉作器 (End- effector),它是装在工北机器人手腕上直 接抓握工件或执行作业的部件。人的手有两种 含义:第一种含义是医学上把包括上臂、手腕 在内的整体叫做手;第二种含义是把手攣和手 指部分叫做手。工业机器人的手部接近于第二 种合义
§4-5手部设计 一、概述 工业机器人的手部(Hand)也叫做末端操作器 (End-effector)，它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。人的手有两种 含义：第一种含义是医学上把包括上臂、手腕 在内的整体叫做手；第二种含义是把手掌和手 指部分叫做手。工业机器人的手部接近于第二 种含义
工业机景人手部的特点: (1)手部与手腕相连处可拆卸。手部与手腕有机械接 也可能有电、气、液接头,当工业机景人作业对 象不同时,可以方便地拆卸和更换手部。 (2)手都是工业机景人來端揉作景。它可以像人手那 样具有手指,也可以是不具备手指的手;可以是类人 的手爪,也可以是进行专业作业的工具,比如装在机 罻人手腕上的喷溱枪、焊接工具等。 (3)手部的通用性比较差。工业机景人手部通常是专 用的装置,比如:一种手爪往往只能抓握一种或几种 在形状、尺寸、重量等方面相近似的工件;一种工具 只能执行一种作业任务
工业机器人手部的特点： (1)手部与手腕相连处可拆卸。手部与手腕有机械接 口，也可能有电、气、液接头，当工业机器人作业对 象不同时，可以方便地拆卸和更换手部。 (2)手都是工业机器人末端操作器。它可以像人手那 样具有手指，也可以是不具备手指的手；可以是类人 的手爪，也可以是进行专业作业的工具，比如装在机 器人手腕上的喷漆枪、焊接工具等。 (3)手部的通用性比较差。工业机器人手部通常是专 用的装置，比如：一种手爪往往只能抓握一种或几种 在形状、尺寸、重量等方面相近似的工件；一种工具 只能执行一种作业任务
4)手部是一个独立的部件。假如把手腕归属于手臂, 郵么工业机器人机械糸统的三大件就是机身、手臂和 手部(未端揉作繇)。手部对于整个工业机器人亲说是完 成作业好坏、作业柔性好坏的头键部件之一。具有复 杂感知能力的坦能化手爪的出现,增加了工业机器人 作业的灵活性和可靠性。 有一种弹钢琴的表演机景人的手部已经与人手十分 相近,具有多个多关节手指,个手的自由度达到20余 个,每个自由度独立驱动。目前工北机景人手部的自 由度还比较少,把具备足够驱动力量的多个驱动源和 关节安装在紧凑的手部里是十分因难的。本节主要介 绍和讨论手爪( ripper)式手部的原理和设计,因为它 具有一定的通用性。而喷凑枪、焊具之类的专用工具 ( Specialtoo)是行业性专业工具,不予介绍
(4)手部是一个独立的部件。假如把手腕归属于手臂， 那么工业机器人机械系统的三大件就是机身、手臂和 手部(未端操作器)。手部对于整个工业机器人来说是完 成作业好坏、作业柔性好坏的关键部件之一。具有复 杂感知能力的坦l能化手爪的出现，增加了工业机器人 作业的灵活性和可靠性。 有一种弹钢琴的表演机器人的手部已经与人手十分 相近，具有多个多关节手指,一个手的自由度达到20余 个，每个自由度独立驱动。目前工业机器人手部的自 由度还比较少，把具备足够驱动力量的多个驱动源和 关节安装在紧凑的手部里是十分困难的。本节主要介 绍和讨论手爪(Gripper)式手部的原理和设计，因为它 具有一定的通用性。而喷漆枪、焊具之类的专用工具 (Specialtooi)是行业性专业工具，不予介绍
二、手部的分类 1按用途分 )手爪。具有一定的通用性,宅的主要功能是:抓住工件,握 持工件,释放工件。 抓住——在给定的目标位置和期望婆态上抓住工件,工件在手 爪内必须具有可靠的定位,保持工件与手爪之间准确的相对位, 以保证机罻人后续作业的准确性。 握持——确保工件在搬运过程中或季件在装配过程中定义了的 位置和姿态的准确性。 释放—在指定点上除去手爪和工件之间的约京关条。图446 所示的手爪夹持圆柱工件,尽管夹紧力足够大,在工件和手爪接 触面上有足够的摩擦力来支承工件重量,但是从运动学观点来看, 约柬条件是不够的,不能保证工件在手爪上的准确定位。 (2)工具。是进行某种作业的专用工具,如喷凑枪,焊具等,如图4 47所示
二、手部的分类 1.按用途分 (1)手爪。具有一定的通用性，它的主要功能是：抓住工件，握 持工件，释放工件。 抓住——在给定的目标位置和期望姿态上抓住工件，工件在手 爪内必须具有可靠的定位，保持工件与手爪之间准确的相对位， 以保证机器人后续作业的准确性。 握持——确保工件在搬运过程中或零件在装配过程中定义了的 位置和姿态的准确性。 释放——在指定点上除去手爪和工件之间的约束关系。图4-46 所示的手爪夹持圆柱工件，尽管夹紧力足够大，在工件和手爪接 触面上有足够的摩擦力来支承工件重量，但是从运动学观点来看， 约束条件是不够的，不能保证工件在手爪上的准确定位。 (2)工具。是进行某种作业的专用工具，如喷漆枪，焊具等，如图4- 47所示
2按夹持原狸分 图448所示为机械类、礅力类和真空类三种手爪的分类。机械 类手爪有靠摩擦力夹持和吊钓承重两类,前者是有指手爪,后者 是无指手爪。产生夹紧力的躯动源可以有气动、漩动、电动和电 礅四种。礅力类手爪主要是磁力吸盘,有电磁吸盘和永磁吸盘两 种。真空类手爪是真空式吸盘,根据形成真空的原理可分为真空 吸盘、气流负压吸盘、挤气负压吸盘三种。礅力手爪及真空手爪 是无指手爪。 手 机械手爪 磁力吸盘 真空式吸盘 气动夹紧 永磁吸盘 真空吸盘 液动夹紧 电磁吸盘 流负压吸盘 电动夹紧 挤气负压吸盘 电磁夹紧 图4-48手爪按夹持原理分类
2.按夹持原理分 图4-48所示为机械类、磁力类和真空类三种手爪的分类。机械 类手爪有靠摩擦力夹持和吊钩承重两类，前者是有指手爪，后者 是无指手爪。产生夹紧力的驱动源可以有气动、液动、电动和电 磁四种。磁力类手爪主要是磁力吸盘，有电磁吸盘和永磁吸盘两 种。真空类手爪是真空式吸盘，根据形成真空的原理可分为真空 吸盘、气流负压吸盘、挤气负压吸盘三种。磁力手爪及真空手爪 是无指手爪