機(jī)器人手部設(shè)計(jì).ppt

4-5手部設(shè)計(jì)一、概述工業(yè)機(jī)器人的手部(Hand)也叫做末端操作器(End-effector)，它是裝在工業(yè)機(jī)器人手腕上直接抓握工件或執(zhí)行作業(yè)的部件。人的手有兩種含義：第一種含義是醫(yī)學(xué)上把包括上臂、手腕在內(nèi)的整體叫做手；第二種含義是把手掌和手指部分叫做手。工業(yè)機(jī)器人的手部接近于第二種含義。工業(yè)機(jī)器人手部的特點(diǎn)：(1)手部與手腕相連處可拆卸。手部與手腕有機(jī)械接口，也可能有電、氣、液接頭，當(dāng)工業(yè)機(jī)器人作業(yè)對(duì)象不同時(shí)，可以方便地拆卸和更換手部。(2)手都是工業(yè)機(jī)器人末端操作器。它可以像人手那樣具有手指，也可以是不具備手指的手；可以是類人的手爪，也可以是進(jìn)行專業(yè)作業(yè)的工具，比如裝在機(jī)器人手腕上的噴漆槍、焊接工具等。(3)手部的通用性比較差。工業(yè)機(jī)器人手部通常是專用的裝置，比如：一種手爪往往只能抓握一種或幾種在形狀、尺寸、重量等方面相近似的工件；一種工具只能執(zhí)行一種作業(yè)任務(wù)。(4)手部是一個(gè)獨(dú)立的部件。假如把手腕歸屬于手臂，那么工業(yè)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)的三大件就是機(jī)身、手臂和手部(未端操作器)。手部對(duì)于整個(gè)工業(yè)機(jī)器人來(lái)說(shuō)是完成作業(yè)好壞、作業(yè)柔性好壞的關(guān)鍵部件之一。具有復(fù)雜感知能力的坦l能化手爪的出現(xiàn)，增加了工業(yè)機(jī)器人作業(yè)的靈活性和可靠性。有一種彈鋼琴的表演機(jī)器人的手部已經(jīng)與人手十分相近，具有多個(gè)多關(guān)節(jié)手指,一個(gè)手的自由度達(dá)到20余個(gè)，每個(gè)自由度獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。目前工業(yè)機(jī)器人手部的自由度還比較少，把具備足夠驅(qū)動(dòng)力量的多個(gè)驅(qū)動(dòng)源和關(guān)節(jié)安裝在緊湊的手部里是十分困難的。本節(jié)主要介紹和討論手爪(Gripper)式手部的原理和設(shè)計(jì)，因?yàn)樗哂幸欢ǖ耐ㄓ眯?。而噴漆槍、焊具之類的專用工?Specialtooi)是行業(yè)性專業(yè)工具，不予介紹。二、手部的分類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，釋放工件。抓住在給定的目標(biāo)位置和期望姿態(tài)上抓住工件，工件在手爪內(nèi)必須具有可靠的定位，保持工件與手爪之間準(zhǔn)確的相對(duì)位，以保證機(jī)器人后續(xù)作業(yè)的準(zhǔn)確性。握持確保工件在搬運(yùn)過(guò)程中或零件在裝配過(guò)程中定義了的位置和姿態(tài)的準(zhǔn)確性。釋放在指定點(diǎn)上除去手爪和工件之間的約束關(guān)系。圖4-46所示的手爪夾持圓柱工件，盡管夾緊力足夠大，在工件和手爪接觸面上有足夠的摩擦力來(lái)支承工件重量，但是從運(yùn)動(dòng)學(xué)觀點(diǎn)來(lái)看，約束條件是不夠的，不能保