機器人手部結構詳解ppt課件

機器人手部結構 主講周蘭 引言 工業(yè)機器人的手部也叫末端操作器 它直接裝在工業(yè)機器人的手腕上用于夾持工件或讓工具按照規(guī)定的程序完成指定的工作 一 手部的特點 1 手部與手腕相連處可拆卸 手部與手腕處有可拆卸的機械接口 根據夾持對象的不同 手部結構會有差異 通常一個機器人配有多個手部裝置或工具 因此要求手部與手腕處的接頭具有通用性和互換性 手部可能還有一些電 氣 液的接口 由于手部的驅動方式不同造成 對這些部件的接口一定要求具有互換性 2 手部是末端操作器 可以具有手指 也可以不具有手指 可以有手爪 也可以是專用工具 末端操作器圖例 1 每個手指有三個或四個關節(jié) 技術關鍵是手指之間的協(xié)調控制 末端操作器圖例 2 3 手部是一個獨立的部件 工業(yè)機器人通常分為三個大的部件 機身 手臂 含手腕 手部 手部對整個機器人完成任務的好壞起著關鍵的作用 它直接關系著夾持工件時的定位精度 夾持力的大小等 4 手部的通用性比較差 工業(yè)機器人的手部通常是專用裝置 一種手爪往往只能抓住一種或幾種在形狀 尺寸 重量等方面相近的工件 一種工具只能執(zhí)行一種作業(yè)任務 二 手部的設計要求 具有足夠的夾持力 保證適當的夾持精度 手指應能順應被夾持工件的形狀 應對被夾持工件形成所要求的約束 考慮手部自身的大小 形狀 機構和運動自由度 主要是根據作業(yè)對象的大小 形狀 位置 姿態(tài) 重量 硬度和表面質量等來綜合考慮 智能化手部還應配有相應的傳感器 由于感知手爪和物體之間的接觸狀態(tài) 物體表面狀況和夾持力的大小等 以便根據實際工況進行調整等 三 手部的構成 主要有手指 驅動機構和傳動機構組成 四 手部的分類 1 按用途分 手爪 具有一定的通用性 主要功能是 抓住工件 握持工件 釋放工件 抓住 在給定的目標位置和期望姿態(tài)上抓住工件 工件必須有可靠的定位 保持工件和手爪之間的準確的相對位置關系 以保持機器人后續(xù)作業(yè)的準確性 握住 確保工件在搬運過程中或零件裝配過程中定義了的位置和姿態(tài)的準確性 釋放 在指定位置結束手部和工件之間的約束關系 工具 進行作業(yè)的專用工具 工件的定位和夾緊 F 2 按夾持方式分 外夾式 手部與被夾件的外表面相接觸 內撐式 手部與工件的內表面相接觸 內外夾持式 手部與工件的內 外表面相接觸 夾持方式圖例 Z X Y 3 按手爪的運動形式分 回轉型 當手爪夾緊和松開物體時 手指作回轉運動 當被抓物體的直徑大小變化時 需要調整手爪的位置才能保持物體的中心位置不變 平動型 手指由平行四桿機構傳動 當手爪夾緊和松開物體時 手指姿態(tài)不變 作平動 平移型 當手爪夾緊和松開工件時 手指作平移運動 并保持夾持中心的固定不變 不受工件直徑變化的影響 回轉型圖例 壓縮彈簧 拉伸彈簧 平動型圖例 動作分解 作業(yè) 用作圖法分析當主動件左移才處于某個位置時 手指所處的位置 平移型圖例 該絲桿的螺紋具有什么特點 此時手部是張開還是合攏 4 按夾持原理分 手指式 外夾式 內撐式 內外夾持式 平移式 平動式 旋轉式 二指式 多指式 單關節(jié)式 多關節(jié)式 吸盤式 負壓吸盤 真空式 噴氣式 擠氣式 磁力吸盤 永磁吸盤 電磁吸盤 五 典型結構 1 機械式手爪結構 氣動驅動手爪 氣缸驅動活塞平移 齒條移動 扇形齒輪擺動 連桿機構擺動 手爪平動其它四種機械式手爪機構 氣動手爪圖例 問題 1 分析手部的運動 2 手部作的是什么類型運動 機械手爪圖例 齒輪齒條式手爪 重力式手爪 滑槽式手爪 撥桿杠桿式手爪 2 電磁吸盤 1 電磁吸盤的結構 主要由磁盤 防塵蓋 線圈 殼體等組成 工作原理 夾持工件 線圈通電 空氣間隙的存在 線圈產生大的電感和啟動電流 周圍產生磁場 通電導體一定會在周圍產生磁場 吸附工件放開工件 線圈斷電 磁吸力消失 工件落位 2 電磁吸盤 2 適用范圍 適用于用鐵磁材料做成的工件 不適合于由有色金屬和非金屬材料制成的工件 適合于被吸附工件上有剩磁也不影響其工作性能的工件 適合于定位精度要求不高的工件 適合于常溫狀況下工作 鐵磁材料高溫下的磁性會消失 電磁吸盤圖例 3 真空式吸盤 構成 由真空泵 電磁閥 電機和吸盤等構成 工作原理 形成真空吸附工件 電機 真空泵 3 電磁閥左側 從吸盤5處抽氣釋放工件 電機 泵停轉 大氣經6 口 4 電磁閥左側 3 電磁閥右側 送氣至吸盤5處 真空吸盤控制系統(tǒng)圖例 1DT 2DT 真空吸盤結構圖例 4 自適應吸盤 結構特點 該吸盤具有一個球關節(jié) 使吸盤能傾斜自如 適應工件表面傾角的變化 5 異形吸盤 結構特點 可用來吸附雞蛋 錐頸瓶等物件 擴大了真空吸盤在機器人上的應用 6 噴氣式吸盤 工作原理 壓縮空氣進入噴嘴后 利用伯努利效應 當壓縮空氣剛進入時 由于噴嘴口逐漸縮小 致使氣流速度逐漸增加 當管路截面收縮到最小處時 氣流速度達到臨界速度 然后噴嘴管路的截面逐漸增加 使與橡膠皮碗相連的吸氣口處 造成很高的氣流速度而形成負壓 應用 在工廠一般都有空壓站 噴氣式吸盤在工廠得到廣泛的應用 噴氣式吸盤圖例 7 擠氣式吸盤 主要構成 吸盤架 壓蓋 密封墊 吸盤工作原理 擠氣式吸盤工作原理圖 六 手部結構的應用實例 1 平行指手爪機構 工作原理 回轉動力源1和6驅動構件2和5順時針或逆時針旋轉 通過平行四邊形機構帶動手指3和4作平動 夾緊或釋放工件 2 設有檢測開關的手爪裝置 工作原理 手爪裝有限位開關5和7 在指爪4沿垂直方