机器人机械手爪综述.docx

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1、机器人机械手爪综述目录一、夹钳式手部设计的基本要求2二、典型机械爪结构31）回转型32）移动型5三、夹钳式手部的计算与分析81）夹紧力的计算82）夹紧缸驱动力计算113）计算步骤124）手爪的夹持误差分析与计算12四、常用气爪171）气动手指气缸具有如下特点：172）气动手指气缸主要类型与型号18工业机器人的手部(亦称机械爪或抓取机构)是用来直接握持工件的部件，由于被握持工件的形状、尺寸大小、重量、材料性能、表面状况等的不同，所以工业机械手的手部结构是多种多样的，大部分的手部结构是根据特定的工件要求而设计的。常用的手部

2、，按其握持工件的原理，大致可分成夹持和吸附两大类。夹持类常见的主要有夹钳式，此外还有钩托式和弹簧式。夹持类手部按其手指夹持工件时的运动方式，可分为手指回转型和手指平移型两种，如图1所示。吸附类中，有气吸式和磁吸式。a)回转型内撑式b)回转型外夹式c)平移型外夹式d)钩托式e)弹簧式f)气吸式g)磁吸式图1机械爪类型夹钳式手部是由手指、传动机构和驱动装置三部分组成的，它对抓取各种形状的工件具有较大的适应性，可以抓取轴、盘、套类零件。一般情况下，多采用两个手指，少数采用三指或多指。驱动装置为传动机构提供动力，驱动源有液压、

3、气动和电动等几种形式。常见的传动机构往往通过滑槽、斜楔、齿轮齿条、连杆机构实现夹紧或松开。平移型手指的张开闭合靠手指的平行移动，适于夹持平板、方料。在夹持直径不同的圆棒时，不会引起中心位置的偏移。但这种手指结构比较复杂、体积大，要求加工精度高。回转型手指的张开闭合靠手指根部(以枢轴支点为中心)的回转运动来完成。枢轴支点为一个的，称为单支点回转型；为两个的，称为双支点回转型。这种手指结构简单，形状小巧，但夹持不同工件会产生夹持定位偏差。a)单支点回转型b)双支点回转型C）平移型(平直指)图2回转型和平移型手指一、夹钳式手

4、部设计的基本要求1.应具有适当的夹紧力和驱动力。手指握力(夹紧力)大小要适宜，力量过大则动力消耗多，结构庞大，不经济，甚至会损坏工件;力量过小则夹持不住或产生松动、脱落。在确定握力时，除考虑工件重量外，还应考虑传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证工件夹持安全可靠。而对手部的驱动装置来说，应有足够的驱动力。应当指出，由于机构传力比不同，在一定夹持力条件下，不同的传动机构所需驱动力的大小是不同的。2.手指应具有一定的开闭范围。手指应具有足够的开闭角度(手指从张开到闭合绕支点所转过的角度)或开闭距离(对平移型手指从张

5、开到闭合的直线移动距离)，以便于摘取或退出工件。3.应保证工件在手指内的夹持精度。应保证每个被夹持的工件，在手指内都有准确的相对位置。这对一些有方位要求的场合更为重要，如曲拐、凸轮轴一类复杂的工件，在机床上安装的位置要求严格，因此机械手的手部在夹持工件后应保持相对的位置精度。4.要求结构紧凑、重量轻、效率高在保证本身刚度、强度的前提下，尽可能使结构紧凑、重量轻，以利于减轻手臂的负载。5.应考虑通用性和特殊要求一般情况一下，手部多是专用的，为了扩大它的使用范围，提高它的通用化程度，以适应夹持不同尺寸和形状的工件需要，通常

6、采取手指可调整的办法。如更换手指甚至更换整个手部。此外，还要考虑能适应工作环境提出的特殊要求，如耐高温、耐腐蚀、能承受锻锤冲击力等。二、典型机械爪结构1）回转型1.滑槽杠杆式。图3为常见的滑槽杠杆式手部结构。在杠杆3作用下，销轴2向上的拉力为F，并通过销轴中心O点，两手指1的滑槽对销轴的反作用力为F1、F2，其力的方向垂直于滑槽的是中心线OO1和OO2并指向O点，F1和F2的延长线交O1O2于A及B。1一手指2一销轴3一杠杆图3滑槽杠杆式手部结构、受力分析由Fx=0得F1=F2由Fy=0得F1=F2cosα由MO1=0

7、得F1h=FNb最后可得：F=2bacos2αFN（2-1）式中a—手指的回转支点到对称中心线的距离；b—工件被夹紧时手指的滑槽方向与两回转支点连线间的夹角。由式（2-1）可知，当驱动力F一定时，α角增大，则握力FN也随之增加，但α角过大会导致拉杆的行程过大，以及手指滑槽尺寸长度增大，使结构加大，因此建议α=30°~40°。2.连杆杠杆式。图4为连杆杠杆式手部结构，作用在拉杆3上的驱动力为F，两连杆2对拉杆的反作用力为F1、F2，其方向沿连杆两铰链中心的连线，指向O点并与水平方向成α角。1一调整垫片指2一连杆3一拉杆图

8、4连杆杠杆式手部结构、受力分析通过分析可得：F=2bctanα⋅FN(2-2)由式(2-2)可知，若结构尺寸c、b和驱动力F一定时，握力FN与α角正切成反比。显然当α角小时，可获得较大的握力。当α=0时，是使手指闭合到最小的位置，即为自锁位置，这时如果撤去驱动力，工件也不会自行脱落。若拉杆再向下移动，则手指反而会松开，为了避免出现