机器人手爪的功能分析与设计研究.pdf

中国新技术新产品2014　ＮＯ.09 （下） China New Technologies and Products 高 新 技 术 机器人手爪的功能分析与 设计研究 朱金权 （无锡贝斯特精机股份有限公司，江苏 无锡 214000） 摘 要 ：本文对机器人手爪的抓取运动范围、工件的定位要求、夹紧力的计算方法、工件的检测、清洁和安全等相关功 能要求进行了系统的介绍，对设计手爪时工件结构形式的分析、工件定位点及夹紧方式的确定、工件检测传感器位置及 数量的确定、工件表面的清洁、手爪的安全性等相关设计事项进行了研究，在分析了机器人手爪的有关设计要素后，提 出了机器人手爪的设计的步骤和设计思路，为机器人手爪在现代工业制造领域的推广和应用提供技术支持。 关键词 ：机器人；手爪；功能要求；结构设计；夹紧力；夹紧扭矩 中图分类号 ：TP241 文献标识码 ： A 2 2 1 概述 的定位方式有如下几种 ： m/s ）； 如 ：a=5 m/s 在现代工业领域 中，机器人越来越 （1 ）工件 以平面定位 ：工件在手爪 机器人手爪夹持面与工件之 间的摩 多 的被运用 于各行各业 。作 为机器人 的 中以外形或某个 已加工面作为定位平面 ， 擦系数 μ； 执行机构 ，机械人手爪 自然在各行各业 定位后工件在手爪 中具有确定 的位置 ， 夹 持工 件 时 的安 全 系数 S ： （通 常 中不可缺少 、大显身手 。机器人手爪 的 为保证 工件 可靠定位 ，需 限制工件 的 6 取 S=2 ） 功能是否完善 、性 能是否可靠 、工作是 个 自由度 。一般大平面限制 3 个 自由度 ， 机器人手爪夹持工件 时所需 的夹 紧 否安全将直接影 响机器人机械性能 的好 侧 面 限制 2 个 自由度 ，另一侧 面 限制 1 力 ：F （N ） 坏和工作效率 的高低 ，研究机器人手爪 个 自由度 。定位元件一般采用支承钉或 （2 ）几种夹持形式 ，机器人手爪所 的功能要求 和设计要点 ，对推广工业机 支承板 ，并在手爪 中以较大距离布置 ， 需夹紧力或夹紧扭矩的计算 器人 的运用 ，提高工业机器人 的性 能 ， 以减少定位误差 ，提高定位精度 和可靠 ①机器人手爪 “只考虑摩擦 系数作 最大 限度发挥机器人 的效率 ，具有重要 性 。支承钉或支承板与手爪本体 的联接 用下”的计算示意图如图 1 所示 。 的指导意义 。 多采用销孔 H7/n6 或 H7/r6 过盈配合联接 计算公式 ： 2 功能要求 或螺钉 固定联接 。 夹紧力 ： 机器人手爪功能是机器人在接收到 （2 ）工件 以孔定位 ：工件在手爪 中 抓取工件信号后 ，按指定 的路径 和抓取 以某孔轴心线作 为定位基准 ，定位元件 方式 ，在规定 的时间 内完成工件取放动 一般采用芯轴或定位销 。 作 的功能性参数 。机器人在抓取工件 的 芯轴定位 限制 4 个 自由度 ，根据不 过程 中，为保证抓取工件 的可靠性 ，机 同要求 ，芯轴可用 间隙配合芯轴 、锥度 器人手爪应具备一定 的抓取运动范 围、