工业机器人 机电结合式夹持末端执行器
工业机器人基本结构概述
工业机器人基本结构概述
工业机器人系统一般由操作机、驱动单元、控制装置和为了使工业机器人进行作业而要求的外部设备组成。
简单为大家讲一下工业机器人基本结构。
一、机器人主体
机器人主体是机器人完成作业的实体，它具有和人手臂相似的动作功能。
通常由下列部分组成：
1.末端执行器又称手部，是机器人直接执行工作的装置，并可设置夹持器、工具、传感器等，是工业机器人直接与工作对象接触以完成作业的机构。
2.手腕是支承和调整末端执行器姿态的部件，主要用来确定和改变末端执行器的方位和扩大手臂的动作范围，一般有2～3个回转自由度以调整末端执行器的姿态。
有些专用机器人可以没有手腕而直接将末端执行器安装在手臂的端部。
3.手臂它由机器人的动力关节和连接杆件等构成，是用于支承和调整手腕和末端执行器位置的部件。
手臂有时包括肘关节和肩关节，即手臂与手臂间。
手臂与机座间用关节连接，因而扩大了末端执行器姿态的变化范围和运动范围。
4.机座有时称为立柱，是工业机器人机构中相对固定并承受相应的力的基础部件。
可分固定式和移动式两类。
二、驱动单元
工业机器人驱动单元是由驱动器、检测单元等组成的部件，是用来为操作机各部件提供动力和运动的装置。
三、控制装置
工业机器人控制装置是由人对机器人的启动、停机及示教进行操作的一种装置，它指挥机器人按规定的要求动作。
四、人工智能系统
工业机器人人工智能系统由两部分组成，一部分是感觉系统，另一部分为决策-规划智能系统。
工业机器人末端执行器的类型及应用。
工业机器人末端执行器的类型及应用。
工业机器人末端执行器是指安装在机器人末端的用于完成特定任务的执行部件。
根据不同的应用需求，工业机器人末端执行器有多种类型，每种类型都有其特定的功能和应用领域。
一、夹持型末端执行器夹持型末端执行器主要用于夹持、抓取物体。
它们通常具有可调节的夹持力和灵活的夹持方式，可以适应不同形状、不同尺寸的物体。
夹持型末端执行器广泛应用于装配线、物流仓储、食品加工等领域，用于自动抓取和搬运物体。
二、剪切型末端执行器剪切型末端执行器主要用于切割、剪切材料。
它们通常具有高速、高精度的切割能力，可以在短时间内完成大量的切割任务。
剪切型末端执行器广泛应用于金属加工、纺织工业、塑料加工等领域，用于自动切割和剪裁材料。
三、焊接型末端执行器焊接型末端执行器主要用于焊接工艺。
它们通常具有稳定的电弧、精确的定位和高速的焊接速度，可以实现高质量的焊接效果。
焊接型末端执行器广泛应用于汽车制造、船舶建造、建筑结构等领域，用于自动焊接和焊接工艺。
四、喷涂型末端执行器喷涂型末端执行器主要用于涂装、喷涂工艺。
它们通常具有均匀的喷涂效果、可调节的喷涂厚度和高速的喷涂速度，可以实现高质量的涂装效果。
喷涂型末端执行器广泛应用于汽车制造、家具制造、建筑装饰等领域，用于自动喷涂和涂装工艺。
五、钻削型末端执行器钻削型末端执行器主要用于钻孔、铣削等工艺。
它们通常具有高速、高精度的钻削能力，可以在短时间内完成复杂的加工任务。
钻削型末端执行器广泛应用于机械制造、航空航天、电子零部件等领域，用于自动钻削和加工工艺。
六、测量型末端执行器测量型末端执行器主要用于测量、检测工艺。
它们通常具有高精度的测量能力和灵活的测量方式，可以实现精确的尺寸测量和质量检测。
测量型末端执行器广泛应用于质量控制、精密加工、医疗器械等领域，用于自动测量和检测工艺。
工业机器人末端执行器的类型多样化，每种类型都有其特定的功能和应用领域。
这些末端执行器的应用可以大幅提高生产效率、降低劳动强度，并且具有一定的灵活性和适应性，能够适应不同的工业生产需求。
简析机器人末端执行器的设计要求和结构分类
简析机器人末端执行器的设计要求和结构分类( 1 ) 设计要求1.无论是夹持式还是吸附式，机器人的末端执行器还需要有满足作业所需要的重复精度。
工业机器人末端执行器（抓手）2.应该尽可能的使机器人末端执行器的结构简单并且且紧凑，质量轻，以减轻手臂的负荷。
专用较通用的机器人末端执行器结构较简单，但工作效率高，而且能够完成各种作业，而对于“万能”末端执行器来说可能会带来结构较复杂，费用昂贵等缺点，因此提倡设计使用可快速更换的系列化的且通用化的专用机器人末端执行器。
末端执行器的要素、特征、参数的联系见下图。
末端执行器的要素特征参数末端执行器要素1.机构形式2.抓取方式3.抓取力4.驱动装置及控制物件特征质量、外形、重心位置、尺寸大小、尺寸公差、表面状态、材质、强度操作参数操作空间环境，操作准确度，操作速度和加速度，夹持时间( 2 ) 结构分类上下料工业机器人中所应用的机械夹持式末端执行器多为双指头爪式，如果按手指的运动来分可以分为平移型和回转型。
若按照机械夹持方式来分可以分为外夹式和内撑式，若按照机械结构特性来进行分类的话，可以分为电动（电磁）式、液压式与气动式，以及他们相互的组合。
气吸式末端执行器气吸式机器人末端执行器利用吸盘内产的负压产生的吸力来吸住并移动工件。
吸盘就是用的软橡胶或者是塑料制成的皮碗中形成的负压来吸住工件。
此种机器人末端执行器适用于吸取大而薄、刚性差的金属或木质板材、纸张、玻璃和弧形壳体等作业零件。
根据应用场合不同，末端执行器可以做成单吸盘、双吸盘、多吸盘或特殊形状的吸盘。
按形成负压的方法有以下几种方式：（1）挤压式吸盘；（2）气流负压式吸盘；（3）真空泵排气式吸盘。
1）挤压式吸盘挤压排气式吸盘靠向下挤压力将吸盘中的空气全部排出，使其内部形成负压状态然后将工件吸住。
有结构简单、重量轻、成本低等优点。
但是吸力不大，多用于序曲尺寸不太大，薄而轻的工件。
2）气流负压式吸盘气流控制阀将来自气泵中的压缩空气自喷嘴喷入，形成高速射流，将吸盘内腔中的空气带走从而使腔内形成负压，然后吸盘吸住物体，如若作业现场有压缩空气供应使用这种吸盘比较方便，且成本低。
5.1-5.2工业机器人的末端执行器
2024/2/29
16
微 三软、雅吸黑附，式20末，标端题操作器
➢ 1. 气吸附式末端操作器 • 微软雅黑，大小（18为推荐，若内容多，可改为16）；此区域图文混排， ➢动利画用元吸件盘最内后的固压定力位和置大勿气超压出之此间区的域压。力；差编而排工形作式，可按自形选成，压勿力超差出的此方区法域。
2024/2/29
8
微 二软、雅夹黑钳，式20末，标端题操作器
•➢微回软转雅型黑传，动大机小构（18为推荐，若内容多，可改为16）；此区域图文混排， 手动指画是元一件对最杠后杆固，定一位般置与勿斜超楔出、此滑区槽域、。连；杆编、排齿形轮式、可涡自轮选蜗，杆勿或超螺出杆此等区机域 构组成复合式杠杆传动机构，用以改变传动比和运动方向。
2024/2/29
22
微 三软、雅吸黑附，式20末，标端题操作器
•➢微2.软磁雅吸黑附，式大取小料（手18为推荐，若内容多，可改为16）；此区域图文混排， 动画元件最后固定位置勿超出此区域。；编排形式可自选，勿超出此区域
手
电
臂 手
滚
部
动
电
轴
磁
磁 式 吸
盘
承 座
式 钢板 吸
圈
盘
a)吸附滚动轴承底座 b)吸取钢板
2024/2/29
11
微 二软、雅夹黑钳，式20末，标端题操作器
•➢微动V型软画手雅元指黑件：，最一大后般小固用（定于位18夹置为持勿推圆超荐柱出，形此若工区内件域容。多；，编可排改形为式16可）自；选此，区勿域超图出文此混区排域，
工业机器人工作原理及其基本构成
工业机器人工作原理及其基本构成工业机器人是一种能够自动执行一系列生产操作的多关节机械设备。
其工作原理基于计算机控制与机械结构相结合，具备感知、决策和执行的能力，实现高效、精准和灵活的生产作业。
下面将详细介绍工业机器人的工作原理及其基本构成。
一、工作原理1.传感器控制：工业机器人通过安装各种传感器，如视觉传感器、力传感器、接触传感器等，来感知周围环境和工件的状态。
传感器采集到的信息会传送给控制系统进行处理。
2.控制系统：控制系统是工业机器人的核心部分，它由计算机和程序控制器组成。
计算机负责处理各种传感器采集到的数据，并进行实时监控和控制。
程序控制器根据预设的工艺参数和任务要求，决策机器人的动作轨迹和运动方式。
3.执行机构：执行机构是工业机器人实现动作的关键部分。
根据机器人的不同结构和工作任务，可以采用电机、液压驱动或气动驱动等方式实现机械臂的运动。
4.末端执行器：末端执行器是机器人最终与工件接触并执行作业的部分。
根据不同的应用需求，可以采用夹具、吸盘、焊枪等各种类型的末端执行器。
5.编程操作：工业机器人的工作需要编写适应不同任务的程序。
编程操作可以通过在线编程、离线编程或教导示教等方式实现，以确保机器人按照预期工艺参数和任务要求执行工作。
二、基本构成1.机械结构：机器人的机械结构一般包括基座、臂架和末端执行器。
臂架是由多个关节连接而成的，关节可以实现不同方向和角度的运动。
机械结构的设计和布局直接影响机器人的灵活性和作业范围。
2.传感器系统：工业机器人的传感器系统用于感知周围环境和工件状态。
常用的传感器包括视觉传感器、力传感器、接触传感器等。
视觉传感器可以识别工件的位置和形状，力传感器可以测量机器人与工件之间的力，接触传感器可以检测到机器人和工件的接触。
3.控制系统：控制系统包括计算机和程序控制器。
计算机负责处理传感器采集到的数据，并进行实时监控和控制。
程序控制器负责根据预设的工艺参数和任务要求，决策机器人的动作轨迹和运动方式。
工业机器人的硬件组成
工业机器人的硬件组成随着科技的不断发展，机器人技术在各个领域中得到了广泛应用。
其中，工业机器人是应用最为广泛的一种机器人。
工业机器人是一种能够代替人类进行重复、危险或高难度的工作的机器人。
它们具有高速度、高精度、高稳定性等特点，广泛应用于汽车制造、电子制造、食品加工、医疗器械等领域。
本文将介绍工业机器人的硬件组成。
1. 机器人臂机器人臂是工业机器人最为重要的组成部分，它是机器人的身体，也是机器人进行各种动作的基础。
机器人臂通常由多个关节组成，每个关节都由电机、减速器、编码器、传感器等部件组成。
机器人臂的关节数目通常在3至6个之间，不同的机器人臂具有不同的关节数目和结构，以适应不同的工作环境和工作任务。
2. 控制系统控制系统是工业机器人的大脑，它负责控制机器人的运动和动作。
控制系统通常由计算机、控制器、传感器等部件组成。
计算机是控制系统的核心部件，它负责处理机器人的各种指令和数据。
控制器是连接计算机和机器人臂的桥梁，它负责将计算机的指令转换成机器人臂的运动指令。
传感器则负责监测机器人的运动状态和周围环境的变化。
3. 末端执行器末端执行器是机器人臂的最后一节，它负责执行机器人的具体工作任务。
末端执行器通常有各种各样的形状和功能，如夹持器、焊接枪、喷涂器等。
不同的末端执行器适用于不同的工作环境和工作任务。
4. 传感器传感器是工业机器人的重要组成部分，它们负责监测机器人的运动状态和周围环境的变化。
传感器可以分为内部传感器和外部传感器两类。
内部传感器通常安装在机器人臂的关节和末端执行器中，用于监测机器人的运动状态和负载情况。
外部传感器则可以安装在机器人周围的环境中，用于监测周围环境的变化，如光电传感器、激光雷达等。
5. 电源系统电源系统是工业机器人的能量来源，它提供机器人所需的电能和动力。
电源系统通常由电池、电源适配器、电机等部件组成。
不同的机器人需要不同的电源系统，以满足不同的工作要求。
6. 通讯系统通讯系统是工业机器人的信息传输系统，它负责机器人与外部设备之间的数据传输和信息交换。
工业机器人搬运机器人末端执行器应用
工业机器人搬运机器人末端执行器应用第一部分概述
末端执行器是一种可以实现搬运和多种操作功能的工业机器人组件。
它与其它柔性机械部件如传动机构、传感器和控制器结合使用，可以完成各种机械动作，如镗孔、焊接、拆解等。
末端执行器可以实现搬运机器人的操作功能，是搬运机器人工作的关键部件。
随着新技术的出现，末端执行器变得越来越先进，有助于各种工业应用的性能提升。
第二部分技术原理
末端执行器是一种用来控制机械臂和机械手的装置，可以实现规定的动作，如移动、抓取和夹持。
它的核心是一个控制模块，利用传感器和处理器来控制机械臂的运动，可以根据特定的程序来确定机械臂和机械手的位置和方向，以完成特定的工作。
末端执行器的主要组成部分包括：控制模块、传感器、传动机构和夹具。
控制模块是一个数字计算机，可以实时读取和处理传感器输入，并控制机械臂和机械手的相应动作。
传感器可以获取机械臂和机械手的位置、方向和运动数据，以确定其位置和方向。
传动机构是机械臂的主要元件，可以将计算机指令转化为机械动作，以完成任务。
夹具用来抓取和夹持物体，使其移动和处理。
第三部分应用
末端执行器通常用于搬运机器人。
工业机器人末端执行器的发展现状与趋势
主题讨论
讨论问题
工业机器人末端执行器的发展现状？ 工业机器人末端执行器的发展趋势？
小结
通过本节内容，使我们了解工业机器人的发展现状， 及末端执行器的发展趋势，为今后末端执行器的学 习打下了基础任务二
项目一 工业机器人末端执行器 概述
工业机器人末端执行器的发展现状与趋势
导入
工业机器人末端执行器的发展现状？ 工业机器人常用的末端执行器的发展趋势？
目录
学习目标
知识准备
任务实施
主题讨论
学习目标
学习目标
知识目标
1
了解工业机器人末端执行器的发展现状？
2 了解工业机器人常用末端执行器的发展趋势？
中国不同负载工业机器人销量市场份额
任务实施
1.工业机器人末端执行器的发展现状
从工业实际应用出发，应着重开 发各种专用的、高效率的机器人末端 执行器，加之以末端执行器的快速更 换装置，以实现机器人多种作业功能； 而不主张用一个万能的末端执行器去 完成多种作业，因为这种万能的执行 器的结构复杂且造价昂贵。
任务实施
2.机器人末端执行器的发展趋势
仿人手型夹持器机构的特点是它的机械结构与人手相似, 具有多个可独立驱动的关节。在操作 过程中可通过关节的动作使被抓拿物体在空间做有限度地移、转，调整被抓拿物体在空间的位姿。 在作业过程中，这种小范围的调整是十分必要的，它对提高机器人作业的准确性有利，因此仿人手 型夹持器的应用前景十分广阔。但由于其结构和控制系统非常复杂，目前尚处于研究阶段，实际使 用的寥若晨星。
任务实施
1.工业机器人末端执行器的发展现状
通用性和万能性是两个概念，万能性是指一机多能。而通用性是指有限的末端执行器，可适 用于不同的机器人。这就要求末端执行器要有标准的机械接口（如法兰），使末端执行器实现标 准化和积木化。
工业机器人的末端执行器结构分析综述..
中图分类号：文献标识码：A
Review of End-effectors Structure of industrial robot Analysis
Jiang Chu feng，Pan Chuan-qi，Ma Ye，Wang Lei，Zhang Zhi-hu
工业机器人中应用的机械式夹持器多为双指头爪式，按其手指的运动可以分为平移型和回转型。按照夹持方式来分可以分为外夹式和内撑式.本文是按照结构特性来进行分类的，可分为电动（电磁）式、液压式和气动式，以及他们的组合。下面的内容将对常见的结构进行详细地分析。[2]
2 常见末端执行器的结构原理分析
2.1 机电结合型末端执行器[4]
向内移动,夹紧工件,直至工件上承受的夹紧力达
到设计值时,指端的压觉和滑觉传感器发出信号,
(2)应尽可能使末端执行器结构简单和紧凑，质量轻，以减轻手臂负荷。专用的末端执行器结构简单，工作效率高，而能够完成各种作业的“万能”末端执行器可能带来结构复杂，费用昂贵的缺点，因此提倡设计可快速更换的系列化、通用化专用末端执行器.。下面是末端执行器的要素-特征-参数的联系的示意图：[3]
1.2 结构分类
文章编号：
工业机器人的末端执行器
结构分析综述
姜楚峰,潘传奇,马野,王磊,张芝虎
（大连交通大学 机械工程学院，辽宁大连116028）
摘 要：工业机器人的末端执行器(夹持器机构)是机器人操作机与工件、工具等直接接触并进行作业的装置，是机器人的关键部件之一.末端执行器是直接执行工作的装置，它对扩大机器人的作业功能、应用范围和提高工作效率都有很大的影响，因此对机器人的各种末端执行器结构分析研究有着非常重要的意义.抓取不同特征的物件需要有着不同类型的结构和驱动源..本文就末端执行器的常用结构，根据不同类型的结构特性分类来进行分析各种夹持机构的特点和适用范围.
工业机器人的末端执行器结构分析综述..
0引言
“机器人的末端执行器是一个安装在移动设备或者机器人手臂上,使其能够拿起一个对象,并且具有处理、传输、夹持、放置和释放对象到一个准确的离散位置等功能的机构。”[1]这是末端执行器的一个定义。
文章编号：
工业机器人的末端执行器
结构分析综述
姜楚峰,潘传奇,马野,王磊,张芝虎
（大连交通大学 机械工程学院，辽宁大连116028）
摘 要：工业机器人的末端执行器(夹持器机构)是机器人操作机与工件、工具等直接接触并进行作业的装置，是机器人的关键部件之一.末端执行器是直接执行工作的装置，它对扩大机器人的作业功能、应用范围和提高工作效率都有很大的影响，因此对机器人的各种末端执行器结构分析研究有着非常重要的意义.抓取不同特征的物件需要有着不同类型的结构和驱动源..本文就末端执行器的常用结构，根据不同类型的结构特性分类来进行分析各种夹持机构的特点和适用范围.
3)液压松紧型夹持器：夹紧、松开都由液压实现，两侧液压缸进油口分别通高压油时，卡瓦跟随活塞运动向中心收拢，夹紧钻具，改变高压油入口，卡瓦则背离中心，松开钻具[7]。此类夹持器结构较为简单，但夹紧力容易受油压变化影响，当出现断电等异常情况时存在一定的安全隐患。
4)复合式液压夹持器：有主液压缸和副液压缸，副液压缸侧连接一组碟簧，当高压油进入主液压缸，推动主液压缸缸体移动，通过顶柱将力传给副液压缸侧的卡瓦座，碟簧被进一步压缩，卡瓦座移动；同时，主液压缸侧卡瓦座在弹簧力作用下移动，松开钻具。需要夹紧时，副液压缸在油路上与动力头反转相连，当钻机反转拧卸钻具时，高压油进入副液压缸，副液压缸活塞对卡瓦座产生推力，与压缩的碟簧共同作用夹紧钻具[6]。复合式液压夹持器开口量大、开启压力低、体积小、性能可靠，可以实现突然断电时钻具夹紧，但其结构设计比较复杂，重量非对称布置，在某些特定的使用场合可能引起一定的偏载。
工业机器人末端执行器的定义
工业机器人末端执行器概述项目一工业机器人末端执行器概述任务一工业机器人末端执行器的定义导入●工业机器人末端执行器定义？●工业机器人常用的末端执行器的种类？目录学习目标知识准备任务实施主题讨论12学习目标掌握工业机器人末端执行器的定义掌握工业机器人常用末端执行器的种类知识目标工业机器人末端执行器的定义一、工业机器人与末端执行器的关系知识准备随着机器人技术的飞速发展及其在各个领域的广泛应用，作为机器人与环境相互作用的最后执行部件，末端执行器对机器人智能化水平和作业水平的提高具有十分重要的作用，机器人末端执行器的工作能力的研究受到了极大的重视，常见的末端执行器如图所示。
电钻削头电磨头焊枪激光头拧螺母机抛光头1.工业机器人末端执行器的定义工业机器人的末端执行器是一个安装在移动设备或者机器人手臂上,使其能够拿起一个对象,并且具有处理、传输、夹持、放置和释放对象到一个准确的离散位置等功能的机构。
1.工业机器人末端执行器的定义工业机器人末端执行器可能包含机器人抓手，机器人工具快换装置，机器人碰撞传感器，机器人旋转连接器，机器人压力工具，机器人喷涂枪，机器人毛刺清理工具，机器人弧焊焊枪，机器人电焊焊枪等等。
1.工业机器人末端执行器的定义为了方便的更换末端执行器，可设计一分钟末端执行器的转换器来形成操作机上的机械接口。
较简单的可用法兰盘来作为机械接口处的转换器，为了实现快速和自动更换末端执行器，可以采用电磁吸盘或者气动缩紧的接换器。
机器人手爪是末端执行器的一种形式，机器人末端执行器是安装在机器人手腕上用来进行某种操作或作业的附加装置。
2.机器人末端执行器的种类机器人末端执行器的种类很多，以适应机器人的不同作业及操作要求。
机器人末端执行器可分为：搬运用末端执行器加工用末端执行器测量用末端执行器等。
2.机器人末端执行器的种类搬运用末端执行器是指各种夹持装置，用来抓取或吸附被搬运的物体。
2. 机器人末端执行器的种类加工用末端执行器是带有喷枪、焊枪、砂轮、铣刀等加工工具的机器人附加装置，用来进行相应的加工作业。
5.1工业机器人的末端执行器
电 磁 式 吸 盘
齿轮
多孔钢板 电磁式吸盘
c)吸取齿轮 d)吸附多孔钢板
四、专用末端操作器
工业机器人是一种通用性很强的自动化设备，配上各种专用的末端操作器后， 就能完成各种任务。
Байду номын сангаас
五、工具快换装置
五、工具快换装置
通信线插针
电缆线插针
定位销孔 水路
定位销孔
气路
五、工具快换装置
工业机器人的手部 ——末端执行器-1
主要内容
• 一、末端操作器的分类 • 二、夹钳式末端操作器
一、末端操作器的分类
1. 根据用途分类 末端操作器可分为手爪和工具。
一、末端操作器的分类
2. 根据工作原理分类 末端操作器可分为手指式和吸附式。
一、末端操作器的分类
3. 根据夹持方式分类 末端操作器可分为外夹式、内撑式和内外夹持式。
2) 气流负压吸附取料手
1—橡胶吸盘；
5
2—心套；
4
3—透气螺钉；
6
33
4—支承杆；
5—喷嘴；
2
6—喷嘴套
1
三、吸附式末端操作器
• 3) 挤压排气吸附式取料手
3 拉杆
2 弹簧 1 橡胶吸盘
三、吸附式末端操作器
• 2. 磁吸附式取料手
手
电
臂 手
滚
部
动
电
磁 式 吸
轴
磁
盘
承 座
式
钢板
吸
圈
盘
a)吸附滚动轴承底座 b)吸取钢板
a）外夹式 b）内撑式
c）内外夹持式
二、夹钳式末端操作器
4-支架
3-驱动装置
2-传动机构
简述工业机器人末端执行器的分类
简述工业机器人末端执行器的分类
工业机器人末端执行器按照其结构形式和工作方式可以分为以下几类：
1. 夹爪式末端执行器：主要用于抓取、夹持、搬运等操作，可通过气动、机械或电动的方式实现开合和关闭动作。
2. 磁吸式末端执行器：利用磁吸原理将工件抓取固定在机器人末端，适用于小型、平面、有磁性的工件。
3. 气动吸盘式末端执行器：利用负压吸附原理，附着于工件表面抓取和搬运工作。
4. 真空吸盘式末端执行器：与气动吸盘式的不同在于，利用真空制造负压，强制将工件吸附。
5. 精密夹具式末端执行器：用于精度高、加工难度大的工件夹持和定位，普遍用于加工中心和自动化生产线。
6. 视觉测量式末端执行器：集成了视觉检测和测量功能，适用于对工件表面精度、尺寸、形状等参数的检测和测量。
机器人常见末端夹持机构大全
机器人常见末端夹持机构大全对于工业机器人来说，搬运物料是其抓取作业方式中较为重要的应用之一。
工业机器人作为一种具有较强通用性的作业设备，其作业任务能否顺利完成直接取决于夹持机构，因此机器人末端的夹持机构要结合实际的作业任务以及工作环境的要求来设计，这导致了夹持机构结构形式的多样化。
图1 末端执行器要素、特征、参数的联系大多数机械式夹持机构为双指头爪式，根据手指运动方式的可分为：回转型、平移型；夹持方式的不同又可分成内撑式与外夹式；根据结构特性可分为气动式、电动式、液压式及其组合夹持机构。
一、气压式末端夹持机构气压传动的气源获取较为方便，动作速度快，工作介质无污染，同时流动性优于液压系统，压力损失较小，适用于远距离控制。
以下为几种气动式机械手装置：1. 回转型连杆杠杆式夹持机构该种装置的手指（如V型手指、弧形手指）通过螺栓固定在夹持机构上，更换较为方便，因此能够显著扩大夹持机构的应用场合。
图 2 回转型连杆杠杆式夹持机构结构2.直杆式双气缸平移夹持机构这种夹持机构的指端通常安装于配备有指端安装座的直杆上，当压力气体进入单作用式双气缸的两个有杆腔时，会推动活塞逐渐向中间移动，直至将工件夹紧。
图3 直杆式双气缸平移夹持机构结构图3.连杆交叉式双气缸平移夹持机构一般由单作用双联气缸与交叉式指部构成。
气体进入气缸的中间腔后，会推动两个活塞往两边运动，从而带动连杆运动，交叉式指端便会将工件牢牢固定；如果没有空气进入中间腔体，活塞会在弹簧推力的作用下复位，固定的工件会被松开。
图4 交叉式双气缸平移夹持机构结构图4.内撑式连杆杠杆式夹持机构通过四连杆机构实现力的传递，其撑紧方向和外夹式相反，主要用于抓取带有内孔的薄壁工件。
夹持机构撑紧工件后，为了确保其能够顺利的用内孔定位，通常安装3 个手指。
图 5 内撑式连杆杠杆式夹持机构结构图5.固定式无杆活塞缸驱动的增力机构固定式无杆活塞缸的气动系统如下所示，该缸为单作用气缸，反向靠弹簧力作用，由两位三通电磁阀实现换向。
工业机器人末端执行器的类型及应用。
工业机器人末端执行器的类型及应用。
工业机器人末端执行器是指安装在机器人机械臂末端的装置，用于完成各种任务和操作。
根据其类型和功能不同，工业机器人末端执行器可以分为夹爪、工具换装器、传感器、涂装枪等多种类型。
夹爪是工业机器人末端执行器中最常见的一种。
夹爪主要用于抓取、夹持和搬运物体。
根据不同的应用需求，夹爪的形状和材质也各不相同，例如常见的有机械爪、磁性夹爪和气动夹爪等。
夹爪通常通过机械臂的控制系统来控制开合和力度，可以适应不同形状和重量的物体，广泛应用于装配、包装、物料搬运等领域。
工具换装器是一种用于在机器人末端快速更换工具的装置。
工具换装器通常由工具盘、换装机构和控制系统组成。
通过工具换装器，机器人可以在不停机的情况下，快速更换不同的工具，实现不同工艺的自动化操作。
例如，在汽车制造过程中，机器人可以通过工具换装器实现焊接枪、切割器等工具的快速切换，提高生产效率和灵活性。
传感器也是工业机器人末端执行器中常见的一种类型。
传感器可以安装在机器人末端，用于感知环境和物体的信息。
根据不同的需求，传感器可以分为视觉传感器、力传感器、触觉传感器等。
视觉传感器可以用于物体检测和定位，力传感器可以用于力控操作和力矩测量，触觉传感器可以模拟人类的触觉感知能力，实现精细操作。
传感器的应用可以使机器人具备更强的感知能力和适应性，在装配、检测、精密加工等领域发挥重要作用。
涂装枪也是一种常见的工业机器人末端执行器。
涂装枪主要用于在汽车制造、家电制造等行业的涂装过程中，实现自动化喷涂操作。
涂装枪通常由喷枪、喷嘴和控制系统组成，通过机器人的精确控制，可以实现均匀、高效的涂装效果。
涂装枪的应用不仅提高了生产效率，还减少了涂装过程中的人为误差，保证了涂装质量的一致性。
工业机器人末端执行器的类型多样，应用广泛。
夹爪用于抓取和夹持物体，工具换装器实现工具的快速更换，传感器增强机器人的感知能力，涂装枪实现自动化涂装操作。
随着工业机器人应用的不断发展和创新，末端执行器的类型和功能也将不断丰富和完善，为工业生产带来更高的效率和质量。
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带动滚珠沿螺纹滚道滚动。为了防止滚珠沿滚道端面排出,在螺母的螺旋槽两 滚珠螺旋的传动原理
端设有滚珠回程引导装置,构成滚珠的循环返回通道,从而形成滚珠流动的闭合
通路。
知识准备
二、机电结合夹持式末端执行器的组成
3.机械结构
1）螺旋传动
1.2)滚珠螺旋传动
b. 滚珠丝杠副的结构类型
滚珠丝杠副的结构类型可以从螺旋滚道的截面形状、滚珠的循环
传感器种类很多,可以按不同的方式进行分类,按传感器作用可分为检测机电一体化系统内部状 态的内部信息传感器和检测外部对象和外部环境状态的外部信息传感器。内部信息传感器包括检测 位置、速度、力、力矩、温度以及异常变换的传感器。外部信息传感器包括视觉传感器、触觉传感 器、力觉传感器、接近觉传感器、角度觉(平衡觉)传感器等。
知识准备
二、机电结合夹持式末端执行器的组成
3.机械结构
机电一体化产品中的机械结构是除了执行元件的所 有机械部分的总称，机械结构可以包括传动机构、导 向机构和限位机构等。
1）螺旋传动 螺旋传动可以将旋转运动转变为直线运动，包括丝 杠（螺杆）与螺母组成普通螺旋传动如图1所示,和滚 珠螺旋传动如图2所示。
知识准备
一、机电结合夹持式末端执行器概述
如图所示。为一个开环运动控制系统，此系统并 不需要反馈传感器,因为负载的位置和速度由从控制器 发送到电动机驱动器的数字脉冲预定数目和方向控制。 由于负载位置是通过反馈传感器不连续采样的(如在一 个闭环伺服系统中),负载的定位精度较低,位置误差(通 常被称为步骤错误)是随时间而累积的。
知识准备
二、机电结合夹持式末端执行器的组成
4）位置传感器简介 位置传感器是通过检测,确定是否到达某一个位置的
传感器,它可以用一个开关量来表示。 位置传感器可分为接触式和非接触式两种。 微动开关是一类接触式位置传感器,当规定的位移或
力作用到可动部分(执行器)时,开关的接点断开或接通而发 出相应的信号。如图所示为执行器形状不同的几种限位开 关,为保证传感器的精度,执行机构可在4~7N力的作用下 产生动作,其中销键按钮式精度最高。
滚珠丝杠螺母副
知识准备
二、机电结合夹持式末端执行器的组成
3.机械结构
1）螺旋传动
1.2)滚珠螺旋传动
a.滚珠螺旋的传动原理：
滚珠螺旋传动是在具有螺旋槽的丝杆与螺母之间装有中间传动元件-滚珠,
使丝杠与螺母之间的摩擦由普通螺旋的滑动摩擦变换为滚动摩擦,它由丝杠3、
螺母2、滚珠4和滚珠循环返回装置1等四个部分组成,如图所示,当丝杆转动时,
工业机器人末端执行器 的结构与特点
任务一
项目三 工业机器人末端执行 器的结构与特点
机电结合夹持式末端执行器
导入
机电结合夹持式末端执行器的特点是什么？ 机电结合夹持式末端执行器由哪些部分组成？
目录
学习目标
知识准备
任务实施
主题讨论
学习目标
学习目标
知识目标
1 掌握典型机电结合夹持式末端执行器的工作原理 2 掌握典型机电结合夹持式末端执行器的结构
直流无刷电机
知识准备
二、机电结合夹持式末端执行器的组成
2、传感器
1）传感器的定义及组成 ： 传感器是按一定规律实现信号检测并将被测量(物理的、化学的和生 物的信息)变换为另一种物理量(通常是电量)的器件或仪表。传感器一般由敏感元件、转换元件、基 本转换电路三部分组成,如图1所示。 2）传感器的分类：
支承丝杠。当轴向载荷较小时,也可用角接触球轴承来支承丝杠。
知识准备
二、机电结合夹持式末端执行器的组成
3.机械结构
2)带传动 2.1）带传动的特点及工作原理 带传动是一种常用的、成本较低的动力传动装置，具有运 动平稳、清洁（无需润滑）、噪声低的特点，同时具有缓冲、 减振、过载保护的作用，且维修方便。 带传动一般是由主动轮、从动轮、紧套在两轮上的传动带 及机架组成。利用中间挠性件(传动带)，靠摩擦力(或啮合)传 递运动和动力。
方式和消除轴向间隙的调整方法进行区别。
知识准备
二、机电结合夹持式末端执行器的组成
3.机械结构
1）螺旋传动
1.2)滚珠螺旋传动
c.滚动螺旋副支承方式
滚动螺旋副支承方式：实践证明,丝杠的轴承组合、轴承座
以及其他零件的连接刚性不足,将严重影响滚动螺旋副的传动精
度和刚度。为了提高轴向刚度,常用推力轴承为主的轴承组合来
知识准备
二、机电结合夹持式末端执行器的组成
1.驱动电机
1）电机的分类： 电机是传动以及控制系统中的重要组成部分，是系统的动力源装置。随着现代科学技术 的发展，电机在实际应用中的重点已经开始从过去简单的传动向复杂的控制转移;尤其是 对电机的速度、位置、转矩的精确控制。
电动机按结构及工作原理可分为直流电动机，异步电动机和同步电动机。直流电动 机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。
直流无刷电机
知识准备
二、机电结合夹持式末端执行器的组成
1.驱动电机
2）典型电机的简介 直流无刷电机 可替代直流电机调速、变频器+变频电机调速、异
步电机+减速机调速;具有传统直流电机的优点，同时又取消了碳刷、 滑环结构;可以低速大功率运行，可以省去减速机直接驱动大的负载; 体积小、重量轻、出力大;转矩特性优异，中、低速转矩性能好，启动 转矩大，启动电流小;无级调速，调速范围广，过载能力强;软启软停、 制动特性好，可省去原有的机械制动或电磁制动装置。
部分称为执行元件，是系统中的夹持机构。 这类元件通常有V块、滑块、电磁铁、
真空吸盘，电磁吸盘，电永磁吸盘，三爪卡 盘，自适应机构，双臂并联操作等，另外也 可以尽情发挥想象力。
装满咖啡豆的气球，把 气球抽真空，咖啡豆就 会互相咬合，可以抓起 物体。再进气物体就可 以被放下。
任务实施
1.机电结合夹持式末端执行器组成及结构（视频案例）
3）导向机构：导向机构的类型很多，如图所示。 其中直线轴承是一种以低成本生产的直线运动系统，广泛用于电子设备，拉力试验机及数字化 三维坐标测量设备等精密设备，以及多轴机床、冲床、工具磨床、自动气割机、打印机、卡片分选 机、食品包装机等工业机械的滑动部件。
直线轴承
知识准备
二、机电结合夹持式末端执行器的组成
知识准备
二、机电结合夹持式末端执行器的组成
3.机械结构
2)带传动 2.2） 带传动的分类
知识准备
二、机电结合夹持式末端执行器的组成
3.机械结构 2)带传动 2.3） 同步带传动简介 同步带是横截面为矩形、其工作面具有等距横向齿的环形传动带，
带轮轮面也制成相应的齿形,工作时靠带齿与轮齿啮合传动，如图所示。 由于带与带轮无相对滑动,能保持两轮的圆周速度同步,故称为同步带传动。
应的螺纹孔拧在一起，这样就将连接板固定在夹具体上。 采用长孔的目的是为了使连接板沿长孔方向有一定的
串动量，通过调节螺栓可带动张紧轮前后移动，调节皮带 的松紧程度。当皮带松紧程度调节合适后，拧紧连接螺栓， 将连接板紧固。
支撑板通过两个螺栓与夹具体对应的螺纹孔拧在一起。 （2）张紧过程
拧进支撑板上的调节螺栓，调节螺栓前端顶动连接板， 使连接板向前移动，带动张紧轮前移，将皮带张紧，然后 将调节螺栓的锁紧螺母拧紧。
多轴XYZ控制平台示意图
知识准备
一、机电结合夹持式末端执行器概述
2.运动控制系统的分类：
机电结合产品的运动控制系统可分为开环或闭 环运动控制系统。
如图所示一种闭环运动控制系统，系统中有一 个或多个反馈回路不断地比较系统的响应与输人 命令,设置电动机的负载速度、负载位置或电动机 转矩的修正偏差。反馈传感器提供的电子信号用 于校正相对于输入命令的偏离。闭环系统也叫做 伺服系统。
图1.丝杠（螺杆）与螺母组成螺旋传动 图2.滚珠丝杠机构
知识准备
二、机电结合夹持式末端执行器的组成
3.机械结构
1）螺旋传动
1.1)普通螺旋传动
普通螺旋传动中螺杆与螺母之间为滑动摩擦，按使用要求不同可
以分为三类：
传力螺旋： 以传递动力为主,要求用较小的力矩转动螺杆(或螺母)
而使螺母(或螺杆)生轴向运动和较大的轴向力。 传导螺旋： 以传递运动为主,并要求具有很高的运动精度。
3.机械结构 3）导向机构：
直线轴承在外圈之内装有钢球保持架，保持 架装有多个滚珠，滚珠作无限循环运动。保持 架的两端以密封垫挡圈固定，在各钢球受力工 作的直线轨道方向上设有缺口窗，此部分是使 受载荷的钢球与轴作滚动接触，用非常低的磨 擦系数相对移动。
知识准备
二、机电结合夹持式末端执行器的组成
4、执行元件 末端执行器中直接参与定位夹持工件的
它具有如下优点:(1)传动比恒定;(2)结构紧凑;(3)由于带薄而轻、抗拉 体强度高,故带速可达40m/s,传动比可达10,传递功率可达⒛0kW;(4)效率 较高,约为0,98,因而应用日益广泛。它的缺点是带及带轮价格较高,对制 造、安装要求高。
知识准备
二、机电结合夹持式末端执行器的组成
3.机械结构
1）驱动电机 2）传动机构
（1）同步皮带传动： （2）螺旋传动。 3）导向机构 4）夹持机构 5）限位机构 6）检测元件
注意：分析下面两张图的区别 1）同步皮带传动装置的保护壳（装与不装） 2）检测元件指引线指示位置不同
任务实施
2.零件名称
任务实施
3.驱动电机
驱动电机安装尺寸（例）：
螺栓孔径： 4器的组成
1.驱动电机
2）典型电机的简介 直流无刷电机是由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体
化产品。因其一系列强大的性能特点和独特优势，已逐步成为工业用电动 机的发展主流。
围绕降低生产成本和提高运行效率而展开的研究与尝试已取得显著的 效益，各大厂商也提供不同型号的电机以满足不同驱动系统的需求。现阶 段在纺织、冶金、印刷、自动化生产流水线、数控机床等工业生产方面， 无刷直流电机都有涉猎。