一种用于测量的机器人抓手设计
一种用于机器人的夹具抓手[实用新型专利]
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201820375326.6(22)申请日 2018.03.20(73)专利权人 五邑大学地址 529020 广东省江门市蓬江区东成村22号(72)发明人 王建生 王少平 王宏民 (74)专利代理机构 广州市红荔专利代理有限公司 44214代理人 吴伟文(51)Int.Cl.B25J 15/02(2006.01)B25J 15/08(2006.01)B25J 19/00(2006.01)(54)实用新型名称一种用于机器人的夹具抓手(57)摘要本实用新型涉及一种用于机器人的夹具抓手，包括连接杆、底座、以及活动设置在底座上的第一夹持机构和第二夹持机构，所述连接杆的一端与机器人连接，另一端与底座固定连接，所述的第一夹持机构和第二夹持机构对称设置在底座的两侧并相互配合，第一夹持机构与第二夹持机构之间还设置有减震弹簧。
本实用新型结构简单、设计合理、实用性强，夹具夹持力度强，通过在两夹持机构间设置减震弹簧，从而解决由于气缸推力过大，而造成夹持力过大对工件的损坏的问题，从而对工件起到了很好的保护作用，并且该夹具抓手具有一定柔性，可有效解决抓手与工件匹配的问题，从而有效提高抓手的通用性，降低生产成本，通过橡胶防撞块，增加夹持部与工件之间的摩擦力。
权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 208034703 U 2018.11.02C N 208034703U1.一种用于机器人的夹具抓手，其特征在于：包括连接杆、底座、以及活动设置在底座上的第一夹持机构和第二夹持机构，所述连接杆的一端与机器人连接，另一端与底座固定连接，所述的第一夹持机构和第二夹持机构对称设置在底座的两侧并相互配合，所述的第一夹持机构与第二夹持机构之间还设置有减震弹簧。
2.根据权利要求1所述的一种用于机器人的夹具抓手，其特征在于：所述的第一夹持机构包括第一气缸、第一夹持手臂a、第一夹持手臂b，所述第一夹持手臂a的连接部与第一夹持手臂b的连接部均与底座活动连接，所述第一夹持手臂a的夹持部通过第一承重轴与第一夹持手臂b的夹持部铰接，所述第一承重轴还与第一气缸的活塞杆连接，所述第一气缸的另一端固定在底座上，第一气缸的活塞杆伸出时，推动第一夹持手臂a、第一夹持手臂b作夹持动作。
五自由度机械手的抓取设计
五自由度机械手的抓取设计随着工业自动化的快速发展，机器人技术也在不断进步，其中五自由度机械手作为机器人的重要组成部分，具有广泛的应用前景。
本文将围绕五自由度机械手的抓取设计展开讨论，旨在深入探讨其工作原理、设计方法及应用案例。
五自由度机械手、抓取设计、自由度、机械手机构、运动学、应用案例五自由度机械手是一种具有五个独立运动自由度的机器人手臂。
这五个自由度包括三个线性移动自由度和两个旋转自由度。
这种机械手能够在三维空间中完成各种复杂的动作，如抓取、搬运、装配等。
抓取设计是五自由度机械手的关键技术之一，通过对机械手爪部进行精确的定位和姿态调整，实现物体的稳定抓取和操作。
五自由度机械手主要由基座、臂部、手部和驱动器等部分组成。
其中，手部是进行抓取操作的关键部件，它通常包括一个或多个手指，以及相应的关节和驱动器。
手指的形状和大小应根据抓取物体的形状和大小进行设计，以确保良好的适应性。
机械臂的每个自由度都由一个电机驱动，通过控制器实现对机械手的位置、姿态和动作的精确控制。
五自由度机械手的五个自由度分别为三条臂的直线移动和两条臂的旋转运动。
通过这五个自由度的协调动作，机械手可以实现空间中的任意位置和姿态。
在抓取设计中，需要根据实际应用需求，对机械手的运动进行规划，以实现物体的稳定抓取和操作。
抓取设计还需要考虑手指与物体的接触方式。
这通常包括面接触、点接触和侧面接触等。
面接触适用于抓取表面较大的物体，可以提供较好的稳定性；点接触适用于抓取表面较小的物体；侧面接触则适用于抓取有一定长度的物体，可以通过多个手指的协同动作实现稳定抓取。
五自由度机械手的抓取设计具有许多优点。
它具有较高的灵活性和适应性，可以抓取各种形状和大小的物体。
五个自由度的设计使得机械手可以到达空间中的任意位置和姿态，实现了更大的操作空间。
通过精确的控制系统和运动规划，机械手可以实现精确的定位和稳定的操作。
然而，五自由度机械手的抓取设计也存在一些缺点。
机器人抓取力控制算法设计及实现
机器人抓取力控制算法设计及实现一、前言近年来，随着科技的不断发展，机器人在工业、农业、医疗等领域中的应用越来越广泛。
机器人抓取力控制算法是机器人控制技术中的一个重要分支。
本文将介绍机器人抓取力控制算法的设计和实现，包括机器人抓取力控制的基本原理、算法设计、实验验证等内容。
二、机器人抓取力控制的基本原理机器人抓取力控制是指通过控制机器人的抓取力度，使机器人在抓取物体时能够在一定程度上模拟人类的手部灵活性。
机器人抓取力度的控制是通过在机器人手指上安装力传感器，将测得的力信号传输到控制器中，再通过反馈控制实现的。
在机器人抓取力控制中，需要考虑的因素比较多，例如物体的形状、质量以及材质等。
不同的物体需要不同的抓取力度，才能保证机器人抓住物体并不会对物体造成损伤。
因此，机器人抓取力控制算法需要根据不同物体的特性来进行设计。
三、机器人抓取力控制算法设计基础控制算法：机器人抓取力控制的基础算法是PID控制算法。
PID控制算法是一种经典的控制算法，具有简单易懂、鲁棒性强、调节快等特点。
将PID控制算法应用于机器人抓取力控制中，可以很好地实现机器人抓取力度的控制。
控制模型：机器人抓取力度控制的模型是一个多变量非线性系统，应用经典的PID控制算法难以达到较好的效果。
因此，需要引入模糊自适应控制算法，通过模糊自适应控制器实时优化既定PID算法中的参数，从而更好地适应系统的动态响应特性，实现更加准确地抓取力度控制。
控制策略：机器人抓取力度控制的策略包括开环控制和闭环控制两种。
开环控制是指通过预先设定机器人抓取力度的大小，然后将控制信号发送到机器人伺服系统中，机器人根据预设的控制信号进行运动，从而实现对物体的抓取。
闭环控制是指通过反馈控制手段，对机器人抓取力度进行实时调整。
其基本思想是：将机器人手指上安装的力传感器采集到的力信号做为反馈信号，通过与预设的期望值比较，计算出实时的误差值，再根据误差值进行PID控制，从而实现对机器人抓取力度的实时调整。
机器人抓手设计实训报告
一、实训背景与目的随着工业自动化和智能制造的快速发展，机器人抓手作为机器人系统中的关键组成部分，其设计与应用日益受到重视。
本实训旨在通过理论学习和实际操作，使学生掌握机器人抓手的设计原理、结构设计、控制策略以及测试方法，提高学生的实践能力和创新意识。
二、实训内容本次实训主要包括以下内容：1. 机器人抓手设计原理- 学习机器人抓手的基本功能、工作原理和分类。
- 了解机器人抓手的设计要求，如抓取力、抓取范围、适应性等。
2. 机器人抓手结构设计- 学习机器人抓手的主要结构，如机械结构、驱动机构、传感器等。
- 分析不同结构的特点和适用场景，如机械抓手、气动抓手、液压抓手等。
3. 机器人抓手控制策略- 学习机器人抓手的控制方法，如PID控制、模糊控制等。
- 分析不同控制方法的特点和适用场景。
4. 机器人抓手测试方法- 学习机器人抓手性能测试的方法和设备。
- 实际操作测试设备，对机器人抓手进行性能测试。
三、实训过程1. 理论学习- 首先进行机器人抓手设计原理的学习，了解其基本概念和分类。
- 然后学习机器人抓手结构设计，了解不同结构的特点和适用场景。
- 接着学习机器人抓手控制策略，了解不同控制方法的特点和适用场景。
- 最后学习机器人抓手测试方法，了解测试设备和测试方法。
2. 实际操作- 根据所学知识，设计一款满足特定需求的机器人抓手。
- 根据设计图纸，制作机器人抓手模型。
- 对模型进行性能测试，验证设计方案的可行性。
3. 总结与反思- 分析设计过程中遇到的问题和解决方案。
- 总结实训过程中的经验和教训。
四、实训结果1. 设计成果- 成功设计出一款满足特定需求的机器人抓手模型。
- 模型结构合理，性能稳定，符合设计要求。
2. 学习成果- 掌握了机器人抓手设计原理、结构设计、控制策略和测试方法。
- 提高了实践能力和创新意识。
五、实训体会1. 理论与实践相结合- 通过本次实训，深刻体会到理论与实践相结合的重要性。
- 理论知识为实际操作提供了指导，实际操作又加深了对理论知识的理解。
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一种用于测量的机器人抓手设计作者：王刘菲
来源：《企业科技与发展》2020年第03期
【摘要】文章针对机器人的末端执行元件进行分析，利用三维绘图软件进行实体建模，并对所设计的抓手结构进行受力分析、模拟测试，使其结构功能能够满足目标件测量的要求。
采用软件对零件进行三维建模，生成二维图纸，对抓手结构进行工艺分析及加工制造，加工包括了外形加工、型腔铣削、孔加工等加工知识，并对零件进行了表面应力处理。
应用此抓手结构进行实验验证，满足设计要求。
【关键词】建模;结构分析;受力分析
【中图分类号】TP242 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）03-0054-02
工业领域的机器人主要由主体、驱动装置、控制系统3个部分组成。
机器人主体包含机座及执行机构，有些还带有行走机构。
机器人执行机构的臂部多采用连杆机构。
关节个数是机器人的自由度，一般机器人具有3个以上的自由度。
驱动装置指的是能够驱使机器人执行机构
进行运动的机构，由控制系统发出指令信号，然后动力元件操纵机器人执行机构进行运动。
驱动系统指的是动力装置和传动机构，用以驱动执行机构产生相应的动作。
1 机器人抓手的结构分析
机器人的执行机构通常采用抓手实现其功能，机器人完成一些特定动作需要通过机械臂对物体进行抓取操作。
末端执行器即指各种夹持装置，对于被夹紧的目标物体，可以使用执行器来抓取或者吸附。
夹持装置有很多类型，按照用途可以分为搬运用、加工用及测量用等。
加工用的夹持装置一般带有喷枪、焊枪、铣刀等加工工具，可以进行相应的加工作业。
测量用的夹持装置一般装着测量头及传感器等装置，可以进行测量和检验作业。
本次设计的机器人抓手装置是用于测量用的夹持装置，抓手夹持是机器人末端执行器的一种分类形式。
在设计机器人的末端执行器时，需要注意以下问题：①机器人末端执行器根据作业设定要求进行设计。
更换不同种类的末端执行器，机器人可以应用在其他场合。
机器人末端执行器的创新及改造可以扩大机器人的使用领域。
②设计时需要考虑末端执行器的形状、重量，以及被抓取物体的形状、重量，考虑机器人能够承载的最大承重力。
一般设计的末端执行器具有体积小、重量轻、结构紧凑等特点。
③末端执行器设计时要能兼顾万能性和专用性，但在实际生产中很难实现。
万能性的末端执行器在结构设计上非常复杂，很难实现。
现在多数还是使用结构简单的末端执行器，能够实现相应的功能。
2 机器人抓手的设计过程
首先要设计机器人抓手的形状、尺寸、装配结构，用三维绘图软件对抓手进行建模，分析设计机构是否合理，进行受力分析，使抓手具有足够的刚度和强度，能够实现设计功能。
加入电机连接、齿轮啮合、末端执行器等连接部件。
电机作为驱动元件，带动连接的齿轮进行啮合运动，从而控制抓手的张开和闭合，完成执行末端的夹紧，实现目标零件的测量操作。
机器人使用电机的选择，需要考虑机器人的最大负载能力和工作半径、机器人的转动惯量及如何实现抓取功能。
对机器人的抓手进行设计，加入齿轮啮合机构，通过齿轮啮合原理实现抓手机构的功能。
本次设计的机器人抓手采用电机驱动作为动力来源，是一种比较经济的工作方式，涉及结构及其制造、使用和维护成本较低，极大降低了制造成本。
机器人抓手需要抓紧的机械零件较小，抓手目标的重量轻、尺寸小，可以选择承重大小合适的抓手，即可满足抓紧要求。
根据末端执行器的大小选择功率和尺寸合适的电机。
电机动力带动抓手张开和闭合，电机功率无需太大。
齿轮啮合结构中抓手与齿轮通过螺栓进行连接，从而实现啮合运动。
使用三维软件对抓手结构进行建模，建模时要使用切除—拉伸、凸台—拉伸等功能。
建好模后，对设计的三维模型进行模拟分析，确保能达到使用要求，然后生成零件图、装配图，并且校核图纸尺寸。
抓手装配图如图1所示。
3 机器人抓手的受力分析及模拟测试
需要对抓手结构进行受力分析，给抓手机构10 N的力，力垂直分布在抓手面上，对抓手面进行受力分析，可看到抓手受力变形情况，其中质量为0.041 602 4 kg，体积为5.402 91e-006 m3，密度为7 700 kg/m3，重量为0.407 704 N。
经验证，此抓手受力变形情况良好，符合要求。
机器人抓手受力分析图如图2所示。
对其进行模拟运动测试及实物验证，用此抓手对零件进行抓紧、测量，能够实现其功能。
最后根据图纸尺寸进行零件的加工，完成各个零部件的加工，并对抓手进行组装装配。
模拟测试如图3所示。
在设计制造时还应考虑机器人运动末端工件放置的空间布局，能够保证目标零件的测量操作。
对机器人抓手结构进行实验验证，通过目标零件的验证，此设计抓手能够实现设计功能。
另外，设计的抓手在载荷承重和强度上仍需进一步改进，以使其应用范围更加广泛。
参考文献
[1]许本安，李秀治.材料力学[M].上海：上海交通大学出版社，1988.
[2]王秀凤.CAXA创新三维CAD冷冲压模具设计教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.
[3]李春胜，黄德彬.金属材料手册[M].北京：化学工业出版社，2004.
[4]李朝青.单片机原理及接口技术[M].第3版.北京：航空航天大学出版社，2005.
[5]童诗白，华成英.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2003.
[6]成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2004.
[7]白云飞.机器人發展关键问题研究[J].机械工程与自动化，2011（5）：155-156.。