机械手手爪设计类型及其计算ppt课件
合集下载
机械手手爪的三维设计
机械手手爪的三维设计1 手部设计基本要求（1）应具有适当的夹紧力和驱动力。
应当考虑到在一定的夹紧力下，不同的传动机构所需的驱动力大小是不同的。
（2）手指应具有一定的张开范围，手指应该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）∆γ，以便于抓取工件。
（3）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。
（4）应保证手抓的夹持精度。
2 典型的手部结构（1）回转型包括滑槽杠杆式和连杆杠杆式两种。
（2）移动型移动型即两手指相对支座作往复运动。
（3）平面平移型。
3 机械手手爪的设计计算3.1选择手爪的类型及夹紧装置本设计是设计抓取圆柱形物块的机械手。
常用的工业机械手手部,按握持工件的原理,分为夹持和吸附两大类。
吸附式常用于抓取工件表面平整、面积较大的板状物体,不适合用于本方案。
本设计机械手采用夹持式手指,夹持式机械手按运动形式可分为回转型和平移型。
平移型手指的张开闭合靠手指的平行移动,这种手指结构简单, 适于夹持平板和圆柱类材料, 且工件径向尺寸的变化不影响其轴心的位置, 其理论夹持误差为零。
通过综合考虑，本设计选择移动型手爪，采用丝杠螺母这种传动结构方式。
运行方式为电机带动直齿轮使丝杠转动继而带动手爪接触块移动，从而形成手爪的张合，当手爪抓到零件时，电机停止，手爪形成自锁，带动零件移动。
图1 二维手爪结构图3.2 手爪夹持范围计算加工毛坯尺寸：Φ20-Φ30 长度：100左右毛坯质量（以钢材的密度计算）：约246g-555g（按最大600g计算）装夹深度：约25mm纵向定位精度：0.1mm横向定位精度：1mm手爪接触块为橡胶，橡胶具有弹性大，定伸强度高，抗撕裂性和电绝缘性优良，耐磨性和耐旱性良好，加工性佳等特点。
图2 手爪橡胶3.3 滑动丝杠设计 设计条件： 需自锁丝杠长度 145mm 最大质量共计约1100g 。
丝杠载荷：丝杠竖直时承受最大轴向力N F a 6.11max =，G=mg (g 取10N/kg)。
《机器手爪结构》课件
机器手爪结构
这是一份关于机器手爪结构的PPT课件，介绍了机器手爪的概述、结构、不同 类型的应用场景以及优缺点的分析。
概述
机器手爪是机器人的重要组成部分，具有抓取和握持物体的功能。本节将介 绍机器手爪的作用和应用场景。
机器手爪的结构
组成部分
机器手爪通常由指部、连杆、 运动副等组成，每个部分都 扮演着特定的角色。
材料选择
机器手爪的材料选择依赖于 应用需求，常见的材料包括 金属合金、塑料和弹性材料。
基本工作原理
机器手爪通过运动副的控制 实现开合和旋转的动作，从 而完成抓取和握持的任务。
常见的机器手爪结构类型
• 两指平行机器手爪 • 两指异形机器手爪 • 三指机器手爪 • 多指机器手爪
不同机器手爪结构的应用场景
• 两指平行机器手爪的应用场景 • 两指异形机器手爪的应用场景 • 三指机器手爪的应用点分析
优点
不同结构类型的机器手爪各有优势，能够满足不同应用需求。例如，多指机器手爪具有更好 的抓取稳定性。
缺点
机器手爪的缺点也是根据结构类型而异的，比如两指平行机器手爪在握持某些形状复杂的物 体时可能会存在困难。
总结
机器手爪结构的发展呈现出不断向着多指多动作、精准可靠的方向发展，并 将在未来的机器人应用中发挥更重要的作用。
参考文献
• 相关文献和资料已被引用，以供参考和进一步学习。
这是一份关于机器手爪结构的PPT课件，介绍了机器手爪的概述、结构、不同 类型的应用场景以及优缺点的分析。
概述
机器手爪是机器人的重要组成部分，具有抓取和握持物体的功能。本节将介 绍机器手爪的作用和应用场景。
机器手爪的结构
组成部分
机器手爪通常由指部、连杆、 运动副等组成，每个部分都 扮演着特定的角色。
材料选择
机器手爪的材料选择依赖于 应用需求，常见的材料包括 金属合金、塑料和弹性材料。
基本工作原理
机器手爪通过运动副的控制 实现开合和旋转的动作，从 而完成抓取和握持的任务。
常见的机器手爪结构类型
• 两指平行机器手爪 • 两指异形机器手爪 • 三指机器手爪 • 多指机器手爪
不同机器手爪结构的应用场景
• 两指平行机器手爪的应用场景 • 两指异形机器手爪的应用场景 • 三指机器手爪的应用点分析
优点
不同结构类型的机器手爪各有优势，能够满足不同应用需求。例如，多指机器手爪具有更好 的抓取稳定性。
缺点
机器手爪的缺点也是根据结构类型而异的，比如两指平行机器手爪在握持某些形状复杂的物 体时可能会存在困难。
总结
机器手爪结构的发展呈现出不断向着多指多动作、精准可靠的方向发展，并 将在未来的机器人应用中发挥更重要的作用。
参考文献
• 相关文献和资料已被引用，以供参考和进一步学习。
机器人手部结构详解精品PPT课件
5．异形吸盘：
结构特点：
可用来吸附鸡蛋、 锥颈瓶等物件。 扩大了真空吸盘 在机器人上的应 用。
6．喷气式吸盘：
工作原理：
压缩空气进入喷嘴后，利用伯努利效应，当压缩 空气刚进入时，由于喷嘴口逐渐缩小，致使气流 速度逐渐增加。当管路截面收缩到最小处时，气 流速度达到临界速度，然后喷嘴管路的截面逐渐 增加，使与橡胶皮碗相连的吸气口处，造成很高 的气流速度而形成负压。
43
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
当手爪夹紧和松开物体时，手指作回转运动。当 被抓物体的直径大小变化时，需要调整手爪的位 置才能保持物体的中心位置不变。
平动型：
手指由平行四杆机构传动，当手爪夹紧和松开物 体时，手指姿态不变，作平动。
平移型：
当手爪夹紧和松开工件时，手指作平移运动，并 保持夹持中心的固定不变，不受工件直径变化的 影响。
手部可能还有一些电、气、液的接口： 由于手部的驱动方式不同造成。对这 些部件的接口一定要求具有互换性。
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，也可以是专用工具。
末端操作器图例（1）：
每个手指有三个或 四个关节。技术关 键是手指之间的协 调控制。
末端操作器图例（2）：
2．设有检测开关的手爪装置：
工作原理：
手爪装有限位开 关5和7。在指爪 4沿垂直方向接 近工件6的过程 中，限位开关检 测手爪与工件的 相对位置。当工 件接触限位开关 时发信号，汽缸 通过连杆3驱动
指爪夹紧工件。
4．上料吸盘（1）：
工业机器人课件2.2手部设计-2.3腕部设计
No.39
类人机器人的手部
具有多关节的三指手
No.40
类人机器人的手部
1
4
2
3
5
6
11 10
7
9
8
1,9-适应弹簧 2,3,8-连杆 4－食指 5－中指 6－无名指 7－小指 10－蜗轮 11－驱动杆
贝尔格莱德手
No.41
BH-4型灵巧手有四个 手指，每个手指有4个关节， 4个手指共16个自由度，其 关节由齿轮传动，包括直流 伺服电机、行星减速器和光 码盘在内的电机单元驱动。 光码盘用于测量电机轴相对 转角，关节轴绝对转角由电 位计测量。
在张启先院士的主持下， 北京航空航天大学机器人 研究所于80年代末开始 灵巧手的研究与开发。
灵巧手有三个手指，每 个手指有3个关节，3个 手指共9个自由度，微电 机放在灵巧手的内部，各 关节装有关节角度传感器， 指端配有三维力传感器， 采用两级分布式计算机实 时控制系统。
北航研制的BH-3灵巧手 北航研制的BH-4灵巧手 No.42
No.16
二、传动机构——其它结构型式
重力式手爪
No.17
二、传动机构——其它结构型式
拨杆杠杆式钳爪
No.18
二、传动机构——其它结构型式
内撑式三指钳爪
No.19
2.2.1 钳爪式手部的设计
三、钳爪式手部的设计要点
应具有足够的夹紧力 应具有足够的张开角 应能保证工件的可靠定位 应具有足够的强度和刚度 应适应被抓取对象的要求 应尽量做到结构紧凑、重量轻、效率高 应具有一定的通用性和可互换性
2.2 手部设计
SIWR-Ⅰ型和Ⅱ型水下作业机械手模拟试验装置
No.1
2.2 手部设计
新松的装配机器人
类人机器人的手部
具有多关节的三指手
No.40
类人机器人的手部
1
4
2
3
5
6
11 10
7
9
8
1,9-适应弹簧 2,3,8-连杆 4－食指 5－中指 6－无名指 7－小指 10－蜗轮 11－驱动杆
贝尔格莱德手
No.41
BH-4型灵巧手有四个 手指，每个手指有4个关节， 4个手指共16个自由度，其 关节由齿轮传动，包括直流 伺服电机、行星减速器和光 码盘在内的电机单元驱动。 光码盘用于测量电机轴相对 转角，关节轴绝对转角由电 位计测量。
在张启先院士的主持下， 北京航空航天大学机器人 研究所于80年代末开始 灵巧手的研究与开发。
灵巧手有三个手指，每 个手指有3个关节，3个 手指共9个自由度，微电 机放在灵巧手的内部，各 关节装有关节角度传感器， 指端配有三维力传感器， 采用两级分布式计算机实 时控制系统。
北航研制的BH-3灵巧手 北航研制的BH-4灵巧手 No.42
No.16
二、传动机构——其它结构型式
重力式手爪
No.17
二、传动机构——其它结构型式
拨杆杠杆式钳爪
No.18
二、传动机构——其它结构型式
内撑式三指钳爪
No.19
2.2.1 钳爪式手部的设计
三、钳爪式手部的设计要点
应具有足够的夹紧力 应具有足够的张开角 应能保证工件的可靠定位 应具有足够的强度和刚度 应适应被抓取对象的要求 应尽量做到结构紧凑、重量轻、效率高 应具有一定的通用性和可互换性
2.2 手部设计
SIWR-Ⅰ型和Ⅱ型水下作业机械手模拟试验装置
No.1
2.2 手部设计
新松的装配机器人
机械手手爪设计类型及其计算[借鉴材料]
![机械手手爪设计类型及其计算[借鉴材料]](https://img.taocdn.com/s3/m/107b675f5022aaea988f0f4b.png)
斜楔杠杆式手爪02
机 特械选手材结料构形式 Page 26
斜楔杠杆式手爪03 电动机座加工自动线卸料机械手
机 特械选手材结料构形式 Page 27
适应不同直径手爪
机 特械选手材结料构形式 Page 28
槽轮自动调节位置手爪
机 特械选手材结料构形式 Page 29
柔性自适应手爪
机 特械选手材结料构形式 Page 30
机 特械选手材结料构形式 Page 15
三爪(外抓)02
机 特械选手材结料构形式 Page 16
三爪(外抓)03
机 特械选手材结料构形式 Page 17
三爪(外抓)04
机 特械选手材结料构形式 Page 18
三爪(外抓)05
机 特械选手材结料构形式 Page 19
三爪(外抓)06
机 特械选手材结料构形式 Page 20
机械手手爪设计类型及其计算
人手抓取方式有那些？
夹
捏
握
H特e选re材co料mes your footer Page 2
机械手抓取方式
捏
握
夹
H特e选re材co料mes your footer Page 3
机械手手爪从人手抓取物体中得到的结构形式
形式最多 用途最广
H特e选re材co料mes your footer Page 4
机 特械选手材结料构形式 Page 36
仿生机械手
机 特械选手材结料构形式 Page 37
机械手结构类型总结
从爪子数量来分： 两个、三个、四个或者更多 其中两爪最多 从抓取方式来分： 外卡式与内撑式 从结构形式来分：1、平行连杆
2、齿轮齿条 3、双齿轮驱动 4、斜楔杠杆式 5、槽轮滑动式 6、柔性自适应 7、真空及电磁吸附式 8、仿生机械手
完整版机器人机械手爪综述
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。
、典型机械爪结构
1
1.滑槽杠杆式。
2）气动手指气缸抓取机构）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，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二部分组成的，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、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。
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。
、典型机械爪结构
1
1.滑槽杠杆式。
2）气动手指气缸抓取机构）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，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二部分组成的，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、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。
工业机器人手爪设计与应用 模块三 夹式手爪设计
在确定手指的握力时，除考虑工件重量外，还应考虑在传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证 工件不致产生松动或脱落并且不能破坏工件表面。因此需要根据不同的工件要求通过夹紧力计算设计相应的夹 紧机构。因此计算分为静力计算和动力计算，详见模块二。
2.手指间应具有一定的开闭角
两手指张开与闭合的两个极限位置所夹的角度称为手指的开闭角θ，如图3-1所示。手指的开闭角应保证工 件能顺利进入或脱开。若夹持不同直径的工件，应按最大直径的工件考虑。对于移动型手指只有开闭幅度的要 求。
夹钳式手爪是由驱动元件、手爪支持部件、传动机构、手指及各种垫片、附件等组成如图3-1所示。 驱动元件:主要有油缸、气缸、活塞杆和弹簧等。 传动机构:是把活塞杆的运动变为手指开闭运动的机构，有齿条、齿轮机构、滑槽杠杆机构、铰链连杆机构 等。它不仅把活塞杆的运动传递给手指，而且又将这个机构设计成为力的倍增机构。
图3-1手指开闭角示意图
单元二 夹钳式手爪的类型及结构
夹钳式手爪是机器人手爪机构中最基本的一种，应用广泛，种类繁多。如按手指运动的方式和模仿人手 的动作，可分为回转型、直进型:按夹持方式可分为内撑式、外撑式和自锁式，按手指数目可分为二指式、三 指式、四指式;按动力来源则可分为弹簧式、气动式、液压式等。
5.应考虑被抓取对象的要求
（1）抓取形状手指形状应根据工件形状而设计。如工件为圆柱形，则采用“V”形手指;圆球状工件用圆弧 形三指手指;方料用ห้องสมุดไป่ตู้面形手指;细丝工件用尖指勾形或细齿钳爪手指。总之应根据工件形状来选定手指形状。
（2）抓取部位
抓取部位的尺寸尽可能是不变的，若加工后尺寸有变化，手指应能适应尺寸变化的要求，否则不允许定为抓取 部位。对于工件表面质量要求高的，抓取时尽量避开高质量表面或在手指上加软质垫片(如橡皮、泡沫塑料、 石棉衬热等)以防夹持时损坏工件。
2.手指间应具有一定的开闭角
两手指张开与闭合的两个极限位置所夹的角度称为手指的开闭角θ，如图3-1所示。手指的开闭角应保证工 件能顺利进入或脱开。若夹持不同直径的工件，应按最大直径的工件考虑。对于移动型手指只有开闭幅度的要 求。
夹钳式手爪是由驱动元件、手爪支持部件、传动机构、手指及各种垫片、附件等组成如图3-1所示。 驱动元件:主要有油缸、气缸、活塞杆和弹簧等。 传动机构:是把活塞杆的运动变为手指开闭运动的机构，有齿条、齿轮机构、滑槽杠杆机构、铰链连杆机构 等。它不仅把活塞杆的运动传递给手指，而且又将这个机构设计成为力的倍增机构。
图3-1手指开闭角示意图
单元二 夹钳式手爪的类型及结构
夹钳式手爪是机器人手爪机构中最基本的一种，应用广泛，种类繁多。如按手指运动的方式和模仿人手 的动作，可分为回转型、直进型:按夹持方式可分为内撑式、外撑式和自锁式，按手指数目可分为二指式、三 指式、四指式;按动力来源则可分为弹簧式、气动式、液压式等。
5.应考虑被抓取对象的要求
（1）抓取形状手指形状应根据工件形状而设计。如工件为圆柱形，则采用“V”形手指;圆球状工件用圆弧 形三指手指;方料用ห้องสมุดไป่ตู้面形手指;细丝工件用尖指勾形或细齿钳爪手指。总之应根据工件形状来选定手指形状。
（2）抓取部位
抓取部位的尺寸尽可能是不变的，若加工后尺寸有变化，手指应能适应尺寸变化的要求，否则不允许定为抓取 部位。对于工件表面质量要求高的，抓取时尽量避开高质量表面或在手指上加软质垫片(如橡皮、泡沫塑料、 石棉衬热等)以防夹持时损坏工件。
人机工程学 第七章 手握式工具设计设计 PPT
（三）一般手握式工具设计指南
四、案例分析
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
二、 手握式工具设计原则
1、一般设计原则 必须有效地实现预定的功能； 必须与操作者身体成适当比例，使操作者发挥最大效率； 适当考虑性别、训练程度和身体素质的差异； 作业姿势不能引起过度疲劳。
2、解剖学因素 （1）避免静肌负荷手臂自然下垂
（2）保持手腕处于顺直状态
第 7 章 手握式工具设计
Anthropometry and Application
1
手的解剖分析
2
手握式工具设计原则
3
把手设计参数
3
案例分析
1
一、 手的解剖及其与工具使用有关的疾患
图 人 体 手 部 的 掌 侧 观 模 型
手的解剖及其与工具使用有关的疾患
腕关节动作状态
二 肱二头肌 与 桡骨 连接的情形
把手弯曲式工具设计
（3) 避免掌部组织受压力
(4) 避免手指重复动作
三、把手设计参数 （一）手部人机尺寸
人体手部尺寸
（二）把手设计参数
1、直径：着力抓握30—40mm ；精密抓握8—16mm； 2、长度：100—125mm； 3、形状：圆形、三角形、矩形、丁字形、斜丁字形等； 4、弯角：10度左右； 5、双把手工具：抓握空间； 6、用手习惯和性别差异。
抓握工具动作分类
着力抓握：
（手指和手掌 同时用力）
力与小臂平行 力与小臂垂直
精确抓握：手指
着力和控制动作不能同时进行
重复性积累损伤病症 腱鞘炎：手腕尺偏、掌曲和腕外转，使腕部肌腱弯曲导致腱鞘处 发炎； 腕道综合症（腕隧道症侯群）：由于腕道内正中神经损伤所引起 的不适。表现为手部疼痛、灼热、刺痛及麻木感。 网球肘(肱骨外踝炎、主妇肘)：一种肘部组织炎症，由手腕的过 度桡偏引起。尤其是当挠偏与掌内转和背屈状态同时出现时，肘 部挠骨头与肱骨小头之间的压力增加，导致网球肘。 狭窄性腱鞘炎(俗称扳机指)：是由手指反复弯曲动作引起的。在 类似扳机动作的操作中，食指或其它手指的顶部指骨须克服阻力 弯曲，而中部或根部指骨这时还没有弯曲。导致手指前端弯曲。 职业性肩酸痛 （50肩）
工业机器人手爪设计与应用 模块二 认识机器人手爪
图2-3多关节灵巧手爪
●一．设计要求
1.刚度原则：机械手零部件需设计合理，尺寸满足设计要求，合理分配作用在机械手 各部分的力和力矩，避免附加应力存在。
2.最小运动惯量原则：在满足强度和刚度的前提下，运动部件尽量小型、轻量化，采 用最小运动惯量原则设计，提高机械手运动平稳性和动力学特性。
3.尺寸优化原则：设计的机械手不单单要满足工作空间要求，还应力求结构紧凑，提 高机械手的刚度和强度。
经济性 制造
外形尺寸、重量、体积、成本 材料要求加工检验条件装配要求
使用 期限
使用对象维护：调整、修理、配换等人机环境：安 全要求、操控要求、环境要求
设计完成日期、研制完成日期
● 三．参数选择及设计计算
● 设计任务书的内容比如运动参数、动力参数等需要进行科学合理地运算，只有在确定各 种参数后才能使设计方案具有可行性和合理性。因此设计参数运算是关键环节之一。
作臂。微操作臂具有冗余自由度特点，杆（气杆）与基座相连。以上可
可以避开奇异位形（产生死点的位 看出并联机构可以提高机构刚度，
形），因此可以完成微细的运动和力 但是也会减小运动范围，缩小工
控制。
作空间。
6.其他末端执行器 ● 以上手爪都有其局限性，无法满足对复杂形状、不同材质的物体实施夹持
和操作。在工业生产中有时需要机器人手爪像人手一样灵活，能够从事复 杂的工作，如装配、维修、精度较高的加工等等，仿生多指机器手爪（图 2-3）可以做到。 ● 除了上述类型类人手爪以外，还有其他种类末端执行器，即与手腕直接相 连的专业操作工具，例如焊具、喷枪等
● ④三个自由度的机械手爪，如果一个直线运动，两个旋转运动就构成圆柱体工作范围， 如果三个旋转运动就构成球体工作范围。
爪。
●一．设计要求
1.刚度原则：机械手零部件需设计合理，尺寸满足设计要求，合理分配作用在机械手 各部分的力和力矩，避免附加应力存在。
2.最小运动惯量原则：在满足强度和刚度的前提下，运动部件尽量小型、轻量化，采 用最小运动惯量原则设计，提高机械手运动平稳性和动力学特性。
3.尺寸优化原则：设计的机械手不单单要满足工作空间要求，还应力求结构紧凑，提 高机械手的刚度和强度。
经济性 制造
外形尺寸、重量、体积、成本 材料要求加工检验条件装配要求
使用 期限
使用对象维护：调整、修理、配换等人机环境：安 全要求、操控要求、环境要求
设计完成日期、研制完成日期
● 三．参数选择及设计计算
● 设计任务书的内容比如运动参数、动力参数等需要进行科学合理地运算，只有在确定各 种参数后才能使设计方案具有可行性和合理性。因此设计参数运算是关键环节之一。
作臂。微操作臂具有冗余自由度特点，杆（气杆）与基座相连。以上可
可以避开奇异位形（产生死点的位 看出并联机构可以提高机构刚度，
形），因此可以完成微细的运动和力 但是也会减小运动范围，缩小工
控制。
作空间。
6.其他末端执行器 ● 以上手爪都有其局限性，无法满足对复杂形状、不同材质的物体实施夹持
和操作。在工业生产中有时需要机器人手爪像人手一样灵活，能够从事复 杂的工作，如装配、维修、精度较高的加工等等，仿生多指机器手爪（图 2-3）可以做到。 ● 除了上述类型类人手爪以外，还有其他种类末端执行器，即与手腕直接相 连的专业操作工具，例如焊具、喷枪等
● ④三个自由度的机械手爪，如果一个直线运动，两个旋转运动就构成圆柱体工作范围， 如果三个旋转运动就构成球体工作范围。
爪。
(完整版)机器人机械手爪综述
机器人机械手爪综述目录一、夹钳式手部设计的基本要求 (3)二、典型机械爪结构 (4)1）回转型 (4)2）移动型 (5)三、夹钳式手部的计算与分析 (9)1）夹紧力的计算 (9)2）夹紧缸驱动力计算 (11)3）计算步骤 (12)4）手爪的夹持误差分析与计算 (12)四、常用气爪 (17)1）气动手指气缸具有如下特点： (17)2）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，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、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、夹钳式手部设计的基本要求1. 应具有适当的夹紧力和驱动力。
工业机器人2.2手部设计-2.3腕部设计
No.38
2.2.3 类人机器人的手部—关节式手指
大部分的工业机器人的手部只有两个 手指，而且手指上一般没有关节。为了 使机器人的手臂能完成各种不同的工作， 有更大的适应性和通用性，除了要使臂 部具有更大的空间活动范围外，还要在 其上安装一个更灵巧的手，即类人手。 这种手是由若干带有关节的手指构成。
一、气吸式手部的种类
5 3 4
4
2
1
1-电机 2-真空泵 3,4-电磁阀 5-吸盘 真空吸盘控制系统
No.29
2.2.2 吸附式手部的设计
一、气吸式手部的种类
气流负压喷嘴吸盘结构原理图 挤压负压式吸盘
No.30
2.2.2 吸附式手部的设计
二、气吸式手部的设计要素
吸力大小与吸盘的直径大小，吸盘内的 真空度(或负压大小)以及吸盘的吸附面积 的大小有关。工件被吸附表面的形状和 表面不平度也对其有一定的影响，设计 时要充分考虑上述各种因素，以保证有 足够的吸附力。
一、手指
No.9
2.2.1 钳爪式手部的设计
二、传动机构——回转型传动机构
斜楔杠杆式手部
No.10
2.2.1 钳爪式手部的设计
二、传动机构——回转型传动机构
滑槽杠杆式手部
No.11
2.2.1 钳爪式手部的设计
二、传动机构——回转型传动机构
双支点连杆杠杆式手部
No.12
2.2.1 钳爪式手部的设计
No.34
2.2.2 吸附式手部的设计
五、磁吸式手部
盘状磁吸附手部结构
No.35
2.2.2 吸附式手部的设计
五、磁吸式手部
几种电磁式吸盘工作示意图
No.36
2.2.2 吸附式手部的设计
2.2.3 类人机器人的手部—关节式手指
大部分的工业机器人的手部只有两个 手指，而且手指上一般没有关节。为了 使机器人的手臂能完成各种不同的工作， 有更大的适应性和通用性，除了要使臂 部具有更大的空间活动范围外，还要在 其上安装一个更灵巧的手，即类人手。 这种手是由若干带有关节的手指构成。
一、气吸式手部的种类
5 3 4
4
2
1
1-电机 2-真空泵 3,4-电磁阀 5-吸盘 真空吸盘控制系统
No.29
2.2.2 吸附式手部的设计
一、气吸式手部的种类
气流负压喷嘴吸盘结构原理图 挤压负压式吸盘
No.30
2.2.2 吸附式手部的设计
二、气吸式手部的设计要素
吸力大小与吸盘的直径大小，吸盘内的 真空度(或负压大小)以及吸盘的吸附面积 的大小有关。工件被吸附表面的形状和 表面不平度也对其有一定的影响，设计 时要充分考虑上述各种因素，以保证有 足够的吸附力。
一、手指
No.9
2.2.1 钳爪式手部的设计
二、传动机构——回转型传动机构
斜楔杠杆式手部
No.10
2.2.1 钳爪式手部的设计
二、传动机构——回转型传动机构
滑槽杠杆式手部
No.11
2.2.1 钳爪式手部的设计
二、传动机构——回转型传动机构
双支点连杆杠杆式手部
No.12
2.2.1 钳爪式手部的设计
No.34
2.2.2 吸附式手部的设计
五、磁吸式手部
盘状磁吸附手部结构
No.35
2.2.2 吸附式手部的设计
五、磁吸式手部
几种电磁式吸盘工作示意图
No.36
2.2.2 吸附式手部的设计
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
工业机器人.pdf
比较老的书，讲机械手 手抓设计与计算等
真空吸盘计算
工件参数 材料：SUS304 表面特征：光滑、平坦、干燥 尺寸：2500x1250x2.5mm 搬运加速度：x ,y ,z轴 5m/s^2
解：(1求工件质量 m=LxWxHxρ L=长度（m） W=长度（m） H=长度（m） ρ=密度（kg/m^3）
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg1e818
三爪(外抓)05
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg1e919
三爪(外抓)06
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg2e020
三爪(外抓)07
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg2e121
带纠正功能可 参考视频
三爪(外抓)08
因N*L1=P1*L2 N=P1*L2/L1
=P*L2/(2*L1*SINa)
一些其它方面计算问题
布线合理
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg4e545
机械手抓图册
汽车行业机械手抓 手.pdf
汽车行业机械手抓图册 大概有73种抓手装配图
工业机械手图册.p df
比较老的书，讲机械手 方案设计
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg4e646
真空吸取机械手抓 手.pdf
章鱼吸盘（大面积真空 吸具）运用类型
m=2.5x1.25x0.0025x7850 =61.33kg
.机械手Pa结g构e 2计算 P aPgaeg4e747
真空吸盘计算
2.1真空吸盘水平放置，并垂直移动
2.2真空吸盘水平放置，并水平移动
.机械手Pa结g构e 2计算 P aPgaeg4e848
真空吸盘计算
2.3真空吸盘垂直放置，并垂直移动
2、齿轮齿条 3、双齿轮驱动 4、斜楔杠杆式 5、槽轮滑动式 6、柔性自适应 7、真空及电磁吸附式 8、仿生机械手
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg3e838
仿生机械手视频
.仿生机P械ag手e 2视频 PagPea3g9e 39
仿生机械手视频
.Here Pcoamgees2youPr afogoete4r0 Page 40
2.4吸盘大小计算 F=P*A A=PI*(D/2)^2 P=真空度 一般取0.5MP F=吸盘满足移动所需的力 根据上式可以推倒出吸盘直径
.机械手Pa结g构e 2计算 P aPgaeg4e949
连杆结构计算
.机械手Pa结g构e 2计算 P aPgaeg5e050
解：P=2*P1*SINa P1=P/(2*SINa)
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg2e222
三爪内撑结构
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg2e323
连杆结构四爪
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg2e424
斜楔杠杆式手爪01
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg2e525
斜楔杠杆式手爪02
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg2e626
用途较少
移P结ag构e 2形式 PaPgaeg5e 5
平行连杆两爪02
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg6e 6
平行连杆两爪03
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg7e 7
平行连杆两爪04
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg8e 8
机械手手爪设计类型及其计算
人手抓取方式有那些？
夹
捏
握
.Here Pcoamgees2youPr afogoete2r Page 2
机械手抓取方式
捏
握
夹
.Here Pcoamgees2youPr afogoete3r Page 3
机械手手爪从人手抓取物体中得到的结构形式
形式最多 用途最广
.Here Pcoamgees2youPr afogoete4r Page 4
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg3e535
仿生机械手指
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg3e636
仿生机械手
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg3e737
机械手结构类型总结
从爪子数量来分： 两个、三个、四个或者更多 其中两爪最多 从抓取方式来分： 外卡式与内撑式 从结构形式来分：1、平行连杆
真空吸盘手爪
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg3e131
码垛机械手手爪 袋装
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg3e232
码垛机械手手爪 纸箱
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg3e333
轮胎手爪（内撑式）
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg3e434
仿生机械手
双齿轮手爪02
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg1e414
三爪(外抓)01
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg1e515
三爪(外抓)02
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg1e616
三爪(外抓)03
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg1e717
三爪(外抓)04
机械手结构设计时需要注意的细节
一、定位方式 二、易互换 三、灵巧，布线合理 四、稳定可靠
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg4e141
机械手手爪参考视频
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg4e242
定位方式
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg4e343
易互换
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg4e444
平行连杆两爪05
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg9e 9
平行连杆两爪06
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg1e010
平行连杆两爪06
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg1e111
齿轮齿条两爪
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg1e212
双齿轮手爪01
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg1e313
斜楔杠杆式手爪03 电动机座加工自动线卸料机械手
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg2e727
适应不同直径手爪
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg2e828
槽轮自动调节位置手爪
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg2e929
柔性自适应手爪
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg3e030
比较老的书，讲机械手 手抓设计与计算等
真空吸盘计算
工件参数 材料：SUS304 表面特征：光滑、平坦、干燥 尺寸：2500x1250x2.5mm 搬运加速度：x ,y ,z轴 5m/s^2
解：(1求工件质量 m=LxWxHxρ L=长度（m） W=长度（m） H=长度（m） ρ=密度（kg/m^3）
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg1e818
三爪(外抓)05
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg1e919
三爪(外抓)06
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg2e020
三爪(外抓)07
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg2e121
带纠正功能可 参考视频
三爪(外抓)08
因N*L1=P1*L2 N=P1*L2/L1
=P*L2/(2*L1*SINa)
一些其它方面计算问题
布线合理
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg4e545
机械手抓图册
汽车行业机械手抓 手.pdf
汽车行业机械手抓图册 大概有73种抓手装配图
工业机械手图册.p df
比较老的书，讲机械手 方案设计
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg4e646
真空吸取机械手抓 手.pdf
章鱼吸盘（大面积真空 吸具）运用类型
m=2.5x1.25x0.0025x7850 =61.33kg
.机械手Pa结g构e 2计算 P aPgaeg4e747
真空吸盘计算
2.1真空吸盘水平放置，并垂直移动
2.2真空吸盘水平放置，并水平移动
.机械手Pa结g构e 2计算 P aPgaeg4e848
真空吸盘计算
2.3真空吸盘垂直放置，并垂直移动
2、齿轮齿条 3、双齿轮驱动 4、斜楔杠杆式 5、槽轮滑动式 6、柔性自适应 7、真空及电磁吸附式 8、仿生机械手
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg3e838
仿生机械手视频
.仿生机P械ag手e 2视频 PagPea3g9e 39
仿生机械手视频
.Here Pcoamgees2youPr afogoete4r0 Page 40
2.4吸盘大小计算 F=P*A A=PI*(D/2)^2 P=真空度 一般取0.5MP F=吸盘满足移动所需的力 根据上式可以推倒出吸盘直径
.机械手Pa结g构e 2计算 P aPgaeg4e949
连杆结构计算
.机械手Pa结g构e 2计算 P aPgaeg5e050
解：P=2*P1*SINa P1=P/(2*SINa)
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg2e222
三爪内撑结构
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg2e323
连杆结构四爪
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg2e424
斜楔杠杆式手爪01
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg2e525
斜楔杠杆式手爪02
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg2e626
用途较少
移P结ag构e 2形式 PaPgaeg5e 5
平行连杆两爪02
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg6e 6
平行连杆两爪03
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg7e 7
平行连杆两爪04
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg8e 8
机械手手爪设计类型及其计算
人手抓取方式有那些？
夹
捏
握
.Here Pcoamgees2youPr afogoete2r Page 2
机械手抓取方式
捏
握
夹
.Here Pcoamgees2youPr afogoete3r Page 3
机械手手爪从人手抓取物体中得到的结构形式
形式最多 用途最广
.Here Pcoamgees2youPr afogoete4r Page 4
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg3e535
仿生机械手指
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg3e636
仿生机械手
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg3e737
机械手结构类型总结
从爪子数量来分： 两个、三个、四个或者更多 其中两爪最多 从抓取方式来分： 外卡式与内撑式 从结构形式来分：1、平行连杆
真空吸盘手爪
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg3e131
码垛机械手手爪 袋装
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg3e232
码垛机械手手爪 纸箱
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg3e333
轮胎手爪（内撑式）
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg3e434
仿生机械手
双齿轮手爪02
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg1e414
三爪(外抓)01
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg1e515
三爪(外抓)02
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg1e616
三爪(外抓)03
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg1e717
三爪(外抓)04
机械手结构设计时需要注意的细节
一、定位方式 二、易互换 三、灵巧，布线合理 四、稳定可靠
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg4e141
机械手手爪参考视频
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg4e242
定位方式
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg4e343
易互换
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg4e444
平行连杆两爪05
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg9e 9
平行连杆两爪06
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg1e010
平行连杆两爪06
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg1e111
齿轮齿条两爪
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg1e212
双齿轮手爪01
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg1e313
斜楔杠杆式手爪03 电动机座加工自动线卸料机械手
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg2e727
适应不同直径手爪
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg2e828
槽轮自动调节位置手爪
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg2e929
柔性自适应手爪
.机械手P结ag构e 2形式 PaPgaeg3e030