机器人的手部机构
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工业机器人技术 机器人手部结构
R、B、T传动轴两端的连接结构如图所示。
知识准备
三、后驱RBR手腕结构
2. 手腕单元传动系统
手腕单元由B/T轴输入组件、B轴 减速摆动组件、T轴中间传动组件、 T轴减速输出组件，4个组件组成。 这四个组件安装在连接体1和摆动体 26中间。
各部分的结构如图所示。
任务实施
学习视频， 完成工作页内容
视频1
工业机器人技术与应用
任务一
项目三 工业机器人的机械系统
机器人手部结构
导入
什么是机器人的手部结构？ 机器人的手部在哪里？
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 前驱RBR手腕结构 2 后驱RBR手腕结构
学习重点
机器人RBR手腕结构
知识准备
一、机器人的基本结构
六自由度机器人的运动关节包括：J1轴（又称腰回转S 轴），J2轴（下臂摆动L轴），J3轴（上臂摆动U轴），J4 轴（手腕回转R轴），J5轴（腕摆动B轴），J6轴（手回转 T轴）。
“前驱”是指B轴和T轴的驱动电机直 接安装在上臂前段的内腔中。
这种结构对于小型机器人，手部负载 较低，采用的驱动电机体积小，重量轻， 布置在上臂前端，不会使上臂的重量增加 很多，又能够缩短传动链，简化结构。
知识准备
二、前驱RBR手腕结构
前驱RBR手腕传动系统由B轴减速摆 动、T轴中间传动、T轴减速输出三个组件 构成，这三个组件可以整体安装、拆卸。
B、T轴驱动电机2、26安装在上臂前 段内腔中,通过同步皮带和同步带轮向后面 传动系统传输动力。件
B轴减速摆动组件由摆动体、输入轴、 输出轴、谐波减速器的刚轮、柔轮、谐波 发生器组成，可整体安装，然后用键和螺 栓将同步带轮固定在输入轴上，即可完成 该组件的安装。
知识准备
三、后驱RBR手腕结构
2. 手腕单元传动系统
手腕单元由B/T轴输入组件、B轴 减速摆动组件、T轴中间传动组件、 T轴减速输出组件，4个组件组成。 这四个组件安装在连接体1和摆动体 26中间。
各部分的结构如图所示。
任务实施
学习视频， 完成工作页内容
视频1
工业机器人技术与应用
任务一
项目三 工业机器人的机械系统
机器人手部结构
导入
什么是机器人的手部结构？ 机器人的手部在哪里？
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 前驱RBR手腕结构 2 后驱RBR手腕结构
学习重点
机器人RBR手腕结构
知识准备
一、机器人的基本结构
六自由度机器人的运动关节包括：J1轴（又称腰回转S 轴），J2轴（下臂摆动L轴），J3轴（上臂摆动U轴），J4 轴（手腕回转R轴），J5轴（腕摆动B轴），J6轴（手回转 T轴）。
“前驱”是指B轴和T轴的驱动电机直 接安装在上臂前段的内腔中。
这种结构对于小型机器人，手部负载 较低，采用的驱动电机体积小，重量轻， 布置在上臂前端，不会使上臂的重量增加 很多，又能够缩短传动链，简化结构。
知识准备
二、前驱RBR手腕结构
前驱RBR手腕传动系统由B轴减速摆 动、T轴中间传动、T轴减速输出三个组件 构成，这三个组件可以整体安装、拆卸。
B、T轴驱动电机2、26安装在上臂前 段内腔中,通过同步皮带和同步带轮向后面 传动系统传输动力。件
B轴减速摆动组件由摆动体、输入轴、 输出轴、谐波减速器的刚轮、柔轮、谐波 发生器组成，可整体安装，然后用键和螺 栓将同步带轮固定在输入轴上，即可完成 该组件的安装。
机器人学_第2章_机器人机械结构
• 电机M3→两级同步带传动B3、B3′→减速器R3→肘关节摆动 n3
– 肩关节的摆动：
• 电机M2→同步带传动B2→减速器R2→肩关节摆动n2
29
腕部俯仰
关节型机器人传动 系统图：
肘关节摆动
肩关节的摆动
腕部的旋转
30
腕部旋转局部图例：
电机M5→减速器R5→链轮 副 C5→锥齿轮副G5→旋转运动n5
上料道与下料道分 别设在机床的两侧， 双臂能同时动作， 两臂同步沿横梁移 动，缩短辅助时间
b.双臂交叉配置，
两臂轴线交于机床 的中心，两臂交错 伸缩进行上下料， 并同时沿横梁移动
c.双臂交叉配置，
悬伸梁式，横梁长 度较a,b短，双臂位 于横梁的同一侧
5
(2).双臂悬挂式（b）
双臂回转型，双 臂交叉且绕同轴 回转，分别负责 上下料（主要是 盘状零件），只 需一个动力源， 结构紧凑，动作 范围大
第2章 机器人的机械结构
2.1 机身和臂部 2.2 腕部和手部结构 2.3 传动部件设计
1
2.1 机身和臂部
• 一.机身和臂部的作用
• 机身是直接连接支承传动手臂和行走机 构的部件，机身可以是固定的，也可以 是行走式的
• 手臂部件用来支承腕部（关节）和手部 （包括工件和工具），并带动它们在空 间运动
• 远距离传动手腕：
–有时为了保证具有足够大的驱动力，驱动装 置又不能做得足够小，同时也为了减轻手腕 的重量，采用远距离的驱动方式，可以实现 三个自由度的运动。
44
1）液压直接驱动BBR手腕图例：
回转 R
俯仰 B
偏转 B
45
2）. 单回转腕部 结构示例
46
3）双回转油缸驱动手腕
– 肩关节的摆动：
• 电机M2→同步带传动B2→减速器R2→肩关节摆动n2
29
腕部俯仰
关节型机器人传动 系统图：
肘关节摆动
肩关节的摆动
腕部的旋转
30
腕部旋转局部图例：
电机M5→减速器R5→链轮 副 C5→锥齿轮副G5→旋转运动n5
上料道与下料道分 别设在机床的两侧， 双臂能同时动作， 两臂同步沿横梁移 动，缩短辅助时间
b.双臂交叉配置，
两臂轴线交于机床 的中心，两臂交错 伸缩进行上下料， 并同时沿横梁移动
c.双臂交叉配置，
悬伸梁式，横梁长 度较a,b短，双臂位 于横梁的同一侧
5
(2).双臂悬挂式（b）
双臂回转型，双 臂交叉且绕同轴 回转，分别负责 上下料（主要是 盘状零件），只 需一个动力源， 结构紧凑，动作 范围大
第2章 机器人的机械结构
2.1 机身和臂部 2.2 腕部和手部结构 2.3 传动部件设计
1
2.1 机身和臂部
• 一.机身和臂部的作用
• 机身是直接连接支承传动手臂和行走机 构的部件，机身可以是固定的，也可以 是行走式的
• 手臂部件用来支承腕部（关节）和手部 （包括工件和工具），并带动它们在空 间运动
• 远距离传动手腕：
–有时为了保证具有足够大的驱动力，驱动装 置又不能做得足够小，同时也为了减轻手腕 的重量，采用远距离的驱动方式，可以实现 三个自由度的运动。
44
1）液压直接驱动BBR手腕图例：
回转 R
俯仰 B
偏转 B
45
2）. 单回转腕部 结构示例
46
3）双回转油缸驱动手腕
机器人手部结构
空, 吸取物料。放料时, 管路接通大气, 失去真空, 物体放下。 为避免在取、 放料时产生撞击, 有的还在支承杆上配有弹簧
缓冲。为了更好地适应物体吸附面的倾斜状况,有的在橡胶吸
盘背面设计有球铰链。真空吸附取料手有时还用于微小无法抓 取的零件, 如图1.2.11所示。
图 1.2.10 真空吸附取料手
•
1.2.3.机器人手部的分类 • 由于被握工件的形状、尺寸、 重量、 材质 及表面状态等不同,因此机器人取料手是多 种多样的, 大致可分为以下几类: • (1) 夹钳式取料手； • (2) 吸附式取料手； • (3) 仿生多指灵巧手； • (4)其它手。
1.2.3.1 夹钳式取料手 • 夹钳式手部与人手相似, 是工业机器人广为 应用的一种手部形式。 它一般由手指(手爪) 和驱动机构、 传动机构及连接与支承元件 组成, 如图1.2.1所示, 能通过手爪的开闭动 作实现对物体的夹持。
用时, 往往采用如图1.2.15(b)所示的盘式电磁铁, 衔铁是固
定的, 衔铁内用隔磁材料将磁力线切断, 当衔铁接触磁铁物体 零件时, 零件被磁化形成磁力线回路,并受到电磁吸力而被吸
住。
图 1.2.15 电磁铁工作原理
图1.2.16所示为盘状磁吸附取料手的结构图。铁心1和磁盘
3之间用黄铜焊料焊接并构成隔磁环2,既焊为一体又将铁心和磁 盘分隔, 这样使铁心1成为内磁极, 磁盘3成为外磁极。其磁路
如图1.2.2所示的三种V型指的形状, 用于夹持圆柱形工件。 如图1.2.3所示的平面指为夹钳式手的指端,一般用于夹持方形工件(具有两 个平行平面), 板形或细小棒料。 另外，尖指和薄、长指一般用于夹持小型或柔性工件。 其中, 薄指一般用
于夹持位于狭窄工作场地的细小工件, 以避免和周围障碍物相碰; 长指一
缓冲。为了更好地适应物体吸附面的倾斜状况,有的在橡胶吸
盘背面设计有球铰链。真空吸附取料手有时还用于微小无法抓 取的零件, 如图1.2.11所示。
图 1.2.10 真空吸附取料手
•
1.2.3.机器人手部的分类 • 由于被握工件的形状、尺寸、 重量、 材质 及表面状态等不同,因此机器人取料手是多 种多样的, 大致可分为以下几类: • (1) 夹钳式取料手； • (2) 吸附式取料手； • (3) 仿生多指灵巧手； • (4)其它手。
1.2.3.1 夹钳式取料手 • 夹钳式手部与人手相似, 是工业机器人广为 应用的一种手部形式。 它一般由手指(手爪) 和驱动机构、 传动机构及连接与支承元件 组成, 如图1.2.1所示, 能通过手爪的开闭动 作实现对物体的夹持。
用时, 往往采用如图1.2.15(b)所示的盘式电磁铁, 衔铁是固
定的, 衔铁内用隔磁材料将磁力线切断, 当衔铁接触磁铁物体 零件时, 零件被磁化形成磁力线回路,并受到电磁吸力而被吸
住。
图 1.2.15 电磁铁工作原理
图1.2.16所示为盘状磁吸附取料手的结构图。铁心1和磁盘
3之间用黄铜焊料焊接并构成隔磁环2,既焊为一体又将铁心和磁 盘分隔, 这样使铁心1成为内磁极, 磁盘3成为外磁极。其磁路
如图1.2.2所示的三种V型指的形状, 用于夹持圆柱形工件。 如图1.2.3所示的平面指为夹钳式手的指端,一般用于夹持方形工件(具有两 个平行平面), 板形或细小棒料。 另外，尖指和薄、长指一般用于夹持小型或柔性工件。 其中, 薄指一般用
于夹持位于狭窄工作场地的细小工件, 以避免和周围障碍物相碰; 长指一
机器人的机械臂结构
各运动的实现：
腕部的旋转：
电机M5→减速器R5→链轮副C5→锥齿轮副G5→旋转运动n5
腕部Байду номын сангаас仰：
电机M4→减速器R4→链轮副C4→俯仰运动n4
肘关节摆动：
电机M3→两级同步带传动B3、B3′→减速器R3→肘关节摆动 n3
肩关节的摆动：
电机M2→同步带传动B2→减速器R2→肩关节摆动n2
工字钢（GB706-88）：
1、工字钢的型号与高度尺 寸h有关，如：10号工字钢 即指其高度尺寸为100mm。
2、其它参数如截面积、单 位长度的理论质量、截面静 力矩等可查相应的设计手册。
3、工字钢的长度按长度系 列购买。如：5~19m。
槽钢（GB707-88）
1、槽钢的型号与高度尺寸 h有关，如：10号槽钢即指 其高度尺为100mm。 2、其它参数如截面积、单 位长度的理论质量、截面 静力矩等可查相应的设计 手册。
2．手臂的回转运动机构
常见方式：
常见的有齿轮传动机构，链轮传动机构，活塞及连 杆传动机构等。
曲柄滑块机构：
假设滑块是主动件，当滑块沿一定的导轨移动时， 可以推动曲柄做摆动或圆周运动。
典型机构：
液压缸—连杆回转机构： 齿轮驱动回转机构：
平面四杆机构图例：
双曲柄机构
平面四杆机构
双摇杆机构
关节型机器人传动 系统图：
关节型机器人腕部旋转 局部图：
电机M5→减速器R5→链轮 副 C5→锥齿轮副G5→旋转运动n5
关节型机器人腕部俯仰 局部图：
电机M4→减速器R4→链轮副 C4→俯仰运动n4
关节型机器人肘关节
局部图：
电机M3→两级同步带传动B3、 B3′→减速器R3→肘关节摆动n3
腕部的旋转：
电机M5→减速器R5→链轮副C5→锥齿轮副G5→旋转运动n5
腕部Байду номын сангаас仰：
电机M4→减速器R4→链轮副C4→俯仰运动n4
肘关节摆动：
电机M3→两级同步带传动B3、B3′→减速器R3→肘关节摆动 n3
肩关节的摆动：
电机M2→同步带传动B2→减速器R2→肩关节摆动n2
工字钢（GB706-88）：
1、工字钢的型号与高度尺 寸h有关，如：10号工字钢 即指其高度尺寸为100mm。
2、其它参数如截面积、单 位长度的理论质量、截面静 力矩等可查相应的设计手册。
3、工字钢的长度按长度系 列购买。如：5~19m。
槽钢（GB707-88）
1、槽钢的型号与高度尺寸 h有关，如：10号槽钢即指 其高度尺为100mm。 2、其它参数如截面积、单 位长度的理论质量、截面 静力矩等可查相应的设计 手册。
2．手臂的回转运动机构
常见方式：
常见的有齿轮传动机构，链轮传动机构，活塞及连 杆传动机构等。
曲柄滑块机构：
假设滑块是主动件，当滑块沿一定的导轨移动时， 可以推动曲柄做摆动或圆周运动。
典型机构：
液压缸—连杆回转机构： 齿轮驱动回转机构：
平面四杆机构图例：
双曲柄机构
平面四杆机构
双摇杆机构
关节型机器人传动 系统图：
关节型机器人腕部旋转 局部图：
电机M5→减速器R5→链轮 副 C5→锥齿轮副G5→旋转运动n5
关节型机器人腕部俯仰 局部图：
电机M4→减速器R4→链轮副 C4→俯仰运动n4
关节型机器人肘关节
局部图：
电机M3→两级同步带传动B3、 B3′→减速器R3→肘关节摆动n3
第八讲机器人的腕部结构
一、手腕的自由度
1．手腕的自由度 ．
为了使手部能处于空间任意方向，要求 腕部能实现对空间三个坐标轴X、Y、Z 的旋转运动。这便是腕部运动的三个自 由度，分别称为翻转R（Roll）、俯仰P （Pitch）和偏转Y（Yaw）。 并不是所有的手腕都必须具备三个自由 度，而是根据实际使用的工作性能要求 来确定。
直线运动转化为旋转运动
轮系驱动三自由度手腕图例（3）：
偏转运动
油缸1中的活塞左右移动→带动链轮2旋转→锥齿轮副 Z3/Z4→带动花键轴5、6旋转→花键轴6与行星架9连在 一起→带动行星架及手腕作偏转运动
轮系驱动三自由度手腕图例（4）：
附加俯仰运动： 附加俯仰运动：
轴B、轴S不转而T轴回转→齿轮Z23、Z21不转→当行星架 回转时→迫使齿轮Z22 绕齿轮Z21 的过程中自转→经过Z20、 Z16、Z17、Z18实现附加俯仰运动
直接驱动手腕： 直接驱动手腕： 手腕
驱动源直接装在手腕上。这种直接驱动手腕的 关键是能否设计和加工出尺寸小、重量轻而驱 动扭矩大、驱动性能好的驱动电机或液压马达。
远距离传动手腕： 远距离传动手腕： 手腕
有时为了保证具有足够大的驱动力，驱动装置 又不能做得足够小，同时也为了减轻手腕的重 量，采用远距离的驱动方式，可以实现三个自 由度的运动。
轮系驱动二自由度手腕图例（4）
思考题： 思考题：
图中所示的情况，当 S轴不输入，只有B轴 输入时，腕部存在哪 些运动，为什么？
4．轮系驱动的三自由度手腕 ．
结构特点： 结构特点： 特点
该机构为由齿轮、链轮传动实现的偏转、 俯仰和回转三个自由度运动的手腕结构。
直线运动转化为旋转运动
俯仰
轮系驱动三自由度手腕图例（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
详解机器人手腕结构图
详解机器人手腕结构图————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：【详解】机器人手腕结构图机器人手腕是连接末端操作器和手臂的部件,它的作用是调节或改变工件的方位, 因而它具有独立的自由度,以使机器人末端操作器适应复杂的动作要求。
工业机器人一般需要6个自由度才能使手部达到目标位置并处于期望的姿态。
为了使手部能处于空间任意方向, 要求腕部能实现对空间三个坐标轴x、y、z的转动，即具有翻转、俯仰和偏转三个自由度,如图2．3１所示。
通常也把手腕的翻转叫做Roｌl,用R表示;把手腕的俯仰叫做Pｉtch，用Ｐ表示; 把手腕的偏转叫Yaｗ,用Y表示。
图2.31 手腕的自由度(a）绕z轴转动; (b)绕y轴转动; (c) 绕ｘ轴转动；（d) 绕x、y、ｚ轴转动手腕的分类１．按自由度数目来分手腕按自由度数目来分, 可分为单自由度手腕、2自由度手腕和3自由度手腕。
(1）单自由度手腕,如图2.32所示。
图（ａ)是一种翻转(Rｏll)关节, 它把手臂纵轴线和手腕关节轴线构成共轴形式。
这种R关节旋转角度大, 可达到3６0°以上。
图(b)、(c）是一种折曲（Benｄ)关节(简称B关节), 关节轴线与前后两个连接件的轴线相垂直。
这种B关节因为受到结构上的干涉, 旋转角度小,大大限制了方向角。
图(d)所示为移动关节。
图2.3２单自由度手腕（a) R手腕；(ｂ) B手腕;(c）Ｙ手腕；(d) T手腕(2) ２自由度手腕,如图2．3３所示。
２自由度手腕可以由一个R关节和一个B关节组成ＢR手腕（见图２.3３(a))，也可以由两个B关节组成BB手腕(见图2.33(b））。
但是,不能由两个Ｒ关节组成RR手腕，因为两个R共轴线,所以退化了一个自由度, 实际只构成了单自由度手腕,见图2.33(ｃ)。
图2.33 二自由度手腕(ａ) BR手腕; (b) ＢＢ手腕; (c) ＲＲ手腕(3)3自由度手腕，如图2.34所示。
机器人手部结构
图 1.2.5 滑槽式杠杆回转型手部
图1.2.6所示为双支点连杆杠杆式手部简图。 驱动杆2末 端与连杆4由铰销3铰接, 当驱动杆2作直线往复运动时, 则通
过连杆推动两杆手指各绕其支点作回转运动, 从而使手指松开
或闭合。
图 1.2.6 双支点连杆杠杆式手部
图1.2.7所示为齿轮齿条直接传动的齿轮杠杆式手部的结构。 驱动杆2末端制成双面齿条,与扇齿轮4相啮合, 而扇齿轮4与手
图1.2.23所示为用柔性材料做成的柔性手。一端固定,一端 为自由端的双管合一的柔性管状手爪, 当一侧管内充气体或液体、 另一侧管内抽气或抽液时形成压力差,柔性手爪就向抽空侧弯曲。 此种柔性手适用于抓取轻型、圆形物体, 如玻璃器皿等。
指5固连在一起, 可绕支点回转。驱动力推动齿条作直线往复运
动, 即可带动扇齿轮回转, 从而使手指松开或闭合。
图 1.2.7 齿条齿轮杠杆式手部
(2) 平移型传动机构。平移型夹钳式手部是通过手指的指 面作直线往复运动或平面移动来实现张开或闭合动作的, 常用 于夹持具有平行平面的工件(如冰箱等)。 其结构较复杂,不如 回转型手部应用广泛。 ① 直线往复移动机构:实现直线往复移动的机构很多, 常 用的斜楔传动、齿条传动、螺旋传动等均可应用于手部结构。 如图1.9所示中，(a)为斜楔平移机构, (b)为连杆杠杆平移结 构, (c)为螺旋斜楔平移结构。 它们既可是双指型的, 也可是 三指(或多指)型的; 既可自动定心, 也可非自动定心。
图 1.2.14 挤压排气式取料手
1. 磁吸附式取料手 磁吸附式取料手是利用电磁铁通电后产生的电磁吸力取料,
因此只能对铁磁物体起作用; 另外,对某些不允许有剩磁的零
件要禁止使用。所以, 磁吸附式取料手的使用有一定的局限性。 电磁铁工作原理如图1.2.15(a)所示。当线圈1通电后, 在 铁心2内外产生磁场, 磁力线穿过铁心, 空气隙和衔铁3被磁化 并形成回路, 衔铁受到电磁吸力F的作用被牢牢吸住。实际使
机器人手部结构详解
机器人手部结构详解机器人手是指机器人的末端执行器件，负责具体的抓取、控制、操作等任务。
机器人手的结构设计直接关系到机器人的功能和性能，因此机器人手的结构设计是机器人技术领域中的一个重要研究方向。
机器人手的结构通常由手指、关节、驱动器和传感器等组成。
手指是机器人手部的关键部位，通过手指可以实现抓取、握持、操纵等功能。
手指通常由多个关节连接而成，通过关节的灵活运动，实现对目标物体的精确控制。
机器人手的关节通常采用伺服驱动器或步进驱动器来实现精确的控制。
伺服驱动器通过反馈控制系统，可以实现对关节位置、速度和力矩的精确控制，使机器人手能够完成复杂的操作任务。
步进驱动器则通过精确的步进运动控制，实现关节的位置控制，适用于一些简单的操作任务。
机器人手的传感器通常包括力传感器、触觉传感器和位置传感器等。
力传感器可以测量机器人手对物体施加的力或力矩，从而实现对力的感知和控制。
触觉传感器可以模拟人手的触觉感知功能，使机器人手能够感知物体的质量、硬度、形状等特征。
位置传感器用于测量机器人手的位置和姿态，实现对手指和关节的精确控制。
机器人手的结构设计不仅要考虑功能和性能，还要满足实际应用的需求。
例如，在工业机器人中，机器人手通常需要具备高负载、高速度和高精度的特点；在服务机器人中，机器人手需要具备轻巧、柔软和安全的特点，以适应不同的环境和任务。
随着机器人技术的不断发展和应用的不断扩大，机器人手的结构设计也在不断创新和进化。
一些新兴的结构设计包括柔性手指、并联机构和生物启发式结构等。
柔性手指是一种利用柔性材料构造的手指，具有良好的柔软性和适应性。
柔性手指可以通过变形来适应不同形状和大小的物体，具有良好的握持能力和抓取精度。
并联机构是一种由多个并联连接的杆件和关节组成的手指结构，通过并联机构的运动，可以实现更高的载荷和更大的工作空间。
生物启发式结构则是借鉴生物的结构和运动原理，设计具有类似生物手的机器人手，具有更强的适应性和灵活性。
机器人手部结构详解
吸盘式：
负压吸盘：真空式、喷气式、挤气式。 磁力吸盘：永磁吸盘、电磁吸盘。
五、典型结构
1．机械式手爪结构：
气动驱动手爪：
气缸驱动活塞平移→齿条移动→扇形齿轮摆 动→连杆机构摆动→手爪平动
其它四种机械式手爪机构：
气动手爪图例：
问题：
1、分析手部的运动。 2、手部作的是什么类型运动？
机械手爪图例：
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）：
4．上料吸盘（2）：
4．手部的通用性比较差：
工业机器人的手部通常是专用装置：一 种手爪往往只能抓住一种或几种在形状、 尺寸、重量等方面相近的工件；一种工 具只能执行一种作业任务。
二、手部的设计要求
具有足够的夹持力。 保证适当的夹持精度：
手指应能顺应被夹持工件的形状，应对被夹持工件形 成所要求的约束。 主要是根据作业对象的大小、形状、位置、姿态、重 量、硬度和表面质量等来综合考虑。 由于感知手爪和物体之间的接触状态、物体表面状况 和夹持力的大小等，以便根据实际工况进行调整等。
结构特点：
该吸盘具有一个 球关节，使吸盘 能倾斜自如，适 应工件表面倾角 的变化。
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。 在工厂一般都有空压站，喷气式吸盘在工厂得到 广泛的应用。
机器人的机械结构系统(1)
二、机器人的臂部机构
根据臂部的运动和布局、驱动方式、传动和导向装置的不同，可分为： （1）伸缩型臂部结构； （2）转动伸缩型臂部结构； （3）屈伸型臂部结构； （4）其他专用的机械传动臂部结构。
伸缩型臂部结构可由液（气）压缸驱动或直线电机驱动； 转动伸缩型臂部结构除了臂部做伸缩运动，还绕自身轴线运动，以便使 手部旋转运动。转动可由液（气）压缸驱动或机械传动
杆升降台。
一、机器人的机身机构
（2）俯仰型机身结构； 由实现手臂左右回转和上下俯仰的部件组成： 它用手臂的俯仰运动部件代替手臂的升降运动部件。 俯仰运动大多采用摆式直线缸驱动。
一、机器人的机身机构
（3）直移型机身结构； 多为悬挂的；机身实际是悬挂手臂的横梁。 为使手臂能沿横梁平移，除了要有驱动和传动机构 外，导轨是一个重要的部件
一、机器人的机身机构
机身是直接联接、支承和传动手臂及行走机构的部件。它 是由臂部运动(升降、平移、回转和俯仰)机构及有关的导向装置、 支撑件等组成。由于机器人的运动型式、使用条件、负载能力 各不相同，所采用的驱动装置、传动机构、导向装置也不同， 致使机身结构有很大差异。
一般情况下，实现臂部的升降、回转或或俯仰等运动的驱 动装置或传动件都安装在机身上。臂部的运动愈多，机身的结 构和受力愈复杂。机身既可以是固定式的，也可以是行走式的， 即在它的下部装有能行走的机构，可沿地面或架空轨道运行。
二、机器人的臂部机构
机身和臂部的配置形式
机座式：机身设计成机座式，这种机器人可以是独立的、 自成系统的完整装置，可以随意安放和搬动。
单臂回转式
双臂回转式多臂回转式二、机器人的臂部机构机身和臂部的配置形式
屈伸式：屈伸式机器人的臂部由大小臂组成，大小臂间有相对运 动，称为屈伸臂。
机器人本体结构
三、手爪的典型结构
1．机械手爪
气动手爪 1—扇形齿轮；2—齿条； 3—活塞；4—气缸；5—爪钳
V形爪钳
四种手爪传动机构
2．磁力吸盘
电磁吸盘结构 l—电磁吸盘；2—防尘盖；3—线圈；4—外壳体
3．真空式吸盘
1—电动机；2—真空泵；3、4—电磁阀；5—吸盘；6—通大气
四、机器人传动机构
1．齿轮传动 行星齿轮传动
二、RRR型手腕
RRR型手腕结构示意图
RRR型手腕容易实现远距传动。 为了实现运动的传递，RRR型手腕的中间关节是斜置 的，三根转动轴内外套在同一转动轴线上，最外面 的转动轴套直接驱动整个手腕转动，中间的轴套驱 动斜置的中间关节运动，中心轴驱动第三个滚转关 节。 RRR型手腕制造简单，润滑条件好，机械效率高，应 用较为普遍。
一、腕部的自由度
手腕按自由度个数可分为单自由度手腕、二自由度手腕和三自由度手腕。 腕部实际所需要的自由度数目应根据机器人的工作性能要求来确定。在有些情况下，腕部具 有两个自由度，即翻转和俯仰或翻转和偏转。一些专用机械手甚至没有腕部，但有些腕部为 了满足特殊要求还有横向移动自由度。
6种三自由度手腕的结合方式示意图
谐波传动
1—刚轮；2—刚轮内齿圈；3—输入轴； 4—谐波发生器；5—轴；6—柔轮；7—柔轮齿圈 液压静压谐波发生器的谐波传动
1—凸轮；2—柔轮；3—小孔
2．丝杠—螺母；3—滚珠；4—导向槽
3．带传动与链传动 4．绳传动与钢带传动 5．连杆与凸轮传动 6．流体传动
RRR型手腕关节远程传动示意图
三、腕部的典型结构
1.单自由度回转运动手腕
单自由度回转运动手腕用回转油缸或气缸直接驱动实现腕部回转运动。这种手腕具有结构紧凑， 体积小，运动灵活，响应快，精度高等特点，但回转角度受限制，一般小于270°
机器人手部结构详解
齿轮齿条式手爪
拨杆杠杆式手爪
滑槽式手爪
重力式手爪
2．电磁吸盘(1)：
电磁吸盘的结构：
主要由磁盘、防尘盖、线圈、壳体等组成。
工作原理：
夹持工件：
线圈通电→空气间隙的存在→线圈产生大的电感和启 动电流→周围产生磁场（通电导体一定会在周围产生 磁场）→吸附工件
放开工件：
线圈断电→磁吸力消失→工件落位
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，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。
2．电磁吸盘(2)：
适用范围：
适用于用铁磁材料做成的工件；不适合于 由有色金属和非金属材料制成的工件。
适合于被吸附工件上有剩磁也不影响其工 作性能的工件。
适合于定位精度要求不高的工件。
适合于常温状况下工作。铁磁材料高温下 的磁性会消失。
电磁吸盘图例:
3．真空式吸盘：
构成:
由真空泵、电磁阀、电机和吸盘等构成。
3．手部是一个独立的部件：
工业机器人通常分为三个大的部件： 机身、手臂（含手腕）、手部。手部 对整个机器人完成任务的好坏起着关 键的作用，它直接关系着夹持工件时 的定位精度、夹持力的大小等。
4．手部的通用性比较差：
工业机器人的手部通常是专用装置：一 种手爪往往只能抓住一种或几种在形状、 尺寸、重量等方面相近的工件；一种工 具只能执行一种作业任务。
回转型图例：
压缩弹簧
拉伸弹簧
平动型图例：
动作分解：
作业：
用作图法分析当主 动件左移才处于某 个位置时，手指所 处的位置。
拨杆杠杆式手爪
滑槽式手爪
重力式手爪
2．电磁吸盘(1)：
电磁吸盘的结构：
主要由磁盘、防尘盖、线圈、壳体等组成。
工作原理：
夹持工件：
线圈通电→空气间隙的存在→线圈产生大的电感和启 动电流→周围产生磁场（通电导体一定会在周围产生 磁场）→吸附工件
放开工件：
线圈断电→磁吸力消失→工件落位
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，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。
2．电磁吸盘(2)：
适用范围：
适用于用铁磁材料做成的工件；不适合于 由有色金属和非金属材料制成的工件。
适合于被吸附工件上有剩磁也不影响其工 作性能的工件。
适合于定位精度要求不高的工件。
适合于常温状况下工作。铁磁材料高温下 的磁性会消失。
电磁吸盘图例:
3．真空式吸盘：
构成:
由真空泵、电磁阀、电机和吸盘等构成。
3．手部是一个独立的部件：
工业机器人通常分为三个大的部件： 机身、手臂（含手腕）、手部。手部 对整个机器人完成任务的好坏起着关 键的作用，它直接关系着夹持工件时 的定位精度、夹持力的大小等。
4．手部的通用性比较差：
工业机器人的手部通常是专用装置：一 种手爪往往只能抓住一种或几种在形状、 尺寸、重量等方面相近的工件；一种工 具只能执行一种作业任务。
回转型图例：
压缩弹簧
拉伸弹簧
平动型图例：
动作分解：
作业：
用作图法分析当主 动件左移才处于某 个位置时，手指所 处的位置。
(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
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手指拖持工件时，销子４在弹簧力作用下插 入齿条缺口，保持手指的钩拖状态并可使手 臂携带工件离开原始位置。
在完成钩拖任务后，由电磁铁将销子向外拔 出，手指又呈自由状态，可继续下个工作循 环程序。
(2)有驱动装置
工作原理：
依靠机构内力来平衡工件重力而保 持拖持状态。驱动液压缸５以较小 的力驱动杠杆手指６和７回转，使 手指闭合至拖特工件的位置。
（2) 工具
工具是进行某种作业的专用工具，如喷漆枪、焊具等
2.按手部的抓握原理分 可分为机械手抓（夹持手部）、磁力吸盘和真空吸盘
3.按手指或吸盘数目分
三指手爪 柔性手指手爪
4.按手部的智能化分
(1)普通式手爪。这类手爪不具备传感器。 (2)智能化手爪。这类手爪具备一种或多种传感器，如力传 感器、触觉传感器及滑觉传感器等。
2）传动机构
传动机构：它是向手指传递运动和动力，以实现夹 紧和松开动作的机构。
①回转型传动机构 夹钳式手部中较多的是回转型手部，其手指就是一 队（或几对）杠杆，再同斜楔、滑槽、连杆、齿轮、 蜗轮蜗杆或螺杆等机构组成复合式杠杆传动机构， 来改变传力比、传动比及运动方向等。
斜楔杠杆式
滑槽式杠杆回转型
1）手指
①指端的形状
V型指 尖指
平面指 特形指
②指面型式
根据工件形状、大小及其被夹持部位材质软硬、 表面性质等的不同，手指的指面有光滑指面、齿 型指面和柔选用一般碳素钢和合金结构钢。为使 手指经久耐用，指面可镶嵌硬质合金；高温作业的手指，可选用耐热 钢；在腐蚀性气体环境下工作的手指，可镀铬或进行搪瓷处理，也可 选用耐腐蚀的玻璃钢或聚四氟乙烯。
第三章 机器人的机械结构系统
3.4 机器人的手部机构
1 夹钳式手部
夹钳式是工业机器人最 常用的一种手部形式, 一般夹钳式(由以下几 部分组成: 1)手指 2)传动机构 3)驱动装置 4)支架
夹钳视频
手指: 它是直接与工件5接触的构件。 手部松开和夹紧工件，就是通过手指 的张开和闭合来实现的。一般情况下， 机器人的手部只有两个手指，少数有 三个或多个手指。它们的结构形式常 取决于被夹持工件的形状和特性。
工业机器人的手部用来握持工件或工具的部 分，由于被握持工作的形状、尺寸、重量、 材质及表面状态的不同，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 要求而专门设计的。
一、机器人手部的特点
(1) 手部与手腕相连处可拆卸。
手部与腕部有机械接口
(2) 手部是机器人末端执行器。
可以像人手那样具有手指，也可以不具备手指，可以类人 的手爪，也可以是进行专业作业的工具（焊枪）
四连杆机构平移型手部
直线平移型手部结构
3）驱动装置：
它是向传动机构提供动力的装置。按驱动方式不同有液压、 气动、电动和机械驱动之分。
4）支架：
使手部与机器人的腕或臂相联接。
此外，还有联接和支承元件，他将上述有关部分连成一个 整体。
2 钩托式手部
主要特征是不靠夹紧力来夹持工件，而是利用 手指对工件钩、拖、捧等动作来拖持工件。应用钩 拖方式可降低驱动力的要求，简化手部结构，甚至 可以省略手部驱动装置。
三、机器人的夹持类手部
夹持类手部除常用的夹钳式外，还有脱钩式和弹簧式。 此类手部按其手指夹持工件时的运动方式不同又可分为手指回 转型和指面平移型。
回转型：当手爪夹紧和松开物体时，手指做回转运动。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。 指面平移型：手指与平行四杆机构传动，当手爪夹紧和松开物 体时，手指姿态不变，作平动。
二、机器人手部的分类
1.按手部的用途分类
可分为手爪和工具两大类
1) 手爪：具有一定的通用性，它的主要功能是 抓住工件，握持工件，释放工件。
抓住：在给定的目标位置和期望姿态上抓住工 件，工件在手爪内必须具有可靠的定位；
握持：确保工件在搬运过程中或零件在装配过 程程中定义了的位置和姿态的准确性；
释放：在指定点上除去手爪和工件之间的约束 关系。
3.4 机器人的手部机构
人类的手是最灵活的肢体部分，能完成各种各样的 动作和任务。同样，机器人的手部是完成抓握工作或执 行特定作业的重要部件，也需要有多种结构。
用在工业上的机器人的手一般称之为末端操作器， 它是机器人直接用于抓取和握紧专用工具进行操作的部 件。它具有模仿人手动作的功能，并安装于机器人手臂 的前端。机械手能根据电脑发出的命令执行相应的动作， 不仅是一个执行命令的机构，它还应该具有识别的功能， 也就是“感觉”。
它适用于在水平面内和垂直面内作低速移动的 搬运工作，尤其对大型笨重的工件或结构粗大而质 量较轻且易变形的工件更为有利。
无驱动装置 有驱动装置
Compiled by: Dong Chunli
(1)无驱动装置
工作原理：
手部在臂的带动下向下移动，当手部下降到 一定位置时齿条１下端碰到撞块，臂部继续 下移，齿条便带动齿轮２旋转，手指３即进 入工件钩拖部位。
手指与工件的接触点均在其回转支 点O1、O2的外侧，因此在手指拖持 工件后，工件本身的重量不会使手 指自行松脱。
3 弹簧式手部
弹簧式手部靠弹簧力的作用 将工件夹紧，手部不需要专 用的驱动装置，结构简单。 它的使用特点是工件进入手 指和从手指中取下工件都是 强制进行的。由于弹簧力有 限，故只适用于夹持轻小工 件。
双支点连杆杠杆式
齿条齿轮杠杆式
②平移型传动机构
平移型夹钳式手部是通过手指的指面作直线往复运动或 平面移动来实现张开或闭合动作的，常用于夹持具有平 行平面的工件（如箱体等）。
其结构较复杂，不如回转型应用广泛。
平移型传动机构据其结构，大致可分平面平行移动机构 和直线往复移动机构两种类型。
②平移型传动机构
(3) 手部的通用性比较差。 机器人手部通常是专用的装置， 例如，一种手爪往生只能抓一种或几种在形
状、尺寸、重量相似的工件 (4) 手部是一个独立的部件。
假如把手腕归属于手臂，那么机器人机械 系统的三大件就是机身、手臂和手部(末端执行 器)。
手部对于整个工业机器人来说是完成作业 好坏以及作业柔性好坏的关键部件之一。具有 复杂感知能力的智能化手爪的出现 增加了工业机器人作业的灵活性和可靠性。
在完成钩拖任务后，由电磁铁将销子向外拔 出，手指又呈自由状态，可继续下个工作循 环程序。
(2)有驱动装置
工作原理：
依靠机构内力来平衡工件重力而保 持拖持状态。驱动液压缸５以较小 的力驱动杠杆手指６和７回转，使 手指闭合至拖特工件的位置。
（2) 工具
工具是进行某种作业的专用工具，如喷漆枪、焊具等
2.按手部的抓握原理分 可分为机械手抓（夹持手部）、磁力吸盘和真空吸盘
3.按手指或吸盘数目分
三指手爪 柔性手指手爪
4.按手部的智能化分
(1)普通式手爪。这类手爪不具备传感器。 (2)智能化手爪。这类手爪具备一种或多种传感器，如力传 感器、触觉传感器及滑觉传感器等。
2）传动机构
传动机构：它是向手指传递运动和动力，以实现夹 紧和松开动作的机构。
①回转型传动机构 夹钳式手部中较多的是回转型手部，其手指就是一 队（或几对）杠杆，再同斜楔、滑槽、连杆、齿轮、 蜗轮蜗杆或螺杆等机构组成复合式杠杆传动机构， 来改变传力比、传动比及运动方向等。
斜楔杠杆式
滑槽式杠杆回转型
1）手指
①指端的形状
V型指 尖指
平面指 特形指
②指面型式
根据工件形状、大小及其被夹持部位材质软硬、 表面性质等的不同，手指的指面有光滑指面、齿 型指面和柔选用一般碳素钢和合金结构钢。为使 手指经久耐用，指面可镶嵌硬质合金；高温作业的手指，可选用耐热 钢；在腐蚀性气体环境下工作的手指，可镀铬或进行搪瓷处理，也可 选用耐腐蚀的玻璃钢或聚四氟乙烯。
第三章 机器人的机械结构系统
3.4 机器人的手部机构
1 夹钳式手部
夹钳式是工业机器人最 常用的一种手部形式, 一般夹钳式(由以下几 部分组成: 1)手指 2)传动机构 3)驱动装置 4)支架
夹钳视频
手指: 它是直接与工件5接触的构件。 手部松开和夹紧工件，就是通过手指 的张开和闭合来实现的。一般情况下， 机器人的手部只有两个手指，少数有 三个或多个手指。它们的结构形式常 取决于被夹持工件的形状和特性。
工业机器人的手部用来握持工件或工具的部 分，由于被握持工作的形状、尺寸、重量、 材质及表面状态的不同，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 要求而专门设计的。
一、机器人手部的特点
(1) 手部与手腕相连处可拆卸。
手部与腕部有机械接口
(2) 手部是机器人末端执行器。
可以像人手那样具有手指，也可以不具备手指，可以类人 的手爪，也可以是进行专业作业的工具（焊枪）
四连杆机构平移型手部
直线平移型手部结构
3）驱动装置：
它是向传动机构提供动力的装置。按驱动方式不同有液压、 气动、电动和机械驱动之分。
4）支架：
使手部与机器人的腕或臂相联接。
此外，还有联接和支承元件，他将上述有关部分连成一个 整体。
2 钩托式手部
主要特征是不靠夹紧力来夹持工件，而是利用 手指对工件钩、拖、捧等动作来拖持工件。应用钩 拖方式可降低驱动力的要求，简化手部结构，甚至 可以省略手部驱动装置。
三、机器人的夹持类手部
夹持类手部除常用的夹钳式外，还有脱钩式和弹簧式。 此类手部按其手指夹持工件时的运动方式不同又可分为手指回 转型和指面平移型。
回转型：当手爪夹紧和松开物体时，手指做回转运动。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。 指面平移型：手指与平行四杆机构传动，当手爪夹紧和松开物 体时，手指姿态不变，作平动。
二、机器人手部的分类
1.按手部的用途分类
可分为手爪和工具两大类
1) 手爪：具有一定的通用性，它的主要功能是 抓住工件，握持工件，释放工件。
抓住：在给定的目标位置和期望姿态上抓住工 件，工件在手爪内必须具有可靠的定位；
握持：确保工件在搬运过程中或零件在装配过 程程中定义了的位置和姿态的准确性；
释放：在指定点上除去手爪和工件之间的约束 关系。
3.4 机器人的手部机构
人类的手是最灵活的肢体部分，能完成各种各样的 动作和任务。同样，机器人的手部是完成抓握工作或执 行特定作业的重要部件，也需要有多种结构。
用在工业上的机器人的手一般称之为末端操作器， 它是机器人直接用于抓取和握紧专用工具进行操作的部 件。它具有模仿人手动作的功能，并安装于机器人手臂 的前端。机械手能根据电脑发出的命令执行相应的动作， 不仅是一个执行命令的机构，它还应该具有识别的功能， 也就是“感觉”。
它适用于在水平面内和垂直面内作低速移动的 搬运工作，尤其对大型笨重的工件或结构粗大而质 量较轻且易变形的工件更为有利。
无驱动装置 有驱动装置
Compiled by: Dong Chunli
(1)无驱动装置
工作原理：
手部在臂的带动下向下移动，当手部下降到 一定位置时齿条１下端碰到撞块，臂部继续 下移，齿条便带动齿轮２旋转，手指３即进 入工件钩拖部位。
手指与工件的接触点均在其回转支 点O1、O2的外侧，因此在手指拖持 工件后，工件本身的重量不会使手 指自行松脱。
3 弹簧式手部
弹簧式手部靠弹簧力的作用 将工件夹紧，手部不需要专 用的驱动装置，结构简单。 它的使用特点是工件进入手 指和从手指中取下工件都是 强制进行的。由于弹簧力有 限，故只适用于夹持轻小工 件。
双支点连杆杠杆式
齿条齿轮杠杆式
②平移型传动机构
平移型夹钳式手部是通过手指的指面作直线往复运动或 平面移动来实现张开或闭合动作的，常用于夹持具有平 行平面的工件（如箱体等）。
其结构较复杂，不如回转型应用广泛。
平移型传动机构据其结构，大致可分平面平行移动机构 和直线往复移动机构两种类型。
②平移型传动机构
(3) 手部的通用性比较差。 机器人手部通常是专用的装置， 例如，一种手爪往生只能抓一种或几种在形
状、尺寸、重量相似的工件 (4) 手部是一个独立的部件。
假如把手腕归属于手臂，那么机器人机械 系统的三大件就是机身、手臂和手部(末端执行 器)。
手部对于整个工业机器人来说是完成作业 好坏以及作业柔性好坏的关键部件之一。具有 复杂感知能力的智能化手爪的出现 增加了工业机器人作业的灵活性和可靠性。