工业机器人结构设计

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No.16
2.2.1 钳爪式手部的设计
17 No.17
2.2.1 钳爪式手部的设计
钳爪式手部的组成
一般的钳爪式手部由以下三部分组成： 手指： 传动机构： 驱动装置：
此外，还有连接和支撑元件，将上述各 部分连接成一个整体，以及实现手部与 机器人的腕部的连接。
18 No.18
2.2.1 钳爪式手部的设计
KUKA公司的工业机器人在工作
3 No.3
2.1 机器人本体的基本结构
二、机器人本体基本结构特点：
1、可以简化成各连杆首尾相接、 末端无约束的开式连杆系，连杆 系末端自由且无支承，这决定了 机器人的结构刚度不高，并随连 杆系在空间位姿的变化而变化。
4 No.4
2.1 机器人本体的基本结构
二、机器人本体基本结构特点：
第2章 机器人结构设计基础
2.1 本体基本结构 2.2 手部设计 2.3 腕部设计 2.4 臂部设计 2.5 缓冲与定位 2.6 行走机构
1
No.1
2.1 机器人本体的基本结构
一、机器人本体基本结构组成：
1、传动部件 2、机身及行走机构 3、臂部 4、腕部 5、手部
2 No.2
2.1 机器人本体的基本结构
2.2.1 钳爪式手部的设计
二、传动机构——回转型传动机构
齿条齿轮杠杆式手部
23 No.23
2.2.1 钳爪式手部的设计
二、传动机构——平移型传动机构
直线平移型手部
24 No.24
2.2.1 钳爪式手部的设计
二、传动机构——平移型传动机构
四连杆机构平移型手部
25 No.25
2.2.1 钳爪式手部的设计
6 No.6
2.1 机器人本体的基本结构
二、机器人本体基本结构特点：
4、连杆系的受力状态、刚度条 件和动态性能都是随位姿的变化 而变化的，因此，极容易发生振 动或出现其他不稳定现象。
7 No.7
2.1 机器人本体的基本结构
二、机器人本体基本结构特点：
↑工作负载与自重的比值 ↑静、动态刚度 → ↑定位精度、跟踪精度 → ↓控制系统的要求、造价 → ↑机械系统设计的灵活性 ↑固有频率 → 避开工作频率 → ↑系统的稳定性
2、开式连杆系中的每根连杆都 具有独立的驱动器，属于主动连 杆系，连杆的运动各自独立，不 同连杆的运动之间没有依从关系， 运动灵活。
5 No.5
2.1 机器人本体的基本结构
二、机器人本体基本结构特点：
3、连杆驱动扭矩的顺态过程在 时域中的变化非常复杂，且和执 行器反馈信号有关。连杆的驱动 属于伺服控制型，因而对机械传 动系统的刚度、间隙和运动精度 都有较高的要求。
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
30 No.30
2.2.1 钳爪式手部的设计
四、钳爪式手部结构举例以及夹紧力的分析计算
手部机构的结构型式不同，其特点也 各不相同，下面仅举几个结构实例及其 夹紧力的计算公式供设计时参考。钳爪 式手部机构夹持工件的夹紧力是通过驱 动装置(液压、气动或电动)所产生的驱 动力经过手部机构的传递而产生的。
10 No.10
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
11 No.11
2.2 手部设计
新松的装配机器人
12 No.12
2.2 手部设计
2.2.1 钳爪式手部的设计 2.2.2 吸盘式手部的设计 2.2.3 类人机器人的手部
——关节式手指
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No.13
2.2 手部设计
二、传动机构——其它结构型式
3
1
2
1-齿条 2-齿轮 3-工件 齿轮齿条移动式手爪
26 No.26
二、传动机构——其它结构型式
百度文库重力式手爪
27 No.27
二、传动机构——其它结构型式
拨杆杠杆式钳爪
28 No.28
二、传动机构——其它结构型式
内撑式三指钳爪
29 No.29
2.2.1 钳爪式手部的设计
注：①AB＝DE，DB＝AE，L＝BC杆长，l＝AB杆长； ②两手指保持平行；③当α角较小时，可获得较大的力比。
平行连杆杠杆式手部结构
33 No.33
2.2.1 钳爪式手部的设计
四、钳爪式手部结构及其夹紧力的计算公式举例
一、手指
19 No.19
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
20 No.20
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
21 No.21
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
22 No.22
习题：设计一手部结构， 用来抓取盘中的苹果。 要求：画出结构，并给出 关键尺寸。说明其驱动方 式及计算增力比N/P。
14 No.14
2.2.1 钳爪式手部的设计
机器人的手部是重要的执行机构。从其功 能和形态上看，它可分为工业机器人的手部和 类人机器人的手部。前者应用较多，也比较成 熟，后者正处于深入研究阶段。
8 No.8
2.1 机器人本体的基本结构
三、机器人本体材料的选择：
1、材料选择的 基本要求： 强度高 弹性模量大 重量轻 阻尼大 材料经济性
9 No.9
2.1 机器人本体的基本结构
三、机器人本体材料的选择：
1、机器人常用材料： 碳素结构钢和合金结构钢（广泛采用） 铝、铝合金及其他轻合金材料（重量轻） 纤维增强合金（较高的 E/ρ比） 陶瓷 纤维增强复合材料（高阻尼） 粘弹性大阻尼材料
工业机器人的手部是用来抓取工件或工具的 部件。由于被抓取的工件的形状、尺寸、重量、 材质等的不同，手部的结构也是多种多样的， 大部分的手部结构是根据特定的工件要求而专 门设计的。各种手部的工作原理不同，结构型 式各异。常用的手部按其握持原理的不同可分 为两类，即钳爪式和吸附式。
15 No.15
2.2 手部设计
31 No.31
2.2.1 钳爪式手部的设计
四、钳爪式手部结构及其夹紧力的计算公式举例
N
N
P
N=P/2
注：①两手指平移 ②增力比（N/P）小
齿轮齿条式手部结构
32 No.32
2.2.1 钳爪式手部的设计
四、钳爪式手部结构及其夹紧力的计算公式举例
α
γB A β
P
C
EN
N
N=PLcos(α+β+γ)/(2lsinαcosβ)