機(jī)器人手部結(jié)構(gòu)詳解ppt課件

機(jī)器人手部結(jié)構(gòu) 主講周蘭 引言 工業(yè)機(jī)器人的手部也叫末端操作器 它直接裝在工業(yè)機(jī)器人的手腕上用于夾持工件或讓工具按照規(guī)定的程序完成指定的工作 一 手部的特點(diǎn) 1 手部與手腕相連處可拆卸 手部與手腕處有可拆卸的機(jī)械接口 根據(jù)夾持對(duì)象的不同 手部結(jié)構(gòu)會(huì)有差異 通常一個(gè)機(jī)器人配有多個(gè)手部裝置或工具 因此要求手部與手腕處的接頭具有通用性和互換性 手部可能還有一些電 氣 液的接口 由于手部的驅(qū)動(dòng)方式不同造成 對(duì)這些部件的接口一定要求具有互換性 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 也可以是專用工具 末端操作器圖例 1 每個(gè)手指有三個(gè)或四個(gè)關(guān)節(jié) 技術(shù)關(guān)鍵是手指之間的協(xié)調(diào)控制 末端操作器圖例 2 3 手部是一個(gè)獨(dú)立的部件 工業(yè)機(jī)器人通常分為三個(gè)大的部件 機(jī)身 手臂 含手腕 手部 手部對(duì)整個(gè)機(jī)器人完成任務(wù)的好壞起著關(guān)鍵的作用 它直接關(guān)系著夾持工件時(shí)的定位精度 夾持力的大小等 4 手部的通用性比較差 工業(yè)機(jī)器人的手部通常是專用裝置 一種手爪往往只能抓住一種或幾種在形狀 尺寸 重量等方面相近的工件 一種工具只能執(zhí)行一種作業(yè)任務(wù) 二 手部的設(shè)計(jì)要求 具有足夠的夾持力 保證適當(dāng)?shù)膴A持精度 手指應(yīng)能順應(yīng)被夾持工件的形狀 應(yīng)對(duì)被夾持工件形成所要求的約束 考慮手部自身的大小 形狀 機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)自由度 主要是根據(jù)作業(yè)對(duì)象的大小 形狀 位置 姿態(tài) 重量 硬度和表面質(zhì)量等來(lái)綜合考慮 智能化手部還應(yīng)配有相應(yīng)的傳感器 由于感知手爪和物體之間的接觸狀態(tài) 物體表面狀況和夾持力的大小等 以便根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行調(diào)整等 三 手部的構(gòu)成 主要有手指 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成 四 手部的分類 1 按用途分 手爪 具有一定的通用性 主要功能是 抓住工件 握持工件 釋放工件 抓住 在給定的目標(biāo)位置和期望姿態(tài)上抓住工件 工件必須有可靠的定位 保持工件和手爪之間的準(zhǔn)確的相對(duì)位置關(guān)系 以保持機(jī)器人后續(xù)作業(yè)的準(zhǔn)確性 握住 確保工件在搬運(yùn)過(guò)程中或零件裝配過(guò)程中定義了的位置和姿態(tài)的準(zhǔn)確性 釋放 在指定位置結(jié)束手部和工件之間的約束關(guān)系 工具 進(jìn)行作業(yè)的專用工具 工件的定位和夾緊 F 2 按夾持方式分 外夾式 手部與被夾件的外表面相接觸 內(nèi)撐式 手部與工件的內(nèi)表面相接觸 內(nèi)外夾持式 手部與工件的內(nèi) 外表面相接觸 夾持方式圖例 Z X Y 3 按手爪的運(yùn)動(dòng)形式分 回轉(zhuǎn)型 當(dāng)手爪夾緊和松開(kāi)物體時(shí) 手指作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 當(dāng)被抓物體的直徑大小變化時(shí) 需要調(diào)整手爪的位置才能保持物體的中心位置不變 平動(dòng)型 手指由平行四桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng) 當(dāng)手爪夾緊和松開(kāi)物體時(shí) 手指姿態(tài)不變 作平動(dòng) 平移型 當(dāng)手爪夾緊和松開(kāi)工件時(shí) 手指作平移運(yùn)動(dòng) 并保持夾持中心的固定不變 不受工件直徑變化的影響 回轉(zhuǎn)型圖例 壓縮彈簧 拉伸彈簧 平動(dòng)型圖例 動(dòng)作分解 作業(yè) 用作圖法分析當(dāng)主動(dòng)件左移才處于某個(gè)位置時(shí) 手指所處的位置 平移型圖例 該絲桿的螺紋具有什么特點(diǎn) 此時(shí)手部是張開(kāi)還是合攏 4 按夾持原理分 手指式 外夾式 內(nèi)撐式 內(nèi)外夾持式 平移式 平動(dòng)式 旋轉(zhuǎn)式 二指式 多指式 單關(guān)節(jié)式 多關(guān)節(jié)式 吸盤(pán)式 負(fù)壓吸盤(pán) 真空式 噴氣式 擠氣式 磁力吸盤(pán) 永磁吸盤(pán) 電磁吸盤(pán) 五 典型結(jié)構(gòu) 1 機(jī)械式手爪結(jié)構(gòu) 氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)手爪 氣缸驅(qū)動(dòng)活塞平移 齒條移動(dòng) 扇形齒輪擺動(dòng) 連桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng) 手爪平動(dòng)其它四種機(jī)械式手爪機(jī)構(gòu) 氣動(dòng)手爪圖例 問(wèn)題 1 分析手部的運(yùn)動(dòng) 2 手部作的是什么類型運(yùn)動(dòng) 機(jī)械手爪圖例 齒輪齒條式手爪 重力式手爪 滑槽式手爪 撥桿杠桿式手爪 2 電磁吸盤(pán) 1 電磁吸盤(pán)的結(jié)構(gòu) 主要由磁盤(pán) 防塵蓋 線圈 殼體等組成 工作原理 夾持工件 線圈通電 空氣間隙的存在 線圈產(chǎn)生大的電感和啟動(dòng)電流 周圍產(chǎn)生磁場(chǎng) 通電導(dǎo)體一定會(huì)在周圍產(chǎn)生磁場(chǎng) 吸附工件放開(kāi)工件 線圈斷電 磁吸力消失 工件落位 2 電磁吸盤(pán) 2 適用范圍 適用于用鐵磁材料做成的工件 不適合于由有色金屬和非金屬材料制成的工件 適合于被吸附工件上有剩磁也不影響其工作性能的工件 適合于定位精度要求不高的工件 適合于常溫狀況下工作 鐵磁材料高溫下的磁性會(huì)消失 電磁吸盤(pán)圖例 3 真空式吸盤(pán) 構(gòu)成 由真空泵 電磁閥 電機(jī)和吸盤(pán)等構(gòu)成 工作原理 形成真空吸附工件 電機(jī) 真空泵 3 電磁閥左側(cè) 從吸盤(pán)5處抽氣釋放工件 電機(jī) 泵停轉(zhuǎn) 大氣經(jīng)6 口 4 電磁閥左側(cè) 3 電磁閥右側(cè) 送氣至吸盤(pán)5處 真空吸盤(pán)控制系統(tǒng)圖例 1DT 2DT 真空吸盤(pán)結(jié)構(gòu)圖例 4 自適應(yīng)吸盤(pán) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 該吸盤(pán)具有一個(gè)球關(guān)節(jié) 使吸盤(pán)能傾斜自如 適應(yīng)工件表面傾角的變化 5 異形吸盤(pán) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 可用來(lái)吸附雞蛋 錐頸瓶等物件 擴(kuò)大了真空吸盤(pán)在機(jī)器人上的應(yīng)用 6 噴氣式吸盤(pán) 工作原理 壓縮空氣進(jìn)入噴嘴后 利用伯努利效應(yīng) 當(dāng)壓縮空氣剛進(jìn)入時(shí) 由于噴嘴口逐漸縮小 致使氣流速度逐漸增加 當(dāng)管路截面收縮到最小處時(shí) 氣流速度達(dá)到臨界速度 然后噴嘴管路的截面逐漸增加 使與橡膠皮碗相連的吸氣口處 造成很高的氣流速度而形成負(fù)壓 應(yīng)用 在工廠一般都有空壓站 噴氣式吸盤(pán)在工廠得到廣泛的應(yīng)用 噴氣式吸盤(pán)圖例 7 擠氣式吸盤(pán) 主要構(gòu)成 吸盤(pán)架 壓蓋 密封墊 吸盤(pán)工作原理 擠氣式吸盤(pán)工作原理圖 六 手部結(jié)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例 1 平行指手爪機(jī)構(gòu) 工作原理 回轉(zhuǎn)動(dòng)力源1和6驅(qū)動(dòng)構(gòu)件2和5順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 通過(guò)平行四邊形機(jī)構(gòu)帶動(dòng)手指3和4作平動(dòng) 夾緊或釋放工件 2 設(shè)有檢測(cè)開(kāi)關(guān)的手爪裝置 工作原理 手爪裝有限位開(kāi)關(guān)5和7 在指爪4沿垂直方