机器人手部结构详解
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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。
简单描述机器人手部结构的基本形式
一、机器人手部结构的基本形式在机器人技术领域，机器人手部结构是非常重要的组成部分，它直接影响着机器人在不同场景下的灵活性和功能性。
简单来说，机器人手部结构的基本形式包括指关节、腕关节和手掌等部分。
这些部分共同构成了机器人手部的基本结构，可以让机器人实现不同程度的灵活和复杂动作。
1. 指关节指关节是机器人手部结构中非常重要的一部分，它主要由指骨和关节组成。
机器人手部通常会有多个指关节，每个指关节通常都具有弯曲和伸直的功能。
这种设计可以让机器人手部更好地模拟人类手部的动作，具有更高的灵活性和精准度。
指关节的设计可以让机器人实现握取、抓取、放置等动作，从而更好地适应不同的操作场景。
2. 腕关节腕关节是连接机器人手部和机器人手臂的重要部分。
它可以让机器人手部在三维空间内进行自由度的转动和灵活的运动。
腕关节的设计可以让机器人手部更好地适应复杂的操作环境，实现更广泛的操作范围和更多样化的动作。
腕关节的设计也直接影响着机器人手部的力学性能和稳定性，是机器人手部结构中不可或缺的一部分。
3. 手掌手掌是机器人手部结构中的末端部分，它直接和外界环境进行接触和交互。
机器人手掌通常会设计成有感知和反馈功能的结构，可以实现对外界物体的感知和控制。
手掌的设计可以让机器人实现更精细和复杂的动作，如抓取物体、搬运物品等。
手掌的设计也是机器人手部结构中非常注重的部分，可以直接影响着机器人手部的抓取力和稳定性。
二、机器人手部结构的发展趋势随着人工智能和机器人技术的不断发展，机器人手部结构也在不断创新和改进。
未来，机器人手部结构的发展趋势主要包括以下几个方面：1. 柔性化设计未来的机器人手部结构将更加注重柔性化设计，使得机器人手部可以更好地适应不同形状、大小和硬度的物体。
柔性化设计可以让机器人手部具有更好的适应性和灵活性，从而实现更多样化的操作和任务。
2. 多功能化应用未来的机器人手部结构将更加注重多功能化应用，使得机器人手部可以实现更多样化和复杂化的功能。
机器人手部结构详解
工具：进行作业的专用工具。
工件的定位和夹紧：
F
2．按夹持方式分：
外夹式：
手部与被夹件的外表面相接触。 手部与工件的内表面相接触。
内撑式：
内外夹持式：
手部与工件的内、外表面相接触。
夹持方式图例：
Y
X Z
3．按手爪的运动形式分：
回转型：
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。 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。 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。
应用：
喷气式吸盘图例：
7．挤气式吸盘：
主要构成：
吸盘架、压盖、 密封垫、吸盘
工作原理：
挤气式吸盘工作原理图：
六、手部结构的应用实例
1．平行指手爪机构：
工作原理：
回转动力源1和6 驱动构件2和5顺 时针或逆时针旋 转，通过平行四 边形机构带动手 指3和4作平动， 夹紧或释放工件。
齿轮齿条式手爪重力式手爪滑槽式手爪拨杆杠杆式手爪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适用于用铁磁材料做成的工件
机器人手部结构
主讲 周兰
引言：
工业机器人的手部也叫末端操作器， 它直接装在工业机器人的手腕上用于 夹持工件或让工具按照规定的程序完 成指定的工作。
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。
机器手爪结构
２．吸附类
(1)气吸式
气吸式手部是工业机器人常用的一种吸持工件的装置。它 由吸盘（一个或几个）、吸盘架及进排气系统组成，具有结构 简单、重量轻、使用方便可靠等优点。广泛应用于非金属材料 （如板材、纸张、玻璃等物体）或不可有剩磁的材料的吸附。
气吸式手部的另一个特点是对工件表面没有损伤，且对被 吸持工件预定的位置精度要求不高；但要求工件上与吸盘接触 部位光滑平整、清洁，被吸工件材质致密，没有透气空隙。
(1)夹钳式
夹钳式是工业机器人 最常用的一种手部形 式,一般夹钳式(见图213所示)由以下几部分 组成:
1)手指
2)传动机构 3)驱动装置 4)支架
(1)夹钳式
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。
气吸式手部是利用吸盘内的压力与大气压之间的压力差而 工作的。按形成压力差的方法，可分为真空气吸、气流负压气 吸、挤压排气负压气吸。
(1)气吸式
(2)磁吸式 磁吸式手部是利用永久磁铁或电磁铁通电 后产生的磁力来吸附工件的，其应用较广。磁 吸式手部与气吸式手部相同，不会破坏被吸收 表面质量。磁吸收式手部比气吸收式手部优越 的方面是：有较大的单位面积吸力，对工件表 面粗糙度及通孔、沟槽等无特殊要求。
３.仿人机器人的手部
目前，大部分工业机器人的手部只有２个 手指，而且手指上一般没有关节。因此取料不 能适应物体外形的变化，不能使物体表面承受 比较均匀的夹持力，因此无法满足对复杂形状、 不同材质的物体实施夹持和操作。为了提高机 器人手部和手腕的操作能力、灵活性和快速反 应能力，使机器人能像人手一样进行各种复杂 的作业，就必须有一个运动灵活、动作多样的 灵巧手，即仿人手。
第三章3.4机器人手部结构
第三章机器人的机械结构系统3.4机器人手部结构【内容提要】本课主要学习工业机器人手部结构。
介绍机器人手部的特点、手部分类、夹持类手部、吸附式手部、仿人手机器人手部。
知识要点：✓机器人手部的特点✓机器人手部分类✓夹持手部✓吸附式手部✓仿人手机器人手部重点：✓掌握机器人手部分类✓掌握机器人夹持手部✓掌握机器人吸附式手部难点：✓机器人手部分类✓夹持手部✓吸附式手部关键字：✓手部、夹持手部、吸附式手部【本课内容相关资料】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件或执行特定作业的重要部件，也需要有多种结构。
机器人的手部也叫做末端执行器，它是装在机器人腕部上，直接抓握工件或执行作业的部件。
人的手有两种定义：一种是医学上把包括上臂、腕部在内的整体叫做手；另一种是把手掌和手指部分叫做手。
机器人的手部接近于后一种定义。
机器人的手部是最重要的执行机构，从功能和形态上看，它可分为工业机器人的手部和仿人机器人的手部。
目前，前者应用较多，也比较成熟。
工业机器人的手部是用来握持工件或工具的部件。
由于被握持工件的形状、尺寸、重量、材质及表面状态的不同，手部结构是多种多样的。
大部分的手部结构都是根据特定的工件要求而专门设计的。
3.4.1机器人手部的特点1.机器人手部的特点（1）手部与腕部相连处可拆卸手部与腕部有机械接口，也可能有电、气、液接头。
工业机器人作业对象不同时，可以方便地拆卸和更换手部。
（2）手部是机器人末端执行器它可以像人手那样具有手指，也可以不具备手指；可以是类人的手爪，也可以是进行专业作业的工具，比如装在机器人腕部上的喷漆枪、焊接工具等。
（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，一种手爪往往只能抓握一种或几种在形状、尺寸、重量等方面相近似的工件；一种工具只能执行一种作业任务。
2.机器人手部的性质机器人手部是—个独立的部件。
假如把腕部归属于手臂，那么机器人机械系统三大件就是机身、手臂和手部。
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
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。
A
4
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。
A
5
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。
A
6
末端操作器图例（2）：
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
A
27
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。
A
10
三、手部的构成
主要有手指、驱动机构和传动机构组成。
A
11
四、手部的分类
A
12
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、释放工件。
抓住：在给定的目标位置和期望姿态上抓住工件，
工件必须有可靠的定位，保持工件和手爪之间的准 确的相对位置关系，以保持机器人后续作业的准确 性。 握住：确保工件在搬运过程中或零件装配过程中定 义了的位置和姿态的准确性。 释放：在指定位置结束手部和工件之间的约束关系。
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。
A
34
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。
A
4
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。
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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。
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末端操作器图例（2）：
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
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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。
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三、手部的构成
主要有手指、驱动机构和传动机构组成。
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四、手部的分类
A
12
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、释放工件。
抓住：在给定的目标位置和期望姿态上抓住工件，
工件必须有可靠的定位，保持工件和手爪之间的准 确的相对位置关系，以保持机器人后续作业的准确 性。 握住：确保工件在搬运过程中或零件装配过程中定 义了的位置和姿态的准确性。 释放：在指定位置结束手部和工件之间的约束关系。
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。
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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。
机器人手部结构与应用实例
机器人手部结构 和应用实例
机器人手部结构和应用实例
引言：
工业机器人的手部也叫末端操作器， 它直接装在工业机器人的手腕上用于 夹持工件或让工具按照规定的程序完 成指定的工作。
机器人手部结构和应用实例
一、手部的特点
机器人手部结构和应用实例
1．手部与手腕相连处可拆卸：
手部与手腕处有可拆卸的机械接口： ，因此要求手部与手腕处 的接头具有通用性和互换性。
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
机器人手部结构和应用实例
2．电磁吸盘(2)：
机器人手部结构和应用实例
末端操作器图例（2）：
机器人手部结构和应用实例
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。
机器人手部结构和应用实例
4．手部的通用性比较差：
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。
机器人手部结构和应用实例
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。
机器人手部结构和应用实例
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。
构成:
由真空泵、电磁阀、电机和吸盘等构成。
机器人手部结构和应用实例
引言：
工业机器人的手部也叫末端操作器， 它直接装在工业机器人的手腕上用于 夹持工件或让工具按照规定的程序完 成指定的工作。
机器人手部结构和应用实例
一、手部的特点
机器人手部结构和应用实例
1．手部与手腕相连处可拆卸：
手部与手腕处有可拆卸的机械接口： ，因此要求手部与手腕处 的接头具有通用性和互换性。
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
机器人手部结构和应用实例
2．电磁吸盘(2)：
机器人手部结构和应用实例
末端操作器图例（2）：
机器人手部结构和应用实例
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。
机器人手部结构和应用实例
4．手部的通用性比较差：
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。
机器人手部结构和应用实例
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。
机器人手部结构和应用实例
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。
构成:
由真空泵、电磁阀、电机和吸盘等构成。
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。
工业机器人技术机器人手部结构
工业机器人技术机器人手部结构随着工业自动化的发展，越来越多的企业开始采用工业机器人来完成各种工作任务。
而机器人手部结构是机器人的关键组成部分之一，它直接影响着机器人的灵活性、精确性和稳定性。
因此，研究和设计高性能机器人手部结构是非常重要的。
机器人手部结构主要包括机器人手臂、手指和手腕三个部分。
下面我将逐一介绍这三个部分的结构和功能。
首先是机器人手臂。
机器人手臂是机器人手部结构的基础，它连接着机器人的身体和手指，起到支撑和移动手指的作用。
机器人手臂通常由多个关节和连接件组成，可以在一定范围内进行自由运动。
根据机器人的需求和任务，手臂的长度和关节数可以有所不同。
同时，机器人手臂的材料也需要具备一定的刚性和韧性，以承受较大的载荷。
其次是机器人手指。
机器人手指是机器人手部结构的“手”，负责抓取、夹持和放置物体。
机器人手指一般由指节、指骨和指关节组成，通过关节的运动实现手指的伸缩、曲率和旋转。
为了保证机器人手指的精确性和稳定性，手指的设计需要考虑力触觉和位置控制等方面。
此外，机器人手指的表面覆盖材料也需要具备一定的抓握性能，以适应不同形状和材质的物体。
最后是机器人手腕。
机器人手腕起到连接机器人手臂和手指的作用，它能够使手指在多个平面上进行旋转和倾斜。
机器人手腕通常由多个旋转关节和连接件组成，通过关节的运动使机器人手指更加灵活。
为了增加机器人手腕的力矩和刚度，通常会采用外部传动装置来提高机器人手腕的精确性和控制能力。
在工业机器人的应用中，机器人手部结构的设计和研究涉及到多学科的知识，包括机械工程、电子工程和控制工程等。
目前，一些先进的机器人手部结构开始采用柔性和可变形材料，以适应更加复杂和多样化的工作环境。
同时，机器人手部结构的智能化和感知能力也成为了研究的热点。
总之，机器人手部结构是工业机器人的核心组成部分，它直接决定了机器人的灵活性、精确性和稳定性。
随着技术的不断进步，机器人手部结构将会变得更加复杂和智能化，为工业自动化带来更多的便利和效益。
(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。
机器人手部结构详解及大量结构图
回转型图例
平动型图例
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。
平移型图例
⏹手指式：
⏹外夹式、内撑式、内外夹持式。
⏹平移式、平动式、旋转式。
⏹二指式、多指式。
⏹单关节式、多关节式。
⏹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。
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。
回转动力源1和6驱动构件2和5顺时针或逆时针旋转，通过平行四边形机构带动手指3和4作平动，夹紧或释放工件。
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。
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机器人手部结构详解
2．手部是末端操作器： ．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）：
3．手部是一个独立的部件： ．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： 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。
机器人手部结构
主讲 周兰
引言：
工业机器人的手部也叫末端操作器， 它直接装在工业机器人的手腕上用于 夹持工件或让工具按照规定的程序完 成指定的工作。
一、手部的特点
1．手部与手腕相连处可拆卸： ．手部与手腕相连处可拆卸：
手部与手腕处有可拆卸的机械接口： 手部与手腕处有可拆卸的机械接口 ： 根据夹持对象的不同，手部结构会有 差异，通常一个机器人配有多个手部 装置或工具，因此要求手部与手腕处 的接头具有通用性和互换性。 手部可能还有一些电、 液的接口： 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．电磁吸盘(2)： ．电磁吸盘 ：
适用范围： 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： ．真空式吸盘：
平移型图例：
此时手部是张开还是合拢？
该丝杆的螺纹具有什么特点？
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。
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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。
应用：
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。
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电磁吸盘图例:
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3．真空式吸盘：
构成:
由真空泵、电磁阀、电机和吸盘等构成。
工作原理：
形成真空吸附工件：
电机→真空泵→3＃电磁阀左侧→从吸盘5处抽 气
释放工件：
电机、泵停转→大气经6＃口→ 4＃电磁阀左侧 → 3＃电磁阀右侧→送气至吸盘5处
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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。
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五、典型结构
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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：
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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？
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末端操作器图例（2）：
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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。
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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。
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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。
考虑手部自身的大小、形状、机构和运动自由度：
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。
智能化手部还应配有相应的传感器：
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。
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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。
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5
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。
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。
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三、手部的构成
主要有手指、驱动机构和传动机构组成。
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四、手部的分类
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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、释放工件。
抓住：在给定的目标位置和期望姿态上抓住工件，
2．按夹持方式分：
外夹式：
手部与被夹件的外表面相接触。
内撑式：
手部与工件的内表面相接触。
内外夹持式：
手部与工件的内、外表面相接触。
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夹持方式图例：
Y
X Z
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3．按手爪的运动形式分：
回转型：
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。
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回转型图例：
压缩弹簧
拉伸弹簧
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18
平动型图例：
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动作分解：
作业：
工件必须有可靠的定位，保持工件和手爪之间的准 确的相对位置关系，以保持机器人后续作业的准确 性。
握住：确保工件在搬运过程中或零件装配过程中定 义了的位置和姿态的准确性。
释放：在指定位置结束手部和工件之间的约束关系。
工具：进行作业的专用工具。
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工件的定位和夹紧：
F
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机器人手部结构
主讲 周兰
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1
引言：
工业机器人的手部也叫末端操作器， 它直接装在工业机器人的手腕上用于 夹持工件或让工具按照规定的程序完 成指定的工作。
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2
一、手部的特点
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3
1．手部与手腕相连处可拆卸：
手部与手腕处有可拆卸的机械接口： 根据夹持对象的不同，手部结构会有 差异，通常一个机器人配有多个手部 装置或工具，因此要求手部与手腕处 的接头具有通用性和互换性。
放开工件：
线圈断电→磁吸力消失→工件落位
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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。
真空吸盘控制系统图例：
1DT 2DT
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真空吸盘结构图例：
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32
4．自适应吸盘：
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。
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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。
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25
机械手爪图例：
齿轮齿条式手爪
拨杆杠杆式手爪
滑槽式手爪
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重力式手爪
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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
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喷气式吸盘图例：
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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。
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平移型图例：
此时手部是张开还是合拢？
该丝杆的螺纹具有什么特点？
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4．按夹持原理分：
手指式：
外夹式、内撑式、内外夹持式。 平移式、平动式、旋转式。 二指式、多指式。 单关节式、多关节式。
吸盘式：