一种可调式机械手末端执行器的结构设计

简析机器人末端执行器的设计要求和结构分类( 1 ) 设计要求1.无论是夹持式还是吸附式，机器人的末端执行器还需要有满足作业所需要的重复精度。

工业机器人末端执行器（抓手）2.应该尽可能的使机器人末端执行器的结构简单并且且紧凑，质量轻，以减轻手臂的负荷。

专用较通用的机器人末端执行器结构较简单，但工作效率高，而且能够完成各种作业，而对于“万能”末端执行器来说可能会带来结构较复杂，费用昂贵等缺点，因此提倡设计使用可快速更换的系列化的且通用化的专用机器人末端执行器。

末端执行器的要素、特征、参数的联系见下图。

末端执行器的要素特征参数末端执行器要素1.机构形式2.抓取方式3.抓取力4.驱动装置及控制物件特征质量、外形、重心位置、尺寸大小、尺寸公差、表面状态、材质、强度操作参数操作空间环境，操作准确度，操作速度和加速度，夹持时间( 2 ) 结构分类上下料工业机器人中所应用的机械夹持式末端执行器多为双指头爪式，如果按手指的运动来分可以分为平移型和回转型。

若按照机械夹持方式来分可以分为外夹式和内撑式，若按照机械结构特性来进行分类的话，可以分为电动（电磁）式、液压式与气动式，以及他们相互的组合。

气吸式末端执行器气吸式机器人末端执行器利用吸盘内产的负压产生的吸力来吸住并移动工件。

吸盘就是用的软橡胶或者是塑料制成的皮碗中形成的负压来吸住工件。

此种机器人末端执行器适用于吸取大而薄、刚性差的金属或木质板材、纸张、玻璃和弧形壳体等作业零件。

根据应用场合不同，末端执行器可以做成单吸盘、双吸盘、多吸盘或特殊形状的吸盘。

按形成负压的方法有以下几种方式：（1）挤压式吸盘；（2）气流负压式吸盘；（3）真空泵排气式吸盘。

1）挤压式吸盘挤压排气式吸盘靠向下挤压力将吸盘中的空气全部排出，使其内部形成负压状态然后将工件吸住。

有结构简单、重量轻、成本低等优点。

但是吸力不大，多用于序曲尺寸不太大，薄而轻的工件。

2）气流负压式吸盘气流控制阀将来自气泵中的压缩空气自喷嘴喷入，形成高速射流，将吸盘内腔中的空气带走从而使腔内形成负压，然后吸盘吸住物体，如若作业现场有压缩空气供应使用这种吸盘比较方便，且成本低。

双孢菇采摘机械手末端执行器设计与分析作者：***来源：《机电信息》2020年第09期摘要：为解决双孢菇人工采摘效率低的问题，设计了一种双孢菇采摘机械手末端执行器。

该末端执行器采用仿形弹性夹持套结构，套筒内填充有液性塑料，由气缸驱动液性塑料内推杆的伸长，使夹持套上部张开下部收缩，实现夹持功能。

该装置采用整体式外观及弹性材料，可代替人工实现双孢菇柔性采摘，清洗方便，有效保证了采摘质量和清洁度。

关键词：采摘;末端执行器;设计;液性塑料0 引言双孢菇（俗称“白蘑菇”）味道鲜嫩，含有多种营养物质，是全球性栽培的食用菌。

随着现代栽培技术的发展，工厂化生产已成趋势。

我国双孢菇采用工厂化生产后，产量逐年增加，目前种植范围遍及全国，年产量和年出口量均居世界前列[1]。

双孢菇工厂化栽培、采摘、检测、分级包装过程中，对周围设施要求较高，如菇房的温度、湿度、CO2含量及各种杂菌等因素对双孢菇生产品质有较大影响。

目前双孢菇的采摘为人工操作，效率较低且影响菇房环境，不利于提高生产效率和产品质量。

随着劳动力日益紧缺，设计先进的采摘、分拣机器人势在必行。

采摘、分拣机器人是一种高效的自动化装置，其关键部件为机械手末端执行器，用来夹持蘑菇，完成采摘和分拣动作。

国内外许多科研机构和学者对采摘机械手末端执行器进行了大量的研究[2-5]，目前采摘机械手多采用刚性夹持，研究内容多为运动分析。

双孢菇品质娇嫩，对夹持力要求严格，不宜采用一般的刚性机械手进行夹持。

本文设计了一种机械手末端执行器并对夹持力进行了分析，在机械手臂的作用下，采用柔性夹持力，完成对双孢菇的按压、夹持、旋转、摘取四个动作，整体式的外形，保证了双孢菇的品质，容易清洗，不会对采摘对象及周围造成污染。

1 采摘机械手末端执行器设计双孢菇菌丝贴基质表面成簇生长，生长过程中，大小不一，位置方向不确定，没有固定的行距和株距。

采摘期的双孢菇菌盖直径5～12 cm，白色半球形，表面光滑，具有弹性;菌柄近圆柱形，直径1.5～3.5 cm，长4.5～9 cm。

一种水果采摘机器人末端执行器一种水果采摘机器人的末端执行器随着科技的不断进步，机器人技术正在越来越广泛地应用于各种领域。

其中，水果采摘领域也不例外。

水果采摘机器人的末端执行器是实现采摘水果的关键部分，它能够通过精确的操作，快速、高效地完成水果采摘任务。

一、末端执行器的设计水果采摘机器人的末端执行器一般采用机械手或机器人手臂的设计。

它通常由多个关节组成，具有高度的灵活性和操作性。

末端执行器可以通过感应器来感知水果的位置和形状，并通过复杂的算法来确定最佳的采摘路径。

二、末端执行器的操作流程1、感应水果：末端执行器使用感应器来探测水果的位置和形状。

这些感应器可以是光学相机、红外相机或深度相机等。

通过对采集到的图像进行处理和分析，可以确定水果的精确位置和大小。

2、路径规划：一旦确定了水果的位置，末端执行器将通过复杂的算法计算出最佳的采摘路径。

这些算法通常考虑多种因素，如机械手的灵活性、水果的位置和形状等。

3、采摘水果：在规划好路径后，末端执行器将开始执行采摘操作。

它可以使用夹持器或剪刀等工具来抓住或切断水果的茎干。

在采摘过程中，末端执行器需要保证水果不受损伤，同时也要保证机械手的操作安全。

4、放置水果：一旦采摘完成，末端执行器将把水果放置到指定的位置。

这个位置可以是篮子、箱子或其他容器。

放置过程中，末端执行器需要保证水果的稳定性和整齐性，以便后续的处理和运输。

三、末端执行器的优势1、高效性：末端执行器可以快速、准确地完成采摘任务，大大提高了采摘效率。

2、准确性：通过感应器和算法的配合，末端执行器可以精确地定位水果的位置和形状，从而保证采摘的准确性。

水果采摘机器人末端执行器的研究进展随着现代农业技术的不断发展，自动化和机器人技术在农业生产中的应用越来越广泛。

其中，水果采摘机器人在提高生产效率、降低劳动成本、提升水果质量等方面具有明显优势。

然而，采摘水果的精度和效率在很大程度上取决于机器人末端执行器的设计和功能。

一种可调式机械手末端执行器的结构设计
王明黔;黄伟莉;章国庆
【期刊名称】《科技广场》
【年(卷),期】2016(000)004
【摘要】机械手是工业机器人的重要组成部分，末端执行器则是直接执行其作业任务的装置。

本文针对一种楔块杠杆式夹持器进行了结构改进，设计了一种螺纹调节装置，从而实现工件的夹持直径在较大范围内可调，可提高生产效率。

【总页数】4页(P178-181)
【作者】王明黔;黄伟莉;章国庆
【作者单位】东华理工大学机械与电子工程学院，江西南昌 330013;东华理工大学机械与电子工程学院，江西南昌 330013;东华理工大学机械与电子工程学院，江西南昌 330013
【正文语种】中文
【中图分类】TH122
【相关文献】
1.双孢菇采摘机械手末端执行器设计与分析 [J], 程鼎豪
2.基于脑-机接口技术的柔性体夹持机械手末端执行器系统设计 [J], 程鼎豪;刘新华;金康
3.嫁接苗移栽机械手末端执行器的优化设计 [J], 夏春风;曹其新;杨扬
4.家禽净膛机械手末端执行器的设计及运动学分析 [J], 鲍秀兰;张磊;王树才
5.基于圆柱凸轮的株距可调式取苗末端执行器设计与试验 [J], 崔永杰;卫咏哲;丁辛亭;崔功佩;何智;王明辉
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工业机器人机械手末端执行器设计与控制工业机器人是现代制造业中不可或缺的重要设备，而机械手末端执行器则是工业机器人的核心组成部分。

它的设计和控制直接影响着工业机器人的性能和效率。

本文将重点讨论工业机器人机械手末端执行器的设计与控制。

一、机械手末端执行器的设计机械手末端执行器是机械手用来完成工件抓取、放置等操作的部件。

它通常由机械结构和驱动系统两部分组成。

在机械结构设计中，需要考虑到机械手的使用场景和工件的特点，以确定合适的末端结构。

比如，如果需要抓取重物，末端结构应具备足够的力量和稳定性；如果需要进行精细操作，末端结构则需要更好的灵活性和精度。

同时，机械结构的材料选择和制造工艺也是设计的重要因素。

合适的材料可以提高机械手的耐久性和抗磨性，而先进的制造工艺则可以提高结构的精度和稳定性。

在驱动系统设计方面，需要选择合适的执行器来驱动机械手末端执行器。

常见的驱动方式包括电动、液压和气动。

不同的驱动方式有着各自的特点和适用场景。

电动执行器具有精度高、响应快的优点，适用于精细操作；而液压和气动执行器则适用于高力矩和高速度的操作。

二、机械手末端执行器的控制机械手末端执行器的控制是指通过控制系统来实现对机械手末端执行器的运动和动作的控制。

在控制系统设计中，需要考虑到机械手末端执行器的运动规划和轨迹控制。

运动规划是指确定机械手末端执行器在三维空间中的位置和姿态，以完成特定的操作。

轨迹控制则是指通过控制执行器的运动轨迹，使其按照设计要求进行工作。

为了更好地实现机械手末端执行器的控制，通常会采用传感器来获取执行器的状态信息，如位置、力量和速度等。

这些传感器可以提供实时的反馈信息，帮助控制系统准确地感知执行器的运动状态，从而实现精确的控制。

此外，控制系统还需要考虑到机械手末端执行器与环境之间的交互。

比如，在与人工操作员共同工作的场景中，机械手末端执行器需要具备人机协作能力和安全保护措施，以避免潜在的安全风险。

三、机械手末端执行器的发展趋势随着智能制造和人工智能技术的不断发展，工业机器人机械手末端执行器也在不断演进。

手抓类末端执行器夹持类工作原理解析1. 引言手抓类末端执行器是一种机械装置，用于夹持和操纵物体。

它通常由机械结构、传动系统和控制系统组成。

在工业自动化、机器人技术和装配线等领域中广泛应用。

本文将详细解释手抓类末端执行器夹持类工作原理。

2. 手抓类末端执行器的基本结构手抓类末端执行器通常由以下几个部分组成：•框架：提供支撑和固定其他部件的结构。

•传动系统：通过电机驱动，实现手指的开合和运动。

•夹具：与被夹持物体接触的部分，通常具有可调节的形状和尺寸。

•传感器：用于检测被夹持物体的位置、力量等信息。

•控制系统：根据传感器反馈的信息，控制手指的运动。

3. 手抓类末端执行器夹持类工作原理手抓类末端执行器主要通过以下几个步骤实现夹持操作：步骤1：定位被夹持物体在进行夹持操作之前，手抓需要准确地定位被夹持物体。

这一步通常通过传感器来实现，例如视觉传感器、力传感器等。

传感器会将被夹持物体的位置、形状等信息反馈给控制系统。

步骤2：调整夹具形状和尺寸根据被夹持物体的形状和尺寸，手抓需要调整夹具的形状和尺寸，以确保夹具能够紧密地包围被夹持物体。

这一步通常通过可调节的机械结构来实现。

步骤3：运动控制在完成定位和调整之后，手抓开始执行夹持操作。

控制系统根据传感器反馈的信息，计算出手指运动的轨迹和速度，并将指令发送给传动系统。

步骤4：手指开合手指的开合是手抓类末端执行器最主要的工作之一。

它通常通过电机驱动来实现。

电机带动齿轮或链条等传动装置，使手指能够自由地开合或闭合。

步骤5：保持稳定在完成手指开合之后，手抓需要保持对被夹持物体的稳定夹持。

这一步通常通过控制系统对电机施加适当的力矩来实现。

传感器会不断监测被夹持物体的状态，如果发现物体开始松动或脱落，控制系统会自动进行调整。

步骤6：释放被夹持物体在完成工作任务之后，手抓需要释放被夹持物体。

这一步通常通过控制系统发送相应指令给传动系统，使手指打开并松开对被夹持物体的夹持。

4. 总结手抓类末端执行器是一种用于夹持和操纵物体的机械装置。

1末端执行器的设计(总3页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--1末端执行器的设计末端执行器控制系统如图1所示，为末端执行器控制系统的原理图，其工作原理是：由上位机接收来自传感器的信号，发出启动指令，启动指令驱动伺服电动机工作，带动执行机构工作，通过安装在手抓末端的传感器实时检测夹板的为止信息，将其反馈给上位机，在反馈信号的作用下，执行机构能够准确的到达指定位置。

在末端执行器定位完成后，末端执行器开始动作，旋转以及实现对物料的放置。

同时，在控制循环系统的作用下，不停地对物料进行有规律的码垛。

图1 末端执行器控制系统原理图末端执行器的选型末端执行器是码垛机器人的一个非常重要的组成部分，它装在操作手腕的前端，用以直接抓取码垛物料，并进行移动和码垛。

根据被码垛物料的种类和形状，如码垛物料有箱形、袋形、圆形，因此，为了使用被码垛物料的要求，其末端执行器的结构也各不相同。

如图1所示，最左边的是叉形末端执行器，一般用于比较重、大的袋装物料（如肥料袋等）；中间的是真空吸盘形末端执行器，一般用于块状物料（如玻璃板等）；最右边的是夹板形末端执行器，一般用于尺寸较大的箱形、袋形物料（如冰箱包装箱等）。

图1 几种常见的末端执行器结构图在本课题中，用到了第三种夹板型末端执行器，配合一个推臂用于装取袋装的码垛物料。

其优点在于：能够快速的完成物料的装取任务，方便接下来的搬运以及码垛任务，并且不会造成包装袋的损坏，避免了包装物料的流失，效率高，控制简单等。

从驱动方式上来看，末端执行器可以采用电力驱动、液压驱动以及气压驱动。

下面是几种驱动方式的优缺点。

电力驱动：精确度高，调速方便，但推力较小，大推力成本高。

液压驱动：体积小，调速方便，但系统成本高，可靠性差，维修保压麻烦。

气压驱动：成本低，动作可靠，不发热，无污染。

但推力偏小，不能实现精确的中间位置调节，通常是两个极限位置使用。

两关节全驱动可调节果蔬采摘末端执行器的设计夏凡;沈精虎;张敏【摘要】为加速智能机器人替代人工进行果蔬采摘,以提高作业质量和效率,提出了一种运动灵活仿人手果蔬采摘末端执行器.该末端执行器采用两关节全驱动的方式,通过3个手指的2个关节(近指关节1和远指关节2)相互配合实现类似人手握取果实的动作;建立两关节全驱动手指的包络抓取机构静力学模型,求得近指关节连杆机构中输入转矩和接触力之间的关系,从而更好地实现对果蔬作用力的控制,以减少果蔬损伤.最后基于SolidWorks对整个机构进行仿真试验,验证结果表明机构具有合理性.该果蔬采摘末端执行器通用性强,能够补偿机器人图像识别误差.%In order to accelerate the fruits and vegetables picking by intelligent robot instead of humans,and to improve the quality and efficiency of the operation, a flexible and humanoid hand end effector for picking fruits and vegetables was proposed.The end effector is driven by the mode of two-joint full drive,and through the 2 joints(proximal finger joint 1 and distal finger joint 2) cooperation with each other to hold the fruit like human hand.A static model of envelope grasping mechanism of two joint full drive finger was established to obtain the relation between the input torque and the contact force in the linkage mechanism of the proximal finger joint and the control of the force applied to the fruit and vegetable to reduce the damage of fruits and vegetables.Finally,the simulation experiments of the whole mechanism based on SolidWorks was carried out to verify the rationality of the mechanism.The end effector of the fruit and vegetablepicking machine has high versatility and can compensate the robot image recognition error.【期刊名称】《轻工机械》【年(卷),期】2018(036)002【总页数】4页(P69-72)【关键词】采摘机器人;果蔬采摘末端执行器;全驱动;两关节;输入驱动力;SolidWorks软件【作者】夏凡;沈精虎;张敏【作者单位】青岛大学机电工程学院,山东青岛 266071;青岛大学机电工程学院,山东青岛 266071;青岛大学机电工程学院,山东青岛 266071【正文语种】中文【中图分类】TP241随着科技进步，参与农业的机械智能化程度不断提高，果蔬采摘使用机器人替代人工劳动已经成为现代农业发展的重要趋势。