工业机器人手部三指抓取的结构设计

⼯业机器⼈⼿部三指抓取的结构设计机械设计及其⾃动化学⽣指导教师

【摘要】:随着⼯业的⼤规模的发展，越来越多⼯业机器⼈操作⼿应⽤于各个场所并逐渐受到各国开发者关注和重视。⽽最后执⾏者作为机器⼈于环境互相作⽤的机械指已经被提到了新的⾼度，⽂中简要介绍机械抓取机构的概念，机械抓取机构的组成与分类国内外的发展状况及发展前景。调研现有⼯业机器抓取机构⼯作原理和结构设计提出⼯业机器⼈三指抓取机构的结构原理，然后将任务要求和对象物体的⼏何物理特性以及环境信息综合起来考虑，经过分析建⽴于东学的模型，仿真各个⼿指在抓取时的运动姿态，同时完成分析在静平衡状态下⼿指和外界环境之间的作⽤⼒。并将抓取的姿态推理出来，同时寻找抓取物体特征平⾯，确定出所需要抓取的平⾯，再在抓取的平⾯上进⼀步规划出三个抓取点，并最终完成抓取结构设计。【关键词】⼯业机器⼈三指抓取机构结构设计Industrial robot manipulators three fingers grab theinstitutional structure design

【Abstract】With the large-scale industrial development, more and more industrial robot manipulators used in variousplaces, and gradually by the concern and attention of the Inter-developer. Mechanical means as robots interact with the

environment the final implementation, has been referred to a new level. The paper briefly introduces the mechanical grab theconcept of the composition and classification of mechanical grab institutions, the industrial robot refers to crawl the principleof the structure. And comprehensive task requirements and object geometrical physical characteristics, and environmentalinformation into consideration to establish the kinematics of the model through the analysis, simulation of individual fingerscrawl athletic stance, and finger to complete the analysis in the static equilibrium state and the external environment betweenthe forces. Attitude reasoning and crawl out and grab objects by looking for characteristic plane, identified the need tocapture the plane 3 crawl further planning, and then grab the plane, and the final completion of the crawl structure design.【Key words】Industrial robots Three fingers grab the institutional Structure design⽬录

绪论.........................................................1.前⾔

1.1机械⼿概述...............................................1.2机械⼿的组成和分类.......................................

1.2.1机械⼿的组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1.2.2机械⼿的分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2.机械⼿的设计⽅案

2.1机械⼿的坐标型式与⾃由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.2机械⼿的⼿部结构⽅案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.3机械⼿的⼿臂结构⽅案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.4机械⼿的⼿臂结构⽅案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.5机械⼿的驱动⽅案设

计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.6机械⼿的控制⽅案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2.7机械⼿的主要参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2.8机械⼿的技术参数列表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3.⼿部结构设计

3.1夹持式⼿部结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3.1.1⼿指的形状和分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3.1.2设计时考虑的⼏个问题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3.1.3动⼒设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

4.⼿臂伸缩的尺⼨设计与校核

4.1⼿臂伸缩结构的尺⼨设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4.1.1⼿臂尺

⼨．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4.2 尺⼨校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

4.3 尺⼨校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

5.结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．致

谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．参考⽂献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．专业相关的资料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．绪论1.前⾔

1.1机械⼿概述：

机械⼿是可以模仿⼈⼿和臂的某些动作和功能的，常常⽤在按固定顺序抓取、搬运物件或操作难度⼤的⼯具的⾃动操作装置。⼯业机械⼿是最早出现的⼯业使⽤中的也是最早出现的现代机器⼈，可代帮助我们做的繁重劳动以实现⽣产的机械化和⾃动化，⽽且能在有害环境下，操作避免⼈去操作降低危险，所以⼴泛应⽤于机械制造冶⾦，⼯业操作，电⼦轻⼯与原⼦能等部门。

现今的⽣活上,在科技⽇新⽉益的进展之之下,⼯业机械⼈⼿与有⼈类的⼿主要区别就在于灵活度和耐⼒度。也就是机械⼿的最⼤优势能可以重复的做同⼀动作，在机械正常⼯作下永远也不会觉得累！机械⼿的使⽤也将会越来越⼴泛,机械⼿是近⼏⼗年发展起来的⼀种⾼科技⾃动⽣产设备，机械⼿的⼯作的准确性和环境中完成作业的能⼒。⼯业机械⼿成了机器⼈的⼀个重要分⽀。

按驱动⽅式来划分，机械⼿可分为⽓动式、液压式、机械式与电动式。特点就是可以通过软件编程来完成各种所需的作业，构造和性能上兼有⼈和⼯业机械⼿机器各⾃的优点.1.2机械⼿的组成和分类1.2.1.机械⼿的组成

机械⼿主要由驱动系统、执⾏机构与控制系统以及位置检测装置等所组成。主要结构如图所以框图2-1所⽰。

图1-1

机械⼿组成⽅框图:1-1执⾏机构：

包括⼿臂、⼿部、⼿臂和⽴柱等主要部件。1⼿部:

三指可更换设计，其中包括了⼿指，⼿指拉杆34 ⼿指固定套33 拉杆转接件31，运动原理是拉杆转接件与拉杆和电机分别固定，通过丝杆电机带动拉杆⽔平运动来到达三只⼿指的张合左右。

图1-2

对物体接触的部分不同形状的物体接触的报道，夹型吸附式的⼿分开这个项⽬，夹型结构可以⽤⼿把⼿的类型的⼿指和⼿和⼒量的传动机构构成⼿指对象物直接接触的部件，旋转和平移动型⼀般能⽤⼿指的活动⽽形成的旋转⼿指的构造简单，容易制作的，所以⼴泛适⽤的翻译很少使⽤，其理由是复杂，不过，翻译型圆形部分⼯作夹具直径的变化，其轴⽅向的位置，所以不影响⼯作夹具径范围颇适合的⼿指的构造把握物体的出现⽽被逮捕的部分，概略或重量和⼤⼩的孔和对象⼀般形成的v形状和表⾯的平⾯：⼿指夹紧⽀持和内部⽰⼿指，双鳍加型和双重⼿指⼿指型等为⽬的的任务完毕为了夹具夹紧⼒发⽣通过传动机构⼒传

动机构的种类⽐⼀般⽤来：滑动杠杆，连接杆，杆式，伞齿轮齿条型等等2⼿肘:

图1-3

⼿肘的作⽤是连接⼿部和⼿臂的模块，并⽤来调整被抓取物件的⾓度即姿势的作⽤。3⼿臂:

图1-4

机械⼿⽀持的重要部分的物体⼿臂，⼿，⼿臂是最重要的之⼀，是物体把持的⼿指的驱动，把东西从⼀个地⽅搬到另⼀个地⽅”，通常缸，汽缸的⼿臂的可动部驱动，连接杆⽀架齿轮，螺丝机构、凸轮机构和油压等驱动源，空⽓或电动马达臂的运动的多样性，实现调整。