手指 传动机构 驱动装置 支架
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夹钳式手部的组成
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<1> 手指

直接与工件接触的构件 手部松开和夹紧工件 – 通过手指的张开和闭合来实 现 一般机器人手部 - 只有两个手指,少数有三个或多个 结构型式 – 常取决于被夹持工件的形状和特性
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a) 指端的形状

指端 - 手指上直接与工件接触的部位

结构形状 - 取决与工件的形状

指端 - 类型

V 形指

平面指
尖指或薄、长指


特形指
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夹钳式手的指端
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V 形指

用于 - 夹持圆柱形工件 特点 – 夹紧平稳可靠,夹持误差小


平面指

用于 - 夹持方形工件 (具有两个平行表面),板形或 细小棒料
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尖指

用于 – 夹持小型或柔性工件

薄指

用于 – 夹持位于狭窄工作场地的细小工件 避免 - 和周围障碍物相碰
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长指

用于 - 夹持炽热工件 避免 - 热辐射对手部传动机构的影响


特形指

用于 - 夹持形状不规则的工件
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b) 指面形式

根据工件形状、大小及被夹持部位材料软硬、表面性 质不同 - 手指的指面有

光滑指面 齿型指面
4.手腕结构

手腕

联接手臂和手部的结构部件 主要作用 – 确定手部的作业方向 具有 - 独立的自由度



满足手部 - 完成复杂的姿态
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确定手部的作业方向 – 需要三个自由度

1）臂转 – 绕小臂轴线方向旋转 2）手转 – 使手部绕自身的方向旋转 3）腕摆 – 使手部相对于臂进行摆动


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齿条齿轮杠杆式
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单作用斜楔式回转型手部的结构简图
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a) 斜楔杠杆式

斜楔 2 向下运动 – 克服弹簧 5 拉力 杠杆手指装着滚子 3 的一端向外撑开 – 夹紧工件 8 斜楔向上移动,弹簧拉力作用下 – 手指 7 松开



手指与斜楔通过滚子接触 – 可减小摩擦力,提高效率
有时为简化结构 – 可让手指与斜楔直接相接触




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双支点回转型连杆杠杆式手部的简图
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c) 双支点连杆杠杆式

驱动杆 2 末端与连杆 4 由铰销 3 铰接 驱动杆 2 作直线往复运动时 - 通过连杆推动手指各 绕支点 7 作回转运动


使手指 - 松开或闭合

活动环节较多 – 定心精度比斜楔传动差
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齿条直接传动的齿轮杠杆式手部的结构简图


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c) 手指材料

夹钳式手部手指材料可选 - 一般碳素钢和合金结构钢 为手指经久耐用 – 可镶嵌硬质合金 高温作业的手指 – 可选用耐热钢 腐蚀性气体环境下工作的手指




可镀铬或进行搪瓷处理 可选用 - 耐腐蚀的玻璃钢或聚四氟乙烯
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<2> 传动机构

向手指传递 - 运动和动力 实现 - 夹紧和松开动作的机构 主要有
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d) 齿条齿轮杠杆式

驱动杆 2 末端制成双面齿条 – 与扇形齿轮 4 相啮 合 扇形齿轮 4 与手指 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 - 可带动扇形齿轮 回转



使手指 - 闭合或松开
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② 平移型传动机构

平移型夹钳式手部 – 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 常用于夹持 – 平行平面的工件(如箱体) 结构较复杂 – 不如回转型应用广泛



回转型传动机构

平移型传动机构
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① 回转型传动机构

夹钳式手部中较多的是 - 回转型手部 手指 - 一对(或几对)杠杆


同斜楔、滑槽、连杆、齿轮、蜗轮蜗杆或螺杆等机构 组成 - 复合式杠杆传动机构

改变 - 传力比、传动比及运动方向
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回转型传动机构 - 包括

斜楔杠杆式 滑槽式杠杆回转型 双支点连杆杠杆式
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滑槽式杠杆双支点回转型手部的简图
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b) 滑槽式杠杆回转型

手指 4 的一端装有 V 型指 5 ,另一端有长滑槽 驱动杆 1 上的圆柱销 2 套在滑槽内 驱动连杆同圆柱销作往复运动时,可拨动两个手指各 绕其支点(铰销 3)作相对回转运动 – 实现手指对工 件 6 的夹紧与松开动作 活动环节较多 – 配合间隙的影响不可忽视 机构无自锁性能 – 靠驱动力锁紧

运动传入腕部后 - 再分别实现各个动作
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机器人进行 - 精密装配作业中

被装配零件 - 不一致 工件的定位夹具，机器人的定位精度 - 不能满足装 配要求时


会导致 - 装配困难

这时提出 - 装配动作的柔顺性要求
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柔顺装配技术

检测、控制的角度采取不同搜索方法 – 边校正边装配

手爪上装视觉、力传感器等检测元件 - 主动柔顺装配 缺点 - 价格较贵、装配速度较慢

工业机器人的手部

仿人机器人手部

常用的手部 - 可分（按握持原理）

夹持类 吸附类
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1)夹持类

夹持类手部 - 可分

夹钳式
托勾式 弹簧式



夹持类手部 - 可分（按手指夹持工作时运动方式不 同 ）

手指回转型 指面平移型
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(1)夹Βιβλιοθήκη 式夹钳式 – 工业机器人最常用的手部形式 夹钳式手部 - 组成


柔型指面
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光滑指面

指面 - 平整光滑 用来夹持已加工表面 - 避免已加工表面受损伤


齿型指面

指面 - 刻有齿纹 可增加与夹持工件间的摩擦力 - 确保夹紧可靠 多用来夹持 – 表面粗糙的毛坯或半成品
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柔型指面

指面镶衬 - 橡胶、泡沫、石棉等物 作用 - 增加摩擦力、保护表面、隔热等 用来夹持 - 已加工表面、炽热件、薄壁件、脆性件
常用 - 手腕结构

图 a

腕部关节配置 - 臂转，腕摆，手转结构

图 b

腕部关节配置 - 臂转，双腕摆，手转结构
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腕部关节配置图
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腕部结构设计

要满足 - 传动灵活、结构紧凑轻巧、避免干涉 多数机器人 - 腕部结构的驱动部分安排在小臂上


设法使 n 个电动机的运动 - 传递到同轴旋转的心 轴和多层套筒上


机械结构角度手腕部配置柔顺环节 – 被动柔顺装配

优点 – 结构简单、价格便宜、装配速度较快
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柔顺手腕
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柔顺手腕动作过程

插入装配中 – 工件局部被卡住时

受到阻力 – 使柔顺手腕起作用

手爪有 – 微小的修正量
工件 - 能顺利的插入
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5.手部机构

手部

最重要的执行机构

从功能和形态 - 可分