在地球上的人的控制下 , 可以在两平方米左右的范围里挖掘月
球表面0.4 m 深处的土壤样品, 并且放在规定的位置, 还能对 样品进行初步分析, 如确定土壤的硬度、重量等。它为“2章 工业机器人机构
图 2.1 人类手腕的两个B关节
第2章 工业机器人机构 用在工业上的机器人的手我们一般称之为末端操作器, 它 是机器人直接用于抓取和握紧 ( 吸附 ) 专用工具 ( 如喷枪、扳手、 焊具、 喷头等)进行操作的部件。它具有模仿人手动作的功能, 并安装于机器人手臂的前端。由于被握工件的形状、尺寸、 重量、 材质及表面状态等不同,因此工业机器人末端操作器是 多种多样的, 大致可分为以下几类: (1) 夹钳式取料手； (2) 吸附式取料手； (3) 专用操作器及转换器； (4) 仿生多指灵巧手。
型。回转型又分为一支点回转和多支点回转。根据手爪夹紧是 摆动还是平动,又可分为摆动回转型和平动回转型。 (1) 回转型传动机构。夹钳式手部中较多的是回转型手部, 其手指就是一对杠杆 , 一般再同斜楔、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, 用以改变传动
比和运动方向等。
第2章 工业机器人机构
第2章 工业机器人机构 图2.8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
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。
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图 2.8 齿条齿轮杠杆式手部
第2章 工业机器人机构 2.1.1 夹钳式取料手 夹钳式手部与人手相似 , 是工业机器人广为应用的一种 手部形式。 它一般由手指 (手爪)和驱动机构、 传动机构及 连接与支承元件组成, 如图2.2所示, 能通过手爪的开闭动作
实现对物体的夹持。
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图 2.2 夹钳式手部的组成
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夹紧牢靠, 多用来夹持表面粗糙的毛坯或半成品。 柔性指面 内镶橡胶、泡沫、石棉等物,有增加磨擦力、保护工件表面、 隔热等作用, 一般用于夹持已加工表面、炽热件,也适于夹持 薄壁件和脆性工件。
第2章 工业机器人机构 2. 传动机构 传动机构是向手指传递运动和动力, 以实现夹紧和松开动
作的机构。该机构根据手指开合的动作特点分为回转型和平移
1. 手指
手指是直接与工件接触的部件。手部松开和夹紧工件, 就 是通过手指的张开与闭合来实现的。机器人的手部一般有两个 手指 , 也有三个或多个手指 , 其结构形式常取决于被夹持工件 的形状和特性。
指端的形状通常有两类: V型指和平面指。如图2.3所示的
三种V型指的形状, 用于夹持圆柱形工件。如图2.4所示的平面 指为夹钳式手的指端,一般用于夹持方形工件(具有两个平行平 面 ), 板形或细小棒料。另外，尖指和薄、长指一般用于夹持 小型或柔性工件。 其中 , 薄指一般用于夹持位于狭窄工作场 地的细小工件, 以避免和周围障碍物相碰; 长指一般用于夹持 炽热的工件, 以免热辐射对手部传动机构的影响。
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图 2.3 V型指端形状 (a) 固定V型； (b) 滚柱V型； (c) 自定位式V型
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图 2.4 夹钳式手的指端
第2章 工业机器人机构 指面的形状常有光滑指面、齿形指面和柔性指面等。光滑 指面平整光滑, 用来夹持已加工表面, 避免已加工表面受损。
齿形指面的指面刻有齿纹, 可增加夹持工件的磨擦力,以确保
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图 2.9 直线平移型手部
第2章 工业机器人机构 ② 平面平行移动机构： 图 2.10 所示为几种平面平行平移型夹钳式手部的简图。 它们的共同点是 : 都采用平行四边形的铰链机构 ——双曲柄铰 链四连杆机构 , 以实现手指平移。其差别在于分别采用齿条
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图 2.6 滑槽式杠杆回转型手部
第2章 工业机器人机构 图2.7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。
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图 2.7 双支点连杆杠杆式手部
图 2.5 斜楔杠杆式手部
第2章 工业机器人机构 图 2.6 所示为滑槽式杠杆回转型手部简图 , 杠杆形手指 4 的一端装有V形指5,另一端则开有长滑槽。 驱动杆1上的圆柱
销2套在滑槽内, 当驱动连杆同圆柱销一起作往复运动时, 即
可拨动两个手指各绕其支点(铰销3)作相对回转运动, 从而实现 手指的夹紧与松开动作。
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第2章 工业机器人机构
2.1 机器人末端操作器
2.2 机器人手腕
2.3 机器人手臂
2.4 机器人机座 2.5 工业机器人的驱动与传动 习题
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2.1 机器人末端操作器
图 2.1 所示为人类手腕的两个 B 关节。在实际情况中 , 有许 多时候并不一定需要这样复杂的多节人工指 , 而只需要能从各 种不同的角度触及并搬动物体的钳形指即可。 1966 年 , 美国海 军就是用装有钳形人工指的机器人“科沃”把因飞机失事掉入 西班牙近海的一颗氢弹从750 m深的海底捞上来。1967年,美国 飞船“探测者三号”曾把一台遥控操作的机器人送上月球。它
第2章 工业机器人机构 (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 2.9 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。