工业机器人技术基础第二次作业分析

1、机器人技术基础作业 学院：电气与信息工程 班级：电子信息工程 1302 姓名：唐佳伟 学号： A191301501. 工业机器人的末端操作器有哪些种类？ 答：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。 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。用在工业上的机器人的手是机器人直接 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

2、末端操作器是多 种多样的2. 夹钳式取料手由哪几部分组成，每部分的作用是什么？ 答：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 手爪和驱动结构，传动机构，及连接与支撑原件组成，如图，能通过手爪的开闭 动作实现对物体的夹持。（ 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 形式常取决于北京加持弓箭的形状和特性。指端的形状： V 型指和平面指。如图所示的三种 V 型的形状，用来夹持圆 柱形工件，平面指为夹钳式手的指端，一般用于加持正方形，板形或细小棒。指面的

3、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 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。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 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

4、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。(a)24N57图2. 6所示为滑椚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（较销3）作相对回转运动，从而实现 手指的夹紧与松开动作。1 一驱动杆:2 圆柱销:3 较销：4 手指；5 V形指；6 工件图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由饺销3饺接，当驱动杆2作直线往复运动时，则通过 连杆推

5、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。3. 试绘制一种的结构件图，并简单描述其工作原理？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 , , 能通过手爪的开闭动作实现对物体的夹持。3. 吸附式取料手有哪些种类，适用范围如何？ 答： 电磁吸盘 电磁吸盘的结构：a）主要由磁盘、防尘盖、线圈、壳体等组成。 工作原理：b）夹持工件：i. 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c）放开工件：i. 线圈断电磁吸力消失工件落位适用范围：

6、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喷气式吸盘工作原理：压缩空气进入喷

7、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。5. 气吸附式取料手的特点是什么，有哪几种，各有什么有缺点？ 答：气吸附式取料手是利用吸盘内的压力和大气压之间的压力差而工作的。 原理： 气吸附式取料手是利用吸盘内的压力和大气压之间的压力差而工作的。分类： 按形成压力差的方法 , 可分为真空吸附、气流负压气吸、挤压排气负压气吸式等 几种。 优缺点：气吸式取料手与夹

8、钳式取料手相比 ,具有结构简单 , 重量轻,吸 附力分布均匀等优点 , 对于薄片状物体的搬运更有其优越性 （如板材、纸张、玻璃 等物体 ）, 广泛应用于非金属材料或不可有剩磁的材料的吸附。 但要求物体表面较 平整光滑 , 无孔无凹槽。6. 专用末端操作器，专用末端操作器换接器，多功能换接装置各有什么作用？ 机器人是一种通用性很强的自动化设备 , 可根据作业要求完成各种动作 , 再配上 各种专用的末端操作器后 , 就能完成各种动作。如在通用机器人上安装焊枪就成 为一台焊接机器人 , 安装拧螺母机则成为一台装配机器人。 目前有许多由专用电 动、气动工具改型而成的操作器 , 如图 2.19 所示,

9、有拧螺母机、 焊枪、电磨头、 电铣头、抛光头、激光切割机等。 所形成的一整套系列供用户选用 , 使机器人 能胜任各种工作。图 2.19 还有一个装有电磁吸盘式换接器的机器人手腕 , 电磁吸盘直径 60 mm, 质量为 1 kg, 吸力 1100 N, 换接器可接通电源、信号、压力气源和真空源 ,电插 头有 18 芯,气路接头有 5 路。为了保证联接位置精度 ,设置了两个定位销。在各 末端操作器的端面装有换接器座 , 平时陈列于工具架上 , 需要使用时机器人手腕 上的换接器吸盘可从正面吸牢换接器座 , 接通电源和气源 , 然后从侧面将末端操 作器退出工具架 , 机器人便可进行作业。使用一台通用机

10、器人 , 要在作业时能自动更换不同的末端操作器 , 就需要配置具 有快速装卸功能的换接器。 换接器由两部分组成 : 换接器插座和换接器插头 , 分 别装在机器腕部和末端操作器上 , 能够实现机器人对末端操作器的快速自动更 换。专用末端操作器换接器的要求主要有 : 同时具备气源、电源及信号的快速联 接与切换 ; 能承受末端操作器的工作载荷 ; 在失电、 失气情况下 , 机器人停止 工作时不会自行脱离 ; 具有一定的换接精度等。7. 什么时候需要用到仿生多指灵巧手？灵巧手和多指灵巧手的适用范围有哪 些？ 答：近年来，具有多个关节的仿人多指灵巧手成为机器人领域的研究热点之一。 本书结合多指灵巧手的最

11、新研究成果和发展趋势， 以作者近年来在仿人多指灵巧 手及其操作控制领域取得的研究成果为基础， 系统地论述仿人多指灵巧手及其操 作控制的理论、 方法和关键技术， 包括基于机电一体化思想的仿人多指灵巧手设 计、多指操作规划和操作控制等。 机器人手爪和手腕最完美的形式是模仿人手的 多指灵巧手。 如图 3所示,多指灵巧手有多个手指 , 每个手指有 3个回转关节 , 每一个关节的自由度都是独立控制的。因此 , 几乎人手指能完成的各种复杂动作 它都能模仿 ,诸如拧螺钉、弹钢琴、 作礼仪手势等动作。 在手部配置触觉、力觉、 视觉、温度传感器 , 将会使多指灵巧手达到更完美的程度。 多指灵巧手的应用前 景十分

12、广泛 , 可在各种极限环境下完成人无法实现的操作 , 如核工业领域、宇宙 空间作业 , 在高温、高压、高真空环境下作业等。8. 弹性力手爪，摆动式手爪，勾托式手部各有什么特点 答：弹性力手爪的特点是其夹持物体的抓力是由弹性元件提供的 , 不需要专门的 驱动装置 , 在抓取物体时需要一定的压入力 , 而在卸料时 , 则需要一定的拉力。 如图所示为几种弹性力手爪的结构原理图。 图 (a) 所示的手爪有一个固定爪 , 另一个活动爪 6靠压簧 4提供抓力 , 活动爪绕轴 5回转, 空手时其回转角度由平 面 2 、3 限制。 抓物时 , 爪 6 在推力作用下张开 , 靠爪上的凹槽和弹性力抓取物体 ; 卸

13、 料 时 , 需 固 定 物 体 的 侧 面 , 手 爪 用 力 拔 出 即 可 。摆动式手爪的特点是在手爪的开合过程中 , 其爪的运动状态是绕固定轴摆动 的, 结构简单, 使用较广 , 适合于圆柱表面物体的抓取。图 1 所示为一种摆动式手爪的结构原理图。 这是一种连杆摆动式手爪 , 活塞 杆移动 , 并通过连杆带动手爪回绕同一轴摆动 , 完成开合动作图 2 所示为自重式手部结构 , 要求工件对手指的作用力的方向应在手指回转轴 垂直线的外侧 , 使手指趋向闭合。 用这种手部结构来夹紧工件是依靠工件本身 的重量来实现的 , 工件越重 ,握力越大。手指的开合动作由铰接活塞油缸实现。 该手部结构适用于传输垂直上升或水平移动的重型工件。图 3 所示为弹簧外卡式手部结构。 手指 1 的夹放动作是依靠手臂的水平移动而 实现的。 当顶杆 2与工件端面相接触时 , 压缩弹簧 3, 并推动拉杆 4 向右移动 , 使手指1绕支承轴回转而夹紧工件。卸料时手指 1与卸料槽口相接触 , 使手指张 开 , 顶杆 2 在弹簧 3 的作用下将工件推入卸料槽内。 这种手部适用于抓取轻小环如轴内件圈承工座形 等如图所示为勾托式手