1、 工业机器人末端夹持器设计工业机器人末端夹持器设计 1 工业机器人背景与发展趋势工业机器人背景与发展趋势 工业机器人是一种高自动化的机电一体化设备，具有很高的技术附加值。在 大规模工业制造过程中，工业机器人是不可缺少的自动化装备。目前国内大型加 工制造企业对工业机器人的需求在日益增加。 机器人广泛应用于各行各业。主要进行焊接、装配、搬运、加工、喷涂、码 垛等复杂作业。由于机器人及自动化成套装备对提高制造业自动化水平，提高产 品质量和生产效率、增强企业市场竞争力、改善劳动条件等起到了重大的作用， 加之成本大幅度降低和性能的迅速提高，其增长速度较快。 以机器人为核心的自动化生产线适应了现代制造业多
2、品种、少批量的柔性 生产发展方向， 具有广阔的市场发展前景和强劲生命力， 已开发出多种面向汽车、 电气机械等行业的自动化成套装备和生产线产品。在发达国家，机器人自动化生 产线已形成一个巨大的产业， 像国际上著名公司 ABB、 Comau、 KUKA、 BOSCH、 NDC、 SWISSLOG、 村田等都是机器人自动化生产线及物流与仓储自动化设备的集成供应 商。 机器人涉及到机械、电子、控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络 等多个学科和领域，是多种高新技术发展成果的综合集成。因此它的发展与上述 学科发展密切相关。 机器人在制造业的应用范围越来越广阔， 其标准化、 模块化、 网络化和智能化的
3、程度也越来越高，功能越来越强，并向着成套技术和装备的方 向发展。机器人应用从传统制造业向非制造业转变，向以人为中心的个人化和微 小型方向发展，并将服务于人类活动的各个领域。 我国的机器人研究开发工作始于 20 世纪 70 年代初，到现在已经历了 30 年 的历程。前 10 年处于研究单位自行开展研究工作状态，发展比较缓慢。1985 年 后开始列入国家有关计划，发展比较快。在机器人基础技术方面：诸如机器人机 构的运动学、动力学分析与综合研究，机器人运动的控制算法及机器人编程语言 的研究，机器人内外部传感器的研究与开发，具有多传感器控制系统的研究，离 线编程技术、遥控机器人的控制技术等均取得长足进
4、展，并在实际工作中得到应 用。 在机器人的单元技术和基础元部件的研究开发方面： 诸如交直流伺服电机及 其驱动系统、测速发电机、光电编码器、液压（气动）元部件、滚珠丝杠、直线 滚动导轨、谐波减速器、RV 减速器、十字交叉滚子轴承、薄壁轴承等均开发出 一些样机或产品。但这些元部件距批量化生产还有一段距离。 在机器人的应用工程方面：目前国内已建立了多条弧焊机器人生产线，装配 机器人生产线，喷涂生产线和焊装生产线。国内的机器人技术研发力量已经具备 了大型机器人工程设计和实施的能力，整体性能已达到国际同类产品的先进水 平，具有很好的性能价格比和市场竞争力。 我国近几年机器人自动化生产线已经不断出现，并给
5、用户带来显著效益。随 着我国工业企业自动化水平的不断提高，机器人自动化线的市场也会越来越大， 并且逐渐成为自动化生产线的主要方式。 我国机器人自动化生产线装备的市场刚 刚起步，而国内装备制造业正处于由传统装备向先进制造装备转型的时期，这就 给机器人自动化生产线研究开发者带来巨大商机。 据预测， 目前我国仅汽车行业、 电子和家电行业、烟草行业、新能源电池行业等，年需求此类自动化线就达 300 多条，产值约为上百亿元人民币。 我国现有主要生产工业机器人厂家其生产规模较小， 这与当前市场需求有较 大差距。生产规模达到大批量生产能力，才能提高机器人的稳定性、可靠性及降 低成本，才能占领国内市场。目前主
6、要生产第一代示教再现型机器人。随着建筑 施工、石化、食品、核工业、水下、高空及微加工行业的需求，将推出一批新机 型，如大负载、高精度、无人飞行器以及家用等。目前正在逐步建立上海、沈阳、 北京机器人及其自动化生产线产业基地，开发出一批有市场前景的，具有自主知 识产权的机器人及其自动化生产线产品。进一步加强与外企合作，引入先进技术 及资金使我国成为国际生产机器人基地，占领国内市场，走向世界。 2设计要求设计要求 1 应具有适当的夹持力与驱动力； 2 手指应具有一定的开闭范围； 3 应保持工件在手指内的夹持精度； 4 要求结构紧凑，重量轻，效率高； 5 应考虑通用性和特殊性。 设计参数及要求 1 采用手指式夹持器，执行动作为抓紧-放松； 2 所要抓紧的工件直径为 80mm，放松时的两爪的最大距离为 110-120mm,1s 抓紧，夹持速度为 20mm/s; 3 工件的材料为 45 钢，质量为 5kg; 4 夹持器具有足够的夹持力； 5 夹持器靠法兰联接在手臂上，由液压缸提供动力。 3 夹持器结构设计夹持器结构设计 图 1-1 契块杠杆式回转型夹持器 1-杠杆 2-弹簧 3-
