搬運高精度工件的通用型機械夾爪設計概述

姜倩 姜思潔

摘 要 針對在實際工作中，機器人末端執行器缺乏通用性的問題，本文設計了一種通用型末端執行器。其設計重點在于適用于規則與不規則工件的夾取，在基于二指抓取基型的基礎上，對手爪結構進行了再設計，對于豎放的圓柱形工件，采用弧面形指實現定位抓取，對于方形、不規則、平放的圓柱形工件，采用外鉤托指實現抓取?？紤]到工件的高精度，采用伺服電機驅動方式，對機械手實現速度和位置的精確控制，為通用型機械夾爪的設計提供了理論參考。

關鍵詞 機械夾爪;通用性; 精確控制

引言

工業機器人末端執行器決定了機器人的工作質量和效率。目前末端執行器的通用性不強，針對不同種類高精度的工件，需要選擇對應的末端執行器，大大降低了工作效率。因此，設計通用性強的工業機器人末端執行器至關重要。

目前，國內外對于通用性末端執行器都做了相關研究。A.J.G.Nuttall[1]設計了平行四邊形機構傳動的機械手爪，增大了夾取力與手爪張開的角度。國內某高校機器人研究設計了一種可根據工件的形狀調整手爪張開角度的二至機械手。

通過國內外現有研究可知，目前大多數集中于對機械手爪的夾取力和夾取范圍的研究，并且取得了顯著成效，能夠對部分不同的工件進行夾取，但是對于不同形狀的工件卻難以適用。針對此問題，本文設計了一種通用型機械手爪，在基于二指抓取基型的基礎上，對手爪結構進行了再設計，對于豎放的圓柱形工件，采用弧面形指實現定位抓取，對于方形、不規則、平方的圓柱形工件，采用外鉤托指實現抓取，有效地提高了工作效率。質量與數量參差不一。

1通用性機械手爪結構設計

在機器人搬運工件的過程中，機械手末端的設計至關重要，不但要考慮被夾取工件的高精度，而且被抓工件的形狀也要考慮。本文采用齒輪式傳動結構，其結構保證了夾取穩定性，機械手爪設計為二指回轉夾鉗式。對于豎放的圓柱形工件，采用弧面形指實現定位抓取;對于平放的圓柱形、方形或不規則工件，采用外鉤托指實現抓取。考慮到工件的高精密性，在指面鑲襯塑料用來增加摩擦力，確保夾持可靠，如圖1所示，保證了機械手能夠對不同形狀的高精度工件的夾取。

2末端執行器驅動方式

針對要搬運高精度工件要求，為保證機械手運行時位置、速度可靠，確定選擇交流伺服電機驅動作為機械手的驅動方式，因為交流伺服電機具有定位精度高、相應速度快、過載能力強的特點[2]。通過伺服電機可實現對末端執行器的力與位移的精確控制。

在機械手爪指端設計壓覺傳感器，伺服電機驅動手爪上的桿件向手爪內轉動，當壓覺傳感器上的壓力達到預定值時，發送信號，電機停轉。

3結束語

針對目前工業機器人的機械手爪通用性不強的問題，本文設計了一種采用弧面形指和外鉤形指結構的機械手爪，實現了機械手能夠對不同形狀的工件的抓取，同時在機械手爪指面上鑲襯塑料用來增加摩擦力，確保夾持可靠。經過分析，該結構能夠使機械手具有很好的通用性，接下來還應在此基礎上不斷優化，提升性能。

參考文獻

[1] Mill FG，SalmonJG，Fedley A G.Representation problem in feture based approaches to desigh and process plan[J].Int J Comput Integrated Manuf，1993，6（1）：27-33.

[2] 邢然，劉麗媛，楊之江，等.基于交流伺服電機的機械手控制系統設計[J].內燃機與配件，2017（19）：26-27.