工业机器人手部三指抓取的结构设计

工业机器人手部三指抓取的结构设计

机械设计及其自动化

学生 指导教师

【摘要】:随着工业的大规模的发展，越来越多工业机器人操作手应用于各个场所并逐渐受到各国开发者关注和重视。而最后执行者作为机器人于环境互相作用的机械指已经被提到了新的高度，文中简要介绍机械抓取机构的概念，机械抓取机构的组成与分类国内外的发展状况及发展前景。调研现有工业机器抓取机构工作原理和结构设计提出工业机器人三指抓取机构的结构原理，然后将任务要求和对象物体的几何物理特性以及环境信息综合起来考虑，经过分析建立于东学的模型，仿真各个手指在抓取时的运动姿态，同时完成分析在静平衡状态下手指和外界环境之间的作用力。并将抓取的姿态推理出来，同时寻找抓取物体特征平面，确定出所需要抓取的平面，再在抓取的平面上进一步规划出三个抓取点，并最终完成抓取结构设计。

【关键词】 工业机器人 三指抓取机构 结构设计

Industrial robot manipulators three fingers grab the

institutional structure design

【Abstract】With the large-scale industrial development, more and more

industrial robot manipulators used in various places, and gradually by the concern and attention of the Inter-developer. Mechanical means as robots interact with the environment the final implementation, has been referred to a new level. The paper briefly introduces the mechanical grab the concept of the composition and classification of mechanical grab institutions, the industrial robot refers to crawl the principle of the structure. And comprehensive task requirements and object geometrical physical characteristics, and environmental information into consideration to establish the kinematics of the model through the analysis, simulation of individual fingers crawl athletic stance, and finger to complete the analysis in the static equilibrium state and the external environment between the forces. Attitude reasoning and crawl out and grab objects by looking for characteristic plane, identified the need to capture the plane 3 crawl further planning, and then grab the plane, and the final completion of the crawl structure design.

【Key words】 Industrial robots Three fingers grab the institutional Structure design

目 录

绪论.........................................................

1.前言

1.1机械手概述...............................................

1.2机械手的组成和分类.......................................

1.2.1机械手的组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

1.2.2机械手的分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2.机械手的设计方案

2.1机械手的坐标型式与自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2.2机械手的手部结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2.3机械手的手臂结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2.4机械手的手臂结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2.5机械手的驱动方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2.6机械手的控制方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2.7机械手的主要参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2.8机械手的技术参数列表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3.手部结构设计

3.1夹持式手部结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3.1.1手指的形状和分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3.1.2设计时考虑的几个问题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3.1.3动力设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

4.手臂伸缩的尺寸设计与校核

4.1手臂伸缩结构的尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

4.1.1手臂尺寸．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

4.2 尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

4.3 尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

5.结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 专业相关的资料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 绪论

1.前言

1.1机械手概述：

机械手是可以模仿人手和臂的某些动作和功能的，常常用在按固定顺序抓取、搬运物件或操作难度大的工具的自动操作装置。工业机械手是最早出现的工业使用中的也是最早出现的现代机器人，可代帮助我们做的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，而且能在有害环境下，操作避免人去操作降低危险，所以广泛应用于机械制造冶金，工业操作，电子轻工与原子能等部门。

现今的生活上,在科技日新月益的进展之之下,工业机械人手与有人类的手主要区别就在于灵活度和耐力度。也就是机械手的最大优势能可以重复的做同一动作，在机械正常工作下永远也不会觉得累！机械手的使用也将会越来越广泛,机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备，机械手的工作的准确性和环境中完成作业的能力。工业机械手成了机器人的一个重要分支。

按驱动方式来划分，机械手可分为气动式、液压式、机械式与电动式。特点就是可以通过软件编程来完成各种所需的作业，构造和性能上兼有人和工业机械手机器各自的优点.

1.2机械手的组成和分类

1.2.1.机械手的组成

机械手主要由驱动系统、执行机构与控制系统以及位置检测装置等所组成。主要结构如图所以框图2-1所示。

图1-1

机械手组成方框图:1-1

执行机构：

包括手臂、手部、手臂和立柱等主要部件。

1手部:

三指可更换设计，其中包括了手指，手指拉杆34 手指固定套33 拉杆转接件31，运动原理是拉杆转接件与拉杆和电机分别固定，通过丝杆电机带动拉杆水平运动来到达三只手指的张合左右。

图1-2

对物体接触的部分不同形状的物体接触的报道，夹型吸附式的手分开这个项目，夹型结构可以用手把手的类型的手指和手和力量的传动机构构成手指对象物直接接触的部件，旋转和平移动型一般能用手指的活动而形成的旋转手指的构造简单，容易制作的，所以广泛适用的翻译很少使用，其理由是复杂，不过，翻译型圆形部分工作夹具直径的变化，其轴方向的位置，所以不影响工作夹具径范围颇适合的手指的构造把握物体的出现而被逮捕的部分，概略或重量和大小的孔和对象一般形成的v形状和表面的平面：手指夹紧支持和内部示手指，双鳍加型和双重手指手指型等为目的的任务完毕为了夹具夹紧力发生通过传动机构力传动机构的种类比一般用来：滑动杠杆，连接杆，杆式，伞齿轮齿条型等等 2手肘

:

图1-3

手肘的作用是连接手部和手臂的模块，并用来调整被抓取物件的角度即姿势的作用。

3手臂

:

图1-4

机械手支持的重要部分的物体手臂，手，手臂是最重要的之一，是物体把持的手指的驱动，把东西从一个地方搬到另一个地方”，通常缸，汽缸的手臂的可动部驱动，连接杆支架齿轮，螺丝机构、凸轮机构和油压等驱动源，空气或电动马达臂的运动的多样性，实现调整。

工业机器人手部三指抓取的结构设计

机械设计及其自动化

学生 指导教师

【摘要】:随着工业的大规模的发展，越来越多工业机器人操作手应用于各个场所并逐渐受到各国开发者关注和重视。而最后执行者作为机器人于环境互相作用的机械指已经被提到了新的高度，文中简要介绍机械抓取机构的概念，机械抓取机构的组成与分类国内外的发展状况及发展前景。调研现有工业机器抓取机构工作原理和结构设计提出工业机器人三指抓取机构的结构原理，然后将任务要求和对象物体的几何物理特性以及环境信息综合起来考虑，经过分析建立于东学的模型，仿真各个手指在抓取时的运动姿态，同时完成分析在静平衡状态下手指和外界环境之间的作用力。并将抓取的姿态推理出来，同时寻找抓取物体特征平面，确定出所需要抓取的平面，再在抓取的平面上进一步规划出三个抓取点，并最终完成抓取结构设计。

【关键词】 工业机器人 三指抓取机构 结构设计

Industrial robot manipulators three fingers grab the

institutional structure design

【Abstract】With the large-scale industrial development, more and more

industrial robot manipulators used in various places, and gradually by the concern and attention of the Inter-developer. Mechanical means as robots interact with the environment the final implementation, has been referred to a new level. The paper briefly introduces the mechanical grab the concept of the composition and classification of mechanical grab institutions, the industrial robot refers to crawl the principle of the structure. And comprehensive task requirements and object geometrical physical characteristics, and environmental information into consideration to establish the kinematics of the model through the analysis, simulation of individual fingers crawl athletic stance, and finger to complete the analysis in the static equilibrium state and the external environment between the forces. Attitude reasoning and crawl out and grab objects by looking for characteristic plane, identified the need to capture the plane 3 crawl further planning, and then grab the plane, and the final completion of the crawl structure design.

【Key words】 Industrial robots Three fingers grab the institutional Structure design

目 录

绪论.........................................................

1.前言

1.1机械手概述...............................................

1.2机械手的组成和分类.......................................

1.2.1机械手的组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

1.2.2机械手的分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2.机械手的设计方案

2.1机械手的坐标型式与自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2.2机械手的手部结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2.3机械手的手臂结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2.4机械手的手臂结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2.5机械手的驱动方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2.6机械手的控制方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2.7机械手的主要参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2.8机械手的技术参数列表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3.手部结构设计

3.1夹持式手部结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3.1.1手指的形状和分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3.1.2设计时考虑的几个问题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3.1.3动力设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

4.手臂伸缩的尺寸设计与校核

4.1手臂伸缩结构的尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

4.1.1手臂尺寸．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

4.2 尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

4.3 尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

5.结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 专业相关的资料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 绪论

1.前言

1.1机械手概述：

机械手是可以模仿人手和臂的某些动作和功能的，常常用在按固定顺序抓取、搬运物件或操作难度大的工具的自动操作装置。工业机械手是最早出现的工业使用中的也是最早出现的现代机器人，可代帮助我们做的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，而且能在有害环境下，操作避免人去操作降低危险，所以广泛应用于机械制造冶金，工业操作，电子轻工与原子能等部门。

现今的生活上,在科技日新月益的进展之之下,工业机械人手与有人类的手主要区别就在于灵活度和耐力度。也就是机械手的最大优势能可以重复的做同一动作，在机械正常工作下永远也不会觉得累！机械手的使用也将会越来越广泛,机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备，机械手的工作的准确性和环境中完成作业的能力。工业机械手成了机器人的一个重要分支。

按驱动方式来划分，机械手可分为气动式、液压式、机械式与电动式。特点就是可以通过软件编程来完成各种所需的作业，构造和性能上兼有人和工业机械手机器各自的优点.

1.2机械手的组成和分类

1.2.1.机械手的组成

机械手主要由驱动系统、执行机构与控制系统以及位置检测装置等所组成。主要结构如图所以框图2-1所示。

图1-1

机械手组成方框图:1-1

执行机构：

包括手臂、手部、手臂和立柱等主要部件。

1手部:

三指可更换设计，其中包括了手指，手指拉杆34 手指固定套33 拉杆转接件31，运动原理是拉杆转接件与拉杆和电机分别固定，通过丝杆电机带动拉杆水平运动来到达三只手指的张合左右。

图1-2

对物体接触的部分不同形状的物体接触的报道，夹型吸附式的手分开这个项目，夹型结构可以用手把手的类型的手指和手和力量的传动机构构成手指对象物直接接触的部件，旋转和平移动型一般能用手指的活动而形成的旋转手指的构造简单，容易制作的，所以广泛适用的翻译很少使用，其理由是复杂，不过，翻译型圆形部分工作夹具直径的变化，其轴方向的位置，所以不影响工作夹具径范围颇适合的手指的构造把握物体的出现而被逮捕的部分，概略或重量和大小的孔和对象一般形成的v形状和表面的平面：手指夹紧支持和内部示手指，双鳍加型和双重手指手指型等为目的的任务完毕为了夹具夹紧力发生通过传动机构力传动机构的种类比一般用来：滑动杠杆，连接杆，杆式，伞齿轮齿条型等等 2手肘

:

图1-3

手肘的作用是连接手部和手臂的模块，并用来调整被抓取物件的角度即姿势的作用。

3手臂

:

图1-4

机械手支持的重要部分的物体手臂，手，手臂是最重要的之一，是物体把持的手指的驱动，把东西从一个地方搬到另一个地方”，通常缸，汽缸的手臂的可动部驱动，连接杆支架齿轮，螺丝机构、凸轮机构和油压等驱动源，空气或电动马达臂的运动的多样性，实现调整。