對(duì)于工業(yè)機(jī)器人來(lái)說(shuō)后涛，搬運(yùn)物料是其抓取作業(yè)方式中較為重要的應(yīng)用之一口愁。工業(yè)機(jī)器人作為一種具有較強(qiáng)通用性的作業(yè)設(shè)備，其作業(yè)任務(wù)能否順利完成直接取決于夾持機(jī)構(gòu)醇舶，因此機(jī)器人末端的夾持機(jī)構(gòu)要結(jié)合實(shí)際的作業(yè)任務(wù)以及工作環(huán)境的要求來(lái)設(shè)計(jì)匣沼，這導(dǎo)致了夾持機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式的多樣化。

圖1 末端執(zhí)行器要素捂龄、特征释涛、參數(shù)的聯(lián)系

大多數(shù)機(jī)械式夾持機(jī)構(gòu)為雙指頭爪式，根據(jù)手指運(yùn)動(dòng)方式的可分為：回轉(zhuǎn)型倦沧、平移型唇撬；夾持方式的不同又可分成內(nèi)撐式與外夾式；根據(jù)結(jié)構(gòu)特性可分為氣動(dòng)式展融、電動(dòng)式窖认、液壓式及其組合夾持機(jī)構(gòu)。

一愈污、氣壓式末端夾持機(jī)構(gòu)

氣壓傳動(dòng)的氣源獲取較為方便耀态，動(dòng)作速度快，工作介質(zhì)無(wú)污染暂雹，同時(shí)流動(dòng)性優(yōu)于液壓系統(tǒng)首装，壓力損失較小，適用于遠(yuǎn)距離控制衔耕。以下為幾種氣動(dòng)式機(jī)械手裝置：

1.回轉(zhuǎn)型連桿杠桿式夾持機(jī)構(gòu)

該種裝置的手指（如V型手指赊偿、弧形手指）通過(guò)螺栓固定在夾持機(jī)構(gòu)上，更換較為方便悬鲜，因此能夠顯著擴(kuò)大夾持機(jī)構(gòu)的應(yīng)用場(chǎng)合绅鉴。

圖 2 回轉(zhuǎn)型連桿杠桿式夾持機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)

2.直桿式雙氣缸平移夾持機(jī)構(gòu)

這種夾持機(jī)構(gòu)的指端通常安裝于配備有指端安裝座的直桿上，當(dāng)壓力氣體進(jìn)入單作用式雙氣缸的兩個(gè)有桿腔時(shí)厉源，會(huì)推動(dòng)活塞逐漸向中間移動(dòng)既蛙，直至將工件夾緊豆蝠。

圖3 直桿式雙氣缸平移夾持機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

3.連桿交叉式雙氣缸平移夾持機(jī)構(gòu)

一般由單作用雙聯(lián)氣缸與交叉式指部構(gòu)成蓖社。氣體進(jìn)入氣缸的中間腔后，會(huì)推動(dòng)兩個(gè)活塞往兩邊運(yùn)動(dòng)赛羡，從而帶動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng)衍止，交叉式指端便會(huì)將工件牢牢固定哗蛋；如果沒(méi)有空氣進(jìn)入中間腔體，活塞會(huì)在彈簧推力的作用下復(fù)位园担，固定的工件會(huì)被松開(kāi)届谈。

圖4 交叉式雙氣缸平移夾持機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

4.內(nèi)撐式連桿杠桿式夾持機(jī)構(gòu)

通過(guò)四連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)力的傳遞，其撐緊方向和外夾式相反弯汰，主要用于抓取帶有內(nèi)孔的薄壁工件艰山。夾持機(jī)構(gòu)撐緊工件后，為了確保其能夠順利的用內(nèi)孔定位咏闪，通常安裝 3 個(gè)手指程剥。

圖 5 內(nèi)撐式連桿杠桿式夾持機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

5.固定式無(wú)桿活塞缸驅(qū)動(dòng)的增力機(jī)構(gòu)

固定式無(wú)桿活塞缸的氣動(dòng)系統(tǒng)如下所示，該缸為單作用氣缸汤踏，反向靠彈簧力作用，由兩位三通電磁閥實(shí)現(xiàn)換向舔腾。

圖6 固定式無(wú)桿活塞缸的氣動(dòng)系統(tǒng)

在無(wú)桿活塞缸的活塞徑向位置安裝有一個(gè)過(guò)渡滑塊溪胶，而在滑塊的兩端對(duì)稱地鉸接兩鉸桿，如果有外力作用于活塞稳诚，活塞便會(huì)左右運(yùn)動(dòng)哗脖，從而推動(dòng)滑塊上下移動(dòng)。當(dāng)系統(tǒng)夾緊時(shí)扳还，鉸點(diǎn)B將繞A點(diǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)才避，而滑塊上下運(yùn)動(dòng)可增加一個(gè)自由度，用C點(diǎn)的擺動(dòng)代替整個(gè)汽缸體的擺動(dòng)掰废。

圖7 固定式無(wú)桿活塞缸驅(qū)動(dòng)的增力機(jī)構(gòu)

6.鉸桿2杠桿串聯(lián)增力機(jī)構(gòu)的內(nèi)夾持氣動(dòng)裝置

當(dāng)壓縮空氣的方向控制閥處于圖所示左位工作狀態(tài)時(shí),氣壓缸的左腔即無(wú)桿腔進(jìn)入壓縮空氣,活塞將在空氣壓力的作用下向右運(yùn)動(dòng)棕优，使鉸桿壓力角α逐漸減小,借助角度效應(yīng)將空氣壓力放大，接著將力傳到恒增力杠桿機(jī)構(gòu)杠桿上敢添，作用力將被再一次放大佣虑，變?yōu)閵A持工件的作用力 F。當(dāng)方向控制閥處于右位工作狀態(tài)時(shí)季训，氣壓缸的右腔即有桿腔進(jìn)入壓縮空氣,推動(dòng)活塞向左運(yùn)動(dòng),夾持機(jī)構(gòu)松開(kāi)工件弧定。

圖8 鉸桿2杠桿串聯(lián)增力機(jī)構(gòu)的內(nèi)夾持氣動(dòng)機(jī)械手

二、氣吸式末端夾持機(jī)構(gòu)

氣吸式末端夾持機(jī)構(gòu)借助吸盤(pán)內(nèi)的負(fù)壓所形成的吸力來(lái)移動(dòng)物體肝庸。主要用于抓取外形較大锡跺、厚度適中、剛性較差的玻璃吓死、紙張渴甜、鋼材等物體。根據(jù)負(fù)壓產(chǎn)生方法可分為以下幾種：

1.擠壓式吸盤(pán)

吸盤(pán)內(nèi)的空氣由向下的擠壓力排擠而出统岭，使吸盤(pán)內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓蟋定，形成吸力將物體吸住粉臊。用于抓取形狀不大，厚度較薄且質(zhì)量較輕的工件驶兜。

圖9 擠壓式吸盤(pán)結(jié)構(gòu)圖

2.氣流負(fù)壓式吸盤(pán)

控制閥將來(lái)自氣泵的壓縮空氣自噴嘴噴入扼仲，壓縮空氣的流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生高速射流，從而帶走吸盤(pán)內(nèi)中的空氣抄淑，如此便在吸盤(pán)內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓屠凶，負(fù)壓所形成的吸力便可吸住工件。

圖10 氣流負(fù)壓式吸盤(pán)結(jié)構(gòu)圖

3.真空泵排氣式吸盤(pán)

利用電磁控制閥將真空泵與吸盤(pán)相聯(lián)肆资，當(dāng)抽氣時(shí)矗愧，吸盤(pán)腔內(nèi)空氣被抽走時(shí)，形成負(fù)壓而吸住物體郑原。反之唉韭，控制閥將吸盤(pán)與大氣相聯(lián)時(shí)，吸盤(pán)失去吸力而松開(kāi)工件犯犁。

圖11 真空泵排氣式吸盤(pán)結(jié)構(gòu)圖

三属愤、液壓式末端夾持機(jī)構(gòu)

1.常閉式夾持機(jī)構(gòu)

借助彈簧強(qiáng)大預(yù)緊力固定鉆具，液壓松開(kāi)口迟。夾持機(jī)構(gòu)未執(zhí)行抓取任務(wù)時(shí)岗命，處于夾緊鉆具狀態(tài)。其基本結(jié)構(gòu)為一組經(jīng)過(guò)預(yù)壓縮的彈簧作用在斜面或杠桿等增力機(jī)構(gòu)上保蒲，使卡瓦座產(chǎn)生軸向移動(dòng)品救，帶動(dòng)卡瓦徑向移動(dòng)，夾緊鉆具贼卿；高壓油進(jìn)入卡瓦座與外殼形成的液壓缸他景，進(jìn)一步壓縮彈簧，使卡瓦座和卡瓦產(chǎn)生反向運(yùn)動(dòng)彬率，松開(kāi)鉆具式伶。

2.常開(kāi)式夾持機(jī)構(gòu)

通常采用彈簧松開(kāi)、液壓夾緊的方式鄙叼，未執(zhí)行抓取任務(wù)時(shí)處于松開(kāi)狀態(tài)贡金。夾持機(jī)構(gòu)靠液壓缸的推力產(chǎn)生夾持力，油壓減低將導(dǎo)致夾持力的減小群娃，通常要在油路上設(shè)置性能可靠的液壓鎖來(lái)保持油壓衅侥。

3.液壓松緊型夾持機(jī)構(gòu)

松開(kāi)、夾緊均通過(guò)液壓實(shí)現(xiàn)劫瞳，如果兩側(cè)液壓缸進(jìn)油口均通通高壓油倘潜，則卡瓦會(huì)隨著活塞運(yùn)動(dòng)向中心收攏，夾緊鉆具志于，改變高壓油入口涮因，卡瓦則背離中心废睦，松開(kāi)鉆具。

4.復(fù)合式液壓夾持機(jī)構(gòu)

這種裝置有主液壓缸與副液壓缸养泡，副液壓缸側(cè)連接一組碟簧嗜湃，當(dāng)高壓油進(jìn)入主液壓缸，推動(dòng)主液壓缸缸體移動(dòng)澜掩，通過(guò)頂柱將力傳給副液壓缸側(cè)的卡瓦座购披，碟簧被進(jìn)一步壓縮，卡瓦座移動(dòng)肩榕；同時(shí)刚陡，主液壓缸側(cè)卡瓦座在彈簧力作用下移動(dòng)，松開(kāi)鉆具株汉。

四筐乳、磁吸式末端夾持機(jī)構(gòu)

分為電磁吸盤(pán)和永久吸盤(pán)兩種。電磁吸盤(pán)是用接通和切斷線圈中的電流狱槽，產(chǎn)生和消除磁力的方法來(lái)吸住和釋放鐵磁性物體克酿。永磁吸盤(pán)則是利用永久磁鋼的磁力來(lái)吸住鐵磁性物體的它是通過(guò)移動(dòng)隔磁物體來(lái)改變吸盤(pán)中磁力線回路，從而達(dá)到吸住和釋放物體的目的申广。但同樣是吸盤(pán)，永久吸盤(pán)的吸力不如電磁吸盤(pán)大西练。

（夾具俠）

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