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工业机器人的末端执行器

时间:2021-07-29  点击量:
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        工业机器人的手部也称末端执行器,它是装在工业机器人手腕上直接抓握工件或执行作业的部件。对于整个工业机器人来说手部是完成作业好坏、作业柔性优劣的关键部件之一。工业机器人的手部可以像人手那样具有手指,也可以是不具备手指的手;可以是类人的手爪,也可以是进行专业作业的工具,例如装在机器人手腕上的喷漆枪、焊接工具等。
 
1、手爪的驱动
 
        机械手爪的作用是抓住工件、握持工件和释放工件。通常采用气动、液动、电动和电磁来驱动手指的开合,气动手爪目前得到广泛的应用,主要由于气动手爪具有结构简单、成本低、容易维修,而且开合迅速,质量轻,其缺点在于空气介质的可压缩性,使爪钳位置控制比较复杂。液压驱动手爪成本要高些。电动手爪的优点在于手指开合电机的控制与机器人控制共用一个系统,但是夹紧力比气动手爪、液压手爪小,相 比而言开合时间要稍长。
        如图1所示为一种气动手爪,汽缸4中压缩空气推动活塞3使连杆齿条2做往复运动,经扇形齿轮1带动平行四边形机构,使爪钳5平行地快速开合。

2、手爪的传动机构

        驱动源的驱动力通过传动机构驱使爪钳开合并产生夹紧力。 对于传动机构有运动要求和夹紧力要求。如图1及图2所示的平行连杆式手爪和齿轮齿条式手爪可保持爪钳平行运动,夹持宽度变化大。对夹紧力要求是爪钳开合度不同时夹紧力能保持不变。
3、爪钳 爪钳是与工件直接接触的部分

        它们的形状和材料对夹紧力有很大影响。夹紧工件的 接触点越多,所要求的夹紧力越小,对夹持工件来说更显得安全。图3所示是具有 V 形爪钳表面的手爪,有四条折线与工件相接触,形成力封闭形式的夹持状态。
 
一、磁力吸盘 
 
        磁力吸盘有电磁吸盘和永磁吸盘两种。
        磁力吸盘是在手部装上电磁铁,通过磁场吸力把工件吸住。图4为电磁吸盘的结构示意图。线圈通电后产生磁性吸力将工件吸住,断电后磁吸力消失将工件松开。若采用永久磁铁作为吸盘,则必须是强迫性取下工件。电磁吸盘只能吸住铁磁材料制成的工件,吸不住有色金属和非金属材料的工件。磁力吸盘的缺点是被吸取工件有剩磁,吸盘上常会吸附一些铁屑,致使不能可靠地吸住工件。对于不准有剩磁的场合,不能选用磁力吸盘,可用真空吸盘,例如钟表及仪表零件。另外高温条件下不宜使用磁力吸盘,主要在于钢、铁等磁性物质在723℃以上时磁性会消失。

二、真空式吸盘 
 
        真空式吸盘主要用在搬运体积大、质量轻的如冰箱壳体、汽车壳体等零件;也广泛用在需要小心搬运的物件如显像管、平板玻璃等。真空式吸盘对工件表面要求平整光滑、干 燥清洁、能气密。
 
        根据真空产生的原理,可分为三种。 
 
1、真空吸盘
 
        图5所示为产生负压的真空吸盘控制系统。采用真空泵能保证吸盘内持续产生负压。吸盘吸力取决于吸盘与工件表面的接触面积和吸盘内外压差,另外与工件表面状态也有十分密切的关系,它影响负压的泄漏。
 
2、气流负压吸盘
 
        气流负压吸盘的工作原理如图6所示。压缩空气进入喷嘴后,利用伯努利效应使橡胶皮碗内产生负压。在工厂一般都有空压机或空压站,空压机气源比较容易解决,不用专为机器人配置真空泵,因此气流负压吸盘在工厂使用方便。
3、挤气负压吸盘 
 
        挤气负压吸盘结构如图7所示。
        当吸盘压向工件表面时,将吸盘内空气挤出;松开时,去除压力,吸盘恢复弹性变形使吸盘内腔形成负压,将工件牢牢吸住,机械手即可进行工件搬运;到达目标位置后,可用碰撞力或用电磁力使压盖2动作,使空气进入吸盘腔内,释放工件。这种挤气负压吸盘不需要真空泵也不需要压缩空气气源,比较经济方便,但是可靠性比真空吸盘和气流负压吸盘差。

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