搬运高精度工件的通用型机械夹爪设计概述

姜倩 姜思洁

摘 要 针对在实际工作中，机器人末端执行器缺乏通用性的问题，本文设计了一种通用型末端执行器。其设计重点在于适用于规则与不规则工件的夹取，在基于二指抓取基型的基础上，对手爪结构进行了再设计，对于竖放的圆柱形工件，采用弧面形指实现定位抓取，对于方形、不规则、平放的圆柱形工件，采用外钩托指实现抓取。考虑到工件的高精度，采用伺服电机驱动方式，对机械手实现速度和位置的精确控制，为通用型机械夹爪的设计提供了理论参考。

关键词 机械夹爪;通用性; 精确控制

引言

工业机器人末端执行器决定了机器人的工作质量和效率。目前末端执行器的通用性不强，针对不同种类高精度的工件，需要选择对应的末端执行器，大大降低了工作效率。因此，设计通用性强的工业机器人末端执行器至关重要。

目前，国内外对于通用性末端执行器都做了相关研究。A.J.G.Nuttall[1]設计了平行四边形机构传动的机械手爪，增大了夹取力与手爪张开的角度。国内某高校机器人研究设计了一种可根据工件的形状调整手爪张开角度的二至机械手。

通过国内外现有研究可知，目前大多数集中于对机械手爪的夹取力和夹取范围的研究，并且取得了显著成效，能够对部分不同的工件进行夹取，但是对于不同形状的工件却难以适用。针对此问题，本文设计了一种通用型机械手爪，在基于二指抓取基型的基础上，对手爪结构进行了再设计，对于竖放的圆柱形工件，采用弧面形指实现定位抓取，对于方形、不规则、平方的圆柱形工件，采用外钩托指实现抓取，有效地提高了工作效率。质量与数量参差不一。

1通用性机械手爪结构设计

在机器人搬运工件的过程中，机械手末端的设计至关重要，不但要考虑被夹取工件的高精度，而且被抓工件的形状也要考虑。本文采用齿轮式传动结构，其结构保证了夹取稳定性，机械手爪设计为二指回转夹钳式。对于竖放的圆柱形工件，采用弧面形指实现定位抓取;对于平放的圆柱形、方形或不规则工件，采用外钩托指实现抓取。考虑到工件的高精密性，在指面镶衬塑料用来增加摩擦力，确保夹持可靠，如图1所示，保证了机械手能够对不同形状的高精度工件的夹取。

2末端执行器驱动方式

针对要搬运高精度工件要求，为保证机械手运行时位置、速度可靠，确定选择交流伺服电机驱动作为机械手的驱动方式，因为交流伺服电机具有定位精度高、相应速度快、过载能力强的特点[2]。通过伺服电机可实现对末端执行器的力与位移的精确控制。

在机械手爪指端设计压觉传感器，伺服电机驱动手爪上的杆件向手爪内转动，当压觉传感器上的压力达到预定值时，发送信号，电机停转。

3结束语

针对目前工业机器人的机械手爪通用性不强的问题，本文设计了一种采用弧面形指和外钩形指结构的机械手爪，实现了机械手能够对不同形状的工件的抓取，同时在机械手爪指面上镶衬塑料用来增加摩擦力，确保夹持可靠。经过分析，该结构能够使机械手具有很好的通用性，接下来还应在此基础上不断优化，提升性能。

参考文献

[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，刘丽媛，杨之江，等.基于交流伺服电机的机械手控制系统设计[J].内燃机与配件，2017（19）：26-27.