模塊四-工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計課件

主講人：工業(yè)機器人的三維造型與設(shè)計一體化教程模塊四工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計教學(xué)內(nèi)容：任務(wù)二上下料工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計任務(wù)一認(rèn)識工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)任務(wù)三碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計認(rèn)識工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)一機器人必須有“手”，這樣它才能根據(jù)控制系統(tǒng)發(fā)出的“命令”執(zhí)行相應(yīng)的動作。用在工業(yè)上的機器人的手我們一般稱之為末端操作器，它是機器人直接用于抓取和握緊(吸附)工件或?qū)Ｓ霉ぞ?如噴槍、扳手、焊具、噴頭等)并進行操作的部件。它具有模仿人手動作的功能，并安裝于機器人手臂的前端。由于被握工件、工具的形狀、尺寸、重量、材質(zhì)及表面狀態(tài)等不同，因此工業(yè)機器人末端操作器是多種多樣的，并大致可分為以下幾類：(1)夾鉗式取料手；(2)吸附式取料手；(3)專用操作器；(4)仿生多指手。認(rèn)識工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)一1、夾鉗式取料手夾鉗式手部與人手相似，是工業(yè)機器人廣為應(yīng)用的一種手部形式。它一般由手指(手爪)和驅(qū)動機構(gòu)、傳動機構(gòu)及連接與支承元件組成，并能通過手爪的開閉動作實現(xiàn)對物體的夾持。認(rèn)識工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)一（1）手指手指是直接與工件接觸的部件。手部松開和夾緊工件，就是通過手指的張開與閉合來實現(xiàn)的。機器人的手部一般有兩個手指，也有3個或多個手指，其結(jié)構(gòu)形式常取決于被夾持工件的形狀和特性。認(rèn)識工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)一（1）手指指端的形狀通常有兩類：V型指和平面指。(a)固定V型(b)滾柱V型(c)自定位式V型V型指端的形狀(a)平面指(b)尖指(c)特形指夾鉗式手的指端認(rèn)識工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)一（1）手指其它形式指還有夾板式和托架式等，主要用于碼垛作業(yè)。（a）夾板式（b）托架式其它形式取料手認(rèn)識工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)一（1）手指指面的形狀常有光滑指面、齒形指面和柔性指面等。光滑指面平整光滑，用來夾持已加工表面，避免已加工表面受損。齒形指面的指面刻有齒紋，可增加夾持工件的磨擦力，以確保夾緊牢靠，多用來夾持表面粗糙的毛坯或半成品。柔性指面內(nèi)鑲橡膠、泡沫、石棉等物，有增加磨擦力、保護工件表面、隔熱等作用，一般用于夾持已加工表面、熾熱件，也適于夾持薄壁件和脆性工件。認(rèn)識工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)一（2）傳動機構(gòu)傳動機構(gòu)是向手指傳遞運動和動力，以實現(xiàn)夾緊和松開動作的機構(gòu)。該機構(gòu)根據(jù)手指開合的動作特點分為回轉(zhuǎn)型和平移型?；剞D(zhuǎn)型又分為一支點回轉(zhuǎn)和多支點回轉(zhuǎn)；根據(jù)手爪夾緊是擺動還是平動，又可分為擺動回轉(zhuǎn)型和平動回轉(zhuǎn)型。夾鉗式手部中使用較多的是回轉(zhuǎn)型手部，其手指就是一對杠桿，一般再同斜楔、滑槽、連桿、齒輪、蝸輪蝸桿或螺桿等機構(gòu)組成復(fù)合式杠桿傳動機構(gòu)，用以改變傳動比和運動方向等。認(rèn)識工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)一1—殼體；2—斜楔驅(qū)動桿；3—滾子；4—圓柱銷；5—拉簧；6—鉸銷；7—手指；8—工件(a)單作用斜楔式回轉(zhuǎn)型手部結(jié)構(gòu)(b)另一種手部結(jié)構(gòu)斜楔杠桿式取料手結(jié)構(gòu)斜楔向下運動，克服彈簧拉力，使杠桿手指裝著滾子的一端向外撐開，從而夾緊工件；斜楔向上移動，則在彈簧拉力作用下使手指松開。認(rèn)識工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)一滑槽式杠桿回轉(zhuǎn)型取料手結(jié)構(gòu)杠桿形手指4的一端裝有V形指5，另一端則開有長滑槽。驅(qū)動桿1上的圓柱銷2套在滑槽內(nèi)，當(dāng)驅(qū)動連桿同圓柱銷一起作往復(fù)運動時,即可撥動兩個手指各繞其支點(鉸銷3)作相對回轉(zhuǎn)運動，從而實現(xiàn)手指的夾緊與松開動作。認(rèn)識工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)一2、吸附式取料手（1）氣吸附式取料手氣吸附式取料手是利用吸盤內(nèi)的壓力和大氣壓之間的壓力差而工作的。按形成壓力差的方法，可分為真空吸附、氣流負(fù)壓吸附、擠壓排氣式等幾種。氣吸式取料手與夾鉗式取料手相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、吸附力分布均勻等優(yōu)點,對于薄片狀物體的搬運更有其優(yōu)越性(如板材、紙張、玻璃等物體)，廣泛應(yīng)用于非金屬材料或不可有剩磁的材料的吸附，但要求物體表面較平整光滑，無孔無凹槽。認(rèn)識工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)一真空泵產(chǎn)生真空負(fù)壓。碟形橡膠吸盤1，通過固定環(huán)2安裝在支承桿4上，支承桿由螺母5固定在基板6上。取料時，碟形橡膠吸盤與物體表面接觸，橡膠吸盤在邊緣既起到密封作用，又起到緩沖作用，然后真空抽氣，吸盤內(nèi)腔形成真空，吸取物料。放料時，管路接通大氣，失去真空，物體放下。真空吸附取料手認(rèn)識工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)一（2）磁吸附式取料手磁吸附式取料手是利用電磁鐵通電后產(chǎn)生的電磁吸力取料，因此只能對鐵磁物體起作用；另外，對某些不允許有剩磁的零件要禁止使用。所以，磁吸附式取料手的使用有一定的局限性。當(dāng)線圈1通電后，在鐵心2內(nèi)外產(chǎn)生磁場，磁力線穿過鐵心、空氣隙和銜鐵3形成回路，銜鐵受到電磁吸力F的作用被牢牢吸住。(a)電磁鐵工作原理(b)盤狀電磁鐵認(rèn)識工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)一3、專用末端操作器工業(yè)機器人是一種通用性很強的自動化設(shè)備，可根據(jù)作業(yè)要求完成各種動作，再配上各種專用的末端操作器后，就能完成各種動作。如在通用機器人上安裝焊槍就成為一臺焊接機器人，安裝電動扳手則成為一臺裝配機器人。目前有許多由專用電動、氣動工具改型而成的操作器，如電動扳手、焊槍、電磨頭、電銑頭、拋光頭、涂膠槍、激光切割機。使用一臺通用機器人，要在作業(yè)時能自動更換不同的末端操作器，就需要配置具有快速裝卸功能的換接器。換接器由兩部分組成：換接器插座和換接器插頭，分別裝在機器腕部和末端操作器上，能夠?qū)崿F(xiàn)機器人對末端操作器的快速自動更換。認(rèn)識工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)一末端執(zhí)行機構(gòu)認(rèn)識工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)一末端執(zhí)行機構(gòu)認(rèn)識工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)一氣動換接器與專用末端操作器庫認(rèn)識工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)一專用末端操作器庫認(rèn)識工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)一某些機器人的作業(yè)任務(wù)相對較為集中,需要換接一定量的末端操作器,又不必配備數(shù)量較多的末端操作器庫。這時，可以在機器人手腕上設(shè)置一個多工位換接裝置。

(a)棱錐型(b)棱柱型多工位末端操作器換接裝置認(rèn)識工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)一4、仿生多指手機器人手爪和手腕最完美的形式是模仿人手的多指靈巧手。多指靈巧手有多個手指，每個手指有3個回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，每一個關(guān)節(jié)的自由度都是獨立控制的。因此，幾乎人手指能完成的各種復(fù)雜動作它都能模仿，諸如擰螺釘、彈鋼琴、作禮儀手勢等動作。在手部配置觸覺、力覺、視覺、溫度傳感器，將會使多指靈巧手達到更完美的程度。多指

靈巧手的應(yīng)用前景十分廣泛，可在各種極限環(huán)境下完成人無法實現(xiàn)的操作，如在核工業(yè)領(lǐng)域、宇宙空間作業(yè)，在高溫、高壓、高真空環(huán)境下作業(yè)等。認(rèn)識工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)一仿生多指手上下料工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計二工業(yè)機器人用于機床的上下料搬運，具備通用性廣、靈活多樣，最大程度滿足柔性化生產(chǎn)工藝的需求。上下料機器人系統(tǒng)具有高效率和高穩(wěn)定性,結(jié)構(gòu)簡單更易于維護,可以滿足不同種類產(chǎn)品的生產(chǎn),可以很快進行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整和擴大產(chǎn)能,并且大大降低產(chǎn)業(yè)工人的勞動強度。上下料工業(yè)機器人執(zhí)行機構(gòu)多采用夾鉗式取料手，指形根據(jù)實際加工物料及加工件各不相同。上下料工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計二本任務(wù)的上下料工業(yè)機器人執(zhí)行機構(gòu)包括氣缸、固定支板、固定支架、驅(qū)動塊、連接條板、卡爪等零部件。工作原理：在控制機構(gòu)的作用下，氣缸活塞推出或縮回，帶動推桿和活動塊前后運動，經(jīng)過連接條板驅(qū)動卡爪的開合，從而夾取或松開工件、物料。上下料工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計二上下料工業(yè)機器人執(zhí)行機構(gòu)主要零部件上下料工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計二上下料工業(yè)機器人執(zhí)行機構(gòu)主要零部件上下料工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計二上下料工業(yè)機器人執(zhí)行機構(gòu)主要零部件上下料工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計二1、氣缸建模氣缸工程圖上下料工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計二1、氣缸建模氣缸工程圖上下料工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計二1、氣缸建模上下料工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計二1、氣缸建模上下料工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計二1、氣缸建模上下料工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計二1、氣缸建模上下料工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計二1、氣缸建模上下料工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計二1、氣缸建模上下料工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計二1、氣缸建模上下料工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計二1、氣缸建模上下料工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計二1、氣缸建模上下料工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計二1、氣缸建模上下料工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計二1、氣缸建模上下料工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計二【知識拓展】孔特征孔特征的功能是在實體上鉆孔?？滋卣靼ê唵沃笨缀彤愋蜗?qū)Э?。簡單直孔為具有圓截面的切口，始于放置曲面并延伸到指定的終止曲面或深度；異形向?qū)Э诪榫哂谢拘螤畹穆菘?，基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的、可帶有不同的末端形狀的標(biāo)準(zhǔn)沉頭孔和埋頭孔。上下料工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計二2、卡爪建模上下料工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計二2、卡爪建模上下料工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計二2、卡爪建模上下料工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計二2、卡爪建模上下料工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計二3、十字槽盤頭螺釘建模上下料工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計二3、十字槽盤頭螺釘建模上下料工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計二3、十字槽盤頭螺釘建模碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三碼垛作業(yè)主要是將已裝入物品的容器，按一定排列擺放,作業(yè)對象為規(guī)范容器如箱、袋、桶等，其執(zhí)行機構(gòu)形式多為夾板、托架式或真空吸盤式等。托架式碼垛執(zhí)行機構(gòu)主要包括手指、夾緊氣缸（氣缸1）、壓具、壓緊氣缸（氣缸2）、支架、緩沖器等。碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三1、手指機構(gòu)設(shè)計碼垛執(zhí)行機構(gòu)的手指部分由手指、固定桿、手指連接塊、軸架、脹緊連接套等構(gòu)成。碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三手指機構(gòu)零件一覽碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三手指機構(gòu)零件一覽碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三（1）手指建模碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三（1）手指建模碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三（1）手指建模碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三（1）手指建模碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三（1）手指建模碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三（2）左軸架建模碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三（2）左軸架建模碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三（2）左軸架建模碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三（2）左軸架建模碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三（2）左軸架建模碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三（2）左軸架建模碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三（2）左軸架建模碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三（2）左軸架建模碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三（2）左軸架建模碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三（2）左軸架建模碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三（2）左軸架建模碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三（2）左軸架建模碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三2、壓具總成壓具與壓緊氣缸推桿相連接，用于碼垛時壓緊物品，防止松脫。壓具總成碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三壓具建模

碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三壓具建模

碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三3、支架總成

支架用于連接2個手指機構(gòu)、壓具總成、緩沖器等，并安裝固定了用于驅(qū)動手指、壓具動作的氣缸及相關(guān)附件，包括支板、擺動托架、氣缸固定座等。碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三支架總成零部件一覽碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三支架總成零部件一覽碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三支架總成零部件一覽碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三加固板建模碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三加固板建模碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三加固板建模碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三加固板建模碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三加固板建模碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三加固板建模碼垛工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計三【知識拓展】鈑金成型鈑金件就是薄板五金件，也就是可以通過沖壓、彎曲、拉伸等手段來加工的零件。鈑金沖壓加工種類繁多，常用的有沖裁模、彎曲模、成型模、拉伸模等。在鈑金設(shè)計中，成形工具的使用必不可少，成形工具是可以用作折彎、伸展或成形鈑金的沖模的零件，能夠生成一些成形特征，例如百葉窗、矛狀器具、法蘭和筋。SolidWorks軟件鈑金成型工具，主要包括基本法蘭/薄片、轉(zhuǎn)化到鈑金、邊線法蘭、斜接法蘭、褶邊、轉(zhuǎn)折、邊角、