《工业机器人技术基础》教案

知识目标：掌握工业机器人的机械部分，包括末端执行器、手腕、手臂和机座组成。

能力目标：掌握每一部分的原理及结构类型。

情感目标：通过对不同类型的工业机器人的学习为后面离线和在线编程的学习做好铺垫。

工业机器人的机械部分主要由末端执行器、手腕、手臂和机座组成。

机器人末端执行器

末端执行器是机器人直接用于抓取和握紧（或吸附）工件或夹持专用工具（如喷枪、扳手、焊接工具）进行操作的部件，它具有模仿人手动作的功能，并安装于机器人手臂的前端。

末端执行器大致可分为以下几类：

A 夹钳式取料手；

B 吸附式取料手；

C 专用操作器及转换器。

1--手指；2--传动机构；

3--驱动装置；4--支架；5--工件

图1 夹钳式取料手

1. 手指

手指是直接与工件接触的部件。手部松开和夹紧工件, 就是通过手指的张开与闭合来实现的。机器人的手部一般有两个手指, 也有三个或多个手指,其结构形式常取决于被夹持工件的形状和特性。

指端的形状通常有两类：V型指和平面指。V型指的形状, 用于夹持圆柱形工件。平面指为夹钳式手的指端，一般用于夹持方形工件(具有两个平行平面), 板形或细小棒料。另外，尖指和薄、长指一般用于夹持小型或柔性工件。 其中, 薄指一般用于夹持位于狭窄工作场地的细小工件, 以避免和周围障碍物相碰；长指一般用于夹持炽热的工件, 以免热辐射对手部传动机构的影响。

指面的形状常有光滑指面、齿形指面和柔性指面等。

1、光滑指面平整光滑，用来夹持已加工表面，避免已加工表面受损。

2、齿形指面的指面刻有齿纹，可增加夹持工件的磨擦力，以确保夹紧牢靠，多用来夹持表面粗糙的毛坯或半成品。

3、柔性指面内镶橡胶、泡沫、石棉等物,有增加磨擦力、保护工件表面、隔热等作用，一般用于夹持已加工表面、炽热件，也适于夹持薄壁件和脆性工件。

2. 传动机构

传动机构是向手指传递运动和动力, 以实现夹紧和松开动作的机构。该机构根据手指开合的动作特点分为回转型和平移型。回转型又分为一支点回转和多支点回转。根据手爪夹紧是摆动还是平动,又可分为摆动回转型和平动回转型。

(1)回转型传动机构。夹钳式手部中较多的是回转型手部，其手指就是一对杠杆,一般再同斜楔、滑槽、连杆、齿轮、蜗轮蜗杆或螺杆等机构组成复合式杠杆传动机构, 用以改变传动比和运动方向等。

(2)平移型传动机构。平移型夹钳式手部是通过手指的指面作直线往复运动或平面移动来实现张开或闭合动作的, 常用于夹持具有平行平面的工件(如冰箱等)。其结构较复杂，不如回转型手部应用广泛。

① 直线往复移动机构：实现直线往复移动的机构很多，常用的斜楔传动、齿条传动、螺旋传动等均可应用于手部结构。既可是双指型的，也可是三指(或多指)型的；既可自动定心，也可非自动定心。

②平面平行移动机构：

共同点是：都采用平行四边形的铰链机构——双曲柄铰链四连杆机构，以实现手指平移。其差别在于分别采用齿条齿轮、蜗杆蜗轮、连杆斜滑槽的传动方法。

掌握工业机器人的机械部分，包括末端执行器、手腕、手臂和机座组成。

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