机器人的工作空间影响末端夹持机构设计

今天分享机器人的工作空间是如何影响其末端夹持机构的设计的，还与机器人的工作对象和负载的关系都分不开的，文中附有详细图解。

一、机器人的工作对象和负载

机器人的工作对象为轮胎，如图1所示，包括生胎和成品胎；二者在性质和尺寸上都有差别，生胎较软，成品胎较硬，成品胎较生胎外圈直径较大、内圈直径较小、高度较小。每个轮胎净重约为3Kg。此外，由于成品胎与模具黏合较紧，取胎时轮胎对机器人末端夹持机构有500~600N 的冲击力。

图1

二、机器人的工作空间

如图2为机器人工作相对位置图，图3为相对高度图。

图2

图3

三、机器人总体结构设计

轮胎装卸机器人采用圆柱型工业机器人，直线部分可采用液压驱动，可输出较大的动力，能够伸入型腔式机器内部。下图机器人具有三个自由度，即两个移动副、一个旋转副：底座与其他部分之间为移动副、腰部与底座间为旋转副、小臂与大臂之间为移动副。

图4 机器人主要结构图

四、机器人末端夹持机构的设计

机器人本体是机器人末端夹持机构运动到定点的基础，而机器人手爪（末端夹持机构）是机器人胜任预期任务的基础，因此设计三套机构：内撑机构用于完成抓取和定型、下压机构用于完成生胎安放、外推机构和内撑机构共同完成成品胎抓取。

4.1内撑结构的设计

由于必须使轮胎内径完全与夹持机构相接触，所以通过内撑力使轮胎定型。内撑机构由五个相同的连杆机构组成，并呈圆形排列。每个连杆机构由三个连杆组成，但机构曲柄由一圆盘代替，因此可视为一个四连杆机构。

图5 內撑机构示意图

4.2下压结构的设计

内撑结构抓起轮胎之后，其中的五个圆弧会构成一个整圆与轮胎内径完全接触。当轮胎运送至模具上方后，气缸收缩，此时由于生胎较为柔软，会立即变形，无法顺利进入模具。因此设计下压机构，用一个双滑块机构实现水平方向运动与竖直方向运动的转换。

图6 下压机构示意图

4.3外推机构的设计

外推机构由三组推手组成，每组推手有两个推动装置。其中一个由气缸推动直接前进；另一个由气缸、平行四边形机构、双滑块机构组成，沿椭圆曲线作平动。控制两个推动装置动作的时序，可以完成抓取任务。

图7 外推机构示意图

4.4夹持机构总体效果

图8 正视图

图9 俯视图

五、一些优秀的夹持器介绍

Onrobot RG6 -分拣和取放 - 操作灵活，行程更大，动力更强劲

• 操作灵活，可处理多种尺寸和形状的零件。 

•“即插即用”设计，显著缩短部署时间。

• 开箱即用，易于部署，减少70%的编程时间。 

RG6夹持器是一款灵活的协作式夹持器，内置Onrobot快换装置。全新支架设计，让夹持器方向控制变得更简单，同时保留了出色的移动、放置行程。电线布线穿过快换装置，绕开侧面，因此在更换工具时无需重新连接和断开。这款夹持器可无缝配合Onrobot双快换装置和任意一款夹持器，助您充分发挥机器人的最大潜能。

易于使用，可兼容多种协作式和轻工业机器人。 

RG6夹持器的行程为160毫米，可拾取各种各样的物品。如今，RG6配备了更强劲的马达，更加坚固耐用。这款灵活的全方位夹持器可帮助您扩大自动化应用范围，包括机床管理、分拣和取放、组装、包装和码垛等。

Onrobot GECKO GRIPPER壁虎夹持器

一“抓”即发——设计灵感源于自然界，实现温和而稳固的抓取操作

• 无需压缩空气，可节省维护成本，快速实现投资回报（最快5个月）。

• 精准、无痕夹持技术，可提高分拣和取放类任务的生产力。

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• 无需外接气源，减少产生噪音和吸入灰尘。

仿生壁虎技术最初诞生于NASA的实验室，用于收集退役卫星、太空垃圾以及国际空间站应用。相比“神圣的太空任务”，壁虎夹持器更贴近“地表”——能够妥善地拾取表面平滑的物品，并擅长处理传统真空夹持器无法抓取的多孔物品。 

壁虎夹持器使用数百万条细小纤维茎，利用强大的分子间作用力粘附于工件表面——这与壁虎攀爬的原理相同。壁虎夹持器的设计灵感源于自然界，采用轻巧的抓取技术，在分拣和取放类任务中，无需压缩空气或外部动力，即可附着和提起任何表面平滑的工件，为制造商提供一种更高效、更具成本效益的解决方案。