4-5手部設計一、概述工業(yè)機器人的手部(Hand)也叫做末端操作器(End-effector)，它是裝在工業(yè)機器人手腕上直接抓握工件或執(zhí)行作業(yè)的部件。人的手有兩種含義：第一種含義是醫(yī)學上把包括上臂、手腕在內(nèi)的整體叫做手；第二種含義是把手掌和手指部分叫做手。工業(yè)機器人的手部接近于第二種含義。工業(yè)機器人手部的特點：(1)手部與手腕相連處可拆卸。手部與手腕有機械接口，也可能有電、氣、液接頭，當工業(yè)機器人作業(yè)對象不同時，可以方便地拆卸和更換手部。(2)手都是工業(yè)機器人末端操作器。它可以像人手那樣具有手指，也可以是不具備手指的手；可以是類人的手爪，也可以是進行專業(yè)作業(yè)的工具，比如裝在機器人手腕上的噴漆槍、焊接工具等。(3)手部的通用性比較差。工業(yè)機器人手部通常是專用的裝置，比如：一種手爪往往只能抓握一種或幾種在形狀、尺寸、重量等方面相近似的工件；一種工具只能執(zhí)行一種作業(yè)任務。(4)手部是一個獨立的部件。假如把手腕歸屬于手臂，那么工業(yè)機器人機械系統(tǒng)的三大件就是機身、手臂和手部(未端操作器)。手部對于整個工業(yè)機器人來說是完成作業(yè)好壞、作業(yè)柔性好壞的關鍵部件之一。具有復雜感知能力的坦l能化手爪的出現(xiàn)，增加了工業(yè)機器人作業(yè)的靈活性和可靠性。有一種彈鋼琴的表演機器人的手部已經(jīng)與人手十分相近，具有多個多關節(jié)手指,一個手的自由度達到20余個，每個自由度獨立驅(qū)動。目前工業(yè)機器人手部的自由度還比較少，把具備足夠驅(qū)動力量的多個驅(qū)動源和關節(jié)安裝在緊湊的手部里是十分困難的。本節(jié)主要介紹和討論手爪(Gripper)式手部的原理和設計，因為它具有一定的通用性。而噴漆槍、焊具之類的專用工具(Specialtooi)是行業(yè)性專業(yè)工具，不予介紹。二、手部的分類1.按用途分(1)手爪。具有一定的通用性，它的主要功能是：抓住工件，握持工件，釋放工件。抓住在給定的目標位置和期望姿態(tài)上抓住工件，工件在手爪內(nèi)必須具有可靠的定位，保持工件與手爪之間準確的相對位，以保證機器人后續(xù)作業(yè)的準確性。握持確保工件在搬運過程中或零件在裝配過程中定義了的位置和姿態(tài)的準確性。釋放在指定點上除去手爪和工件之間的約束關系。圖4-46所示的手爪夾持圓柱工件，盡管夾緊力足夠大，在工件和手爪接觸面上有足夠的摩擦力來支承工件重量，但是從運動學觀點來看，約束條件是不夠的，不能保