工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器的種類一、末端執(zhí)行器的種類1/7一末端執(zhí)行器的種類

工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器可以根據(jù)它的用途和結(jié)構(gòu)的不同，大致可分為：工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器拾取工具專用工具拾取工具專用工具2/7一末端執(zhí)行器的種類拾取工具其中拾取工具是指能夠拾取一個(gè)對象（工具或工件），并對拾取對象進(jìn)行運(yùn)輸和放置等操作的機(jī)構(gòu)，常見的有機(jī)械式夾持式末端執(zhí)行器和吸附式末端執(zhí)行器等。拾取工具放置運(yùn)輸……3/7一末端執(zhí)行器的種類拾取工具機(jī)械式夾持器通過夾緊力夾持和運(yùn)輸物體,多為單點(diǎn)支承或雙點(diǎn)支承的指爪式。4/7一末端執(zhí)行器的種類拾取工具吸附式末端執(zhí)行器吸附式末端執(zhí)行器（又稱吸盤），有氣吸式和磁吸式兩種。氣吸式末端執(zhí)行器利用吸盤內(nèi)負(fù)壓產(chǎn)生的吸力，吸取對象再由機(jī)器人搬運(yùn)移動；磁吸式末端執(zhí)行器分為電磁吸盤和永磁吸盤兩大類，是指利用磁場作用進(jìn)行工件的拾取的工具。相較于氣吸式末端拾取工件而言，磁吸式末端拾取工具在應(yīng)用中具有更高的局限性，因?yàn)槠渥饔脤ο笮枋蔷哞F磁性的工件。圖為氣吸式末端執(zhí)行器5/7一末端執(zhí)行器的種類專用工具專用工具大多為在行業(yè)中有特殊作用的場合進(jìn)行應(yīng)用，如和機(jī)器人弧焊焊槍、機(jī)器人噴涂噴槍和機(jī)器人打磨布輪等。專用工具焊槍（焊鉗）噴涂噴槍……6/7THANKS!7/7專用工具應(yīng)用實(shí)例一、專用工具應(yīng)用實(shí)例激光跟蹤噴涂噴槍鉆孔與切割攪拌摩擦焊力控制裝配柔性機(jī)械手9/21一末端執(zhí)行器的工業(yè)應(yīng)用

工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的研究與發(fā)展，使得工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用在越來越多的工業(yè)生產(chǎn)中。在不同的加工操作中，會用到不同的末端執(zhí)行器。

下面我們將介紹幾種專用工具應(yīng)用實(shí)例，了解末端執(zhí)行器在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用場景及用途。激光跟蹤

激光（laser，又稱鐳射）是被激發(fā)出來的具有相同光學(xué)特性的光子隊(duì)列，被人們稱為“最快的刀”、“最準(zhǔn)的尺”、“最亮的光”。激光追蹤是利用激光的定向性和高亮度，實(shí)現(xiàn)對工作對象追蹤的技術(shù)，具有極高的精度，常被用于航空航天、汽車制造、電子工業(yè)、機(jī)械制造中的精密測量工作。10/21一末端執(zhí)行器的工業(yè)應(yīng)用

焊接機(jī)器人在焊接作業(yè)中，由于加工誤差、夾具的裝夾精度、表面狀態(tài)和熱變形等因素會使得焊縫發(fā)生偏移，為了達(dá)到理想的焊接質(zhì)量，就需要焊接機(jī)器人能夠在工作過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測焊縫的偏差，對焊接路徑和參數(shù)做出調(diào)整，以保證焊接質(zhì)量的可靠性。在機(jī)器人焊接中，保證焊縫質(zhì)量的關(guān)鍵是精確的焊縫跟蹤。激光跟蹤

將激光追蹤技術(shù)結(jié)合工業(yè)機(jī)器人的末端執(zhí)行器（如圖所示），應(yīng)用于焊接機(jī)器人的焊接作業(yè)中，利用激光對焊縫進(jìn)行跟蹤，可以保證焊接質(zhì)量的可靠性。11/21一末端執(zhí)行器的工業(yè)應(yīng)用圖-焊接機(jī)器人激光焊縫跟蹤系統(tǒng)工作流程激光跟蹤12/21一末端執(zhí)行器的工業(yè)應(yīng)用

焊接機(jī)器人激光焊縫跟蹤系統(tǒng)中將激光作為光源，結(jié)合視覺傳感器與焊槍共同固定在焊接機(jī)器人的末端執(zhí)行器上，使激光發(fā)生器和視覺傳感器與焊槍同步移動，在焊接過程中同步跟蹤焊縫。實(shí)時(shí)采集到的焊縫圖像被傳送給激光圖像傳感子系統(tǒng)進(jìn)行圖像處理，得到焊縫中心特征點(diǎn)的坐標(biāo)值。然后通過傳感器數(shù)學(xué)模型將坐標(biāo)值與標(biāo)定值比較得到實(shí)際焊縫的偏差值，將其傳送給焊接機(jī)器人的控制器，求解運(yùn)動學(xué)逆解后，將控制參數(shù)分配給各關(guān)節(jié)電機(jī)驅(qū)動器，機(jī)器人姿態(tài)調(diào)整使焊槍達(dá)到理論焊接位置。激光跟蹤13/21一末端執(zhí)行器的工業(yè)應(yīng)用激光跟蹤

如圖所示，為激光追蹤焊縫的弧焊機(jī)器人工作示意圖。激光焊縫跟蹤焊接機(jī)器人，不僅能實(shí)時(shí)檢測出加工誤差、表面狀態(tài)和裝夾精度等引起的焊縫偏差，還能有效地消除熱變形引起的偏差。14/21一末端執(zhí)行器的工業(yè)應(yīng)用

噴涂工藝是指涂料通過噴槍類工具，將借助壓力和離心力分散成的細(xì)小且均勻的霧滴，均勻地施涂在被涂物體表面的加工方法。噴涂加工在實(shí)際生產(chǎn)中隨處可見，例如汽車車身表面車漆的涂裝。噴涂機(jī)器人將機(jī)器人技術(shù)與噴涂工藝相結(jié)合，將噴槍作為末端執(zhí)行器，如圖所示。噴涂機(jī)器人

目前，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的噴涂機(jī)器人，按照噴涂工藝不同可分為空氣噴涂機(jī)器人、無氣噴涂機(jī)器人和靜電噴涂機(jī)器人等。15/21一末端執(zhí)行器的工業(yè)應(yīng)用

空氣噴涂機(jī)器人的噴槍一般由空氣帽、噴嘴、涂料入口、槍體、涂料調(diào)節(jié)旋鈕和空氣入口等部分組成，如圖所示。空氣噴涂的原理是將壓縮空氣從空氣帽的中心孔噴出，在噴嘴前端形成負(fù)壓區(qū)，使涂料經(jīng)涂料入口從涂料嘴噴出，然后涂料與高速壓縮氣流相互擴(kuò)散，以霧狀飛向并附著于被涂物表面形成涂膜。通過涂料調(diào)節(jié)旋鈕對涂料噴出量和噴幅進(jìn)行控制。噴涂機(jī)器人16/21一末端執(zhí)行器的工業(yè)應(yīng)用

無氣噴涂技術(shù)通常使用高壓柱塞泵、隔膜泵等對涂料直接加壓，高壓涂料經(jīng)高壓軟管輸送至無氣噴槍（如圖所示），由于噴嘴的特殊設(shè)計(jì)，當(dāng)帶有高壓涂料從噴嘴高速噴出時(shí)，釋放液壓并與大氣產(chǎn)生摩擦，產(chǎn)生劇烈膨脹，使涂料霧化并噴到工件表面上形成涂膜。由于壓縮空氣不直接與涂料接觸，因此高壓涂料中不含空氣，無氣噴涂因此得名。噴涂機(jī)器人17/21一末端執(zhí)行器的工業(yè)應(yīng)用

靜電噴涂，就是使霧化了的涂料微粒在直流高壓電場中帶上負(fù)電荷，再在靜電場的作用下，定向地飛向帶正電荷的被噴涂表面，形成涂膜的方法。靜電噴槍如圖所示。噴涂機(jī)器人18/21一末端執(zhí)行器的工業(yè)應(yīng)用

鉆孔是指用鉆頭在零件上加工出所需孔徑大小的孔。鉆孔加工可由鏜、銑等機(jī)床完成，也可由人工利用鉆床和鉆孔工具（如鉆頭、鉸刀等）完成。切割是指利用特定的工具，利用壓力或熱能等將物體分割開的加工方法，常見的方法有線切割、火焰切割、激光切割等。

隨著智能化生產(chǎn)的需求，工業(yè)機(jī)器人逐漸被用于機(jī)械加工中，能夠取代人和機(jī)床完成鉆孔、切割等作業(yè)任務(wù)，前提是需要給機(jī)器人配備不同的末端執(zhí)行器。鉆孔與切割人、機(jī)床工業(yè)機(jī)器人19/21一末端執(zhí)行器的工業(yè)應(yīng)用

工業(yè)機(jī)器人用于鉆孔時(shí)所用的末端執(zhí)行器如圖所示。鉆孔過程中，末端執(zhí)行器與零件直接接觸，容易產(chǎn)生磨損，故所用鉆孔的末端執(zhí)行器，需要能實(shí)時(shí)改變切削速度和進(jìn)給量，以保證鉆頭的正常工作。鉆孔20/21一末端執(zhí)行器的工業(yè)應(yīng)用機(jī)加工中的切割同樣將機(jī)器人用于切割加工中時(shí)，需先根據(jù)加工材料確定切割方法，然后選用合適的末端執(zhí)行器。激光切割機(jī)器人（如圖所示）可實(shí)現(xiàn)自主化切割，相較于數(shù)控切割機(jī)，除了能保證切割質(zhì)量外，還更為靈活，更適合柔性生產(chǎn)。21/21一末端執(zhí)行器的工業(yè)應(yīng)用攪拌摩擦焊攪拌摩擦焊技術(shù)得到應(yīng)用推廣，越來越多的產(chǎn)品制造采用這項(xiàng)新型焊接技術(shù)。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)出，機(jī)器人攪拌摩擦焊單件生產(chǎn)成本比機(jī)器人氬弧焊低20%，由此可見運(yùn)用機(jī)器人攪拌摩擦焊到大規(guī)模生產(chǎn)中，既可以節(jié)約成本，還能保護(hù)環(huán)境。龍門式攪拌摩擦焊設(shè)備22/21一末端執(zhí)行器的工業(yè)應(yīng)用由于機(jī)器人技術(shù)的不斷成熟，工業(yè)機(jī)器人具有越來越高的柔性，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜軌跡的運(yùn)動，為了使得攪拌摩擦焊能滿足復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的焊接，機(jī)器人攪拌摩擦焊技術(shù)得到重視。攪拌摩擦焊如圖所示，為機(jī)器人攪拌摩擦焊的工作場景。23/21一末端執(zhí)行器的工業(yè)應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用中，可用來實(shí)現(xiàn)零部件的精準(zhǔn)裝配。這類用于裝配的機(jī)器人，其末端執(zhí)行器需要能對力有精確的控制。例如在裝配過程中，擰緊螺釘時(shí)，需要機(jī)器人控制擰緊力，搬運(yùn)工件時(shí)，需要控制握力等。力控制裝配為了實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器上力的控制，工業(yè)機(jī)器人在其末端執(zhí)行器上安裝力傳感器，實(shí)現(xiàn)主動柔順控制。以機(jī)器人擰緊螺釘?shù)膱鼍盀槔ㄈ鐖D所示），說明利用力控制進(jìn)行裝配的過程。24/21一末端執(zhí)行器的工業(yè)應(yīng)用力控制裝配在機(jī)器人擰螺釘?shù)倪^程中，末端執(zhí)行器上的力傳感器會探測到反作用在螺釘上的力，然后將信息傳送給控制系統(tǒng)進(jìn)行算法處理并傳送給機(jī)器人控制器完成機(jī)器人的運(yùn)動控制。當(dāng)傳感器探測到的反作用力滿足螺釘擰緊力要求時(shí)（即螺釘處于擰緊狀態(tài)），中心計(jì)算機(jī)將傳送信息給機(jī)器人控制器，此時(shí)偏移量滿足機(jī)器人程序的邏輯判斷，機(jī)器人不再進(jìn)行該方向上的位移運(yùn)動，完成螺釘?shù)臄Q緊操作。力控制裝配將機(jī)器人的剛性柔順化，應(yīng)用于精密零部件的裝配，提高了裝配效率的同時(shí)，減小了裝配誤差，有利于實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)裝配而不會造成零件因壓迫和撞擊帶來的損壞。25/21一末端執(zhí)行器的工業(yè)應(yīng)用機(jī)械結(jié)構(gòu)的工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器（如機(jī)械夾具），雖然也能代替人手完成搬運(yùn)、裝配等工作，但是對于雞蛋、紙張等輕巧或易碎的物體，無法做到使用恰當(dāng)精確的力進(jìn)行拾取或搬運(yùn)。柔性機(jī)械手的研制，解決了這一問題，在工作過程中可根據(jù)工件的外形和可承受力進(jìn)行自我調(diào)整完成抓取。柔性機(jī)械手柔性機(jī)械手能使用適當(dāng)?shù)牧妥藨B(tài)抓握、夾取、捏拿的關(guān)鍵在于：手指的感知能力和控制技術(shù)。柔性機(jī)械手的技術(shù)尚未成熟，在工業(yè)生產(chǎn)中還未得到廣泛使用。目前研制出來的柔性機(jī)械手可大致分為兩種，一種是柔性五指機(jī)械手，另一種是軟體夾持器。26/21一末端執(zhí)行器的工業(yè)應(yīng)用

柔性五指機(jī)械手（如圖所示），外形和大小同人手差不多，每根手指上有至少3個(gè)柔性關(guān)節(jié)且每個(gè)關(guān)節(jié)有多個(gè)自由度，能實(shí)現(xiàn)類似人手指的彎曲和握緊動作。操