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工业机器人的末端执行器如何选择?

2023/2/21

机器人末端执行器指的是连接在操作机手腕的前端(称机械接口)用以执行特定工作任务的工具。因为近年来机器人涉及的行业越来越多,因此末端执行器也随之改变,种类越来越多。那么怎样才能选到合适的末端执行器呢?



一、工业机器人末端执行器的分类


末端执行器多为各种各样的夹持器,一般分为吸附式末端执行器、机械式夹持器和专用工具(如焊枪、喷嘴等)。




01

吸附式末端执行器

工作原理:利用吸盘内产的负压产生的吸力来吸住并移动工件。

1、电磁式吸盘

(1)结构:主要由磁盘、防尘盖、线圈、壳体等组成。

(2)工作原理:通电线圈产生磁场吸附工件,断电磁场消失放下工件。

(3)适用范围:由于工作原理是利用磁铁产生磁场吸附工件,所以只适用于能被磁铁吸附的工件,不适合有色金属和非金属材料制作的工件。另外磁铁吸附后会残留磁性,工件若被其影响工作性能的也不行。最后,电磁式吸盘的工作环境是常温,高温下会消磁。

2、真空式吸盘

(1)结构:由真空泵、电磁阀、电机和吸盘等构成。

(2)工作原理:利用电机带动真空泵在吸盘处形成强大吸力吸附工件,电机停止工作真空泵停止转动,大量空气涌入吸力消失放下工件。

(3)适用范围:

真空吸盘依靠吸力吸附工件不会有夹具的外力,不会造成工件变形,对于有色金属这种硬度低、受磁化影响材料制成的工件尤其适用。真空吸盘结构简单,装卸工件十分容易,另外装卸过程中受力十分均匀、很少划伤工件表面,对于光洁度要求高的工件,可以做到轻拿轻放,不损伤高光洁度表面。

但是真空吸盘所造成的的吸力总是有限度的,对于一些长度、直径较大、重量大的工件,容易造成吸力不足夹持不稳的“飞活”事故,与此同时工件加工时承受不了太大的切削力,不适合粗加工或半精加工这种需要大力切削的情况。

3、喷气式吸盘(伯努利吸盘)

(1)结构:主要由两部分组成,即产生真空的气流喷射器,以及用橡胶或软性塑料制成的皮碗。

(2)工作原理:利用伯努利效应,当压缩空气刚进入时,由于喷嘴口逐渐缩小,致使气流速度逐渐增加。当管路截面收缩到最小处时,气流速度达到临界速度,然后喷嘴管路的截面逐渐增加,使与橡胶皮碗相连的吸气口处,造成很高的气流速度而形成负压,吸附工件。

(3)适用范围

喷气式吸盘的气流喷射器,重量轻体积小又靠近吸盘,而且气流是连续介质,真空度稳定连续,特别适合需要灵活作业机械手。制造简单、成本低,在许多包装机中本机常常自带气源,与喷气式吸盘能源一致,可以节省空间和能源,在很多场合都可以替代小型机械式真空泵。





02

机械式夹持器

夹持式由手指(或手爪)和传力机构所构成。一般是传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。

回转型

当手爪夹紧和松开物体,手指做回转运动。所抓物体大小变化时需要调整手爪位置才能保持物体中心位置不变。

平移型

手爪夹紧和松开工件时手指姿态不变,做平移运动。所抓物体大小变化时,无需调整手爪位置,夹持位置固定在中心不变。





03

专用工具

机器人是通用性很强的自动化设备,可以根据作业要求安装对应的专用的工具,就能完成各种动作。如安装上焊枪就是焊接机器人、装上喷枪就是喷涂机器人、装上拧螺母机就是装配机器人。就如下图,有拧螺母机、焊枪、电磨头、抛光头、激光切割机各种由专用电动、气动工具改型而来的操作器,使机器人能胜任各种工作。


 二、工业机器人末端执行器的特点


末端执行器是直接安装在机器人手腕上的,用于夹持工件、或让工具按照规定的程序完成指定的工作的机构,拥有以下特点:




01

末端执行器和腕部相连处可拆卸,从而保证一个机器人有多个末端执行器或工具。




02

机器人的末端执行器形态各异,可以有手指或无手指,可以有手爪或作业工具。




03

每种末端执行器的通用性较差,往往一种执行器只能进行一种作业任务。




04

端执行器是一个独立的机器人部件,同时也是工业机器人机械系统的三大部件之一。



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