附加轴式机械手的开发设计与分析

郑秀宏 黄高祥 施天宇 杨焕 詹晖

摘要：以一种附加轴式新型机械手装置为研究对象，主要用于物料快速抓取。新型机械手安装在工业机器人末端执行器法兰盘上，具有模块化强、安装便捷、动作灵敏、小空间活动自由度高等优点。通过对机械手关键部件旋转臂、连接座结构的开发设计与分析，找到轻量化目标部位，进行轻量化结构改进设计，进一步稳固整机在最大水平位姿的动态性能。所提出的机械手开发设计与分析思路，可以为工业机器人的产业化应用提供有效参考。

关键词：机械手;轻量化设计;结构改进

中图分类号：TP241.2文献标志码：A文章编号：1009-9492（2021）11-0189-03

Development Design and Analysis of the Additional Shaft Robot Zheng Xiuhong1，Huang Gaoxiang2，Shi Tianyu1，Yang Huan1，Zhan Hui1

（1. Sino-German College of Intelligent Manufacturing， Shenzhen Technology University， Shenzhen， Guangdong 518118， China;2. EDAN Instruments Inc.， Shenzhen， Guangdong 518122， China）

Abstract： An additional shaft-type new robot device was used as the research object， which was mainly used for goods quick crawling. Asmounted on the industrial robot end-effector flange， the new type of robot had the advantages of strong modularity， convenient installation，sensitive movement and high freedom of small space activities. Through the structural design and analysis of the robot key components rotationarm and connector， the target part of the lightweight design was found， then carried out lightweight structural improvement design， furtherstabilized the dynamic performance of the whole machine at the maximum horizontal position. The development design and analysis of the robotcan provide an effective reference for the industrialization application of industrial robots.

Key words： robot; lightweight design; structural improvement

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工業机器人由机械本体、减速机、电机、伺服驱动系统、传感器构成等，具备在三维空间完成指令控制自动作业的能力。机器人技术整合了机械、计算机、传感器、人工智能、控制等多学科技术，涉及的领域广泛[1-2]。

机械手作为机器人的重要结构之一，具有焊接、喷涂、搬运及物料的抓取等多个用途，使得传统的纯人工操作方式被逐渐替代。特别在一些恶劣的生产环境中（如喷涂车间、焊接车间、注塑车间等），机械手的应用可很大程度地减少人员作业带来的伤害[3]。根据抓取目标的特征，机械手具有多种结构细节形式，其转动、复合动作的实现由上级运动机构（工业机器人末端执行器法兰盘）驱动实现[4]。目前，通用机械手技术受到国内外的重视，研究氛围活跃，相关品种的产品在不断增加[5]，而在发展方面，国内与国外发达国家的机械手对比，仍有一定程度的差距[6]。……