优化夹持式取料手的设计

夹持式取料手分为三种：夹钳式、钩拖式和弹簧式。按手指夹持工作时的运动方式，夹持式取料手又可分为手指回转型和指面平移型两种。

1.夹钳式

夹钳式手部与人手相似，是工业机器人广为应用的一种手部形式。它一般由手指、驱动机构、传动机构、支架组成，如图2-54所示。

手指是直接与工件接触的部件。手部松开和夹紧工件，就是通过手指的张开与闭合来实现的。一般情况下机器人的手部有两个手指，也有三个或多个手指的，它们的结构形式常取决于被夹持工件的形状和特性。

传动机构是向手指传递运动和动力，以实现夹紧和松开动作的机构。该机构根据手指开合的动作特点分为回转型和平移型两类。回转型又分为一个支点回转型和多个支点回转型两种。根据手指夹紧是通过摆动还是平动实现的，回转型传动机构又可分为摆动回转型和平动回转型两类。

1）回转型传动机构

夹钳式手部中较多的是回转型手部，其手指就是一对（或几对）杠杆，再同斜楔、滑槽、连杆、齿轮、蜗杆或螺杆等机构组成复合式杠杆传动机构，用以改变传动比（机构中两转动构件角速度的比值，也称为速比）和运动方向等。

2）平移型传动机构

图2-54　夹钳式手部的组成

1—手指；2—传动机构；3—驱动机构；4—支架；5—工件

平移型传动机构多用于指面平移型夹钳式手部，它是通过手指的指面作直线往复运动或平面移动来实现张开或闭合动作的，常用于夹持具有平行平面的工件，如冰箱等。平移型传动机构结构较复杂，不如回转型传动机构应用广泛。平移型传动机构根据其结构，大致可分为直线往复移动机构和平面平行移动机构两种。

（1）直线往复移动机构。(www.xing528.com)

实现直线往复移动的机构很多，常用的斜楔传动、齿条传动、螺旋传动等均可应用于手部结构，如图2-55所示。图2-55（a）所示的为斜楔平移机构，图2-55（b）所示的为连杆杠杆平移机构，图2-55（c）所示的为螺旋斜楔平移机构。它们既可是双指型的，也可是三指（或多指）型的；既可自动定心，也可非自动定心。

图2-55　直线平移型手部

（2）平面平行移动机构。

图2-56所示的为几种指面平移型夹钳式手部的简图。图2-56（a）所示的是采用齿轮齿条传动的手部；图2-56（b）所示的是采用蜗轮蜗杆传动的手部；图2-56（c）所示的是采用连杆斜滑槽传动的手部。它们的共同点是，都采用平行四边形的铰链机构——双曲柄铰链四连杆机构，以实现手指平移。其差别在于，图2-56（a）、（b）、（c）分别采用齿轮齿条、蜗轮蜗杆、连杆斜滑槽的传动装置。

图2-56　四连杆机构平移型手部

1—驱动器；2—驱动元件；3—驱动摇杆；4—从动摇杆；5—手指

2.钩拖式

钩拖式手部主要特征是不靠夹紧力来夹持工件，而是利用手指对工件钩、拖、捧等动作来搬运工件。应用钩拖方式可降低驱动力的要求，简化手部结构，甚至可以省略手部驱动装置。它适用于在水平面内和垂直面内作低速移动的搬运工作，尤其对大型笨重的工件或结构粗大而质量较小且易变形的工件的搬运更有利。

3.弹簧式

弹簧式手部靠弹簧力的作用将工件夹紧，手部不需要专用的驱动装置，结构简单。它的使用特点是，工件进入手指和从手指中取下工件都是强制进行的。由于弹簧力有限，因此这种手部只适用于夹持轻小工件。