對(duì)于工業(yè)機(jī)器人來說，搬運(yùn)物料是其抓取作業(yè)方式中較為重要的應(yīng)用之一。工業(yè)機(jī)器人作為一種具有較強(qiáng)通用性的作業(yè)設(shè)備，其作業(yè)任務(wù)能否順利完成直接取決于夾持機(jī)構(gòu)，因此機(jī)器人末端的夾持機(jī)構(gòu)要結(jié)合實(shí)際的作業(yè)任務(wù)以及工作環(huán)境的要求來設(shè)計(jì)，這導(dǎo)致了夾持機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式的多樣化。

圖1 末端執(zhí)行器要素、特征、參數(shù)的聯(lián)系

大多數(shù)機(jī)械式夾持機(jī)構(gòu)為雙指頭爪式，根據(jù)手指運(yùn)動(dòng)方式的可分為：回轉(zhuǎn)型、平移型；夾持方式的不同又可分成內(nèi)撐式與外夾式；根據(jù)結(jié)構(gòu)特性可分為氣動(dòng)式、電動(dòng)式、液壓式及其組合夾持機(jī)構(gòu)。

一、氣壓式末端夾持機(jī)構(gòu)

氣壓傳動(dòng)的氣源獲取較為方便，動(dòng)作速度快，工作介質(zhì)無污染，同時(shí)流動(dòng)性優(yōu)于液壓系統(tǒng)，壓力損失較小，適用于遠(yuǎn)距離控制。以下為幾種氣動(dòng)式機(jī)械手裝置：

1.回轉(zhuǎn)型連桿杠桿式夾持機(jī)構(gòu)

該種裝置的手指（如V型手指、弧形手指）通過螺栓固定在夾持機(jī)構(gòu)上，更換較為方便，因此能夠顯著擴(kuò)大夾持機(jī)構(gòu)的應(yīng)用場(chǎng)合。

圖 2 回轉(zhuǎn)型連桿杠桿式夾持機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)

2.直桿式雙氣缸平移夾持機(jī)構(gòu)

這種夾持機(jī)構(gòu)的指端通常安裝于配備有指端安裝座的直桿上，當(dāng)壓力氣體進(jìn)入單作用式雙氣缸的兩個(gè)有桿腔時(shí)，會(huì)推動(dòng)活塞逐漸向中間移動(dòng)，直至將工件夾緊。

圖3 直桿式雙氣缸平移夾持機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

3.連桿交叉式雙氣缸平移夾持機(jī)構(gòu)

一般由單作用雙聯(lián)氣缸與交叉式指部構(gòu)成。氣體進(jìn)入氣缸的中間腔后，會(huì)推動(dòng)兩個(gè)活塞往兩邊運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng)，交叉式指端便會(huì)將工件牢牢固定；如果沒有空氣進(jìn)入中間腔體，活塞會(huì)在彈簧推力的作用下復(fù)位，固定的工件會(huì)被松開。

圖4 交叉式雙氣缸平移夾持機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

4.內(nèi)撐式連桿杠桿式夾持機(jī)構(gòu)

通過四連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)力的傳遞，其撐緊方向和外夾式相反，主要用于抓取帶有內(nèi)孔的薄壁工件。夾持機(jī)構(gòu)撐緊工件后，為了確保其能夠順利的用內(nèi)孔定位，通常安裝 3 個(gè)手指。

圖 5 內(nèi)撐式連桿杠桿式夾持機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

5.固定式無桿活塞缸驅(qū)動(dòng)的增力機(jī)構(gòu)

固定式無桿活塞缸的氣動(dòng)系統(tǒng)如下所示，該缸為單作用氣缸，反向靠彈簧力作用，由兩位三通電磁閥實(shí)現(xiàn)換向。

圖6 固定式無桿活塞缸的氣動(dòng)系統(tǒng)

在無桿活塞缸的活塞徑向位置安裝有一個(gè)過渡滑塊，而在滑塊的兩端對(duì)稱地鉸接兩鉸桿，如果有外力作用于活塞，活塞便會(huì)左右運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)滑塊上下移動(dòng)。當(dāng)系統(tǒng)夾緊時(shí)，鉸點(diǎn)B將繞A點(diǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)，而滑塊上下運(yùn)動(dòng)可增加一個(gè)自由度，用C點(diǎn)的擺動(dòng)代替整個(gè)汽缸體的擺動(dòng)。

圖7 固定式無桿活塞缸驅(qū)動(dòng)的增力機(jī)構(gòu)