工业机械手的整体机构设计
发表时间：2014-10-24 19:55 阅读：次
工业机械手能够实现期望的抓取功能，易于控制，安全可靠，并能实现无损抓取。跟全驱动的多指手相比，欠驱动多指手具有结构简单、体积小重量轻、驱动器数目少、成本低等特点，由于手指机构中存在起动力约束作用的扭簧，使手指具有对不同形状物体的自适应的功能，并通过在接触面上添加接触力传感器，实现最大接触力的反馈控制，在不损伤工件表面的同时实现了可靠稳定的抓取。
手指的数目直接决定了抓取物体时接触点的个数。根据力学平衡原理，抓取物体时至少有2个相对的力或力偶作用于物体上，才能实现受力平衡。因此，二指机械手爪理论上已经可以用于抓取物体的操作任务，但是存在抓取稳定性不足以及可操作性差等问题，因为两个接触点并不能完全约束固定住物体，存在轴向转动的趋势，不能可靠稳定地抓取物体，因此二指机械手爪不是理想的手爪。
具有两个手指以上的机械手爪理论上都可以通过规划实现力封闭而实现稳定抓取。人手具有5个手指，有很好的抓取稳定性和灵活性，但是在实际抓取中，并不需要用到全部5个手指，存在冗余手指。在实际应用中，手指越多，结构就越复杂，需要的传感器、驱动器数目越多，控制策略也复杂，很难保证实时性。因此在满足实用性的要求下，不应过分追求手指数目，在可以完成基本抓取操作功能要求的情况下尽可能取小。
完成抓取并不需要用上全部5个手指，3个手指(拇指、中指、食指)理论上能完成所有的抓取动作，其他2个手指用以辅助抓取。从结构、控制简化方面来说，手指数越少越好，工业机械手最低需要三个手指。
在确定了手指数目之后，可以确定欠驱动机械手爪的整体机构设计方案。机械手爪机械结构由3个手指、手掌与机架、驱动系统，驱动传动机构等构成。
三个手指的工业机械手既能完成抓取的基本动作，而且减少了控制系统的要求，是工业机械手的发展方向之一。
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