工業機器人工具設計與仿真

●理論篇——溯本而求源，溫故而知新

第1章　工業機器人末端執行器 2

　1.1　工業機器人末端執行器概述 2

　1.2　末端執行器設計方法 3

　　1.2.1　設計要求 3

　　1.2.2　設計方法 4

　1.3　末端執行器設計分類 5

　　1.3.1　根據用途分類 5

　　1.3.2　根據工作原理分類 5

　　1.3.3　根據夾持方式分類 5

　　1.3.4　根據運動形式分類 5

　　1.3.5　根據結構分類 6

　1.4　夾鉗式末端執行器 8

　　1.4.1　手指設計 9

　　1.4.2　傳動機構 9

　　1.4.3　幾種典型手爪 12

　　1.4.4　研究現狀 13

　1.5　吸附式末端執行器 14

　　1.5.1　氣吸附式末端執行器 14

　　1.5.2　磁吸附式末端執行器 16

　1.6　專用末端執行器 17

　　1.6.1　一般專用末端執行器 17

　　1.6.2　特殊專用末端執行器 18

　1.7　工具快換裝置 19

　　1.7.1　單工位換接裝置 19

　　1.7.2　多工位換接裝置 20

第2章　機器人柔性工具設計 22

　2.1　柔性夾具的設計要求及方法 22

　　2.1.1　柔性夾具的設計要求 22

　　2.1.2　柔性夾具的設計方法 23

　　2.1.3　柔性夾具及其設計的發展 23

　2.2　柔性手指結構設計 24

　　2.2.1　結構組成和變形原理 24

　　2.2.2　乳膠管變形分析 24

　　2.2.3　彎曲變形理論分析 26

　2.3　氣動柔性三指機械手設計 27

　　2.3.1　三指機械手結構與功能 27

　　2.3.2　手掌結構設計 28

　　2.3.3　柔性手指設計 28

　2.4　柔性三指實驗與分析 29

　　2.4.1　柔性手指實驗 29

　　2.4.2　抓取模式 30

　　2.4.3　抓取實驗 31

　2.5　SRT軟體機器人 32

　　2.5.1　柔性夾爪抓取原理 33

　　2.5.2　SFG柔性夾爪 33

　　2.5.3　MVG微型真空夾爪 36

　　2.5.4　ISC內撐夾具 38

　　2.5.5　SRT柔性夾爪特點 38

　　2.5.6　柔性夾爪適用領域 39

第3章　機器人快換裝置設計 41

　3.1　國內外研究現狀 41

　　3.1.1　國外狀況 41

　　3.1.2　國內狀況 43

　3.2　總體結構及其原理 44

　　3.2.1　快換系統的組成 44

　　3.2.2　鎖緊裝置分類 44

　　3.2.3　快換裝置的動力源 45

　　3.2.4　快換裝置的特點 46

　3.3　快換裝置結構設計 46

　　3.3.1　快換裝置設計目標 46

　　3.3.2　快換裝置的設計 47

　　3.3.3　快換裝置工作過程 49

　　3.3.4　鎖緊裝置的氣路設計 51

　3.4　快換裝置受力分析 52

　　3.4.1　切換過程中鋼球受力分析 52

　　3.4.2　鎖緊機構的受力分析 53

　3.5　快換裝置的安全性 54

　　3.5.1　機械鎖緊機構 54

　　3.5.2　外部控制單元 55

●設計篇——工欲善其事，必先利其器

第4章　工業機器人工具原理設計 58

　4.1　齒輪傳動夾鉗式夾爪設計 58

　　4.1.1　夾爪主體零件設計 59

　　4.1.2　連桿零件設計 63

　　4.1.3　傳動桿零件設計 65

　　4.1.4　夾爪零件設計 70

　　4.1.5　齒輪傳動夾鉗式夾爪零件裝配 75

　4.2　螺旋傳動夾鉗式夾爪設計 78

　　4.2.1　夾爪主體零件設計 79

　　4.2.2　夾爪臂零件設計 85

　　4.2.3　傳動零件設計 87

　　4.2.4　夾爪指尖零件設計 94

　　4.2.5　螺旋傳動夾鉗式夾爪零件裝配 97

　4.3　機器人柔性夾爪設計 100

　　4.3.1　柔爪爪指零件設計 101

　　4.3.2　柔爪固定板零件設計 109

　　4.3.3　柔爪固定殼零件設計 114

　　4.3.4　柔爪基體零件設計 121

　　4.3.5　機器人法蘭盤等其他零件設計 125

　　4.3.6　柔性夾爪零件裝配 128

第5章　工業機器人工具應用設計 133

　5.1　機械臂夾爪設計 133

　　5.1.1　夾爪主體零件設計 134

　　5.1.2　夾爪連接件設計 143

　　5.1.3　機器人法蘭盤設計 145

　　5.1.4　夾爪零件設計 148

　　5.1.5　機械臂夾爪零件裝配 155

　5.2　吸盤工具設計 157

　　5.2.1　吸嘴零件設計 158

　　5.2.2　吸盤主體設計 160

　　5.2.3　緊固零件設計 164

　　5.2.4　機器人法蘭盤設計 167

　　5.2.5　吸盤工具零件裝配 171

●仿真應用篇——學以致用，用學相長

第6章　工業機器人工作站工具快換仿真應用 176

　6.1　搭建工業機器人工作站環境 177

　　6.1.1　機器人工作站介紹 177

　　6.1.2　新建工作單元 178

　　6.1.3　添加工件Parts 183

　　6.1.4　配置夾具Fixtures 184

　　6.1.5　添加末端工具 189

　6.2　機器人工作站筆形工具繪圖仿真 193

　　6.2.1　設置筆形工具坐標系 194

　　6.2.2　編寫筆形工具程序 196

　6.3　機器人工作站吸盤工具搬運仿真 200

　　6.3.1　設置吸盤工具坐標系 200

　　6.3.2　定義Fixtures上的工件參數 203

　　6.3.3　編寫吸盤工具程序 204

　6.4　機器人工作站夾爪工具搬運仿真 207

　　6.4.1　設置夾爪工具坐標系 207

　　6.4.2　編寫夾爪工具程序 211

第7章　工業機器人吸盤設計與仿真應用 215

　7.1　工業機器人工作環境 216

　　7.1.1　工作站設計需求 216

　　7.1.2　機器人型號選擇 216

　　7.1.3　工作場地布置 217

　7.2　工業機器人工具吸盤設計 218

　　7.2.1　工件繪制 219

　　7.2.2　吸盤工具設計 219

　7.3　工業機器人編程仿真 221

　　7.3.1　工作站配置 221

　　7.3.2　I/O配置 223

　　7.3.3　機器人程序設計 226

參考文獻 229