為了讓輕型機(jī)器人更容易上手，Schunk 推出了適用于來(lái)自不同制造商的協(xié)作機(jī)器人的即插即用夾持器。

撿選和移動(dòng)物體是機(jī)器人技術(shù)中最重要的任務(wù)之一。機(jī)器人的末端執(zhí)行器（末端執(zhí)行器）是這方面的一個(gè)核心組成部分。根據(jù)需要處理的工件、任務(wù)和工作環(huán)境，有各種各樣的設(shè)計(jì)。本概述告訴你它們是什么，誰(shuí)制造它們，它們適合什么，以及用戶(hù)如何找到合適的抓取器。

清理洗碗機(jī)、在復(fù)活節(jié)畫(huà)雞蛋或扔球--處理物體是大多數(shù)人認(rèn)為理所當(dāng)然的事情。然而，當(dāng)我們?cè)噲D將類(lèi)似的運(yùn)動(dòng)模式轉(zhuǎn)移到加工行業(yè)的機(jī)器上時(shí)，其背后的巨大復(fù)雜性就變得很明顯了。雖然我們的大腦精確地控制我們的手臂和手，而不需要任何明顯的努力，并使用我們的眼睛來(lái)形成環(huán)境圖，但機(jī)器人通常需要耗費(fèi)時(shí)間和成本的編程和重要組件，以便能夠識(shí)別、抓取和移動(dòng)物體。這些部件中最重要的是機(jī)器人的末端執(zhí)行器。

什么是機(jī)器人末端執(zhí)行器？

夾具屬于末端執(zhí)行器組（手臂工具末端，EOAT）。它們是運(yùn)動(dòng)鏈末端的活動(dòng)環(huán)節(jié)，形成工件與工業(yè)機(jī)器人或協(xié)作機(jī)器人之間的接口。

憑借 CRT、RCV 和 CDB，Schunk 開(kāi)發(fā)了三種用于不同去毛刺任務(wù)的末端執(zhí)行器。

末端執(zhí)行器分為兩類(lèi)：工件或工具處理。工件搬運(yùn)描述了處理工件操作的夾具和系統(tǒng) - 抓取、保持和移動(dòng)。它們以機(jī)械方式、基于真空的方式、磁性方式或粘合方式工作。借助工具搬運(yùn)末端執(zhí)行器，機(jī)器人可以引導(dǎo)工具或測(cè)試設(shè)備執(zhí)行制造任務(wù)。這些臂端工具的示例包括鉆軸、偏心打磨機(jī)、螺絲刀、焊接設(shè)備、去毛刺系統(tǒng)或噴漆槍等工具，以及照相機(jī)、測(cè)試探針或掃描儀等測(cè)試設(shè)備。

隨著數(shù)字化和“物聯(lián)網(wǎng)”、“工業(yè)4.0”等流行語(yǔ)的到來(lái)，機(jī)器人，尤其是末端執(zhí)行器和夾持器等自動(dòng)化部件越來(lái)越成為整個(gè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)絡(luò)參與者。它們相互交換信息以提高生產(chǎn)率，例如通過(guò)防止停機(jī)或?qū)崟r(shí)檢查組件。末端執(zhí)行器在這里起著特殊的作用，因?yàn)樗c組件直接接觸，因此可以收集和傳遞相關(guān)數(shù)據(jù)。

末端執(zhí)行器是如何構(gòu)造的？

由于工作原理的不同，夾持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)差異很大。盡管存在所有差異，但基體和活動(dòng)元件是每個(gè)夾持器的一部分?；w與機(jī)器人建立牢固連接，主動(dòng)元件與工件建立連接。此外，夾持器通常具有確保提供夾持力的能量供應(yīng)。

夾持元件可根據(jù)其物理操作原理分為以下幾組：

力配合：摩擦力、負(fù)壓力、磁力、靜電力

鍵合：分子力

形狀閉合：形狀元素配對(duì)，表面互鎖

根據(jù)抓取的類(lèi)型，驅(qū)動(dòng)部件和運(yùn)動(dòng)裝置集成在基體中。電子設(shè)備和傳感器越來(lái)越多地安裝在夾具中，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)質(zhì)量控制并提高過(guò)程可靠性。為了傳遞機(jī)器人和夾持器之間產(chǎn)生的力和扭矩，系統(tǒng)還需要一個(gè)為此目的設(shè)計(jì)的法蘭。隨著靈活性不斷提高的趨勢(shì)，快速簡(jiǎn)單地更換夾具也是一個(gè)重要問(wèn)題。

使自動(dòng)化系統(tǒng)更加靈活的另一種可能性是用于抓取元件的快速更換系統(tǒng)。例如，只需按一下按鈕即可機(jī)械解鎖和更換附件。這減少了轉(zhuǎn)換時(shí)間并提高了整個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)率。另一種方法是夾具和機(jī)器人制造商之間的合作，以便能夠在“即插即用”的意義上提供夾具的快速更換。示例包括搬運(yùn)專(zhuān)家 Zimmer 和 Schmalz的 Match 平臺(tái)，以及Yaskawa 的 Smart 系列。

Zimmer Group 和 Schmalz 想通過(guò)他們的機(jī)械臂末端生態(tài)系統(tǒng) Match，使他們的夾持器與市場(chǎng)上所有常見(jiàn)的輕型機(jī)器人和傳統(tǒng)機(jī)器人兼容。該系統(tǒng)應(yīng)該能夠通過(guò)幾個(gè)簡(jiǎn)單的步驟安裝和設(shè)置在機(jī)器人法蘭上。

有哪些類(lèi)型的夾持器？

各種夾持器的不同之處在于它們?nèi)绾螌A持力施加到處理物體上：機(jī)械、真空、磁性或粘附。

機(jī)械手是機(jī)器人技術(shù)中最常用的。在大多數(shù)情況下，它們是氣動(dòng)操作的。這種類(lèi)型的驅(qū)動(dòng)器以相對(duì)較低的成本提供精確的運(yùn)動(dòng)。但對(duì)電動(dòng)夾具的需求也在增長(zhǎng)，因?yàn)樗鼈兗染_又非常動(dòng)態(tài)。液壓系統(tǒng)偶爾用于大的有效載荷。機(jī)械夾持器的示例是平行和角度夾持器。

基于真空的吸盤(pán)允許特別輕柔地處理工件，緊湊且節(jié)省空間的系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及從上方抓取 - 這使得彼此之間的無(wú)縫定位成為可能。由于真空，他們將要處理的零件固定在吸盤(pán)中。物體需要光滑的表面，以便可以抽氣并且末端執(zhí)行器可以粘在上面。

對(duì)于磁性?shī)A持器，永磁夾持器和電磁夾持器之間存在區(qū)別。對(duì)于永磁夾持器，夾持力由永磁體提供，這就是必須將工件從夾持器上“取出”的原因。電磁夾具由直流電供電，可提供所需的磁場(chǎng)。通過(guò)開(kāi)關(guān)電源來(lái)拾取和釋放鐵磁性工件。

粘性?shī)A具也用于靈敏且無(wú)殘留的拾取。該技術(shù)基于粘附原理，并使用分子間范德華力進(jìn)行處理。末端執(zhí)行器的抓握表面覆蓋著數(shù)百萬(wàn)根微小的毛發(fā)，當(dāng)壓在表面上時(shí)，這些毛發(fā)會(huì)產(chǎn)生剪切粘附。據(jù)制造商稱(chēng)，由于組件友好的粘合技術(shù)不需要壓縮空氣、真空或電力，因此調(diào)試所需的工作量應(yīng)該相對(duì)較低。

機(jī)器人夾具適用于哪些應(yīng)用？

夾持器上機(jī)器人的一項(xiàng)典型任務(wù)是拾取和放置應(yīng)用程序。這些特別包括：

●機(jī)器裝卸

●碼垛

●物品的揀選和包裝

根據(jù)應(yīng)用和工件，可以使用不同的夾具：氣動(dòng)夾具適用于系統(tǒng)中的快速處理，電動(dòng)伺服夾具可實(shí)現(xiàn)高度靈敏的夾持，例如在檢查護(hù)發(fā)產(chǎn)品時(shí)。例如，小型真空吸盤(pán)適用于在包裝中仔細(xì)放置巧克力，而大型吸盤(pán)則用于進(jìn)出貨物的盒子。2 指夾持器展示了它們?cè)诓迦腚娎|等方面的能力。

誰(shuí)是機(jī)器人末端執(zhí)行器的制造商？

根據(jù)應(yīng)用和作用原理，有多種類(lèi)型的夾具。相應(yīng)地，末端執(zhí)行器的制造商也很多。下面介紹了其中一些。

Schunk：全系列機(jī)器人末端執(zhí)行器

根據(jù)該公司聲明，機(jī)械手和夾緊技術(shù)專(zhuān)家Schunk GmbH & Co. KG提供最全面的氣動(dòng)、電動(dòng)和液壓機(jī)械手產(chǎn)品系列之一，庫(kù)存有 4000 多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組件。借助Co-act EGP-C 夾持器，該公司提供了一種安全的工業(yè)夾持器，該夾持器通過(guò)了 DGUV 的協(xié)作操作認(rèn)證和批準(zhǔn)。此外，勞芬公司還提供用于加工工件的末端執(zhí)行器。

Zimmer：用于協(xié)作應(yīng)用的夾持器

Zimmer Group是氣動(dòng)和電動(dòng)搬運(yùn)組件和系統(tǒng)的全球制造商。自 1992 年以來(lái)，機(jī)電夾持器一直是 Zimmer 計(jì)劃不可或缺的一部分，因?yàn)樗鼈兘Y(jié)合了高性能和簡(jiǎn)單操作。一個(gè)亮點(diǎn)是5000 系列混合式夾持器，它結(jié)合了氣動(dòng)和電動(dòng)功能。此外，該公司還提供各種用于合作和協(xié)作應(yīng)用的夾具。

Schmalz：真空處理專(zhuān)家

所有常見(jiàn)協(xié)作機(jī)器人和輕型機(jī)器人的夾持器和真空發(fā)生器都是針對(duì)應(yīng)用單獨(dú)設(shè)計(jì)的。

Onrobot：來(lái)自丹麥的 Innoavtive 協(xié)作機(jī)器人夾具

Onrobot 的 RG6 等平行抓取器特別適用于拾放任務(wù)。圖片：Onrobot

協(xié)作機(jī)器人末端執(zhí)行器專(zhuān)家Onrobot A/S于 2018 年 6 月由三家公司組成：On Robot（丹麥）、Perception Robotics（美國(guó)）和 Optoforce（匈牙利）。根據(jù)Enrico Krog Iversen的說(shuō)法，目標(biāo)是與 Onrobot建立協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用的一站式商店。除了各種夾持器，包括采用粘合技術(shù)的 Gecko 夾持器，該公司還提供各種用于工件加工的臂端工具。

Gimatic：塑料和醫(yī)療技術(shù)中的夾持器

來(lái)自意大利的處理專(zhuān)家 Gimatic Srl近年來(lái)已從單純的組件供應(yīng)商發(fā)展成為專(zhuān)門(mén)從事機(jī)電一體化夾持器的系統(tǒng)供應(yīng)商。塑料工業(yè)和醫(yī)療技術(shù)是公司的重要市場(chǎng)。與此同時(shí)，位于黑興根的德國(guó) Gimatic 銷(xiāo)售部門(mén)在為工業(yè) 4.0 方向提高自動(dòng)化程度的夾具系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)建方面建立了廣泛的能力。

Fipa：聚焦塑料行業(yè)

FipaGmbH憑借其產(chǎn)品組合提供模塊化夾持器套件：帶行程和不帶行程的夾持器、用于直接裝配或帶有集成傳感器查詢(xún)的夾持器以及用于從后面夾持工件的手指。大量不同的緊固元件和快速更換系統(tǒng)完善了產(chǎn)品組合。許多產(chǎn)品專(zhuān)門(mén)針對(duì)塑料行業(yè)的應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。

Piab：采用同軸電纜技術(shù)的真空夾持器

Piab 的迷你協(xié)作機(jī)器人末端執(zhí)行器可以獨(dú)立于坐標(biāo)拾取鋁箔包裝。圖片：Robominds

瑞典Piab AB旨在開(kāi)發(fā)可降低能耗和環(huán)境影響的真空產(chǎn)品。公司的核心技術(shù)是：基于壓縮空氣（同軸技術(shù)）產(chǎn)生真空，用吸盤(pán)搬運(yùn)零件，用真空輸送粉末和散裝貨物。與此同時(shí)，公司憑借其在機(jī)械夾持器領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)知識(shí)不斷壯大自己。

Weiss Robotics：用于生產(chǎn)的智能夾具模塊

Weiss Robotics GmbH & Co. KG的智能抓取模塊集成了工件識(shí)別和抓取監(jiān)控功能，旨在優(yōu)化抓取過(guò)程并提高生產(chǎn)效率。除了抓取模塊外，制造商還提供系統(tǒng)解決方案，以便將末端執(zhí)行器輕松集成到協(xié)作機(jī)器人或工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用和配件中。

Robotiq：用于協(xié)作應(yīng)用程序的加拿大末端執(zhí)行器

RobotiqInc.專(zhuān)注于協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用。產(chǎn)品范圍包括兩指和三指夾具以及真空夾具。這家加拿大公司還開(kāi)發(fā)協(xié)作系統(tǒng)解決方案 - 例如碼垛和螺絲驅(qū)動(dòng)。

選擇合適的夾具

在設(shè)計(jì)自動(dòng)化解決方案時(shí)，應(yīng)首先描述任務(wù)并檢查基本可行性。工件和任務(wù)是否適合全自動(dòng)化或人機(jī)協(xié)作？如果勾選了這一點(diǎn)，那就是選擇機(jī)器人或協(xié)作機(jī)器人的問(wèn)題。為此，定義了包括所需外圍設(shè)備的基本系統(tǒng)并確保其控制。

之后，重點(diǎn)是選擇合適的夾持器。根據(jù)工件、任務(wù)和環(huán)境影響，可提供截然不同的功能：

●要處理的物體（質(zhì)量、材料、尺寸、抓握點(diǎn)等），

●搬運(yùn)任務(wù)和由此產(chǎn)生的對(duì)夾持器的要求（夾持力、定位精度、加速度、有效載荷等），

●系統(tǒng)和外圍設(shè)備（循環(huán)時(shí)間、運(yùn)動(dòng)過(guò)程、過(guò)程力、可達(dá)性、夾具庫(kù)等），

●以及各種環(huán)境影響（濕度、溫度、潔凈室等級(jí)、輻射等）。

●由于夾持器的重量直接影響機(jī)器人的有效載荷，因此還建議使用盡可能輕的夾持器。

●根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用程序的調(diào)試越快越容易越好。簡(jiǎn)單的處理確保應(yīng)用程序可以在必要時(shí)靈活地轉(zhuǎn)換為新任務(wù)，并且流程可以繼續(xù)。