定制化木门生产存在需求量大、搬运效率低下、自动化水平不高等问题，为提高定制化木工家具企业生产水平，亟需进行定制化木工家具堆垛机器人的研发。末端执行器作为堆垛机器人搬运过程中与定制化木门直接接触的关键部件，其结构性能的好坏、适应性的强弱对定制化木门的搬运来说至关重要。

　　本文以国家重点研发计划课题目标为导向，以解决定制化木门存在的规格尺寸不一、重量多变、表面纹理多样所导致的末端执行器通用性低、高速下搬运不稳定为目标，创新设计了一种通用性强、多功能组合型的堆垛机器人末端执行器，本文的主要内容归纳如下：

　　结合木门生产线实际搬运过程，明确被搬运木门结构尺寸特征及参数要求，阐述末端执行器的动作流程；

　　其次，以搬运过程中工件自由度为评价指标，对比吸附式与夹持式末端执行器的优缺点，设计得到以夹紧为主、吸附为辅、形锁抓取与力锁抓取相结合的新型末端执行器，基于TRIZE理论，创新设计了一种自锁增力型夹爪机构，实现木门的上下面夹持，进一步限制木门自由度，提高搬运稳定性。

　　在此基础之上，开展末端执行器关键部件的选型分析，搭建末端执行器气动回路系统，为末端执行器气动元件的有序动作提供保障。

　　以理论力学为基础，建立夹爪力学模型，探究夹爪速度位移变化趋势对木门的冲击力和夹持力矩特性；

　　其次，建立末端执行器不同姿态下的动态特性方程，进而分析不同搬运姿态下执行器的动态驱动力匹配关系；

　　为探究不同因素对夹爪夹持特性的影响，结合多体动力学软件，分析不同因素对夹爪夹持特性的影响，进而确定夹爪最优夹持特性；

　　为得到末端执行器各零部件所受最大动态力及动态力矩，建立不同搬运姿态下的末端执行器动力学仿真模型，以此确定末端执行器的最危险工况，并为动态力及动态力矩获取提供数据支撑。

　　为确保末端执行器各零部件强度满足要求，对末端执行器零部件进行强度校核；依据线性疲劳累积损伤理论，对末端执行器各零部件进行疲劳耐久性分析，探究在循环载荷作用下执行器各零部件的最大寿命值，进而提高末端执行器整机可靠性，实现安全、高效搬运。

　　搭建末端执行器控制系统，并与堆垛机器人进行联合调试并进行夹爪力学特性试验，结果表明，设计的夹爪具有较强的自锁及增力特性，解决了以往通过增大工作压力及缸径提高夹持力的难题；对其进行搬运流程以及整机稳定性试验，结果表明，设计的末端执行器具有较强的搬运稳定性，在高速重载条件下能够实现定制化木门的自动搬运，对推进木工企业的自动化发展具有一定的现实意义。

　　机械手爪通常采用气动、液动、电动和电磁来驱动手指的开合。气动手爪应用广泛，气 动手爪结构简单、成本低，容易维修，开合迅速，重量轻。但空气介质的可压缩性使爪钳位 置控制比较复杂。液压驱动手爪成本较高。电 动手爪的手指开合电动机控制与机器人控制 可以共用一个系统，但是夹紧力比气动手爪、液压手爪小。电磁手爪控制信号简单，但是电 磁夹紧力与爪钳行程有关，只用在开合距离小 的场合。

　　磁力吸盘有电磁吸盘和永磁吸盘两种。磁力吸盘的特点：体积小，自重轻，吸持力强， 可在水里使用。磁力吸盘广泛应用于钢铁、机械加工、模具、仓库等搬运吊装过程中对块状、 圆柱形导磁性钢铁材料工件的连接，可大大提高工件装卸、搬运的效率，是工厂、码头、仓 库、交通运输等行业最理想的吊装工具。

　　简单的夹钳式取料手不能适应物体外形的变化，不能使物体表面承受比较均匀的夹持力， 因此，无法满足对复杂形状、不同材质的物体实施夹持和操作。为了提高机器人手爪和手腕 的操作能力、灵活性和快速反应能力，使机器人能像人手一样进行各种复杂的作业，如装配 作业、维修作业、设备操作以及机器人模特的礼仪手势等，就必须有一个运动灵活、动作多 样的灵巧手。图4.18所示为多关节柔性手，它能针对不同外形物体实施抓取，并使物体表面受力比较 均匀，每个子指由多个关节串接而成。手指传动部分由牵引钢丝绳及摩擦滚轮组成。每个手 指由2根钢丝绳牵引，一侧为握紧，另一侧为放松。驱动源可采用电机驱动或液压、气动元 件驱动。柔性手腕可抓取凹凸外形物体并使其受力较为均匀。柔性材料做成的柔性手一端固 定，一端为自由的双管合一的柔性管状子爪。当一侧管内充入气体（液体），另一侧管抽出气 体（液体）时，形成压力差，柔性手爪就向抽空侧弯曲。此种柔性手适用于抓取轻型、圆形 物体，如玻璃器皿等。

　　前言：工业自动化的历史特征是技术手段的快速更新。这种自动化技术的更新与世界经济密切相关，无论是作为世界经济发展的诱因还是结果。随着机器人技术的不断发展和完善，工业机器人会有较大大地推动制造业的发展。工业机器人是一种功能完整、可独立运行的典型机电一体化设备，它有自身的控制器、驱动系统和操作界面，可对其进行手动、自动操作及编程，它能依靠自身的控制能力来实现所需要的功能。

　　微智达作为专注于工业自动化的触控显示设备厂家，应对我国工业转型的需求，除了为众多工业用户提供优质的触控显示产品，也助力用户打造完整的解决方案，为企业实现制造自动化增添更大的动力。其中工业机器人也是微智达系列产品解决方案的重要一环，那么微智达触控设备在工业机器人应用上起到什么作用呢？工业机器人系统主要由机器人（机械手）本体、机器人控制器、示教器等组成。本文主要介绍工业机械手的应用原理，机械手本质上是一种机电一体化的自动化机器。由设备臂、驱动设备、传感器、工业一体机硬件配置和嵌入式计算机语言组成。工业机械手计算机技术领域的发展增加了计算机辅助控制的重要性。常用的控制系统有微处理器控制、微控制器控制和计算机辅助控制。计算机辅助控制可以通过串口、并口或专用控制卡来实现。

　　作为机械手的“大脑”，工业一体机的出现，以嵌入式的安装方式，将影响着各式各样的AI机械手的进化。工业一体机，也叫工业主机或工业电脑，具基本特征与计算机差不多，不过在性能上会比计算机在专业领域上更为稳定。工业一体机可以基于X86构架也可以基于ARM架构，兼顾着硬件与软以及机械手编程，为机械手提供安全稳定的操作平台。由此可以看到，工业一体机就是充当工业机械手控制系统中操作计算机的角色。作为控制系统中主要的触控设备，根据生产线长时间运行的特点，对工业一体机业的性能要求也更高。结合机械手的实际应用情况，微智达推出一款基于RK3566平台开发的ARM架构嵌入式工业一体机方案，搭载四核64位的A55 CPU和高性能GPU ARM Mali-G52 2EE，满足大多数场景的边缘计算需求；支持4K 60fps H.265/H.264/VP9视频解码，支持1080P 100FPS H.265/H.264视频编码；1Tops@INT8性能，集成高效能AI加速器RKNN NPU，支持Caffe/TensorFlow/TFLite/ONNX/PyTorch/Keras/Darknet主流架构模型的一键转换。

　　兼顾了高性能和性价比，可支持Android 11 和ubuntu 18.04+QT5.1操作系统，拥有丰富的接口资源，多个COM可支持与多种外设通讯；高Tg宽温PCB材质保障宽温稳定；工业级端口防护阻断静电和浪涌，有效保护系统核心稳定。整体适用于需要多运动控制、数据采集工业场所。强大的有线/无线网络通讯功能，千兆网口设计，支持2.4GHz/5GHz双频WiFi，802.11 a/b/g/n/ac协议，支持BT5.0，支持4G全网通，适应不同场景灵活的网络接入模式。

　　目前人工智能的发展以井喷式的增长，特别是在机械手上，每年9％的速度增长速度。据报道，未来工业机械手的存在，将会影响人类4至8亿个岗位。这也将意味着，工业一体机在工业机械手控制系统解决方案中，也将蕴涵这巨大的市场潜力。微智达将继续关注工业机械手的需求变化，推出更多贴合应用需求的工业一体机产品。

　　众所诸知，行星减速机在平时自动化设备中使用非常广泛，那么针对市场上众多的行星减速机型号，PPU机械手当如何选择搭配呢？

　　PPU机械手搭配的行星减速机主要是国标60或者90的减速机为主，减速机标配是5比或者10比为主，至于PPU机械手采用标准的减速机还是斜齿的减速机，可以根据客人实际运用而定，比如负载小，速度要求快，可选择小比例减速机，如果负载大，速度要求低，那可以选择大比例减速机，这是从负载上来考虑

　　从安装方式考虑的话，可以选择标准减速机（即水平安装方式）也可以旋转垂直减速机（即90度安装方式）如果空间不受限制，我们可以选择标准减速机，如果空间受限，建议优先选择垂直减速机

　　从精度方面考虑，减速机有直齿和斜齿之分，直齿的减速机精度在10-13个幅分，而斜齿减速机的精度在5个幅分左右，所以精度要求高，可选择斜齿减速机