Page 38 - 工业机器人控制技术研究

R 工业机器人控制技术研究
esearch on Control Technology of Industrial Robot

码垛等动作。码垛作业任务是否能够顺利完成，直接取决于末端执行机构的设计，
要求末端执行机构能够稳定且准确地进行抓取和搬运作业，由于在工作中，抓取
的物料结构大小和品种有所不同，包括箱形、板形、袋形以及圆柱形物料等。因

此码垛机器人的末端执行机构必须能随着生产线上物料的改变而改变实现抓取作
业。如今的工业生产中有着各式各样的末端执行机构，按照结构类型的不同，可
以分为叉型末端执行机构、真空吸盘型末端执行机构、夹板型末端执行机构，以
及后面发展起来的柔性执行机构和仿生执行机构五种。

叉形末端执行器的抓取机构为叉爪型，工作时，叉爪放在物料的下方，然后
将叉爪收缩，将物料抬起，实现搬运和码垛作业。工作效率高、抓取稳定、结构
简单轻便，但是其结构比较庞大，相对于夹板型和真空吸盘型运行流畅度降低。
通常用于较大较重的袋装物料，如米袋、水泥、面袋等。

真空吸盘型末端执行机构的抓取机构为真空吸盘，是通过真空吸盘的吸附作
用对物料进行抓取与搬运。对光滑物料的抓取效果较好，但其结构复杂，工作不
稳定。常用于表面水平并且较为光滑的玻璃板、石英板等板材或者尺寸较小且表
面光滑的袋状物料的码垛。

夹板型末端执行机构的抓取机构为两个夹板，夹住物料的侧面通过摩擦力进
行抓取，质量轻便、设计简单、适应度好。由于依靠摩擦力来进行抓取，不能抓
取光滑的物料，常常用于尺寸较大的箱型物料。
柔性执行机构，指可通过调整相关参数，就能适应不同工件的抓取、搬运

等功能的末端执行机构，具有较强的适应性，还能够进行脆性物料和易碎物料的
码垛和搬运。柔性机械手相较于前面三种机械手，具有适应性高、抓取范围广、
抓取力度合适、不破坏物料等优点，但结构复杂，抓取力度小，不能抓取较重的
物体。

仿生机械学由生物力学、医学、机械工程、控制和电子技术等学科相互渗透、
结合而形成的一门边缘学科，仿生设计近年来也在码垛机器人的末端执行机构设
计上有所应用，仿生执行机构就是模仿生物的运动构造形态或者功能而设计的机
构，具有生物结构的优越性。例如模仿人体的手掌设计的自适应欠驱动仿生机械

手，具有抓取方式多变，抓取物料种类多、适应性范围大，解决了其他结构类型
机械手自适应不足的缺点，但结构复杂、稳定性较差，工程应用较为困难。中国
和其他国家在码垛机器人的末端执行机构的创新上，一方面是机械结构的创新设

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