今天分享機器人的工作空間是如何影響其末端夾持機構的設計的，還與機器人的工作對象和負載的關系都分不開的，文中附有詳細圖解。

一、機器人的工作對象和負載

機器人的工作對象為輪胎，如圖1所示，包括生胎和成品胎；二者在性質和尺寸上都有差別，生胎較軟，成品胎較硬，成品胎較生胎外圈直徑較大、內圈直徑較小、高度較小。每個輪胎凈重約為3Kg。此外，由于成品胎與模具黏合較緊，取胎時輪胎對機器人末端夾持機構有500~600N 的沖擊力。

圖1

二、機器人的工作空間

如圖2為機器人工作相對位置圖，圖3為相對高度圖。

圖2

圖3

三、機器人總體結構設計

輪胎裝卸機器人采用圓柱型工業機器人，直線部分可采用液壓驅動，可輸出較大的動力，能夠伸入型腔式機器內部。下圖機器人具有三個自由度，即兩個移動副、一個旋轉副：底座與其他部分之間為移動副、腰部與底座間為旋轉副、小臂與大臂之間為移動副。

圖4 機器人主要結構圖

四、機器人末端夾持機構的設計

機器人本體是機器人末端夾持機構運動到定點的基礎，而機器人手爪（末端夾持機構）是機器人勝任預期任務的基礎，因此設計三套機構：內撐機構用于完成抓取和定型、下壓機構用于完成生胎安放、外推機構和內撐機構共同完成成品胎抓取。

4.1內撐結構的設計

由于必須使輪胎內徑完全與夾持機構相接觸，所以通過內撐力使輪胎定型。內撐機構由五個相同的連桿機構組成，并呈圓形排列。每個連桿機構由三個連桿組成，但機構曲柄由一圓盤代替，因此可視為一個四連桿機構。

圖5 內撐機構示意圖

4.2下壓結構的設計

內撐結構抓起輪胎之后，其中的五個圓弧會構成一個整圓與輪胎內徑完全接觸。當輪胎運送至模具上方后，氣缸收縮，此時由于生胎較為柔軟，會立即變形，無法順利進入模具。因此設計下壓機構，用一個雙滑塊機構實現水平方向運動與豎直方向運動的轉換。

圖6 下壓機構示意圖

4.3外推機構的設計

外推機構由三組推手組成，每組推手有兩個推動裝置。其中一個由氣缸推動直接前進；另一個由氣缸、平行四邊形機構、雙滑塊機構組成，沿橢圓曲線作平動。控制兩個推動裝置動作的時序，可以完成抓取任務。

圖7 外推機構示意圖

4.4夾持機構總體效果

圖8 正視圖

圖9 俯視圖