邓小海

（河源理工学校，广东河源 517000）

0 前言

红酒开瓶器与倒酒组合装置是工业机器人夹具之一，该夹具是基于工业机器人开启红酒与倒酒实训项目设计的产品，为工业机器人与五轴铣床配合实现智能制造的一个典型案例[1]。

1 夹具的创新点

本夹具结构简单，容易安装拆卸，制作成本低，作为机械教具可锻炼学生的动手组装能力。该夹具安装在工业机器人手臂上，并且通过与机器人手臂配合应用，通过工业机器人手臂控制可自动完成精准抓放、插入和拔出等动作。可锻炼学生的机械精密操作能力，提高学生的工业机器人编程能力与应用能力，达到实践学习的效果[2]。

2 夹具的结构设计

2.1 夹具技术方案

本夹具由钻杆和机械气爪两部分组成[3]。钻杆一端设有扁柄头，扁柄头通过压板压固在连接法兰上；连接法兰上另有机械气爪；机械气爪左右两侧设有对称的机械手指；机械手指设有大弧口和与大弧口相邻的小弧口。本夹具通过连接法兰与工业机器人法兰固定在工业机器人第六轴上；机械气爪通过工业机器人手臂控制运动，从而带动机械手指张开或并拢；机械手指的大弧口和小弧口可对应抓拿大物件和小物件。通过工业机器人手臂移动实现开瓶器插入和拔出动作，学生可通过操作安装有本夹具的工业机器人手臂，锻炼操作机器人手臂精密抓放物件和完成精准拔插动作，且结构简单容易拆卸，制作成本低[4]。

钻杆设有螺旋钻头，螺旋钻头容易钻入软材质物件内，从而将物件拔出。钻杆另一头连接法兰上设有与扁柄头相配合的扁柄头槽。将扁柄头安装在扁柄头槽内并通过压板压固在连接法兰上，可提高钻杆的稳固性，避免钻杆进行拔插时脱落。

机械气爪包括固定底座和活动爪柄。固定底座设有前底座块和后底座块，前底座块和后底座块之间设有与活动爪柄相配合的爪柄安装槽，活动爪柄活动安装在爪柄安装槽内，机械手指与活动爪柄固定连接。机械气爪的活动爪柄通过气缸驱动向左右两边移动，从而使机械手指完成夹取和松开的动作。机械手指内侧分别设有与大弧口相配合的大海绵条及与小弧口相配合的小海绵条。在大弧口和小弧口内设置的海绵条在夹取物件时起缓冲夹持压力的作用，可有效保护物件。

图1 夹具的结构示意图

2.2 夹具应用举例

为了更好地理解本夹具的技术方案，下面结合实例及图2、3对本夹具产品作进一步详细的说明。

图2 工业机器人安装夹具图

图3 五轴铣床工作台简图

（1）开瓶过程。首先，将本夹具安装在工业机器人手臂7上，通过控制器71控制工业机器人手臂7驱动机械手指6张开并将大弧口61扣入酒瓶，合上机械手指6，从而将酒瓶稳固夹住，并将酒瓶放入固定装置8内，并用环形固定箍81将酒瓶固定好，松开机械手指6，通过固定装置8带动酒瓶逆时针旋转；钻杆1垂直于酒瓶的软瓶塞中心，控制工业机器人手臂2带动钻杆1往下插入软瓶塞内；当完成插入瓶塞后，固定装置8停止旋转，工业机器人手臂7带动钻杆1向外拔出软瓶塞，完成插入和拔出的动作[5]。

（2）倒酒过程：再控制机械手指6张开并将大弧口61扣入酒瓶，合上机械手指6，从而将酒瓶从固定装置内取出，将酒瓶靠近酒杯后倾斜瓶口使酒瓶内的酒倒入酒杯内，将酒瓶扶正放在平台上后，再控制机械手指6张开并将小弧口62扣入酒杯的杯脚上，即可端起酒杯，完成小部件的抓取动作[6]。

3 夹具应用前景

本夹具是基于工业机器人教学实训项目需求开发出来的一款夹具，利用工业机器人与五轴数控铣床之间数据通信，实现全自动配合完成红酒瓶的开启与倒酒功能，具有如下的应用前景[7]。

（1）结构简单，容易安装拆卸。本夹具根据工业机器人手臂设计，安装在工业机器人手臂上即可使用，且采用模块化设计，结构简单，可锻炼学生动手组装能力，且容易安装拆卸，便于更换夹具[8]。

（2）与机器人手臂配合应用，锻炼学生操作机械完成精密动作操作。本夹具安装在机器人手臂上，学生通过编程控制机器人手臂完成夹放和拔插等精密动作，提高学生操作机械完成动作的精确度，达到实践学习的效果[4]。

（3）该夹具经过改良设计，可以作为工业机器人工业应用使用，具有一定的工业应用价值，且已申请实用新型专利。