机器人夹具指南 2026:平行、吸力、灵巧——选哪一个

夹具是机器人与世界的接触点,末端执行器的选择对任务成功的影响比几乎任何其他设计决策都大。 本指南涵盖了每种主要的夹具类型、何时使用每种夹具以及如何将它们与常见的研究臂集成。

平行钳口夹具

平行颚式夹具是机器人操作的主力。 两个相对的手指沿着线性轴对称移动以抓取它们之间的物体。 它们机械结构简单、可靠、易于控制且维修成本低廉。 对于涉及具有明确抓握点的刚性物体(块、瓶子、工具、盒子)的任务,良好的平行爪夹具几乎总是正确的答案。

2026 年的热门选项包括 Robotiq 2F-85 和 2F-140、OnRobot RG2 和 RG6 以及 Schunk EGP 系列。 对于低成本研究,Trossen Robotics 基于 Dynamixel 的夹具和开源 Robotis 夹具以极低的成本提供可靠的性能。 选择平行爪夹持器时,关键规格是行程(最大开口宽度)、夹持力和重复性。 有效负载能力应超过最重物体至少 50%,以考虑运输过程中的动态负载。

吸盘夹具

吸盘利用真空粘附在平坦或轻微弯曲的表面上。 它们擅长高速拾取和放置扁平物体(纸板箱、电路板、玻璃面板、包装商品),并且是电子商务履行自动化中的主要末端执行器。 吸力快速(无需精确对齐手指),对脆弱表面轻柔,并且能够处理对于平行夹爪来说太大的物体。

吸力的主要限制是表面依赖性:粗糙、多孔或潮湿的表面会破坏密封。 吸力夹具在抓取后几乎不提供有关物体重量或方向的信息,这使得它们不适合需要知道如何握住物体的任务。 对于涉及各种家用物品的研究,吸力可以完美地处理某些物体,而对另一些物体则完全失败 - 相应地规划您的任务领域。

三指和多指夹具

三指夹持器(例如 Robotiq 3 指自适应夹持器或 Barrett Hand)添加了第三根手指,用于强力抓取圆柱形物体和更灵活的物体容纳。 它们在简单的两颚和灵巧的双手之间提供了一个有用的中间立场。 大多数三指设计中的欠驱动意味着单个电机通过柔性连杆驱动多个关节,提供自动形状调节,无需精确的抓取规划。

对于物体几何形状变化很大的箱子拾取应用以及涉及杯子、罐头和瓶子等圆柱形物体的操作任务,三指夹具是一个不错的选择。 它们的控制和维护比平行钳口夹具更复杂,而且更昂贵,但它们提供的工作空间覆盖范围和抓取可靠性通常证明了成本的合理性。

灵巧的双手:Allegro 及其他

灵巧的机器人手(四个或五个手指,每个手指有多个关节)可以进行手动操作、捏握小物体以及灵巧的任务,例如工具使用、组装和手写。 Wonik Robotics 的 Allegro 手是最广泛使用的研究灵巧手,四个手指具有 16 个自由度,并具有广泛的 ROS 支持。 LEAP Hand 是一种较新的开源替代品,旨在降低成本并易于维修。

灵巧的手对于需要精细操作的任务是必要的,而平行钳口无法完成这些任务:孔中插入、小部件组装、手动重新定向。 它们还生成更丰富的触觉信息并支持更广泛的自然语言命令。 代价是复杂性显着提高:灵巧的双手需要更仔细的控制、更广泛的训练数据以及更复杂的策略才能有效使用。 对于灵巧任务的模仿学习,SVRC 建议从明确定义的子技能开始,而不是立即尝试全面泛化。

有效负载、精度和集成注意事项

将任何夹具与研究臂集成时,请验证夹具的组合重量不超过臂在最大范围内的额定有效负载。 一个常见的错误是使用手臂的额定有效负载(在零距离处的法兰处测量),而不考虑重型夹具引入的力臂。 始终计算您实际使用的到达距离的有效负载。

精度要求因任务而异。 对于具有较大公差 (±5 mm) 的拾取和放置,几乎任何手臂上的任何夹具都可以执行。 对于钉孔插入 (±0.5 mm),您需要结合使用高重复性臂、低间隙夹具以及力扭矩传感或顺应夹具机械装置来适应残余定位误差。 SVRC的 硬件目录 列出了具有有效负载和重复性规格的夹具选项,我们的解决方案工程师可以为您的特定任务推荐合适的末端执行器 - 联系我们 讨论您的要求。

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