基于3D打印的机器人夹笔末端执行器设计及静力校核

郑 金晗
天津科技大学

摘要


针对六轴工业机器人书写时笔杆易偏摆、夹持力不易控制的问题，设计了一种3D打印夹笔末端执行器。
该结构以法兰连接板为安装基础，夹持端采用V形定位槽、弧形压紧面和橡胶防滑层组合定位，通过M5螺钉调节
压紧量。依据书写反力、摩擦系数和安全系数估算总夹紧力，并结合有限元云图对螺钉孔、法兰过渡区和夹持臂
进行静力校核。结果表明，在10 N书写反力和60 N总夹紧力作用下，结构最大等效应力约11.78 MPa，最大位移
约0.168 mm，危险位置主要集中在螺钉孔边缘及法兰过渡处，整体强度和刚度满足低速书写要求。该方案加工简
单、成本较低，可为轻载机器人末端工具设计提供参考。

关键词


工业机器人；夹笔执行器；3D打印；夹紧力；有限元分析

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参考


[1]张小伟，仲梁维.两爪机械抓手的建模与有限元

分析[J].建模与仿真，2024，13（6）：6101-6108.

[2]关玉坤，侯志刚，胡斌，等.基于鳍条效应的柔

性夹爪设计与试验研究[J].机床与液压，2023，51（4）：

86-91.

[3]陈宏伟，刘岗，王晓伟，等.轻量化复合材料与

3D打印技术在服务机器人上的应用与展望[J].工程研究，

2022，14（1）：30-39.

[4]Pacurar R I, Sanfilippo F, Okter M B, et al. Use

of high-performance polymeric materials in customized

low-cost robotic grippers[J]. Frontiers in Materials, 2024,

11:1304339.

[5]Navas E, Shamshiri R R, Dworak V, et al. Soft

gripper for small fruits harvesting and pick and place

operations[J]. Frontiers in Robotics and AI, 2024, 10:1330496.

[6]Achilli G M, Logozzo S, Malvezzi M, et al.

Underactuated embedded constraints gripper for grasping in

toxic environments[J]. SN Applied Sciences, 2023, 5:96.

[7]Kuresangsai P, Cole M O T, Hao G. Analysis and

design optimization of a compliant robotic gripper mechanism

with inverted flexure joints[J]. Mechanism and Machine

Theory, 2024, 202:105779.

[8]Romer M, Demircan F, Hurkamp A, Droder K.

Combining finite element analysis and reinforcement learning

for optimal grip point planning of flexible components[J].

Production Engineering, 2025, 19:391-405.


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