摘要
工业机器人在现代制造业中的应用日益广泛，其末端执行器作为直接与工件交互的关键部件，对作业精度和效率具有决定性影响。本研究旨在设计并优化一种适用于复杂任务场景的工业机器人末端执行器，以提升其适应性和操作性能。通过综合分析现有末端执行器的设计局限，提出了一种基于模块化结构和多自由度调整机制的创新设计方案，并结合有限元分析方法对其力学性能进行评估与优化。同时，引入智能控制算法以实现末端执行器在动态环境下的精准定位与实时调整。实验结果表明，所设计的末端执行器在负载能力、灵活性及响应速度等方面均表现出显著优势，尤其在处理异形工件和多任务切换时展现出优异的适应性。本研究的主要贡献在于提出了一种兼具高效性和通用性的末端执行器设计框架，为工业机器人在多样化生产场景中的应用提供了技术支持，同时也为未来相关领域的研究奠定了理论与实践基础。
关键词：工业机器人末端执行器；模块化设计；多自由度调整；智能控制算法；有限元分析优化
Abstract
The application of industrial robots in modern manufacturing is becoming increasingly widespread, and their end-effectors, as the key components directly interacting with workpieces, play a decisive role in operational accuracy and efficiency. This study focuses on designing and optimizing an industrial robot end-effector suitable for complex task scenarios to enhance its adaptability and operational performance. By comprehensively analyzing the design limitations of existing end-effectors, an innovative scheme based on modular structure and multi-degree-of-freedom adjustment mechanisms is proposed, and finite element analysis methods are employed to evaluate and optimize its mechanical properties. Additionally, intelligent control algorithms are integrated to enable precise positioning and real-time adjustments of the end-effector in dynamic environments. Experimental results demonstrate that the designed end-effector exhibits significant advantages in terms of load capacity, flexibility, and response speed, particularly excelling in handling irregularly shaped workpieces and multitasking switches. The primary contribution of this research lies in proposing an efficient and versatile end-effector design fr amework, providing technical support for the application of industrial robots in diverse production scenarios and laying a theoretical and practical foundation for future research in related fields.
Keywords：Industrial Robot End Effector; Modular Design; Multi-Degree Of Freedom Adjustment; Intelligent Control Algorithm; Finite Element Analysis Optimization
目 录
摘要 I
Abstract II
一、绪论 1
(一) 工业机器人末端执行器的研究背景 1
(二) 末端执行器设计与优化的意义 1
(三) 国内外研究现状分析 1
(四) 本文研究方法与技术路线 2
二、末端执行器的设计原理与需求分析 2
(一) 工业机器人末端执行器的功能需求 2
(二) 设计原理与关键参数分析 3
(三) 材料选择与力学性能要求 3
(四) 设计中的常见问题与解决方案 4
三、末端执行器的结构优化方法 4
(一) 结构优化的基本原则 4
(二) 基于有限元分析的优化策略 5
(三) 轻量化设计与强度平衡 5
(四) 动态性能优化的技术实现 6
四、末端执行器的应用验证与改进 6
(一) 实验平台搭建与测试方法 6
(二) 应用场景下的性能评估 7
(三) 优化效果分析与反馈调整 7
(四) 未来发展方向与改进建议 8
结 论 9
参考文献 10
