Gripper
- 又稱: Robot Gripper, Robotic Gripper, End Effector Gripper
- 類別: Mechanical structure › Arms & end-effectors
- 標籤: manipulation, hardware, end-effector, grasping, pick-and-place
裝在機器手臂末端、用來抓取與操作物體的機械裝置。
定義
夾爪是裝在機器手臂末端的機械裝置，讓手臂能夠抓取、握持與操作物體。它是機器人學中最常見的末端執行器，扮演機器人與實體世界互動的「手」。
夾爪的類型包括： - 平行夾爪：兩根平直的手指以直線方式閉合夾住物體。簡單、可靠，廣泛用於工業取放作業。只能處理放得進夾爪之間的物體。 - 三指夾爪：把接觸點分布在物體周圍，對不規則形狀能提供更穩定的抓取。 - 真空／吸盤夾爪：利用負壓吸起平坦或光滑的物體，例如紙箱、玻璃板或金屬板。常見於包裝與物流。 - 軟性夾爪：以順應性材料（矽膠、橡膠）製成，會貼合物體的形狀。適合食品、電子零件或生物樣本等易損物品。 - 磁性夾爪：利用永久磁力或電磁力吸取鐵磁性金屬。常見於金屬加工與汽車製造。 - 自適應／欠致動夾爪：使用的馬達數量少於自由度，讓手指能被動地貼合物體的幾何形狀。
選擇夾爪時的關鍵規格包括最大負載、夾持力、行程（開口寬度）、速度，以及能處理的物體形狀與尺寸範圍。在開源機器人領域，3D 列印的平行夾爪與軟性夾爪因為成本低、容易客製化而特別受歡迎。
為何重要
夾爪是最常見的末端執行器，也是機器人接觸世界的那個點。它的設計決定了到底能拿起什麼：夾爪幾何、行程、力量控制與順應性，決定物體是被牢牢抓住、被壓碎，還是在接近時被推離原位。在操作研究中，限制因素往往是夾爪，而不是手臂或策略，這也是為什麼有那麼多研究投入在機器手上。
主要應用
- 桌面與生產作業中剛性物體的取放
- 料箱揀取，成敗取決於接近角度與夾爪幾何
- 組裝，包括需要順應性的插入作業
- 實驗室自動化中處理試管、盤與玻璃器皿
- 以軟性夾爪採收易損農產品
- 遠端操作，把人的手對應到簡單的夾爪
實際應用
在低成本手臂上，夾爪通常是一顆伺服機驅動平行夾爪，夾持力是由馬達電流推算，而不是直接量測：足以知道它已經夾住了某樣東西，但不足以做精細的力量控制。正因為這個訊號很粗略，3D 列印的夾爪鑲件與橡膠墊在實務上才如此重要：指尖的順應性彌補了控制上缺乏的順應性。真空夾爪對平坦表面則完全避開了這個問題，這也是物流業如此倚重它的原因。
常見誤解
- 夾持力越大越好：過大的力會壓碎柔軟的物品，也可能把剛性物體從夾爪間彈出
- 任何夾爪都能處理任何物體：行程、夾爪形狀與表面材料會大幅限制可抓取的物品範圍
- 由馬達電流推算的夾持力很準確：這是一種間接估計，會受到摩擦與齒輪傳動的干擾
- 指尖材料只是細節：指墊的順應性與摩擦往往比機構本身更重要
誰需要了解
- 任何為操作任務挑選或設計工具的人
- 排查物體滑落或被壓碎問題的工程師
- 比較附帶夾爪之手臂套件的買家
- 想了解抓取為何比看起來困難的學生
- 任何為特定零件列印客製夾爪的人
相關技術
- 末端執行器
- 真空夾爪
- 軟性機器人
- 工具快換器
- 力/力矩感測器
- 抓取規劃
- 欠致動機構
- 順應機構
相關術語
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