知识目标：

1、能描述柔触机械手各零部件的结构特点及特征。

2、能说出壳体的主要特征及抽壳工具的使用方法。

3、能举例说明标准件的类型及标准件调用的步骤。

技能目标：

1、能根据柔触机械手图纸和实物图片准确分析产品结构特征。

2、能使用拉伸、旋转、抽壳、阵列特征、倒角等特征工具完成测柔触机械手各零部件的创建。

3、能使用组件添加、标准件调用及装配约束完成测柔触机械手的整体装配，并进行真实着色渲染。

4、能使用编辑爆炸及追踪线工具完成测柔触机械手爆炸图的创建。

思政目标：

1、能根据工作任务要求进行任务分析，养成细致分析的职业习惯。

2、能坚持独立完成柔触机械手的三维设计任务，树立吃苦耐劳的劳动精神。

3、能阅读交流柔触机械手设计与制造流程的相关素材，感悟精益求精的工匠精神。

任务背景：

柔触机械手是一种具有柔软触感和高效抓取功能的机械手，它在工业自动化、医疗器械、服务机器人等领域具有广泛的应用前景。柔触机械手的发展可以追溯到上世纪中期，当时对于机器人在真实环境中进行精密操作的需求日益增加。传统机械手在处理易碎、变形或不规则形状的物体时无法满足需求，因此人们开始思考如何为机械手赋予更加智能和灵活的触觉。

随着传感器技术、材料科学和控制算法的不断进步，柔触机械手逐渐崭露头角。近年来，人工智能和深度学习的兴起更是为柔触机械手的发展提供了强大的推动力，使其在医疗、制造、服务机器人等领域得到了广泛应用。

图1 柔触机械手应用场景

1、柔触机械手的特点

柔触机械手的出现不仅仅是技术上的一次飞跃，更是对传统机器人设计的一场革命。其具有以下特点：

精细操作能力：柔触机械手能够模拟人手的触觉，实现更加精细的物体操作，从而拓展了机器人应用的范围。

安全性提升：柔软的触觉传感器能够减轻机器与环境或人类之间的碰撞风险，使得机器人更适用于与人类共同工作的场景。

适应复杂环境：柔触机械手适应性强，能够在复杂、不确定的环境中灵活运动，为应对多变的任务提供了解决方案。

2、柔触机械手指的结构特点与抓取功能

柔触机械手的关键组成部分之一就是柔软触觉手指。这些手指通常具有以下结构特点：

柔软材料选择：手指采用柔软的材料，如硅胶或弹性聚合物等可变形材料，使柔触机械手能够实现对不规则形状物体的高效抓取。

传感器布置：触觉传感器被精确布置在手指表面，以实现全方位的触觉感知，类似于人手的皮肤感知能力。

可变形结构：柔触机械手指通常具有可变形的结构，可以根据抓取物体的形状和特性组合调整手指形态，提高抓取的适应性。

弹性关节：手指关节采用弹性设计，使得手指能够更好地适应物体表面的不规则形状，提高抓取的稳定性。

图2 柔指机械手抓取动作

引导问题1：

通过对任务背景及相关材料的阅读观察，你认为柔触机械手最让你赞叹的功能是什么？

请仔细阅读任务书，明确本次任务的工作要求。

引导问题2：

通过对任务背景及任务书的分析，你认为该产品有哪些结构特征？对应的特征工具是什么？（可以用思维导图进行分析）

根据以上分析，你认为该产品的三维建模需要哪些步骤？请把你的计划写出来。

在做完计划之后，请严格执行工作计划，主动完成任务。在任务实施过程中，做好每个步骤的记录可以随时检查出现的问题，请根据你的实施过程填写下表。

在学习过程中可先按照工作过程的示范性操作进行训练，也可在操作过程中根据自己的具体情况参考关键步骤的做法。

    表2 任务操作流程示范

知识点1：壳体

薄壁壳产品在工业领域中非常常见，它们通常指的是那些具有较薄的壁厚和较大表面积的三维结构产品。这类产品的设计和制造对于可以在满足设计要求的同时极大减轻产品质量。薄壁壳产品的例子包括：

航空航天部件：飞机和航天器的机翼、机身、发动机部件等，这些部件需要在保持轻量化的同时具备高强度和良好的耐久性。

汽车零件：如汽车的车身面板、车门、引擎盖等，这些部件需要在减轻重量的同时保证安全性能。

电子产品外壳：手机、笔记本电脑、平板电脑等设备的外壳，这些产品追求轻薄、便携，同时要保护内部电子元件。

包装材料：如食品和药品的包装盒，这些包装需要保护内容物，同时要便于运输和展示。

家具和家居用品：如收纳盒、箱子，这些产品在追求美观的同时，也要保证结构的轻便性。

图3 常见薄壁壳类产品

知识点2：壳体特征工具

常用的壳体类型分为两类：一是移除实体的某些面进行抽壳，余下的是开放或半开放的薄壁实体，二是在实体内部进行抽壳，余下的是封闭的薄壁实体。

图4 抽壳的两种类型

对于壳体特征，NX在齿轮建模的提供了工具，根据壳体两种类型分为和，在使用时要先确定壳体类型才能进行后续操作。

NX的工具一般使用步骤为：选择抽壳类型（如果是内部抽壳，要选择对所有面抽壳）→指定抽壳对象（根据抽壳类型，）→设置抽壳厚度→确定，查看抽壳结果。

图5 机械手指内部抽壳操作

知识提点：

1、抽壳实体厚度默认是向内抽壳，即向实体内部去除材料，如果壁厚在实体外型向外，可根据需要点击更改厚度方向。

2、对于内部抽壳无法直观的查看内部抽壳结果，可切换视图选项创建剪切截面视图进行观察。

知识点3：标准件装配

在机械行业中有很多通用的产品例如螺栓、螺母、垫片等，这类产品又常被称为标准件，标准件是指结构、尺寸、画法、标记等各个方面已经完全标准化，并由专业厂生产的常用的零（部）件，如螺纹件、键、销、滚动轴承等等。广义包括标准化的紧固件、连结件、传动件、密封件、液压元件、气动元件、轴承、弹簧等机械零件。

图6 常见标准件

这些标准件的设计遵循国际或国家的标准，如中国国家标准（GB ）、美国机械工程师协会标准（ANSI/ASME）、日本（JIS）、德国（DIN）等，以确保互换性和兼容性。标准化使得这些部件可以在不同的制造商和应用之间通用，简化了设计、生产和维护过程。

为了提高工作效率，现在主流三维软件均集成了标准件参数化模型库，用户可根据需要直接调用对应的标准件三维模型并修改对应的参数，生成所需的零件并进行装配。对于NX而言，其提供了种类齐全的标准件重用库，用户可快速找到所需的标准件，并设置所需的参数尺寸，从而进行装配。

标准件调用的一般操作步骤为：切换导航器至重用库→双击→找到标准件的大类及子类文件夹（例如内六角螺栓处于screw文件夹下的子文件夹socket head）→在成员显示窗口中找到对应的标准件类型图标并将其拖放至工作区即可看见所添加标准件的参数设置窗口→设置标准件的类型及对应（例如螺栓的大小和长度）→确定即可看到调用的螺栓实体。

图7 标准件调用操作步骤

“一份耕耘、一分收获！”，相信你在前面的工作实施中付出的诸多努力，会带来丰富的收获，当然你也遇到了许多考验，请你根据下面的任务报告书呈现你的工作成果，并对工作过程中困扰你的问题（如：产品分析问题、特征操作错误等）进行总结，为下次更好的完成任务做好准备。

专业技能、职业素养和思政素质是一个人职业生涯成败的关键因素，本次工作任务的评价按照学习任务综合评价表的内容进行，请你按照表中的评价条目及标准客观地完成对自己和其他同学的任务评价。

“评价不是为了证明,而是为了改进”，希望你能通过评价发现自己的优劣势，在以后的工作中不断改进，成为“更好的自己”。

任务总结：

阵列特征

本次建模任务的产品对象为柔触机械手，其外形结构基本都为板式结构，要先创建其主要特征，再创建其他特征。

你的经验总结(可在下面增加你的总结内容)

拓展任务：

“学无止境，挑战自我”，请根据本次所学知识和技能，完成以下拓展任务。

本项目的柔触机械手属于抓取类型，适用于从外部抓取或夹持零件，但对于需要既可以从内部抓取（内撑）又可以从外部抓取的零件应用场景（如堆叠玻璃器皿）则不适应，本次拓展任务需要你完成内撑型柔爪机械手的三维建模及装配，请结合本次任务的经验，搜集相关资料，制定工作计划，完成柔爪机械手各零部件的三维建模及装配，外型可参考下图中的产品样式和规格标准，并提交设计资料（包括三维模型、渲染效果图、设计说明等）。