协作机器人以其安全协作、易于部署和高度灵活的特点，正快速融入现代生产线。作为其“手”的末端执行器——夹爪，其性能与安全性直接决定了人机协作的成败。
优秀的夹爪不仅要能可靠抓取，更要能在近距离人机互动中确保人身安全。那么，如何选择合适的夹爪，并实现真正的安全交互？
一、 适配协作机器人的关键夹爪类型
为满足协作需求，夹爪的选择需综合考量负载大小、定位精度、操作对象特性、工作环境及核心安全要求。
1.电动夹爪：主流之选
优势显著：电机直接驱动，控制极其精准，易于实现实时力反馈与位置控制。
安全基石：断电或急停时可编程设定安全动作（如立即松开），响应速度快，内置力控功能天然符合协作安全要求。
集成便利：通常提供标准化通讯接口（如EtherCAT、Modbus TCP），与协作机器人控制系统集成便捷，简化部署流程。
2.气动夹爪（带安全阀/传感器）：成本敏感方案
潜在成本优势：在简单、大批量应用中，初期投入可能较低。
安全关键附加项：必须配备安全排气阀（确保断电/断气时快速泄压释放工件）和夹爪状态传感器；复杂的气源管路管理增加了潜在泄漏风险和维护成本。
3.自适应夹爪：不规则物体专家
独特优势：机械结构使其能被动适应形状不规则、易损或尺寸差异大的物体。
安全增益：分散接触压力，降低对工件和操作者的潜在损伤风险。
4.磁力/真空吸盘（低功率/带故障保护）：特定场景利器
适用场景：搬运光滑、平整、无孔板材或玻璃等。
安全必备：采用低功率电磁铁或真空发生系统；集成故障保护机制（如后备电池维持短暂吸附力），确保断电时安全释放物体，防止意外坠落。
二、 安全交互设计核心要点剖析
选择夹爪仅是起点，系统级安全设计是协作机器人应用落地的核心保障。
1.本体安全：物理防护基础
无尖锐设计：所有边角采用平滑圆角或倒角处理，消除划伤风险。
低夹持力限制：最大夹持力设计严格遵循ISO/TS 15066标准关于功率和力限制的要求（PPFL），确保即使意外接触也不会造成挤压伤害。
本质安全结构：优化机械设计，消除潜在挤压点；选用轻质、高强度且无碎片飞溅风险的材料。
2.传感与监控：智能感知神经
力/力矩感知集成：在夹爪本体或机器人关节处集成传感器，实时感知与环境（包括人）的意外接触或碰撞。
状态精确反馈：配备夹爪开合位置检测、夹持到位确认（物体在位检测）等传感器，确保抓取与释放动作100%可靠。
夹持力实时监控：动态监测并限制夹持力，防止因夹持过紧损坏工件或超出安全限值。
3.功能安全设计：可靠响应保障
安全停止响应：当接收到机器人急停信号时，夹爪必须立刻执行预设安全动作（如安全释放物体或保持在安全位置）。
断电/故障模式：设计时考虑断电或系统故障时的安全状态（如弹簧撑开型设计确保松开）。
深度系统集成：通过安全I/O或PROFIsafe等安全通讯协议，与协作机器人本体安全控制系统（如安全PLC）无缝集成，实现统一的安全逻辑控制。
三、 风险评估：安全落地的必经之路
选择完美的夹爪和设计并不能自动保证安全。全面的风险评估是法律要求（依据ISO 10218-1/2和ISO/TS 15066）和落地前提。
标准框架：严格依据ISO 10218（工业机器人安全要求）和ISO/TS 15066（协作机器人指南）进行风险评估。
场景决定安全等级：不同的人机协作模式（如共存、手导编程、速度与距离监控）对夹爪的安全要求存在显著差异。
手导场景：要求夹爪具备极低的最大夹持力和快速释放能力。
速度距离监控：可适当放宽力限制要求，但响应速度和传感能力仍需保障。
数据支撑：ABB机器人安全报告指出，末端执行器设计不当是协作机器人应用中引发安全事故的主要原因之一（2018年协作机器人安全事故中，约42%与末端工具相关）。
四、协作机器人使用夹爪推荐
1、关节型自适应电
AG系列是大寰自主研发的关节型自适应电爪，适用于协作机器人，以精巧的结构设计适配对不同形状工件的稳定抓取。以优异的产品设计，AG系列分别荣获2019年和2020年红点设计奖。该系列电动夹爪既可应用于半导体芯片、3C电子等精密行业，又可适用于汽车、家电等行业。
2、协作型平行电爪
大寰机器人 PGC 系列协作型平行电爪，是一款主要应用于协作机械臂的电动夹爪，具有防护等级高、即插即用、大负载等优势。PGC 系列电动夹爪承载精密力控与工业美学于一体，于 2021 年获得红点奖与 IF 奖两项工业设计大奖。
结语：系统工程铸就安全协作
在为协作机器人选择“手”时，电动夹爪凭借其卓越的控制性、集成便利性和内建安全特性成为当前主流选择。气动、自适应等夹爪在特定场景下可行，但需叠加严格的安全设计。
安全并非单一部件的责任，而是严谨的系统工程。夹爪作为直接与人或环境交互的“触点”，其选择与安全设计至关重要。
它必须满足国际安全标准，深度融入机器人整体安全控制系统，并通过针对具体应用场景的详尽风险评估加以验证。只有这样，人机协作才能释放真正的生产力潜力。
