具身智能：零基础入门睿尔曼机械臂（三）——夹爪抓取与释放控制全解析

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目录

• 一、前言
• 二、睿尔曼机械臂夹爪：抓取作业的核心执行部件
  • 1. 全型号适配
  • 2. 简洁的参数化控制
  • 3. 无额外硬件配置
  • 4. 核心功能
• 三、核心例程全解析：逐行吃透夹爪控制逻辑
  • 3.1 环境配置与模块导入
  • 3.2 核心控制类RobotArmController解析
    • 3.2.1 初始化函数__init__：建立机械臂（含夹爪）连接
    • 3.2.2 disconnect：断开机械臂（含夹爪）连接
    • 3.2.3 movej：关节空间运动（抓取/释放的基础）
    • 3.2.4 set_gripper_pick_on：夹爪连续力控抓取（核心函数）
      • 参数详解
      • 执行逻辑
    • 3.2.5 set_gripper_release：夹爪释放（核心函数）
      • 参数详解
      • 执行逻辑
  • 3.3 主函数main：“运动+抓取+释放”完整流程
• 四、应用实践：从代码到夹爪抓取实操
  • 4.1 环境搭建
    • 4.1.1 硬件准备
    • 4.1.2 软件准备
    • 4.1.3 网络配置
    • 4.1.4 夹爪硬件确认
  • 4.2 运行步骤
  • 4.3 常见问题与排查
    • 1. 夹爪无动作（指令返回成功但无物理动作）
    • 2. 抓取失败（错误码非0）
    • 3. 抓取后物体掉落
    • 4. 释放失败（夹爪无法张开）
• 五、总结与拓展

一、前言

上一篇我们掌握了睿尔曼第三代机械臂的基础运动控制逻辑，而夹爪作为机械臂完成抓取、放置等作业的核心执行部件，是从“单纯运动”到“实际作业”的关键环节。相比于传统工业夹爪复杂的气动/电动控制调试，睿尔曼第三代机械臂配套夹爪通过Python SDK提供了封装完善的控制接口，无需额外的硬件接线或底层驱动配置，只需调用简单的函数即可实现夹爪的“抓取”“释放”等核心操作。

本文的核心目标是：以睿尔曼夹爪控制官方例程为蓝本，拆解夹爪控制的核心代码逻辑，从“参数含义”“函数作用”“执行流程”三个维度，让零基础读者理解“如何通过代码控制夹爪完成抓取作业”，并能动手完成夹爪抓取-释放的完整实操。无论你是高校学生、创客，还是刚接触机械臂的工程师，都能通过本文掌握睿尔曼机械臂夹爪的基础控制方法。

二、睿尔曼机械臂夹爪：抓取作业的核心执行部件

睿尔曼第三代机械臂配套夹爪是面向科研、教育、轻量工业场景的电动夹爪，与第三代机械臂（RM_65/RM_75/RML_63等）深度适配，核心特点如下：

1. 全型号适配

夹爪无需针对不同型号机械臂做硬件适配，通过统一的Python SDK接口控制，与上一篇学习的基础运动指令兼容，一套代码可适配所有第三代机械臂型号。

2. 简洁的参数化控制

支持通过“速度”“力度”参数自定义夹爪动作：

• 速度：控制夹爪开合的快慢，适配不同尺寸、重量的抓取目标；
• 力度：控制夹爪抓取时的夹持力，避免损坏易碎物体或抓取力不足导致掉落。

3. 无额外硬件配置

夹爪通过机械臂本体供电并通信，无需额外的控制器、接线或气动回路，仅需确保夹爪与机械臂末端正确安装，即可通过网络通信实现控制。

4. 核心功能

支持“连续力控抓取”“主动释放”两大核心动作，满足入门阶段抓取-放置作业的全部需求。

三、核心例程全解析：逐行吃透夹爪控制逻辑

接下来我们逐模块、逐行解析夹爪控制例程代码，重点拆解夹爪专属的控制函数，同时梳理“运动+抓取”的协同控制逻辑。

3.1 环境配置与模块导入

import sys
import os
import time# Add the parent directory of src to sys.path
sys.path.append(os.path.abspath(os.path.join(os.path.dirname(__file__), '..', '..')))from src.Robotic_Arm.rm_robot_interface import *

• import sys/import os：与上一篇作用一致，用于补全SDK的模块搜索路径，确保能导入核心接口rm_robot_interface.py；
• import time：新增的时间模块，核心作用是在夹爪执行抓取/释放动作后，通过time.sleep(2)让程序短暂等待，确保夹爪完成机械动作（夹爪开合需要物理时间，避免程序过快执行后续指令导致动作不完整）；
• from src.Robotic_Arm.rm_robot_interface import *：导入的核心接口中，新增了rm_set_gripper_pick_on（夹爪抓取）、rm_set_gripper_release（夹爪释放）等夹爪控制函数，是实现夹爪操作的核心依赖。

3.2 核心控制类RobotArmController解析

该类在基础运动控制类的基础上，新增了夹爪抓取、释放的专属函数，同时复用了机械臂连接、断开、关节运动的核心函数，我们重点解析新增的夹爪控制函数，复用函数仅补充关键说明。

3.2.1 初始化函数__init__：建立机械臂（含夹爪）连接

def __init__(self, ip, port, level=3, mode=2):"""Initialize and connect to the robotic arm (and gripper).Args:ip (str): IP address of the robot arm.port (int): Port number.level (int, optional): Connection level. Defaults to 3.mode (int, optional): Thread mode (0: single, 1: dual, 2: triple). Defaults to 2."""self.thread_mode = rm_thread_mode_e(mode)self.robot = RoboticArm(self.thread_mode)self.handle = self.robot.rm_create_robot_arm(ip, port, level)if self.handle.id == -1:print("\nFailed to connect to the robot arm\n")exit(1)else:print(f"\nSuccessfully connected to the robot arm: {self.handle.id}\n")

• 复用逻辑：与上一篇一致，建立机械臂网络连接并返回句柄；
• 关键补充：夹爪作为机械臂的末端部件，无需单独建立连接，只要机械臂连接成功（handle.id≠-1），即可通过该句柄控制夹爪，这是睿尔曼SDK“一体化控制”的设计优势。

3.2.2 disconnect：断开机械臂（含夹爪）连接

def disconnect(self):"""Disconnect from the robot arm (and release gripper resources).Returns:None"""handle = self.robot.rm_delete_robot_arm()if handle == 0:print("\nSuccessfully disconnected from the robot arm\n")else:print("\nFailed to disconnect from the robot arm\n")

• 复用逻辑：与上一篇一致，释放机械臂连接句柄；
• 关键补充：断开连接时，SDK会自动释放夹爪的控制资源，避免夹爪处于“卡死”状态，因此程序结束前必须调用该函数。

3.2.3 movej：关节空间运动（抓取/释放的基础）

def movej(self, joint, v=20, r=0, connect=0, block=1):"""Perform movej motion (move to gripper target position).Args:joint (list of float): Joint positions.v (float, optional): Speed of the motion. Defaults to 20.connect (int, optional): Trajectory connection flag. Defaults to 0.block (int, optional): Whether the function is blocking (1 for blocking, 0 for non-blocking). Defaults to 1.r (float, optional): Blending radius. Defaults to 0.Returns:None"""movej_result = self.robot.rm_movej(joint, v, r, connect, block)if movej_result == 0:print("\nmovej motion succeeded\n")else:print("\nmovej motion failed, Error code: ", movej_result, "\n")

• 复用逻辑：参数、返回值与上一篇完全一致；
• 核心作用：夹爪无法在任意位置完成有效抓取，需通过movej将机械臂末端（夹爪）运动到“抓取位”“放置位”“复位位”，是夹爪作业的前提。

3.2.4 set_gripper_pick_on：夹爪连续力控抓取（核心函数）

def set_gripper_pick_on(self, speed, force, block=True, timeout=30):"""Perform continuous force-controlled gripping with the gripper.Args:speed (int): Speed of the gripper.force (int): Force applied by the gripper.block (bool, optional): Whether the function is blocking. Defaults to True.timeout (int, optional): Timeout duration. Defaults to 30.Returns:None"""gripper_result = self.robot.rm_set_gripper_pick_on(speed, force, block, timeout)if gripper_result == 0:print("\nGripper continuous force control gripping succeeded\n")else:print("\nGripper continuous force control gripping failed, Error code: ", gripper_result, "\n")time.sleep(2)

这是控制夹爪完成“抓取”动作的核心函数，我们从参数含义和执行逻辑两个维度拆解：

参数详解

1. speed（必选，int）：夹爪闭合的速度，取值范围需符合睿尔曼夹爪硬件限制（通常0~1000），示例中设为500（中等速度）：
   • 速度过小：夹爪闭合慢，作业效率低；
   • 速度过大：易因冲击导致抓取目标掉落或夹爪损坏。
2. force（必选，int）：夹爪抓取时的夹持力，取值范围通常0~500（单位：N，牛顿），示例中设为200（适中力度）：
   • 力度过小：无法夹紧物体，易掉落；
   • 力度过大：损坏易碎物体（如玻璃、塑料件）或夹爪自身。
3. block（可选，bool）：阻塞标志，默认True：
   • True（阻塞）：程序等待夹爪完成抓取动作后，再执行下一行代码；
   • False（非阻塞）：发送抓取指令后程序立即执行后续代码，夹爪后台完成抓取。
4. timeout（可选，int）：超时时间，默认30秒：
   • 若夹爪因故障无法完成抓取动作，程序等待timeout秒后判定为执行失败，避免程序无限等待。

执行逻辑

1. 调用SDK核心接口rm_set_gripper_pick_on，传入速度、力度等参数，返回执行结果（0=成功，非0=错误码）；
2. 打印执行结果，便于调试排查问题；
3. time.sleep(2)：额外等待2秒，确保夹爪完成物理闭合动作（即使block=True，硬件动作仍需短暂时间，避免后续运动指令打断抓取）。

3.2.5 set_gripper_release：夹爪释放（核心函数）

def set_gripper_release(self, speed, block=True, timeout=30):"""Release the gripper.Args:speed (int): Speed of the gripper release.block (bool, optional): Whether the function is blocking. Defaults to True.timeout (int, optional): Timeout duration. Defaults to 30.Returns:None"""gripper_result = self.robot.rm_set_gripper_release(speed, block, timeout)if gripper_result == 0:print("\nGripper release succeeded\n")else:print("\nGripper release failed, Error code: ", gripper_result, "\n")time.sleep(2)

这是控制夹爪完成“释放”动作的核心函数，拆解如下：

参数详解

1. speed（必选，int）：夹爪张开的速度，取值范围与抓取速度一致（通常0~1000），示例中设为500：
   • 释放速度需适配抓取目标：易碎物体建议低速释放，避免掉落；重型物体可适当提高速度。
2. block/timeout：含义与set_gripper_pick_on完全一致，默认阻塞+30秒超时。

执行逻辑

1. 调用SDK核心接口rm_set_gripper_release，传入释放速度等参数，返回执行结果；
2. 打印执行结果；
3. time.sleep(2)：等待夹爪完成物理张开动作，确保物体顺利脱离夹爪。

3.3 主函数main：“运动+抓取+释放”完整流程

def main():# Create a robot arm controller instance and connect to the robot armrobot_controller = RobotArmController("192.168.1.18", 8080, 3)# Get API versionprint("\nAPI Version: ", rm_api_version(), "\n")# Perform movej motion (move to gripping position)robot_controller.movej([90, 90, 30, 0, 60, 0])# Perform continuous force-controlled gripping with the gripperrobot_controller.set_gripper_pick_on(500, 200)# Perform movej motion (move to placing position)robot_controller.movej([0, 90, 30, 0, 60, 0])# Release the gripperrobot_controller.set_gripper_release(500)# Perform movej motion (reset to initial position)robot_controller.movej([90, 90, 30, 0, 60, 0])# Disconnect the robot armrobot_controller.disconnect()if __name__ == "__main__":main()

主函数是夹爪作业的“完整执行流程”，我们按步骤拆解核心逻辑：

1. 建立连接：创建RobotArmController实例，传入机械臂IP（192.168.1.18）、端口（8080）、连接等级（3），完成机械臂+夹爪的连接；
2. 确认SDK版本：打印rm_api_version()，确保SDK版本与机械臂固件兼容，避免夹爪指令执行失败；
3. 运动到抓取位：调用movej将机械臂运动到预设的抓取位[90, 90, 30, 0, 60, 0]（关节角度），此时夹爪正对抓取目标；
4. 夹爪抓取：调用set_gripper_pick_on(500, 200)，以500的速度、200N的力度完成抓取；
5. 运动到放置位：调用movej将机械臂运动到放置位[0, 90, 30, 0, 60, 0]，携带抓取目标移动；
6. 夹爪释放：调用set_gripper_release(500)，以500的速度张开夹爪，释放目标；
7. 复位到初始位：调用movej将机械臂复位到抓取位，便于下一次作业；
8. 断开连接：释放连接资源，完成整个作业流程。

四、应用实践：从代码到夹爪抓取实操

掌握夹爪控制代码逻辑后，我们通过实操完成“抓取-放置”作业，核心步骤如下：

4.1 环境搭建

4.1.1 硬件准备

1. 基础硬件：睿尔曼第三代机械臂（如RM_65）、电脑（Windows/Linux）、网线/无线网卡（确保与机械臂同网段）；
2. 新增硬件：睿尔曼配套电动夹爪（已正确安装到机械臂末端）；
3. 辅助物料：待抓取物体（如塑料杯、小积木，建议先从轻型、规则形状物体开始）。

4.1.2 软件准备

与上一篇完全一致：

1. 安装Python 3.7+（睿尔曼SDK推荐版本）；
2. 下载睿尔曼第三代机械臂SDK，解压到本地；
3. 将夹爪控制例程脚本放在SDK指定目录（确保sys.path路径正确）。

4.1.3 网络配置

与上一篇完全一致：

1. 机械臂默认IP：192.168.1.18（可通过示教器修改）；
2. 电脑IP设置为192.168.1.x（x≠18，子网掩码255.255.255.0）；
3. 测试连通性：ping 192.168.1.18，确保能ping通。

4.1.4 夹爪硬件确认

新增步骤：

1. 检查夹爪与机械臂末端的连接：确保夹爪固定牢固，供电/通信接口无松动；
2. 夹爪自检：启动机械臂后，通过示教器确认夹爪处于“就绪”状态，无报错信息。

4.2 运行步骤

1. 启动机械臂：接通电源，待机械臂+夹爪完成自检（进入“就绪”状态）；
2. 放置抓取目标：将待抓取物体放在机械臂“抓取位”（与代码中[90, 90, 30, 0, 60, 0]对应的物理位置或修改代码中的位置参数）；
3. 修改代码：将RobotArmController("192.168.1.18", 8080, 3)中的IP改为实际机械臂IP；
4. 运行脚本：在终端执行python 夹爪控制例程文件名.py；
5. 观察执行过程：
   • 机械臂先运动到抓取位；
   • 夹爪闭合完成抓取；
   • 机械臂运动到放置位；
   • 夹爪张开释放物体；
   • 机械臂复位到初始位；
   • 终端打印每一步的执行结果（成功/失败+错误码）。

4.3 常见问题与排查

针对夹爪控制的专属问题，补充如下排查方向：

1. 夹爪无动作（指令返回成功但无物理动作）

• 排查：
  1. 夹爪是否已正确安装并完成自检（示教器查看夹爪状态）；
  2. time.sleep()时间是否过短（建议至少2秒，确保硬件动作完成）；
  3. 速度参数是否设为0（speed=0时夹爪无动作）。

2. 抓取失败（错误码非0）

• 排查：
  1. 力度参数是否超出夹爪硬件限制（通常0~500N，需参考夹爪手册）；
  2. 抓取位是否超出夹爪工作范围（夹爪开合角度有限，需确保物体在夹持范围内）；
  3. 机械臂连接等级是否为3（等级不足无法执行夹爪控制指令）。

3. 抓取后物体掉落

• 排查：
  1. 夹持力force是否过小（可适当提高，如从200调整为300）；
  2. 机械臂运动速度v是否过快（运动时冲击导致物体掉落，可降低movej的速度参数）；
  3. 夹爪表面是否光滑（可增加防滑垫提升摩擦力）。

4. 释放失败（夹爪无法张开）

• 排查：
  1. 释放速度speed是否过小（可适当提高）；
  2. 物体是否卡死在夹爪中（手动轻推物体，确认无卡顿）；
  3. 超时时间timeout是否过短（可延长至60秒，排查是否为动作超时）。

五、总结与拓展

本文在上一篇基础运动控制的基础上，完成了睿尔曼机械臂夹爪控制的“代码解析+实操落地”，核心知识点如下：

1. 夹爪控制的核心逻辑：机械臂连接→运动到抓取位→力控抓取→运动到放置位→释放→复位→断开连接；
2. 夹爪核心函数参数：
   • set_gripper_pick_on：通过speed（闭合速度）、force（夹持力）控制抓取效果；
   • set_gripper_release：通过speed（张开速度）控制释放效果；
3. 协同控制关键：夹爪动作需与机械臂运动配合，通过movej到达指定位置后，再执行抓取/释放，且需通过time.sleep()确保硬件动作完成。