通过采用CFK复合材料抓爪机架、最优化气动回转驱动装置和快速更换耦合器，实现对机器人抓爪的稳定性和处理能力的提高。
在生产线抓爪系统方面，人们要求一些几乎不可能的事情：它应该提高生产流程速度，允许在极窄的空间里和在苛刻的环境下作业，同时具备像操作人员一样的灵活性。因此，在操作系统的设计上，追求在抓爪、驱动和机架结构之间的最佳平衡。对于抓爪和抓爪构件来说，后者不可太弱、太小。另一方面，机架也不可过重，否则整个机器人抓爪系统就会变得太慢、易磨损，制造成本也会上升。
针对这种挑战的解决方案便是机器的结构尽可能轻，又能承受住载荷和速度，也能保持高质量生产所需的稳定性。同时，在其他部件（例如图2上的回转驱动装置和抓爪连接元件等）上也还存在着巨大的优化潜力，这些都可有助于提高生产效率和操作速度。
机器人抓爪是生产线上的关键环节
Krautloher Industrieautomation公司的新型碳素纤维强化塑料（简称CFK）机架的抓爪系统（图1）在轻型结构和驱动技术两方面上，都树立了新的标杆，使机器人抓爪系统成为生产线上的一个关键性的环节。CFK为一种复合材料，其中多层碳素纤维对诸如聚乙烯和聚酯塑料起到加强的作用。通过使用这种材料，抓爪元件的重量要比铝型材系统轻一倍，而工作稳定性却提高一倍。其原因首先在于其特殊的刚性。抓爪系统的振动现象明显减缓，因此自动化生产线的生产节奏显著提高，故障率明显下降。
图1 带有碳素纤维强化塑料机架的抓爪
系统，其重量只为铝型材机架重量的一半
采用并行纤维的CFK材料的强度和刚性要比采用横向纤维高出很多，因此，各个纤维层需要铺设和叠加为朝着各个不同的方向。为了达到最佳的刚性和强度，在制作抓爪机架之前，需要从用户那里获得具体的应用力等数据，并且在计算机上按照有限元方法（FEM）对抓爪机架进行模拟。
所有元件必须与轻型结构相匹配
如上所述，仅仅减轻机架的重量是不够的，自动化操作系统的其他所有元件也必须与轻型结构相匹配。尤其是那些惯量大的应用场合。在这里，常规的气动回转驱动装置在达到末尾位置时会出现较大的振动（撞击末端位置）。此类振动对于钢质基座的固定设备来说，不会有大问题。而对于轻型结构的抓爪系统来说，则必须采取预防性的措施。当然可以对常规的回转驱动装置进行必要的制动，但是这会造成明显的作业循环时间的损失。
应用于上述碳素纤维抓爪的驱动装置由一个压缩空气马达和减速器构成。由此可以实现平稳、精确而快速的旋转运动。中间位置也可得以实现。
减速器可以极大降低部件的惯量，因此上述的抵达末端位置时的冲击现象几乎可以降为零。
图2 碳素结构抓爪上所使用的回转驱动装置的重量
也比Ritzel同类活塞杆式驱动装置减轻了大约20%
这种技术方案的优点在于人们既可以获得轻型结构系统，同时又仍然可以使用压缩空气介质。压缩空气存在于所有的机器人系统上，也很容易得到控制。当然，上述的技改任务也可以通过采用伺服电机加以解决。但是，伺服电机不仅成本高，而且重量大，不太适合于轻型的碳素结构抓爪系统。
另一个优点在于通过一个5/3方向阀对压缩空气马达的便捷控制上。这种阀门在机器人和生产设备上经常可见，在需要时很容易得到。
减速器上安设有可调限位开关，以此来控制5/3方向阀。安设在减速器上的测位装置同样也是可调的。因此（理论上）可以准确到达任何一个位置。碳素结构抓爪系统上所采用的回转驱动装置的重量也比Ritzel活塞杆式驱动装置减轻了大约20%。
采用快速更换式耦合器可以提高机器人抓爪设备的灵活性
整个机器人抓爪系统通过采用Krautloher快速更换式耦合器，再次提高了其工作灵活性。由此在每次使用时，抓爪均可以在设备上准确就位并与每个工件作很好配合。抓爪系统在各种不同的行业里均可得到灵活运用。
Krautloher公司的CFK抓爪系统可以确保较高的生产流量和较低的能源消耗。由于设备的稳定性增强了，因此作业起来更加安全。通过采用抓爪系统，生产线的生产效率明显提高，对新技术的投资也可很快得到回收。
CFK材料刚性比铝质材料高3倍
材料的单位刚性反映出材料的一种抗弹性变形的阻力，它可从弹性模数与密度（phi=E/rho）之间的比例关系计算得出。铝质轻金属的弹性模数为70kN/mm2，密度为2.8g/cm3。碳素纤维强化的复合材料（CFK材料）可以达到140kN/mm2模数和1.6g/cm3的密度。因此，CFK材料的单位刚性要比铝质轻金属的单位刚性高出3倍。
