必威体育精装版工业机器人的机械结构.ppt

四、机身和臂部设计应注意的问题 ＃其他 ※传动系统应力求简短，以提高传动精度和效率。 ※各驱动装置、传动件、管线系统及各个运动的测、控元件等布置要合理紧凑，操作维护要方便。 ※对于在特殊条件下工作的机器人，设计时要有针对性地采取措施： 防热辐射、防腐、防尘、防爆 腰部机构的设计注意事项 机械手的腰部包括机座和腰关节，机座承受机器人全部重量，要有足够的强度和刚度，一般用铸铁或铸钢制造， 机座要有一定的尺寸以保证操作机的稳定，并满足驱动装置及电缆的安装。 腰关节是负载最大的运动轴，对末端执行器运动精度影响最大，故设计精度要求高。 腰部机构的设计注意事项 腰关节的轴可采用普通轴承的支承结构，其优点是结构简单、安装调整方便，但腰部高度较高。 现在大多数机器人的腰关节均采用大直径交叉滚子轴承支承的结构，既可使机座高度大大降低，又具有更好的支承刚度。 臂部机构的设计注意事项 臂部的作用是连结腰部和腕部，实现操作机在空间中的运动。 手臂的长度尺寸要满足工作空间的要求，由于手臂的刚度、强度直接影响机器人的整体运动刚度，同时又要灵活运动，故应尽可能选用高强度轻质材料，减轻其重量。 在臂体设计中，也应尽量设计成封闭形和局部带加强肋的结构，以增加刚度和强度。 1——大锥齿轮 2——小锥齿轮 3——大臂 4——小臂电动机 5——驱动轴 6——偏心套 7——小齿轮 8——大齿轮 9——偏心套 10——小臂 第三节 驱动机构 直线驱动机构 齿轮齿条装置 效率低 回差大 有噪声 滚珠丝杠螺母副 滚动摩擦,传动效率高 无低速爬行现象 双螺母预紧,消除回差 液压驱动 运动速度 驱动力 运动方向 进油方向 进油压力 进油流量 容易自动控制 精度高(液体的不可压缩性) 寿命长(液体的润滑功能) 功率大 油渗漏 液压油黏度随温度而变化需要供油系统 高温易爆 气压驱动 压缩空气粘度小，速度高 压缩空气的压力低，出力小，功率小 由于空气可压缩性，工作不平稳，精度低 防水问题(生锈导致机器人失灵) 机器人的机械机构（一） 第三节 驱动机构 步进电机或伺服电机 传动机构 负载(关节) 降低转速 提高转矩 机器人的机械机构（一） 第三节 驱动机构 旋转驱动机构 齿轮链 降低了转动惯量,但同时带来了噪声 第三节 驱动机构 同步皮带(齿形带) 2,3（聚氨酯） 1（钢丝绳或玻璃纤维绳） 结构简单,制造成本低 传动不打滑 传动效率高(99.5%) 最高线速度(80/s) 第三节 驱动机构 同时有多个齿啮合,刚度高 传动精度高,回差小 齿轮减速比较大 谐波齿轮 第三节 驱动机构 直线驱动和旋转驱动的选用和制动 ◎多选用旋转关节，由步进电机或伺服电机驱动 ◎各关节处要安装制动器 在机器人停止工作时，保持机械臂的位置不变；在电源发生故障时，保护机械臂和它周围的物体不发生碰撞。 机器人的机械机构（一） 第五节 腕部机构 腕部是臂部与手部的连接部件，起支承手部和改变手部姿态的作用．为了使手部能处于空间任意方向，要求腕部能实现对空间三个坐标轴x、y、z的转动，即具有偏转（Yaw）、俯仰（Pitch）和回转（Roll）三个自由度。 机器人的机械机构（一） 第五节 腕部结构 手腕按自由度个数可分单自由度手腕，二自由度手腕和三自由度手腕．采用几个自由度的手腕应根据机器人的工作性能来确定。在有些情况下，腕部具有二个自由度：回转和俯仰或回转和偏转。一些专用机械手甚至没有腕部，但有的腕部为了特殊要求还有横向移动的自由度。 结构要紧凑，质量较小，各运动轴采用分离传动。 腕部的典型结构 单自由度回转手腕 回转缸 手部 定片 腕回转轴 动片 机器人的机械机构（一） 两自由度手腕 三自由度手腕 Kawasaki Robot 第三讲 机器人的机械结构 机器人的主要技术参数 机身和臂部机构 驱动机构 机器人的机械机构（一） 第一节 机器人的主要技术参数 自由度 操作机的自由度多，机构运动的灵活性大，通用性强，但机构的结构也更复杂，刚性变差。机构的自由度多于为完成生产任务所必需的自由度时，多余的自由度称为冗余自由度。设置冗余自由度使操作机具有一定的避障能力，在进行运动逆解时，使各关节的运动具有优选的条件。工业机器人一般多为4~6个自由度。 第一节 机器人的主要技术参数 工作空间 机器人的工作空间是指机器人手臂或手部安置点所能达到的所有空间区域，不包括手部本身所能达到的区域。 工作空间的形状取决于机器人的构型，工作空间的大小取决于组成机器人各部件的自身尺寸和运动尺寸。 第一节 机器人的主要技术参数 工作速度 工作速度是指机器人在工作载荷条件下，匀速运动过程，机械接口