工业机器人技术解读.ppt

图2.62所示为四轮防爆机器人, 该轮系由于采用了四组轮子, 运动稳定性有很大提高。但是,要保证四组轮子同时和地面接触, 必须使用特殊的轮系悬挂系统。它需要四个驱动电机, 控制系统也比较复杂, 造价也较高。 2.4 机器人机座 图 2.62 四轮防爆机器人 2.4 机器人机座 （4）三角轮系统 图2.63所示为三角轮系的机构图。这是日本东京大学研制的一种机器人轮系, 它所装备的机器人用于核电厂的自动检测和维修。该机器人除了采用三角轮系外, 还具有一个传感器系统和一个计算机控制系统。该轮系使机器人不但能在地面上运动, 而且还能够爬楼梯。 　 2.4 机器人机座 图 2.63 三角轮系的机构图 2.4 机器人机座 （5）全方位移动机器人 过去的车轮式移动机构基本上是2自由度的, 因此不可能简单地实现任意的定位和定向。 机器人的定位, 用四轮构成的车可通过控制各轮的转向角来实现。自由度多、能简单设定机器人所需位置及方向的移动车称为全方位移动车。图2.64是表示全方位移动车移动方式的各车轮的转向角。 2.4 机器人机座 图 2.64 全方位移动车的移动方式 (a) 全方位方式； (b) 转弯方式; (c) 旋转方式; (d) 制动方式 2.4 机器人机座 （6）两足步行式机器人 车轮式行走机构只有在平坦坚硬的地面上行驶才有理想的运动特性。如果地面凸凹程度和车轮直径相当, 或地面很软, 则它的运动阻力将大增。 足式步行机构有很大的适应性, 尤其在有障碍物的通道(如管道、 台阶或楼梯)上或很难接近的工作场地更有优越性。 足式步行机构有两足、 三足、 四足、 六足、 八足等形式, 其中两足步行机器人具有最好的适应性, 也最接近人类, 故也称之为类人双足行走机器人。 2.4 机器人机座 类人双足行走机构是多自由度的控制系统, 是现代控制理论很好的应用对象。 这种机构除结构复杂外, 在静/动状态下的行走性能、稳定性和高速运动等都不是很理想。 如图2.65所示, 两足步行机器人行走机构是一空间连杆机构。在行走过程中, 行走机构始终满足静力学的静平衡条件,也就是机器人的重心始终落在支持地面的一脚上。 2.4 机器人机座 图 2.65 两足步行式行走机构原理图 2.4 机器人机座 图 2.46 钢丝弹簧柔顺手腕 2.2 机器人手腕 2.3 机器人手臂 手臂：是支持末端执行器和手腕的部件，是机械操作臂中的重要部件。 组成：大臂和小臂 功能：完成伸缩运动、回转、升降或上下摆动运动。 作用：是把物料运送到工作范围内的给定位置上。 手臂结构形式的选取需考虑机器人的抓取物料重量、运动方式、速度、自由度数等。 手臂的驱动方式：液压驱动、气压驱动、电力驱动及复合驱动等。 它不仅仅承受被抓取工件的重量,而且承受末端执行器、手腕和手臂自身的重量。 手臂的结构、 工作范围、 灵活性、抓重大小(即臂力)和定位精度都直接影响机器人的工作性能。 按手臂的结构形式区分, 手臂有单臂式、 双臂式及悬挂式, 如图2.47所示。 2.3 机器人手臂 图 2.47 手臂的结构形式 (a)、 (b) 单臂式; (c) 双臂式； (d) 悬挂式 2.3 机器人手臂 1. 手臂的直线运动机构 机器人手臂的伸缩、升降及横向(或纵向)移动均属于直线运动, 而实现手臂往复直线活塞和连杆机构等运动的机构形式较多,常用的有活塞油(气)缸,活塞缸和齿轮齿条机构, 丝杠螺母机构等。 2.3 机器人手臂 直线往复运动可采用液压或气压驱动的活塞油(气)缸。 由于活塞油 (气)缸的体积小,重量轻, 因而在机器人手臂结构中应用较多。 图2.48所示为双导向杆手臂的伸缩结构。手臂和手腕是通过连接板安装在升降油缸的上端, 当双作用油缸1的两腔分别通入压力油时, 则推动活塞杆2(即手臂)做往复直线移动。 导向杆3在导向套4内移动,以防手臂伸缩时的转动(并兼作手腕回转缸6及手部7的夹紧油缸用的输油管道)。由于手臂的伸缩油缸安装在两根导向杆之间,由导向杆承受弯曲作用, 活塞杆只受拉压作用, 故受力简单,传动平稳,外形整齐美观, 结构紧凑。 2.3 机器人手臂 图 2.48 双导向杆手臂的伸缩结构 2.3 机器人手臂 2. 手臂回转运动机构 实现机器人手臂回转运动的机构形式是多种多样的,常用的有叶片式回转缸、齿轮传动机构、链轮传动机构和连杆机构。下面以齿轮传动机构中活塞缸和齿轮齿条机构为例说明手臂的回转。 齿轮齿条机构是通过齿条的往复移动,带动与手臂联接的齿轮作往复回转, 即可实现手臂的回转运动。带动齿条往复移动的活塞缸可以由压力油或压缩气体驱动。图2.49所示为手臂作升降和回转运动的结构。 2.3 机器人手臂 图 2.49 手臂升降和回转运动的结构 2.3 机器人手臂 图2.50所示为采