机器人本体结构.ppt

1—手腕；2—中心轴；3—固定中心轴；4—定片；5—摆动回转油缸；6—动片；7—回转轴；8—回转油缸 具有回转与摆动的二自由度腕部结构 3．三自由度手腕 1) 液压直接驱动三自由度手腕 2) 齿轮链轮传动三自由度腕部 齿轮链轮传动三自由度手腕原理图 1—油缸；2—链轮；3、4—锥齿轮；5、6—花键轴T；7—传动轴S；8—腕架；9—行星架； 10、11、22、24—圆柱齿轮；12、13、14、15、16、17、18、20—锥齿轮；19—摆动轴； 21、23—双联圆柱齿轮；25—传动轴B 4.3.2 机器人手部结构的基本形式和特点 一、机器人手部的特点 (1) 手部与手腕相连处可拆卸。 (2) 手部是机器人末端执行器。 (3) 手部的通用性比较差。 (4) 手部是一个独立的部件。 二、手部的分类 2) 工具 1) 手爪 1．按用途分 2．按夹持原理分 3．按手指或吸盘数目分 (1) 按手指数目可分为二指手爪及多指手爪。 (2) 按手指关节可分为单关节手指手爪及多关节手指手爪。 (3) 吸盘式手爪按吸盘数目可分为单吸盘式手爪及多吸盘式手爪。 柔性手指手爪 三指手爪 4．按智能化分 (1) 普通式手爪。这类手爪不具备传感器。 (2) 智能化手爪。这类手爪具备一种或多种传感器，如力传感器、触觉传感器及滑觉传感器等。 三、手爪设计和选用的要求 1.被抓握的对象物 1) 几何参数 (1) 工件尺寸。(2) 可能给予抓握表面的数目。(3) 可能给予抓握表面的位置和方向。 (4) 夹持表面之间的距离。(5) 夹持表面的几何形状。 2) 机械特性 (1) 质量。(2) 材料。(3) 固有稳定性。(4) 表面质量和品质。(5) 表面状态。(6) 工件温度。 2.物料馈送器或储存装置 3.机器人作业顺序 4.手爪和机器人匹配 5.环境条件 四、手爪的典型结构 1．机械手爪 气动手爪 1—扇形齿轮；2—齿条； 3—活塞；4—气缸；5—爪钳 V形爪钳 四种手爪传动机构 2．磁力吸盘 电磁吸盘结构 l—电磁吸盘；2—防尘盖；3—线圈；4—外壳体 3．真空式吸盘 1—电动机；2—真空泵；3、4—电磁阀；5—吸盘；6—通大气 气流负压吸盘 1—吸盘架；2—压盖；3—密封垫；4—吸盘；5—工件 挤气负压吸盘 工作原理 自适应吸盘 异形吸盘 4．真空吸盘的新设计 2）轴承 2．移动关节 (1) 按滚动体分类——球、圆柱滚子和滚针。 (2) 按轨道分类——圆轴式、平面式和滚道式。 (3) 按滚动体是否循环分类——循环式、非循环式。 二、机器人传动机构 1．齿轮传动 常用行星齿轮传动机构和谐波传动机构。 最优传动比。???????????????????????????????????????????????? Ja为工作臂的惯性矩； Jm 为电动机的惯性矩。 行星齿轮传动 1—刚轮；2—刚轮内齿圈；3—输入轴； 4—谐波发生器；5—轴；6—柔轮；7—柔轮齿圈 谐波传动 如果刚轮(圆形花键轮)1不转动 如果柔轮6静止 谐波传动的优点： ①尺寸小→惯量低； ②误差均布在多个啮合点上→传动精度高； ③加预载啮合→传动侧隙非常小； ④多齿啮合→传动具有高阻尼特性。 谐波传动的缺点： ①柔轮的疲劳问题； ②扭转刚度低； ③以2、4、6倍输入轴速度的啮合频率产生振动； ④谐波传动与行星传动相比具有较小的传动间隙和较轻的重量，但是刚度比行星减速器差 液压静压谐波发生器的谐波传动 1—凸轮；2—柔轮；3—小孔 * 第4章 机器人本体基本结构 本体结构：机体结构和机械传动系统， 也是机器人的支承基础和执行机构。 4.1 概 述 4.1.1 机器人本体的基本结构形式 一、机器人本体基本结构 (1) 传动部件。 (2) 机身及行走机构。 (3) 臂部。 (4) 腕部。 (5) 手部。 机座 腰部 大臂 大臂 腕部 末杆+ 手部 位置机构 姿态机构 上述操作机的分类是按位置机构的结构形式分的。 二、机器人本体基本结构的举例 1个腰关节 1个肩关节 1个肘关节 3个腕关节 关节:工业机器人的运动副。 本体基本结构的主要特点： (1)开式运动链：结构刚度不高 。 (2) 相对机架：独立驱动器，运动灵活。 (3) 扭矩变化非常复杂：对刚度、间隙和运动精度都有较高的要求。 (4) 动力学参数（力、刚度、动态性能）都是随位姿的变化而变化：易发生振动或出现其他不稳定现象。 本体基本结构要求： 1）自重小：改善机器人操作的动态性能； 2）静动态刚度高：提高定位精度和跟踪精度；增加机械系统设计的灵活性；减小定位时的超调量稳定时间，