《工业机器人》教学课件-第3章-工业机器人的腕部.pptVIP

第3章 工业机器人的腕部 二、手腕的设计要求 1.结构紧凑、重量轻； 2.动作灵活、平稳，定位精度高； 3.强度、刚度高； 4.合理连接结构，传感器和驱动装置的合理布局及安装等； 5.要适应工作环境的需要。 三、手腕的分类 按自由度数目来分 按驱动方式来分 单自由度手腕图例： （2）远距离传动手腕 如图所示为一种远距离传动的RBR手腕。这种远距离传动的好处是可以把尺寸、重量都较大的驱动源放在远离手腕处, 有时放在手臂的后端作平衡重量用,这不仅减轻了手腕的整体重量, 而且改善了机器人的整体结构的平衡性。 四、典型结构 1．摆动液压缸（又称回转液压缸）： 结构： 由缸体、隔板、叶片、花键套等主要部件构成。其中叶片7固定在转子上，用花键将转子与驱动轴连接，用螺栓2将隔板与缸体连接。 工作原理： 在密封的缸体内，隔板与活动叶片之间围成两个油腔，相当油缸中的无杆腔和有杆腔。液压力作用在活动叶片的端面上，对传动轴中心产生力矩使被驱动轴转动。摆动缸转角在270°左右。 摆动液压缸结构图： 2．单自由度回转运动手腕 ： 结构特点： 机器人手部的张合是由汽缸驱动的，而手腕的回转运动则由回转液压缸实现。 工作原理： 将夹紧汽缸的外壳与摆动油缸的动片连接在一起，当摆动液压缸中不同的油腔中进油时，即可实现手腕不同方向的摆动。 单回转油缸驱动手腕图例： 3．双回转油缸驱动手腕 ： 结构特点： 采用双回转油缸驱动，一个带动手腕作俯仰运动，另一个油缸带动手腕作回转运动。 V-V视图表示的回转缸中动片带动回转油缸的刚体，定片与固定中心轴联结实现俯仰运动；L-L视图表示回转缸中动片与回转中心轴联结，定片与油缸缸体联结实现回转运动。 双回转油缸驱动手腕图例： 3．轮系驱动的二自由度BR手腕： 结构特点： 由轮系驱动可实现手腕回转和俯仰运动，其中手腕的回转运动由传动轴S传递，手腕的俯仰运动由传动轴B传递。 轮系驱动二自由度手腕图例（1）： 回转运动： 轴S旋转→锥齿轮副Z1、Z2→锥齿轮副Z3、Z4→手腕与锥齿轮Z4为一体→手腕实现绕C轴的旋转运动 轮系驱动二自由度手腕图例（2）： 俯仰运动： 轴B旋转→锥齿轮副Z5、Z6→轴A旋转→手腕壳体7与轴A固联→手腕实现绕A轴的俯仰运动 轮系驱动二自由度手腕图例（3）： 附加回转运动： 轴S不转而B轴回转→锥齿轮Z3不转→锥齿轮Z3、Z4相啮合→迫使Z4绕C轴线有一个附加的自转，即为附加回转运动。 附加回转运动在实际使用时应予以考虑。必要时应加以利用或补偿。 轮系驱动二自由度手腕图例（4）： 思考题： 图中所示的情况，当S轴不输入，只有B轴输入时，腕部存在哪些运动，为什么？ 4．轮系驱动的三自由度手腕： 结构特点： 该机构为由齿轮、链轮传动实现的偏转、俯仰和回转三个自由度运动的手腕结构。 轮系驱动三自由度手腕图例（1）： 回转运动： 轴S旋转→齿轮副Z10/Z23、Z23/Z11→锥齿轮副Z12、Z13→锥齿轮副Z14、Z15→手腕与锥齿轮Z15为一体→手腕实现旋转运动 轮系驱动三自由度手腕图例（2）： 俯仰运动： 轴B旋转→齿轮副Z24/Z21，Z21/Z22→齿轮副Z20、Z16→齿轮副Z16、Z17→齿轮副Z17、Z18→轴19旋转→手腕壳体与轴19固联→实现手腕的俯仰运动 轮系驱动三自由度手腕图例（3）： 偏转运动： 油缸1中的活塞左右移动→带动链轮2旋转→锥齿轮副Z3/Z4→带动花键轴5、6旋转→花键轴6与行星架9连在一起→带动行星架及手腕作偏转运动 轮系驱动三自由度手腕图例（4）： 附加俯仰运动： 轴B、轴S不转而T轴回转→齿轮Z23、Z21不转→当行星架回转时→迫使齿轮Z22绕齿轮Z21的过程中自转→经过Z20、Z16、Z17、Z18实现附加俯仰运动 轮系驱动三自由度手腕图例（5）： 附加回转运动： 轴B、轴S不转而T轴回转→齿轮Z23、Z21不转→当行星架回转时→迫使齿轮Z11绕齿轮Z23的过程中自转→经过Z12、Z13、Z14、Z15实现附加回转运动 思考题： 1、当B轴、T轴分别回转时，手腕存在哪些运动，为什么？ 2、齿轮24、22所在的轴能否做成一体，为什么？ 3、齿轮17作的什么运动？俯仰运动轮系属于什么轮系，试分析其运动。 * * 一、概论 二、手腕的设计要求 三、手腕的分类 四、典型结构 一 概论 　　机器人手腕是连接末端操作器和手臂的部件,它的作用是调节或改变工件的方位, 因而它具有独立的自由度,以使机器人末端操作器适应复杂的动作要求。  　　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的旋转运动。这便是腕部运动的三个自由度，