机器人的机械结构与设计.pdf

第二章机器人的机械结构与设计 2.1 机器人本体设计的步骤 1、作业分析 作业分析包括任务分析和环境分析，不同的作业任务 和环境对机器人操作及的方案设计有着决定性的影响。 2、总体方案设计 （1）确定动力源 （2 ）确定构型和安装方式 （3 ）确定自由度 （4 ）确定动力容量和传动方式 （5 ）优化运动参数和结构参数 （6 ）确定平衡方式和平衡量 （7 ）绘制机构运动简图 1 3、结构设计 包括机器人驱动系统、传动系统的配置及其结构设计， 关节及杆件的结构设计，平衡机构的设计，走线及电器接口 设计等。 4、动特性分析 估算惯性参数，建立系统动力学模型进行仿真、分析， 确定其结构固有频率和响应特性。 5、施工设计 完成施工图设计，编制相关技术文件。 2 2.2 机器人的驱动与传动系统结构 2.2.1 驱动—传动系统的构成 在机器人机械系统中，驱动器（通过联轴器）带动传 动装置(一般为减速器)，再通过关节轴带动杆件运动。 机器人有两种最常用的运动关节——转动关节和移(直 )动关节。 为了进行位置和速度控制，驱动系统中还包括位置和 速度检测元件。检测元件类型很多，但都要求有合适的精 度、连接方式以及有利于控制的输出方式。对于伺服电机 驱动，检测元件常与电机直接相联；对于液压驱动，则常 通过联轴器或销轴与被驱动的杆件相联。 3 1—码盘； 2 —测速机； 3 — 电机； 4 —联轴器； 5 —传动装置； 6 —转动关节； 7 —杆 8 — 电机； 9 —联轴器； 10 —螺旋副； 11 —移动关节； 12 —电位器(或光栅尺) 伺服电机驱动关节——伺服电机+联轴节+传动装置+运动关节+反馈元件 4 2.2.2 驱动器的类型和特点 1．电动驱动器 电动驱动器的能源简单，速度变化范围大，效率高，速 度和位置精度都很高。但它们多与减速装置相联，直接驱 动比较困难。 电动驱动器又可分为直流 (DC)、交流(AC)伺服电机