工业机器人技术(郭洪红)第2章.pptVIP

　　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。 图 2.49 手臂升降和回转运动的结构 　　图2.50所示为采用活塞缸和连杆机构的一种双臂机器人手臂的结构图, 手臂的上下摆动由铰接活塞油缸和连杆机构来实现。 当铰接活塞油缸1的两腔通压力油时, 通过连杆2带动曲杆3(即手臂)绕轴心O做90°的上下摆动(如双点划线所示位置)。 手臂下摆到水平位置时, 其水平和侧向的定位由支承架4上的定位螺钉6和5来调节。此手臂结构具有传动结构简单、凑紧和轻巧等特点。 图 2.50 双臂机器人的手臂结构 　　3. 手臂俯仰运动机构 　　机器人手臂的俯仰运动一般采用活塞油(气)缸与连杆机构联用来实现。手臂的俯仰运动用的活塞缸位于手臂的下方, 其活塞杆和手臂用铰链连接, 缸体采用尾部耳环或中部销轴等方式与立柱联接, 如图2.51、图2.52所示。此外,还有采用无杆活塞缸驱动齿轮齿条或四连杆机构实现手臂的俯仰运动。 图 2.51 手臂俯仰驱动缸安置示意图 图 2.52 铰接活塞缸实现手臂俯仰运动结构示意图 4. 手臂复合运动机构 　　1) 手臂的复合运动 　　图2.53(a)所示为曲线凹槽机构手臂结构。 当活塞油缸1通入压力油时, 推动铣有N型凹槽的活塞杆2右移, 由于销轴6固定在前盖3上, 因此, 滚套7在活塞杆的N形凹槽内滚动, 迫使活塞杆2既做移动又做回转运动, 以实现手臂4的复合运动。 　　活塞杆2上的凹槽展开图见图2.53(b)所示。其中, L1直线段为机器人取料过程; L曲线段为机器人送料回转过程;L2直线段为机器人向卡盘内送料过程。当机床扣盘夹紧工件后立即发出信号,使活塞杆反向运动,退至原位等待上料, 从而完成自动上料。 图2.53　用曲线凹槽机构实现手臂复合运动的结构 图 2.54 用行星机构实现手臂和手腕同时回转的结构 手臂和手腕的结构图; (b) 手臂的结构图; (c) 手臂运动简图； (d) 手臂向量图 2.4 机 器 人 机 座 2.4.1 固定式机器人 　　固定式机器人的机座直接联接在地面基础上,也可固定在机身上。如图2.55所示的美国PUMA-262型垂直多关节型机器人, 其基座与立柱结构如图2.56所示, 主要包括立柱回转(第一关节)的二级齿轮减速传动, 减速箱体即为基座。 图 2.55 PUMA-262型机器人 　　传动路线为:电动机11输出轴上装有电磁制动闸16, 然后联接轴齿轮18, 轴齿轮与双联齿轮20啮合, 双联齿轮的另一端与大齿轮4啮合,电动机转动时,通过二级齿轮传动使主轴6回转。 基座2是一个整体铝铸件, 电动机通过联接板12与基座固定, 轴齿轮通过轴承和固定套17与基座相连, 双联齿轮安装在中间轴19上, 中间轴通过2个轴承安装在基座上。主轴是个空心轴, 通过2个轴承、立柱7和压环5与基座固定。立柱是1个薄壁铝管, 主轴上方安装大臂部件,基座上还装有小臂零位定位用的支架9, 2个控制末端操作器手爪动作的空气阀门15和气管接头14等。 图 2.56 基座与立柱结构图 2.4.2 移动式机器人 　　1. 轮车机器人 　　二轮车的速度、 倾斜度等物理精度不高, 而若将其进行机器人化, 则引进简单、便宜、可靠性高的传感器也很难。 此外,二轮车制动及低速行走时极不稳定, 目前正在进行稳定化试验。图2.57所示为利用陀螺仪的二轮车。人们在驾驶两轮车时, 依靠手的操作和体重的移动力求稳定行走,这种陀螺二轮车, 把与车体倾斜成比例的力矩作用在轴系上,利用陀螺效果使车体稳定。 图 2.57 利用陀螺仪的二轮车 　　2. 由三组轮子组成的轮系 　　三轮移动机构是车轮型机器人的基本移动机构。目前, 作为移动机器人移动机构的三轮机构的原理如图2.58所示。 图 2.58 三轮车型移动机器人机构 　　图2.59所示的三组轮是由美国Unimationstanford 行走机器人课题研究小组设计研制的。 它采用了三组轮子, 呈等边三角形分布在机器人的下部。 图 2.59 三组轮 　　在该轮系中,每组轮子由若干个滚轮组成。这些轮子能够在驱动电机的带动下自由地转动,使机器人移动。驱动电机控制系统既可以同时驱动所有三组轮子,也可以分别驱动其中两组轮子,这样,机器人就能够在任何方向上移动。 该机器人行走部分设计得非常灵活, 它不但可以在工厂地面上