第2章工业机器人机械结构.pptx

第二章　工业机器人机械结构;　　【重点掌握】　　★ 工业机器人的机械结构和各部分功能　　★ 工业机器人的传动机构及路线 　　工业机器人的机身分为移动式和固定式两种。在制造业中，固定式机器人应用极为广泛，但随着核能工业、宇宙空间探索等方向的需要，移动式机器人和自主机器人的应用也越来越多。;2.1 工业机器人的机身与臂部结构;　　如图2-1(a)所示，升降回转类型机器人的机身结构设计较简单，技术成熟，并且实现精度高。臂部的升降和回转运动通过液压、气动、机械、电气等形式均可以实现。如图2-1(b)所示，机身的回转运动可采用回转轴由液压缸、气动缸进行驱动。机身的升降运动可以采用液压缸、气动缸或电机带动丝杆螺母机构进行驱动。该类型机器人的工作范围一般为圆柱形区域，主要用于搬运、码垛等工作。;;　　俯仰型机器人的机身主要由实现手臂左右回转和上下俯仰运动的结构组成，手臂的俯仰运动通过使用液压、气动执行元件或电机带动齿轮减速部件来实现。图2-2为俯仰型机身结构的示例，由液压元件驱动手臂绕固定铰点回转，实现执行机构的俯仰运动。该类型机器人工作区域为球型曲面。;;　　直移型机器人多为悬挂式的，其机身(如图2-3所示)实际上就是悬挂手臂的横梁，运动的轨迹通常为直线坐标形式。机器人进行设计时需要具有2或3个自由度，手臂能沿设计的运动轨迹平移，结构上通常使用电机带动丝杆螺母在导轨上进行往复运动，也可以使用液压气动等形式。该类型机器人工作区域为长方体区域。;;　　现在越来越多种类的仿生机器人出现在人们的视野中。图2-4所示为仿生机器人(也称类人机器人)。仿生机器人的机身上除装有驱动臂部的运动装置外，还应装有驱动腿部运动和腰部关节运动的装置。该类型机器人设计复杂，需要的驱动形式多样，并且包含的自由度数较多，控制方法复杂。当执行端在工作时，通常需要用到多个执行机构联合动作来完成。该类型机器人的工作区域可以几乎是任意的。;;2.1.2 常见的臂部结构类型　　臂部结构是机器人能够???成要求动作的主要执行机构，它的作用是连接机器人腕部与机身部分，并带动执行器末端在空间运动。一般机器人手臂具有多个自由度，能够实现伸缩、左右回转和升降等动作。在工作过程中，机器人手臂要承受自身、手腕及末端执行器以及工件的重量，所以手臂的结构、工作范围、灵活性、承载能力和定位精度都直接影响工作时的性能。　　根据臂部的结构形式，可以分为单臂式、双臂式、悬挂式，如图2-5所示。;;　　根据手臂的运动形式，又可以将手臂分为平移型和旋转型，如图2-6所示。　　平移型手臂能够实现伸缩、升降等直线运动，能够实现手臂平移往复运动的机构形式有很多，如液压缸、气动缸、丝杆螺母机构等，如图2-6(a)所示。实现机器人手臂回转运动的机构形式是多种多样的，常用的有回转缸、齿轮齿条传动、链轮传动机构和连杆机构。图2-6(b)所示为连杆机构实现手臂的回转动作。;;2.1.3 工业机器人的机身与臂部的配置形式　　1. 横梁式　　机身设计成横梁式，用于悬挂手臂部件，这类机器人的运动形式大多为移动式。它具有占地面积小、能有效地利用空间、直观等优点。横梁可设计成固定的或行走的，一般横梁安装在厂房原有建筑的柱梁或有关设备上，也可从地面上架设。　　图2-7显示了臂部与横梁的配置形式。机器人只有一个铅垂配置的悬挂手臂，臂部除做伸缩运动外，还可以沿横梁移动，完成物料的搬运或工件加工。有的横梁装有滚轮，可沿轨道行走。;;　　2. 立柱式　　立柱式机器人手臂和机身之间多采用回转型、俯仰型或屈伸型的运动形式。一般臂部都可在水平面内回转，具有占地面积小、工作范围大的特点。立柱式结构简单，多用于承担上、下料或转运等工作。臂部的配置形式如图2-8所示。图中为一台立柱式搬运机器人，以平行四边形铰接的四连杆机构作为臂部，以此实现俯仰运动，提升时工件始终保持铅垂状态；臂部回转运动后，可将零件搬运到指定位置。;;　　3. 机座式　　机座式机身配置，这种机器人可以是独立的、自成系统的完整装置，可随意安放和搬动，也可以具有行走机构。如图2-9所示，该六自由度机械手固定在机座上完成工件搬运工作，也可以给机器人增加行走机构以扩大其活动范围。;;　　4. 屈伸式　　屈伸式机器人的臂部由大小臂组成，大小臂间有相对运动，称为屈伸臂。屈伸臂与机身间的配置形式关系到机器人的运动轨迹，可以实现平面运动，也可以做空间运动。图2-10(a)所示为平面屈伸式机器人，其大小臂是在垂直于机床轴线的平面上运动的，借助腕部旋转90°，把垂直放置的工件送到机床两顶尖之间。;　　图2-10(b)所示为空间屈伸式机器人，小臂相对大臂运动的平面与大臂相对机身运动的平面互相垂直，手臂夹持中心的运动轨迹为空间曲线。它能