常见的六轴关节机器人的机械结构.docx

上图为常见的六轴关节机器人的机械结构 , 六个伺服电机直接通过谐波减速器、同步带轮等驱动六个关节轴的旋转 ,注意观察一、二、三、四轴的结构，关节一至关节四的 驱动电机为空心结构，关节机器人的驱动电机采用空心轴结构应该不常见，空心轴结构的电机一般较大。采用空心轴电机的优点是：机器人各种控制管线可以从电机中心 直接穿过，无论关节轴怎么旋转，管线不会随着旋转，即使旋转，管线由于布置在旋转轴线上，所以具有最小的旋转半径。此种结构较好的解决了工业机器人的管线布局 问题。对于工业机器人的机械结构设计来说，管线布局是难点之一，怎样合理的在狭小的机械臂空间中布置各种管线（六个电机的驱动线、编码器线、刹车线、气管、电 磁阀控制线、传感器线等） ，使其不受关节轴旋转的影响，是一个值得深入考虑的问题。 在这三种手腕部的结构中 ,以第一种 （RBR 型 ）结构应用最为广泛 ,它适应于各种工作场合 ,后两种结构应用范围相对较窄 ,比如说 3R 型的手腕结构主要应用在喷涂行业等。 关节设计 : 对于国外的工业机器人主要制造国家来说 ,六轴关节机器人的研发设计及制造已经有好几十年的历史了 ,整个工业机器人的研发制造体系较为完善 ,他们的技术相对来说比 较成熟 , 他们在相互竞争中可以相互模仿、改善、不断推陈出新 ,他们的技术对于国内来说 , 近乎完美 .而国内目前这个行业还处在黎明前的黑暗阶段 , 虽然有不少公司有这个 研发意图 ,或者正在研发途中 ,不管怎么说 ,浮出水面公布自己正在研发或者研发成功的公司应该说是极少数 ,即使宣布自己研发成功 , 也只是初步试验成功 ,真正产业化、商品 化还有一段相当漫长的路要走 .而更多的公司还停留在项目立项、技术评估、投入风险分析的阶段 .由于国内做这个行业的很少 ,相关的结构也没有什么可参考的 , 技术储备 不足,少数的单位或个人有机会能够拆拆别人的机器 ,拆个一知半解 ,更多的人只能在旁边看看了 （比如说我 ,想拆都没机会 ^_^）,还好了 ,网络资源丰富 ,今搜集到不少机械结构 方面的图片 ,分享给大家参考 ,希望咱们做机械设计的 （我应该也算是个机械工程师啊 ^_^ 毕竟我也是做机械的 ）少走点弯路 ,做出更好的机器 . 六轴关节机器人的腕部关节设计较为复杂 ,因为在腕部同时集成了三种运动 . 小型的六轴关节机器人的腕部关节主要采用谐波减速器 . 下面的图片较为详细的描述了常见的 六轴关节机器人的腕部结构。 上图所示的腕部关节用到了两个谐波减速器 ,两个同步齿型带传动输入 ,中间还用到了一对锥齿轮副传动。 工业机器人核心部件 -谐波减速器 机器人驱动系统要求传动系统间隙小、刚度大、输出扭矩高以及减速比大，常用的减速机构有： 1）RV 减速机构； 2）谐波减速机械； 3）摆线针轮减速机构； 4）行星齿轮减速机械； 5）无侧隙减速机构； 6）蜗轮减速机构； 7）滚珠丝杠机构； 8）金属带／齿形减速机构； 9）球减速机构。 其中谐波减速器广泛应用于小型的六轴搬运及装配机械手中，下面介绍其工作原理 以下内容摘自百度百科（稍有修改）： 谐波齿轮减速器是利用行星齿轮传动原理发展起来的一种新型减速器。谐波齿轮传动（简称谐波传动），它是依靠柔性零件产生弹性机械波来传递动力和运动的一种 行星齿轮传动。 （一）传动原理 它主要由三个基本构件组成： （ 1）带有内齿圈的刚性齿轮（刚轮） 2 ，它相当于行星系中的中心轮； （ 2）带有外齿圈的柔性齿轮（柔轮） 1 ，它相当于行星齿轮； （ 3）波发生器 H，它相当于行星架。 作为减速器使用，通常采用波发生器主动、刚轮固定、柔轮输出形式。 波发生器 H 是一个杆状部件，其两端装有滚动轴承构成滚轮，与柔轮 1 的内壁相互压紧。柔轮为可产生较大弹性变形的薄壁齿轮，其内孔直径略小于波发生器 的总长。波发生器是使柔轮产生可控弹性变形的构件。当波发生器装入柔轮后，迫使柔轮的剖面由原先的圆形变成椭圆形，其长轴两端附近的齿与刚轮的齿完全啮合，而 短轴两端附近的齿则与刚轮完全脱开。周长上其他区段的齿处于啮合和脱离的过渡状态。当波发生器沿图示方向连续转动时，柔轮的变形不断改变，使柔轮与刚轮的啮合 状态也不断改变，由啮入、啮合、啮出、脱开、再啮入 ?? ，周而复始地进行，从而实现柔轮相对刚轮沿波发生器 H 相反方向的缓慢旋转。 在传动过程中，波发生器转一周，柔轮上某点变形的循环次数称为波数，以 n 表示。常用的是双波和三波两种。双波传动的柔轮应力较小，结构比较简单，易 于获得大的传动比。故为目前应用最广的一种。 谐波齿轮传动的柔轮和刚轮的周节相同，但齿数不等，通常采用刚轮与柔轮齿数差等于波数，即 z2 －z1=n 式中 z2、 z2--分别为刚轮与柔轮的齿数。 当刚轮固定、发生器主动、柔轮从动时，谐波