工业机器人技术第3章.pptx

3工业机器人机械结构

3.1垂直串联机器人3.1.1本体基本结构1．基本结构垂直串联结构是工业机器人最常见的结构形态，它被广泛用于加工、搬运、装配、包装等场合。虽然垂直串联工业机器人的形式多样，但是总体而言，它都是由关节和连杆依次串联而成的，而每一关节都由一台伺服电机驱动，因此，如将机器人分解，它便是由若干台伺服电机经减速器减速后，驱动运动部件的机械运动机构的叠加和组合。常用的小规格、轻量6轴垂直串联机器人的外观和参考结构如图3.1-1所示。

3.1垂直串联机器人图3.1-1垂直串联基本结构1—基座4—腰关节5—下臂6—肘关节11—上臂15—腕关节16—连接法兰18—同步带19—肩关节2、8、9、12、13、20—伺服电机3、7、10、14、17、21—减速器

3.1垂直串联机器人3.1.1本体基本结构2．其他结构在上述垂直串联基本结构中，手腕摆动、手回转的电机均安装于上臂前端，故称之为前驱结构。前驱机器人除腕摆动、手回转轴可能使用同步带传动外，其他所有轴的伺服电机、减速器等驱动部件都需要安装在各自的回转或摆动部位，无需其他中间传动部件，其传动系统结构简单、层次清晰、传动链短、零部件少，且间隙小、精度高、防护性好，机器人安装、调试、运输等均非常方便。但是，安装驱动电机和减速器需要有足够的空间，关节部位的外形和质量均较大，上臂重心离回转中心较远，它不仅增加了负载，且不利于高速运动；另一方面，由于内部空间紧凑、散热条件差，伺服电机和减速器的输出转矩也将受到结构的限制，且其检测、维修、保养也较困难，因此，它一般用于承载能力10kg以下、作业范围1m以内的小规格的轻量机器人。

3.1垂直串联机器人3.1.1本体基本结构为了保证机器人作业的灵活性和运动稳定性，就应尽可能减小上臂的体积和质量，大中型垂直串联机器人常采用图3.1-2所示的手腕驱动电机后置式结构，简称后驱。它不仅解决了前驱结构所存在的驱动电机和减速器安装空间小、散热差，检测、维修、保养困难等问题，而且还可使上臂的结构紧凑、重心靠近回转中心，机器人的重力平衡性更好，运动更稳定，这是一种广泛用于加工、搬运、装配、包装等各种用途机器人的结构形式。

3.1垂直串联机器人图3.1-2后驱机器人

3.1垂直串联机器人3.1.1本体基本结构用于零件搬运、码垛的大型重载机器人，由于负载质量和惯性大，驱动系统必须有足够大的输出转矩，故需要配套大规格的伺服驱动电机和减速器；此外，为了保证机器人运动稳定，还必须降低整体重心、增加结构稳定性，并保证构件有足够的刚性，因此，通常需要采用平行四边形连杆驱动结构（见图3.1-3）。

3.1垂直串联机器人图3.1-3连杆驱动机器人

3.1垂直串联机器人3.1.2机身结构与传动系统1．结构特点6轴垂直串联机器人的腰回转、下臂和上臂摆动3个关节是用来改变手腕基准点位置的定位机构，它们与安装基座一起称为工业机器人的机身；安装在上臂上的手腕回转、弯曲和手回转3个关节是用来改变末端执行器姿态的运动机构，习惯上称之为定向机构或机器人手腕部件。6轴垂直串联机器人机身的回转摆动关节如图3.1-4所示。

3.1垂直串联机器人（a）腰回转（b）臂摆动图3.1-4腰回转和臂摆动关节

3.1垂直串联机器人3.1.2机身结构与传动系统垂直串联机器人的机身关节结构单一、传动简单，它实际只是若干电机带动减速器再驱动连杆回转摆动的机构组合，腰回转和上、下臂摆动只是运动方向和回转范围上的不同，其机械传动系统的结构并无本质上的区别。机身运动的负载转矩大、运动速度低，它要求机械传动系统有足够的刚性和驱动转矩，因此，大多数机器人都采用图3.1-5所示的输出转矩大、结构刚性好的RV减速器（RotaryVectorReducer，旋转矢量减速器）进行减速。有关RV减速器的结构原理、安装维护要求等内容，将在第4章进行详细阐述。

3.1垂直串联机器人图3.1-5RV减速器

3.1垂直串联机器人3.1.2机身结构与传动系统2．传动系统腰回转S轴。采用RV减速器的垂直串联机器人腰回转轴S的传动系统参考结构如图3.1-6所示。上/下臂摆动L/U轴。采用RV减速器的垂直串联机器人上/下臂摆动轴L/U的传动系统参考结构如图3.1-7所示。

3.1垂直串联机器人图3.1-6S轴传动系统1—基座 2—CRB轴承 3—腰体4—驱动电机5—RV减速器图3.1-7L/S轴机械传动系统结构1—支承部件 2—RV减速器 3—驱动电机 4—回转部件5—减速器壳体（针轮）6—减速器输出轴7—减速器输入轴

3.1垂直串联机器人3.1.3手腕的基本形式1．基本特点工业机器人的手腕主要用来改变末端执行器的姿态（Workin