机器人的机械结构.pptVIP

2.3机器人的机械结构与运动1、机器人机械结构的组成机器人本体通常有以下各部组成（1）机身：基础部分起支撑作用（2）臂部：连接机身和手腕（3）手腕：连接手和手臂（4）手部：手爪或末端执行器01机器人本体是机器人的重要组成部分，是所有的计算、分析、控制和编程的基础，最终要通过本体的运动和动作完成特定的任务。02机器人的本体各部分的结构、材料的选择直接影响整体性能。典型的工业机器人仅仅实现了人类胳膊和手的某些功能，也称为机器人操作机或机械手。机器人机构的运动机器人机构可以视为一种连杆机构，它的基本结构是将机构学中的杆件（link）和运动副（Pair）相互链接而构成的运动链。开式、半闭式、闭式运动链Stewart机构是典型的并联机器人．末端执行器的位置和姿态可由6个直线油缸的行程长度所决定，油缸的一端与基座通过二自由度的万向连轴节(铰链)相连，另一端(连杆)由三自由度的球—套关节(球面副)与末端执行器相连．这种机器人手臀的三个自由度与手腕的三个自由度集成在一起，具有闭环机构的共同特点：刚度高，但连杆的运动范围十分有限。按用户要求优化工作空间相关参数优选材料、结构、工艺、提高速度及精度3、机器人本体设计原则01应用机电一体化思想提高功能价格比合理布置管线提高工作可靠性考虑安全，防止人机事故材料选择：运动部分质量轻、强度高、弹性模量（刚度）大、价格经济，常用结构钢、铝合金、陶瓷、复合材料、纤维增强合金022.4机器人的机身和手臂结构一、机身设计机身是直接连接、支撑和传动手臂与行走机构的部件。一般实现臂部运动的驱动及传动装置都安装在机身上。机身由臂部运动机构及导向装置和支撑件等组成。机身结构种类：升降回转型、俯仰型、直移行、类人机器人型。臂部运动越多，机身结构越复杂升降回转型：实现臂部的回转和升降运动如：圆柱坐标型机器人俯仰型：实现臂部的回转和上下俯仰运动如：球坐标机器人直移行：有导轨，多为悬挂式，机身作为横梁如：直角坐标机器人类人机器人：靠腿和腰的屈伸运动实现升降驱动方式适宜．结构布置合理．运动灵活，导套不宜过短，避免卡死．刚度和强度大，稳定性要好．机身设计要注意的问题：手臂是机器人的主要执行部件，作用是支撑腕部和手部，并带动它们运动。臂部由臂杆以及与其伸缩、自转等运动有关的构件组成。臂部结构种类伸缩型臂部转动伸缩型臂部屈伸型臂部专用机械传动臂部臂部设计0102伸缩型臂部：行程小时，采用油(汽)缸直接驱动；当行程较大时，可采用油(汽)缸驱动齿条传动的倍增机构或采用步进电机或伺服电机驱动，也可采用丝杠螺母或滚珠丝杠传动．为了增加手臂的刚性，防止手臂在伸缩运动时绕轴线转动或产生变形，手臂的伸缩机构要设置导向装置，或设计方形、花键等形式的臂杆．图为采用四根导向柱的臂伸缩结构．手臂的垂直伸缩运动由油缸3驱动．其特点是行程长，抓重大．工件形状不规则时，为了防止产生较大的偏重力矩，采用四根导向柱．这种结构多用于箱体加工线上．三、机器人机身和臂部的配置形式（4种）横梁式单臂悬挂式双臂悬挂式多臂悬挂多用于自动化生产中，在工位间传送工件横梁式特点：占地面积小，大多为移动式，有效利用空间、直观等优点。立柱式（常见）单臂配置双臂配置立柱式特点：结构简单，占地面积小工作范围大，服务于某种主机，可承担上下料的工作机座式（常见）手臂配置在机座顶端手臂配置在机座立柱中间手臂有单臂、双臂、多臂屈伸式平面屈伸型空间屈伸型2.5机器人的腕部和手部结构手腕一般需要3个自由度：臂转、手转、腕摆手腕是连接手臂和手部的结构部件，作用是支撑手部和确定手部的作业方向。腕部的典型结构液压手腕结构电动手腕结构柔顺装配技术机器人进行精密作业，被装配零件大小不一致，工件的定位夹具或机器人定位精度不满足要求，装配困难，需要柔顺装配技术主动柔顺装配：利用传感器测量反馈，边校正边装配，价格贵，速度慢被动柔顺装配：有机械柔顺环节，价格低，结构简单，速度快，但轴孔间隙不能太小01手部的典型结构06吸附类05弹簧式02夹钳类04夹钳式07气吸式10柔性手、多指灵活手09仿人机器人手部03托钩式08磁吸式手部也叫末端执行器，它是安装在机器人手腕上直接抓握工件或执行作业的部件。机器人手部的特点：手部与手腕相连处可拆卸。手部与手腕有机械接口，也可能有电、气、液接头，可以方便的拆卸和更换手部。手部是机器人的末端执行器。它可以像人手一样具有手指，也可以是进行专业作业的工具，比如喷漆枪、焊接