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1、第三講第三講 機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu) 機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù) 機(jī)身和臂部機(jī)構(gòu)機(jī)身和臂部機(jī)構(gòu) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）第一節(jié)第一節(jié) 機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)n自由度自由度 操作機(jī)的自由度多，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的靈活性大，通用操作機(jī)的自由度多，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的靈活性大，通用性強(qiáng)，但機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)也更復(fù)雜，剛性變差。機(jī)構(gòu)的自性強(qiáng)，但機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)也更復(fù)雜，剛性變差。機(jī)構(gòu)的自由度多于為完成生產(chǎn)任務(wù)所必需的自由度時(shí)，多余的由度多于為完成生產(chǎn)任務(wù)所必需的自由度時(shí)，多余的自由度稱為冗余自由度。設(shè)置冗余自由度使操作機(jī)具自由度稱為冗余自由度。設(shè)置冗余自由度
2、使操作機(jī)具有一定的避障能力，在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)逆解時(shí)，使各關(guān)節(jié)的有一定的避障能力，在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)逆解時(shí)，使各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)具有優(yōu)選的條件。工業(yè)機(jī)器人一般多為運(yùn)動(dòng)具有優(yōu)選的條件。工業(yè)機(jī)器人一般多為46個(gè)自個(gè)自由度。由度。第一節(jié)第一節(jié) 機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)n工作空間工作空間 機(jī)器人的工作空間是指機(jī)器人手臂或手部安置機(jī)器人的工作空間是指機(jī)器人手臂或手部安置點(diǎn)所能達(dá)到的所有空間區(qū)域，不包括手部本身所能點(diǎn)所能達(dá)到的所有空間區(qū)域，不包括手部本身所能達(dá)到的區(qū)域。達(dá)到的區(qū)域。工作空間的形狀取決于機(jī)器人的構(gòu)型，工作空工作空間的形狀取決于機(jī)器人的構(gòu)型，工作空間的大小取決于組成機(jī)器人各部件的自身尺寸和運(yùn)間的大小
3、取決于組成機(jī)器人各部件的自身尺寸和運(yùn)動(dòng)尺寸。動(dòng)尺寸。第一節(jié)第一節(jié) 機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)n工作速度工作速度 工作速度是指機(jī)器人在工作載荷條件下，勻速運(yùn)工作速度是指機(jī)器人在工作載荷條件下，勻速運(yùn)動(dòng)過程，機(jī)械接口中心或工具中心點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)所動(dòng)過程，機(jī)械接口中心或工具中心點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)所移動(dòng)的距離或轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。移動(dòng)的距離或轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。n工作載荷工作載荷 機(jī)器人在規(guī)定的性能范圍內(nèi)，機(jī)械接口處能承受機(jī)器人在規(guī)定的性能范圍內(nèi)，機(jī)械接口處能承受的最大負(fù)載量（包括手部）。用質(zhì)量、力矩、慣性矩的最大負(fù)載量（包括手部）。用質(zhì)量、力矩、慣性矩來表示。來表示。第一節(jié)第一節(jié) 機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)機(jī)器
4、人的主要技術(shù)參數(shù)n控制方式控制方式 機(jī)器人用于控制軸的方式，使伺服還是非伺服，機(jī)器人用于控制軸的方式，使伺服還是非伺服，伺服控制方式是實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡還是點(diǎn)到點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。伺服控制方式是實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡還是點(diǎn)到點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。n驅(qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)方式 指的是關(guān)節(jié)執(zhí)行器的動(dòng)力源形式：電氣驅(qū)動(dòng)、液指的是關(guān)節(jié)執(zhí)行器的動(dòng)力源形式：電氣驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)、其它驅(qū)動(dòng)形式。壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)、其它驅(qū)動(dòng)形式。第一節(jié)第一節(jié) 機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)精度、重復(fù)精度和分辨率精度、重復(fù)精度和分辨率 精度、重復(fù)精度、和分辨率用來定義機(jī)器人手部精度、重復(fù)精度、和分辨率用來定義機(jī)器人手部的定位能力。的定位能力。n精度精度 是一
5、個(gè)位置量相對于其參照系的絕對度量。是一個(gè)位置量相對于其參照系的絕對度量。n重復(fù)精度重復(fù)精度 指在相同的運(yùn)動(dòng)位置命令下，機(jī)器人連續(xù)若干次指在相同的運(yùn)動(dòng)位置命令下，機(jī)器人連續(xù)若干次運(yùn)動(dòng)軌跡之間的誤差度量。運(yùn)動(dòng)軌跡之間的誤差度量。任務(wù)任務(wù)機(jī)床上下機(jī)床上下料料沖床上下料沖床上下料點(diǎn)焊點(diǎn)焊模鍛模鍛噴漆噴漆裝配裝配測量測量弧焊弧焊重復(fù)重復(fù)性性（0.051)110.123(0.010.5)(0.010.5)(0.20.5)第一節(jié)第一節(jié) 機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)n分辨率分辨率 是指機(jī)器人每根軸能夠?qū)崿F(xiàn)的最小移動(dòng)距離或最小轉(zhuǎn)動(dòng)角是指機(jī)器人每根軸能夠?qū)崿F(xiàn)的最小移動(dòng)距離或最小轉(zhuǎn)動(dòng)角度。精度和分辨率不
6、一定相關(guān)。度。精度和分辨率不一定相關(guān)。反饋尺反饋尺實(shí)實(shí) 際際 位位 置置重復(fù)重復(fù)精度精度精度精度分辨率分辨率TBRU給定位置給定位置 分辨率、精度、重復(fù)精度的關(guān)系分辨率、精度、重復(fù)精度的關(guān)系 第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)身和臂部機(jī)構(gòu)機(jī)身和臂部機(jī)構(gòu)機(jī)身機(jī)身n起連接、支承和傳起連接、支承和傳動(dòng)的作用動(dòng)的作用n既可以是固定式的，既可以是固定式的，也可以是行走式的也可以是行走式的臂部臂部n支承腕部和手部，并帶動(dòng)它們支承腕部和手部，并帶動(dòng)它們在空間運(yùn)動(dòng)在空間運(yùn)動(dòng)n在工作中直接承受腕、手和工在工作中直接承受腕、手和工件的靜、動(dòng)載荷，自身運(yùn)動(dòng)又件的靜、動(dòng)載荷，自身運(yùn)動(dòng)又較多，故受力復(fù)雜。較多，故受力復(fù)雜。一、機(jī)身和臂部
7、的作用一、機(jī)身和臂部的作用機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）二、機(jī)身的典型結(jié)構(gòu)二、機(jī)身的典型結(jié)構(gòu)n采用哪種自由度形式由機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)來定采用哪種自由度形式由機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)來定直角坐標(biāo)型直角坐標(biāo)型機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）控制簡單；控制簡單；剛性最大（龍門式）；剛性最大（龍門式）；容易達(dá)到高精度；容易達(dá)到高精度；操作范圍?。徊僮鞣秶?；占地面積大；占地面積大；運(yùn)動(dòng)速度低；運(yùn)動(dòng)速度低；密封性差；密封性差；二、機(jī)身的典型結(jié)構(gòu)圓柱坐標(biāo)型圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）工作范圍可以擴(kuò)大；工作范圍可以擴(kuò)大；計(jì)算簡單；計(jì)算簡單；動(dòng)力輸出較大；動(dòng)力輸出較大
8、；手臂可達(dá)空間受到限制；手臂可達(dá)空間受到限制；直線驅(qū)動(dòng)部分難以密封；直線驅(qū)動(dòng)部分難以密封；安全性差；安全性差；二、機(jī)身的典型結(jié)構(gòu)球坐標(biāo)式球坐標(biāo)式機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）中心支架附近的工作范圍大；中心支架附近的工作范圍大；工作空間大；工作空間大；坐標(biāo)系復(fù)雜，難以控制；坐標(biāo)系復(fù)雜，難以控制；存在工作死區(qū)；存在工作死區(qū)；密封性較差；密封性較差；二、機(jī)身的典型結(jié)構(gòu)平面多關(guān)節(jié)型平面多關(guān)節(jié)型機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）垂直方向上剛度高；垂直方向上剛度高；水平面內(nèi)動(dòng)作靈活；水平面內(nèi)動(dòng)作靈活；適于孔軸裝配工作；適于孔軸裝配工作；二、機(jī)身的典型結(jié)構(gòu)垂直多關(guān)節(jié)型垂直多關(guān)節(jié)型機(jī)器
9、人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）動(dòng)作靈活；動(dòng)作靈活；工作空間大；工作空間大；易密封；易密封；工作條件要求低；工作條件要求低；適合用電機(jī)驅(qū)動(dòng)；適合用電機(jī)驅(qū)動(dòng)；計(jì)算量大；計(jì)算量大；輸出動(dòng)力不大；輸出動(dòng)力不大；機(jī)身的典型結(jié)構(gòu)n回轉(zhuǎn)與升降機(jī)身回轉(zhuǎn)與升降機(jī)身n回轉(zhuǎn)與俯仰機(jī)身回轉(zhuǎn)與俯仰機(jī)身機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）齒條活塞油缸驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)型機(jī)身齒條活塞油缸驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)型機(jī)身升降回轉(zhuǎn)臺(tái)升降回轉(zhuǎn)臺(tái)升降缸體升降缸體活塞活塞活塞桿活塞桿固定導(dǎo)套固定導(dǎo)套齒輪套筒齒輪套筒齒條缸齒條缸固定立柱固定立柱齒條活塞油缸驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)型機(jī)身齒條活塞油缸驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)型機(jī)身1、活塞、活塞2、花鍵套、花鍵套3、花鍵軸
10、、花鍵軸4、升降油缸、升降油缸5、擺動(dòng)油缸、擺動(dòng)油缸6、擺動(dòng)缸定片、擺動(dòng)缸定片7、擺動(dòng)缸動(dòng)片、擺動(dòng)缸動(dòng)片鏈條鏈輪型回轉(zhuǎn)機(jī)身鏈條鏈輪型回轉(zhuǎn)機(jī)身回轉(zhuǎn)與俯仰機(jī)身回轉(zhuǎn)與俯仰機(jī)身采用尾部耳環(huán)或中部采用尾部耳環(huán)或中部銷軸與立柱連接銷軸與立柱連接鉸鏈連接鉸鏈連接三、臂部的典型機(jī)構(gòu)n臂部伸縮機(jī)構(gòu)臂部伸縮機(jī)構(gòu)n臂部俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)臂部俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)n手臂回轉(zhuǎn)與升降機(jī)構(gòu)手臂回轉(zhuǎn)與升降機(jī)構(gòu) 手臂回轉(zhuǎn)與升降機(jī)構(gòu)通常是通過臂部相對手臂回轉(zhuǎn)與升降機(jī)構(gòu)通常是通過臂部相對于立柱的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。常采用回轉(zhuǎn)缸與升于立柱的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。常采用回轉(zhuǎn)缸與升降缸單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，適用于升降行程短而回轉(zhuǎn)角度降缸單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，適用于升降行程短而回轉(zhuǎn)角度小
11、于小于360的情況，也有采用升降缸與氣馬達(dá)的情況，也有采用升降缸與氣馬達(dá)錐齒輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)。錐齒輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)。機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）四、機(jī)身與臂部的配置形式四、機(jī)身與臂部的配置形式（1.）橫梁式）橫梁式機(jī)身設(shè)計(jì)成橫梁式，用于懸掛手臂部件，這類機(jī)器人大都為機(jī)身設(shè)計(jì)成橫梁式，用于懸掛手臂部件，這類機(jī)器人大都為移動(dòng)式。移動(dòng)式。（2.）立柱式）立柱式立柱式機(jī)器人多采用回轉(zhuǎn)型、俯仰型或屈伸型的運(yùn)動(dòng)形式，立柱式機(jī)器人多采用回轉(zhuǎn)型、俯仰型或屈伸型的運(yùn)動(dòng)形式，是一種常見的配置形式。是一種常見的配置形式。
12、（3.）機(jī)座式）機(jī)座式機(jī)身設(shè)計(jì)成機(jī)座式，這種機(jī)器人可以使獨(dú)立的、自成系統(tǒng)，機(jī)身設(shè)計(jì)成機(jī)座式，這種機(jī)器人可以使獨(dú)立的、自成系統(tǒng)，的完整裝置，可以隨意安放和搬動(dòng)。的完整裝置，可以隨意安放和搬動(dòng)。（4.）屈伸式）屈伸式屈伸式機(jī)器人的臂部可以有大小臂組成，大小臂間有相對屈伸式機(jī)器人的臂部可以有大小臂組成，大小臂間有相對運(yùn)動(dòng)，成為屈伸臂。運(yùn)動(dòng)，成為屈伸臂。五、機(jī)身和臂部設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題五、機(jī)身和臂部設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題n根據(jù)受力情況，合理選擇截面形狀和輪廓尺寸根據(jù)受力情況，合理選擇截面形狀和輪廓尺寸 采用封閉型空心截面的結(jié)構(gòu)作為臂桿采用封閉型空心截面的結(jié)構(gòu)作為臂桿 適當(dāng)減小壁厚，加大輪廓尺寸適當(dāng)減小壁厚，加
13、大輪廓尺寸n提高支承剛度和接觸剛度提高支承剛度和接觸剛度 支座的結(jié)構(gòu)形狀、底板的連接形式支座的結(jié)構(gòu)形狀、底板的連接形式 提高配合面間的接觸剛度，即保證配合表面的加工提高配合面間的接觸剛度，即保證配合表面的加工精度和表面粗糙度精度和表面粗糙度n合理布置作用力的位置和方向合理布置作用力的位置和方向剛度剛度機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）四、機(jī)身和臂部設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題四、機(jī)身和臂部設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題精度精度(手部位置精度手部位置精度)剛度剛度各運(yùn)動(dòng)部件的制造和裝配精度各運(yùn)動(dòng)部件的制造和裝配精度臂部和機(jī)身運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向裝置和定位方式臂部和機(jī)身運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向裝置和定位方式手部或腕部在臂上的定位和連接方
14、式手部或腕部在臂上的定位和連接方式四、機(jī)身和臂部設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題四、機(jī)身和臂部設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題平穩(wěn)性平穩(wěn)性臂部和機(jī)身的運(yùn)動(dòng)部件應(yīng)力求緊湊、質(zhì)量臂部和機(jī)身的運(yùn)動(dòng)部件應(yīng)力求緊湊、質(zhì)量 輕，以減少慣性力。輕，以減少慣性力。鋁合金或非金屬材料鋁合金或非金屬材料必須注意運(yùn)動(dòng)部件各部分的質(zhì)量對轉(zhuǎn)軸或必須注意運(yùn)動(dòng)部件各部分的質(zhì)量對轉(zhuǎn)軸或支承的分布情況，即重心的布置。支承的分布情況，即重心的布置。四、機(jī)身和臂部設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題四、機(jī)身和臂部設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題其他其他傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)力求簡短，以提高傳動(dòng)精度和效率。傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)力求簡短，以提高傳動(dòng)精度和效率。各驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)件、管線系統(tǒng)及各個(gè)運(yùn)動(dòng)各驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)件、管線系
15、統(tǒng)及各個(gè)運(yùn)動(dòng)的測、控元件等布置要合理緊湊，操作維護(hù)要的測、控元件等布置要合理緊湊，操作維護(hù)要方便。方便。對于在特殊條件下工作的機(jī)器人，設(shè)計(jì)時(shí)要對于在特殊條件下工作的機(jī)器人，設(shè)計(jì)時(shí)要有針對性地采取措施：有針對性地采取措施：防熱輻射、防腐、防塵、防熱輻射、防腐、防塵、防爆防爆腰部機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)腰部機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)n機(jī)械手的腰部包括機(jī)座和腰關(guān)節(jié)，機(jī)座承受機(jī)器人全機(jī)械手的腰部包括機(jī)座和腰關(guān)節(jié)，機(jī)座承受機(jī)器人全部重量，要有足夠的強(qiáng)度和剛度，一般用鑄鐵或鑄鋼部重量，要有足夠的強(qiáng)度和剛度，一般用鑄鐵或鑄鋼制造，制造，n機(jī)座要有一定的尺寸以保證操作機(jī)的穩(wěn)定，并滿足驅(qū)機(jī)座要有一定的尺寸以保證操作機(jī)的穩(wěn)定，
16、并滿足驅(qū)動(dòng)裝置及電纜的安裝。動(dòng)裝置及電纜的安裝。n腰關(guān)節(jié)是負(fù)載最大的運(yùn)動(dòng)軸，對末端執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)精度腰關(guān)節(jié)是負(fù)載最大的運(yùn)動(dòng)軸，對末端執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)精度影響最大，故設(shè)計(jì)精度要求高。影響最大，故設(shè)計(jì)精度要求高。腰部機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)腰部機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)n腰關(guān)節(jié)的軸可采用腰關(guān)節(jié)的軸可采用普通軸承普通軸承的支承結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)的支承結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、安裝調(diào)整方便，但腰簡單、安裝調(diào)整方便，但腰部高度較高。部高度較高。n現(xiàn)在大多數(shù)機(jī)器人的腰關(guān)節(jié)現(xiàn)在大多數(shù)機(jī)器人的腰關(guān)節(jié)均采用均采用大直徑交叉滾子軸承大直徑交叉滾子軸承支承支承的結(jié)構(gòu)，既可使機(jī)座高的結(jié)構(gòu)，既可使機(jī)座高度大大降低，又具有更好的度大大降低，又具有
17、更好的支承剛度。支承剛度。臂部機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)臂部機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)n臂部的作用是連結(jié)腰部和腕部，實(shí)現(xiàn)操作機(jī)在空間中臂部的作用是連結(jié)腰部和腕部，實(shí)現(xiàn)操作機(jī)在空間中的運(yùn)動(dòng)。的運(yùn)動(dòng)。n手臂的長度尺寸要滿足工作空間的要求，由于手臂的手臂的長度尺寸要滿足工作空間的要求，由于手臂的剛度、強(qiáng)度直接影響機(jī)器人的整體運(yùn)動(dòng)剛度，同時(shí)又剛度、強(qiáng)度直接影響機(jī)器人的整體運(yùn)動(dòng)剛度，同時(shí)又要靈活運(yùn)動(dòng)，故應(yīng)盡可能選用高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，減輕要靈活運(yùn)動(dòng)，故應(yīng)盡可能選用高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，減輕其重量。其重量。n在臂體設(shè)計(jì)中，也應(yīng)盡量設(shè)計(jì)成封閉形和局部帶加強(qiáng)在臂體設(shè)計(jì)中，也應(yīng)盡量設(shè)計(jì)成封閉形和局部帶加強(qiáng)肋的結(jié)構(gòu)，以增加剛度和強(qiáng)度。肋的
18、結(jié)構(gòu)，以增加剛度和強(qiáng)度。1大錐齒輪大錐齒輪2小錐齒輪小錐齒輪3大臂大臂4小臂電動(dòng)機(jī)小臂電動(dòng)機(jī)5驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)軸6偏心套偏心套7小齒輪小齒輪8大齒輪大齒輪9偏心套偏心套10小臂小臂第三節(jié)第三節(jié) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)n直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪齒條裝置齒輪齒條裝置效率低效率低回差大回差大有噪聲有噪聲滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副滾動(dòng)摩擦滾動(dòng)摩擦,傳動(dòng)效率高傳動(dòng)效率高無低速爬行現(xiàn)象無低速爬行現(xiàn)象雙螺母預(yù)緊雙螺母預(yù)緊,消除回差消除回差液壓驅(qū)動(dòng)液壓驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)速度驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)力運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)油方向進(jìn)油方向進(jìn)油壓力進(jìn)油壓力進(jìn)油流量進(jìn)油流量容易自動(dòng)控制容易自動(dòng)控制精度高精度高(液體的不可壓縮性液體的不可壓縮性
19、)壽命長壽命長(液體的潤滑功能液體的潤滑功能)功率大功率大油滲漏油滲漏液壓油黏度隨溫度而變化液壓油黏度隨溫度而變化需要供油系統(tǒng)需要供油系統(tǒng)高溫易爆高溫易爆氣壓驅(qū)動(dòng)氣壓驅(qū)動(dòng)壓縮空氣粘度小，速度高壓縮空氣粘度小，速度高壓縮空氣的壓力低，出力小，功率小壓縮空氣的壓力低，出力小，功率小由于空氣可壓縮性，工作不平穩(wěn)，精度低由于空氣可壓縮性，工作不平穩(wěn)，精度低防水問題防水問題(生銹導(dǎo)致機(jī)器人失靈生銹導(dǎo)致機(jī)器人失靈)機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）第三節(jié)第三節(jié) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)載負(fù)載(關(guān)節(jié)關(guān)節(jié))降低轉(zhuǎn)速降低轉(zhuǎn)速提高轉(zhuǎn)矩提高轉(zhuǎn)矩機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)
20、（一）機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）第三節(jié)第三節(jié) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)n旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪鏈齒輪鏈降低了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量降低了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,但同時(shí)帶來了噪聲但同時(shí)帶來了噪聲第三節(jié)第三節(jié) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)同步皮帶同步皮帶(齒形帶齒形帶)2,3（聚氨酯）（聚氨酯）1（鋼絲繩或玻璃纖維繩）（鋼絲繩或玻璃纖維繩）結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單,制造成本低制造成本低傳動(dòng)不打滑傳動(dòng)不打滑傳動(dòng)效率高傳動(dòng)效率高(99.5%)最高線速度最高線速度(80/s)第三節(jié)第三節(jié) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)同時(shí)有多個(gè)齒嚙合同時(shí)有多個(gè)齒嚙合,剛度高剛度高傳動(dòng)精度高傳動(dòng)精度高,回差小回差小齒輪減速比較大齒輪減速比較大諧波齒輪諧波齒輪第三節(jié) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)n直線驅(qū)動(dòng)和旋
21、轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的選用和制動(dòng)直線驅(qū)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的選用和制動(dòng) 多選用旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，由步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)多選用旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，由步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)各關(guān)節(jié)處要安裝制動(dòng)器各關(guān)節(jié)處要安裝制動(dòng)器在機(jī)器人停止工作時(shí)，保持機(jī)械臂的位置不變；在在機(jī)器人停止工作時(shí)，保持機(jī)械臂的位置不變；在電源發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)機(jī)械臂和它周圍的物體不發(fā)電源發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)機(jī)械臂和它周圍的物體不發(fā)生碰撞。生碰撞。機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）第五節(jié)第五節(jié) 腕部機(jī)構(gòu)腕部機(jī)構(gòu)n腕部是臂部與手部的連接部件，起支承腕部是臂部與手部的連接部件，起支承手部和改變手部手部和改變手部姿態(tài)姿態(tài)的作用為了使手的作用為了使手部能處于空間任意方向，要求腕部
22、能實(shí)部能處于空間任意方向，要求腕部能實(shí)現(xiàn)對空間三個(gè)坐標(biāo)軸現(xiàn)對空間三個(gè)坐標(biāo)軸x、y、z的轉(zhuǎn)動(dòng)，的轉(zhuǎn)動(dòng)，即具有偏轉(zhuǎn)（即具有偏轉(zhuǎn)（Yaw）、俯仰（）、俯仰（Pitch）和回轉(zhuǎn)（和回轉(zhuǎn)（Roll）三個(gè)自由度。）三個(gè)自由度。機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）第五節(jié)第五節(jié) 腕部結(jié)構(gòu)腕部結(jié)構(gòu)n手腕按自由度個(gè)數(shù)可分單自由度手腕，二自由度手腕手腕按自由度個(gè)數(shù)可分單自由度手腕，二自由度手腕和三自由度手腕采用幾個(gè)自由度的手腕應(yīng)根據(jù)機(jī)器和三自由度手腕采用幾個(gè)自由度的手腕應(yīng)根據(jù)機(jī)器人的工作性能來確定。在有些情況下，腕部具有二個(gè)人的工作性能來確定。在有些情況下，腕部具有二個(gè)自由度：回轉(zhuǎn)和俯仰或回轉(zhuǎn)和偏轉(zhuǎn)。一些專用機(jī)械手自由度：回轉(zhuǎn)和俯仰或回轉(zhuǎn)和偏轉(zhuǎn)。一些專用機(jī)械手甚至沒有腕部，但有的腕部為了特殊要求還有橫向移甚至沒有腕部，但有的腕部為了特殊要求還有橫向移動(dòng)的自由度。動(dòng)的自由度。n結(jié)構(gòu)要緊湊，質(zhì)量較小，各運(yùn)動(dòng)軸采用分離傳動(dòng)。結(jié)構(gòu)要緊湊，質(zhì)量較小，各運(yùn)動(dòng)軸采用分離傳動(dòng)。腕部的典型結(jié)構(gòu)腕部的典型結(jié)構(gòu)單自由度回轉(zhuǎn)手腕單自由度回轉(zhuǎn)手腕回轉(zhuǎn)缸回轉(zhuǎn)缸手部手部定片定片腕回轉(zhuǎn)軸腕回轉(zhuǎn)軸動(dòng)片動(dòng)片機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）機(jī)器人的機(jī)械機(jī)構(gòu)（一）兩兩自自由由度度手手腕腕三三自自由由度度手手腕腕Kawasaki Robot
機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)講義課件
