《典型機器人結(jié)構(gòu)示例》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《典型機器人結(jié)構(gòu)示例（67頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、典型機器人結(jié)構(gòu)示例 主講 周蘭 引言： 本講主要介紹美國 Unimation公司的 產(chǎn)品： PUMA 262型關(guān)節(jié)式通用機器 人 。 一、 PUMA 262型機器人簡介 1結(jié)構(gòu)特點： PUMA 262型機器人是一個關(guān)節(jié)型 機器人 ： 主體結(jié)構(gòu)三個自由度 （ 腰轉(zhuǎn) 關(guān)節(jié) 、 肩關(guān)節(jié) 、 肘關(guān)節(jié) ） 以及 手腕的 三個自由度 （ 俯仰 、 偏轉(zhuǎn) 、 回轉(zhuǎn) ） 都 是回轉(zhuǎn)運動 。 傳動精度高 ， 結(jié)構(gòu)小巧緊湊 ， 重量輕 ， 工作范圍大 ， 適應(yīng)性廣 。 PUMA 262型機器人結(jié)構(gòu)圖： 關(guān)節(jié) 1 關(guān)節(jié) 2 關(guān)節(jié) 3 關(guān)節(jié) 4 關(guān)節(jié) 5 關(guān)節(jié) 6 2應(yīng)用場合： 廣泛用于醫(yī)藥 、 食品 、 電子 、
2、機械等 行業(yè) ， 從事包裝 、 材料配制 、 安裝 ， 以及小型機電元件的裝配 、 搬運 、 噴 涂 、 機器加載 、 試驗 、 檢查等工作 。 3主要技術(shù)參數(shù)（ 1）： 結(jié)構(gòu)型式： 關(guān)節(jié)式 自由度數(shù)： 6 運動范圍： 1 2 3 4 5 6 308 314 292 578 244 534 3主要技術(shù)參數(shù)（ 2）： 最大速度： 1.23m/s 腕部最大載荷： 1 驅(qū)動方式： 直流伺服電機 操作方式： 示教再現(xiàn) 二、主要構(gòu)成 1立柱和基座（ 1）： 立柱 ： 用于支承整個臂部和腕部 ， 同時 大臂帶動小臂和腕部繞固定于立柱上的 水平軸作回轉(zhuǎn)運動 。 立柱為薄臂鋁管制 成 ， 內(nèi)部安裝了關(guān)節(jié) 1的
3、回轉(zhuǎn)軸及其軸 承 、 軸承座 。 1立柱和基座（ 2）： 基座 ： 支承整個立柱以上部分 ， 同時與 作業(yè)現(xiàn)場固定聯(lián)接 。 基座上裝有 關(guān)節(jié) 1 的 驅(qū)動電機 以及基座內(nèi)部為該關(guān)節(jié)的兩 級直齒圓柱齒輪 減速器 ；基座上有小臂 的 定位夾板 ， 兩個控制手爪裝置的 氣動 閥 。 整個基座是一個鋁制的整體鑄件 。 立柱和基座圖例： 2大臂： 主要由內(nèi)部鋁制的整體鑄件骨架外加薄 鋁蓋板構(gòu)成 。 大臂上裝有肩關(guān)節(jié) （ 關(guān)節(jié) 2） 、 肘關(guān)節(jié) （ 關(guān)節(jié) 3） 的驅(qū)動電機 ， 內(nèi) 部裝有相應(yīng)的減速機構(gòu) 。 大臂圖例： 3小臂： 小臂端部連著手腕 ， 內(nèi)部裝有俯仰運動 （ 關(guān)節(jié) 5） 、 偏轉(zhuǎn)運動 （ 關(guān)節(jié)
4、 4） 、 回轉(zhuǎn) 運動 （ 關(guān)節(jié) 6） 的驅(qū)動電機及部分減速齒 輪 。 小臂圖例（ 1）： 小臂圖例（ 2）： 4手腕： 一端連著小臂 ， 另一端連著手部 。 需完 成三個方向的旋轉(zhuǎn)運動 。 整個手腕由三 個部分構(gòu)成： 實現(xiàn)手部回轉(zhuǎn)運動部分 ； 實現(xiàn)手腕 、 手部俯仰運動部分 ； 實現(xiàn)整 個手腕偏轉(zhuǎn)運動部分 。 手腕圖例： 三、主要運動 1腰轉(zhuǎn)運動： 運動 傳動鏈 ： 關(guān)節(jié)電機 1 Z1/Z2 Z3/Z4 Z4與立柱空心 軸相連 實現(xiàn)腰轉(zhuǎn) 結(jié)構(gòu) 特點 ： 軸 38為一對軸承支承的懸臂軸； 齒輪 33與空心軸 31固聯(lián) ， 空心軸由兩個推 力軸承限制其軸向位移 。 軸套 30起軸承座 的作用 。
5、 腰轉(zhuǎn)運動傳動原理圖： 腰轉(zhuǎn)運動結(jié)構(gòu)圖： 2肩關(guān)節(jié)運動（ 1）： 肩關(guān)節(jié)運動即是大臂繞固定于立柱的水 平軸的旋轉(zhuǎn)運動 。 運動 傳動鏈 ： 關(guān)節(jié)電機 2 聯(lián)軸器 傘齒輪 Z5/Z6 直齒輪 Z7/Z8 直齒輪 Z9/Z10 直齒輪 Z10與立柱固聯(lián) 直齒輪 Z10不能旋轉(zhuǎn) 小齒輪 Z9自轉(zhuǎn)又公轉(zhuǎn) 帶動大臂繞立柱水平軸旋轉(zhuǎn) 實現(xiàn)肩轉(zhuǎn) 2肩關(guān)節(jié)運動（ 2）： 結(jié)構(gòu) 特點 ： 在俯視圖和 A A示圖中 ， 后殼蓋 9與立柱空 心軸 31螺紋聯(lián)接 ， 空心軸 10與后殼蓋 9螺紋 聯(lián)接 ， 空心軸 10固定不動 。 齒輪 17與后殼蓋 9螺紋聯(lián)接 ， 齒輪 17固定不 動 ， 當小齒輪 16與之嚙合時
6、 ， 只能是自轉(zhuǎn)又 公轉(zhuǎn) ， 由于軸 14支承在大臂上 ， 帶動大臂繞 水平軸 10旋轉(zhuǎn) ， 實現(xiàn)肩關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)運動 。 肩關(guān)節(jié)運動傳動原理圖： 肩關(guān)節(jié)運動結(jié)構(gòu)圖（ 1）： 肩關(guān)節(jié)運動結(jié)構(gòu)圖（ 2）： 肩關(guān)節(jié)運動結(jié)構(gòu)圖（ 3）： 3肘關(guān)節(jié)運動： 肘關(guān)節(jié)的運動主要是小臂繞大臂的旋轉(zhuǎn)運動 。 運動 傳動鏈 ： 關(guān)節(jié)電機 3 聯(lián)軸器 聯(lián)軸器 傘齒輪 Z11/Z12 直 齒輪 Z13/Z14 直齒輪 Z15/Z16 齒輪 Z16與小臂骨架固 聯(lián) 帶動小臂旋轉(zhuǎn) 結(jié)構(gòu) 特點 ： 齒輪與小臂骨架固聯(lián) ， 齒輪的旋轉(zhuǎn)運動直接帶動小 臂 ， 完成肘關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)運動 。 肘關(guān)節(jié)運動傳動原理圖： 肘關(guān)節(jié)運動結(jié)構(gòu)圖（ 1
7、）： 肘關(guān)節(jié)運動結(jié)構(gòu)圖（ 2）： 肘關(guān)節(jié)運動結(jié)構(gòu)圖（ 3）： 肘關(guān)節(jié)運動結(jié)構(gòu)圖（ 4）： 小臂 固聯(lián)于大臂骨架 4手腕的俯仰運動： 運動 傳動鏈 ： 關(guān)節(jié)電機 5 聯(lián)軸器 直齒輪 Z21/Z22 傘齒輪 Z17/Z18 齒輪 18與手腕活動部分固聯(lián) 與手爪連接 部分與手腕活動部分固聯(lián) 帶動手腕活動部分連同 手爪連接部分旋轉(zhuǎn)運動 完成俯仰運動 結(jié)構(gòu) 特點 ： 當進行俯仰運動時 ， 有附加的手部回轉(zhuǎn)運動 ， 其實 現(xiàn)過程如下： 當手腕部分俯仰而無其它的運動時 回轉(zhuǎn)電機 6不 動 齒輪 Z27不動 俯仰運動時齒輪 Z28的傳動軸由 于安裝在手腕活動部分也要繞軸線 5旋轉(zhuǎn) 齒輪 Z28 自轉(zhuǎn) 向后傳遞
8、 手腕有附加回轉(zhuǎn)運動 手腕的俯仰運動傳動原理圖： 俯仰運動 偏轉(zhuǎn)運動 手腕的俯仰運動結(jié)構(gòu)圖： 5手腕的回轉(zhuǎn)運動： 運動 傳動鏈 ： 關(guān)節(jié)電機 6 聯(lián)軸器 傘齒輪 Z25/Z26 傘 齒輪 Z27/Z28 直齒輪 Z29/Z30 手腕實現(xiàn)回 轉(zhuǎn)運動 結(jié)構(gòu) 特點 ： 圖中所示的方向與偏轉(zhuǎn)運動的方向相同 ， 這是一個特殊的時刻 。 當手腕俯仰至與手 爪連接部分向上時 ， 便成為手部的回轉(zhuǎn)運 動 。 手腕的回轉(zhuǎn)運動傳動原理圖： 俯仰運動 偏轉(zhuǎn)運動 回轉(zhuǎn)運動 手腕的回轉(zhuǎn)運動結(jié)構(gòu)圖： 6手腕的偏轉(zhuǎn)運動（ 1）： 運動 傳動鏈 ： 關(guān)節(jié)電機 4 直齒輪 Z17/Z18 聯(lián)軸器 聯(lián)軸 器 直齒輪 Z19/Z2
9、0 直齒輪 Z20與手腕固定 部分相連 帶動手腕固定部分連同手腕活動 部分及手腕回轉(zhuǎn)部分一同旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)偏轉(zhuǎn)運動 。 結(jié)構(gòu) 特點 ： 手腕完成偏轉(zhuǎn)運動時有兩個附加運動 ， 一個 是手腕的回轉(zhuǎn)運動 ， 一個是手腕的俯仰運動 。 6手腕的偏轉(zhuǎn)運動（ 2）： 附加回轉(zhuǎn) 運動 ： 手腕實現(xiàn)偏轉(zhuǎn)運動 帶動手腕活動部分偏轉(zhuǎn) 齒輪 Z27、 Z26的軸支承在手腕活動部分并隨手腕活動部 分偏轉(zhuǎn) （ 4） 關(guān)節(jié)電機 6不動 齒輪 Z25不動 齒 輪 Z27、 Z26繞 4公轉(zhuǎn)又自轉(zhuǎn) 傳至齒輪 Z30 手腕有 附加回轉(zhuǎn)運動 附加俯仰運動： 手腕實現(xiàn)偏轉(zhuǎn)運動 帶動手腕活動部分偏轉(zhuǎn) 齒輪 Z18與手腕活動部分固聯(lián)并隨手腕
10、活動部分偏轉(zhuǎn) （ 4） 關(guān)節(jié)電機 5不動 齒輪 Z17不動 齒輪 Z18繞 4公轉(zhuǎn) 又自轉(zhuǎn) 手腕有附加俯仰運動 手腕的偏轉(zhuǎn)運動傳動原理圖： 俯仰運動 偏轉(zhuǎn)運動 回轉(zhuǎn)運動 手腕的偏轉(zhuǎn)運動結(jié)構(gòu)圖： 四、 PUMA 262機器人整體結(jié)構(gòu) 1大臂的結(jié)構(gòu)圖（ 1）： 主要問題： 1、機器人的主要構(gòu) 成。 2、分析存在的主要 運動。機器人的類型。 3、各機器人主體部 分的傳動路線及傳動 特點。 4、當機器人手腕處 于什么位置時，三個 運動退化為兩個運動。 1大臂的結(jié)構(gòu)圖（ 2）： 2小臂的結(jié)構(gòu)圖（ 1）： 2小臂的結(jié)構(gòu)圖（ 2）： 3回轉(zhuǎn)基座的結(jié)構(gòu)圖（ 1）： 五、典型零部件 1彈性管聯(lián)軸器（ 1）： 結(jié)
11、構(gòu) 特點 ： 屬于小型聯(lián)軸器 ， 是將一段管子的中部加工 出螺旋槽 ， 即成為彈性管聯(lián)軸器 。 管子的材 料主要為各類銅合金或不銹鋼等具有較高彈 性 、 疲勞強度和塑性好的材料 。 聯(lián)軸器中段的螺旋槽 ， 使其在軸向 、 周向都 有較大的柔性 ， 能朝任何方向彎曲 。 能補償 兩軸不同軸的偏斜及軸向長度的偏差 。 還能 起到緩和沖擊 、 衰減振動的作用 。 1彈性管聯(lián)軸器（ 2）： 安裝： 彈性管的兩端為夾緊軸的結(jié)構(gòu) ， 有兩個螺釘 ， 一個用來頂緊軸 ， 防止軸相對轉(zhuǎn)動；另一個 用來鎖緊 ， 防止軸的軸向松動 。 使用： PUMA 262機器人轉(zhuǎn)軸的連接上 ， 便使用 著這種聯(lián)軸器 。 彈性
12、管聯(lián)軸器圖例： 2電磁制動閘（ 1）： 主要組成 ： 主要由電磁鐵 、 磁性活動壓塊 、 錐形塊 ， 彈 簧 、 定位板等構(gòu)成 。 工作原理： 當手臂切斷電源時 ， 彈簧 1把活動壓塊 6緊壓 錐形塊 4， 而錐形塊 4與軸 5固聯(lián) ， 由于摩擦 ， 軸 5被鎖住 。 當手臂電源接通時 ， 電磁鐵 8通 電產(chǎn)生磁力 ， 把活動壓塊 6吸向電磁鐵 ， 與 錐形鐵 4脫開 ， 軸 5便能自由轉(zhuǎn)動 。 2電磁制動閘（ 2）： 應(yīng)用： 為了保證手臂操作過程的安全可靠 ， PUMA 262機器人在關(guān)節(jié) 1、 2、 3電機軸上 各裝有一個電磁制動閘 。 當給閘起作用時 ， 使手臂保持原有的姿態(tài) 。 電磁制
13、動閘圖例： PT-600弧焊機器人： PT-600型機器人是五自由度關(guān)節(jié)型弧 焊機器人。采用直流伺服電機驅(qū)動、 微機控制，結(jié)構(gòu)緊湊，工作范圍大， 不僅用于弧焊作業(yè)，還可用于搬運和 裝配作業(yè)。 PT-600弧焊機器人外形圖（ 1）： PT-600弧焊機器人外形圖（ 2）： PT-600弧焊機器人腰部結(jié)構(gòu)圖： PT-600弧焊機器人大臂裝配圖： PT-600弧焊機器人小臂結(jié)構(gòu)圖： PT-600弧焊機器人碗部結(jié)構(gòu)圖： PT-600機器人小臂和腕部的連接： 思考題： 分析腰部的結(jié)構(gòu)特點、工作原理及采用 的軸承特點； 分析大臂的結(jié)構(gòu)特點 ； 分析小臂的結(jié)構(gòu)特點； 畫出手腕的機械傳動鏈，分析手腕存在 的運動，并分析其結(jié)構(gòu)。
典型機器人結(jié)構(gòu)示例
