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1、機械臂結(jié)構(gòu)機械臂結(jié)構(gòu)一、臂部設計的基本要求一、臂部設計的基本要求1承載能力足：承載能力足： n手臂是支承手腕的部件，設計時不僅要考慮抓取物體的重量或攜帶工具的重量，還要考慮運動時的動載荷及轉(zhuǎn)動慣性。2剛度高：剛度高：n為了防止臂部在運動過程中產(chǎn)生過大的變形，手臂的截面形狀要合理選擇。截面的彎曲剛度一般比圓截面大，空心管的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度都比實心軸大得多。 工字鋼（GB706-88）：1、工字鋼的型號與高度尺寸h有關，如：10號工字鋼即指其高度尺寸為100mm。2、其它參數(shù)如截面積、單位長度的理論質(zhì)量、截面靜力矩等可查相應的設計手冊。3、工字鋼的長度按長度系列購買。如：519m。槽鋼（GB70
2、7-88）1、槽鋼的型號與高度尺寸h有關，如：10號槽鋼即指其高度尺為100mm。2、其它參數(shù)如截面積、單位長度的理論質(zhì)量、截面靜力矩等可查相應的設計手冊。3、導向性能好，定位精度高：、導向性能好，定位精度高：n為防止手臂在直線運動中，沿運動軸線發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，應設置導向裝置。同時要采用一定形式的緩沖措施。4重量輕、轉(zhuǎn)動慣量?。褐亓枯p、轉(zhuǎn)動慣量?。簄為提高機器人的運動速度，要盡量減少臂部運動部分的重量，以減少整個手臂對回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量。5合理設計與腕部和機身的連接部位：合理設計與腕部和機身的連接部位：n臂部的安裝形式和位置不僅關系到機器人的強度、剛度和承載能力，而且還直接影響到機器人的外觀。二、
3、機械臂的運動形式二、機械臂的運動形式1直角坐標型：直角坐標型：n臂部由三個相互正交的移動副組成。帶動腕部分別沿X、Y、Z三個坐標軸的方向作直線移動。結(jié)構(gòu)簡單，運動位置精度高。但所占空間較大，工作范圍相對較小。2圓柱坐標型：圓柱坐標型：n臂部由一個轉(zhuǎn)動副和兩個移動副組成。相對來說，所占空間較小，工作范圍較大，應用較廣泛。3關節(jié)型：關節(jié)型：n由動力型旋轉(zhuǎn)關節(jié)和前、下兩臂組成。關節(jié)型機器人以臂部各相鄰部件的相對角位移為運動坐標。動作靈活，所占空間小，工作范圍大，能在狹窄空間內(nèi)饒過各種障礙物。4極坐標型：極坐標型：n臂部由兩個轉(zhuǎn)動副和一個移動副組成。產(chǎn)生沿手臂軸X的直線移動，繞基座軸Y的轉(zhuǎn)動和繞關節(jié)軸
4、Z的擺動。其手臂可作繞Z軸的俯仰運動，能抓取地面上的物體。三、典型機械臂結(jié)構(gòu)三、典型機械臂結(jié)構(gòu)1手臂直線運動機構(gòu)手臂直線運動機構(gòu)n常見方式：常見方式： n行程小時：采用油缸或汽缸直接驅(qū)動；n當行程較大時：可采用或汽缸驅(qū)動齒條傳動的倍增機構(gòu)或采用步進電機或伺服電機驅(qū)動，并通過絲桿螺母來轉(zhuǎn)換為直線運動。n典型結(jié)構(gòu)：典型結(jié)構(gòu)：n油缸驅(qū)動的手臂結(jié)構(gòu)n電機驅(qū)動的絲桿螺母結(jié)構(gòu) 油缸齒條機構(gòu)圖例：油缸驅(qū)動的手臂伸縮運動結(jié)構(gòu)圖例：特點：特點：工作行程長，抓重大，適合于抓舉工件形狀不規(guī)則、有偏轉(zhuǎn)力矩的場合。電機驅(qū)動絲桿螺母直線運動結(jié)構(gòu)圖例：2手臂的回轉(zhuǎn)運動機構(gòu)手臂的回轉(zhuǎn)運動機構(gòu) n常見方式：常見方式： n常見的
5、有齒輪傳動機構(gòu)，鏈輪傳動機構(gòu)，活塞及連桿傳動機構(gòu)等。 n曲柄滑塊曲柄滑塊：n假設滑塊是主動件，當滑塊沿一定的導軌移動時，可以推動曲柄做擺動或圓周運動。 n典型機構(gòu)：典型機構(gòu)： n液壓缸連桿回轉(zhuǎn)：n齒輪驅(qū)動回轉(zhuǎn)： 平面四桿機構(gòu)圖例：平面四桿機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)平面四桿機構(gòu)演變圖例：曲柄滑塊機構(gòu)雙臂機器人手臂結(jié)構(gòu)圖例：1鉸接活塞缸2連桿3手臂4支承架運動特點：手臂關節(jié)的回轉(zhuǎn)運動是通過液壓缸-連桿機構(gòu)實現(xiàn)。控制活塞的行程就控制了手臂擺角的大小。齒輪驅(qū)動回轉(zhuǎn)機構(gòu)圖例：3關節(jié)型機械臂的結(jié)構(gòu)（關節(jié)型機械臂的結(jié)構(gòu)（1）n存在的運動存在的運動型式型式： n機身的旋轉(zhuǎn)運動；n肩關節(jié)和肘關節(jié)的擺動；n腕關節(jié)的
6、俯仰和旋轉(zhuǎn)運動；n各運動的協(xié)調(diào)：各運動的協(xié)調(diào)： 稱為稱為5軸關節(jié)型機器人。軸關節(jié)型機器人。 五軸關節(jié)型機器人手臂運動圖例（1）：腰轉(zhuǎn)肩轉(zhuǎn)肘轉(zhuǎn)俯仰偏轉(zhuǎn)腰轉(zhuǎn)姿態(tài)五軸關節(jié)型機器人手臂運動圖例（2）：肩關節(jié)、肘關節(jié)與手腕的協(xié)調(diào)3關節(jié)型機械臂的結(jié)構(gòu)（關節(jié)型機械臂的結(jié)構(gòu)（2）n各運動的實現(xiàn)：各運動的實現(xiàn)： n腕部的旋轉(zhuǎn)：n電機M5減速器R5鏈輪副C5錐齒輪副G5旋轉(zhuǎn)運動n5n腕部俯仰：n電機M4減速器R4鏈輪副C4俯仰運動n4n肘關節(jié)擺動：n電機M3兩級同步帶傳動B3、B3減速器R3肘關節(jié)擺動n3n肩關節(jié)的擺動：n電機M2同步帶傳動B2減速器R2肩關節(jié)擺動n2 關節(jié)型機器人傳動 系統(tǒng)圖：腕部旋轉(zhuǎn)局部圖例：n電機M5減速器R5鏈輪 副C5錐齒輪副G5旋轉(zhuǎn)運動n5腕部俯仰局部圖例：n電機M4減速器R4鏈輪副C4俯仰運動n4肩關節(jié)局部圖例：n電機M2同步帶傳動B2減速器R2肩關節(jié)擺動n2四、機械臂的控制1、伺服系統(tǒng)的分類：n液壓伺服系統(tǒng)：液壓伺服系統(tǒng)：n機械臂各關節(jié)的運動通常由液壓伺服閥控制液壓缸實現(xiàn)。n電動伺服系統(tǒng)：電動伺服系統(tǒng)：n機械臂各關節(jié)的運動通常由步進電機或直流電機驅(qū)動。肘關節(jié)局部圖例：n電機M3兩級同步帶傳動B3、B3減速器R3肘關節(jié)擺動n3伺服直線液壓缸圖例：電動伺服控制系統(tǒng)圖例：
機械臂結(jié)構(gòu)設計原理ppt1
