機(jī)械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.ppt

《機(jī)械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機(jī)械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.ppt（37頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

機(jī)械臂結(jié)構(gòu) 一 臂部設(shè)計(jì)的基本要求 1 承載能力足 手臂是支承手腕的部件 設(shè)計(jì)時(shí)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(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)載荷及轉(zhuǎn)動(dòng)慣性 2 剛度高 為了防止臂部在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)大的變形 手臂的截面形狀要合理選擇 工字型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(shí)心軸大得多 工字鋼 GB706 88 1 工字鋼的型號(hào)與高度尺寸h有關(guān) 如 10號(hào)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(zhǎng)度的理論質(zhì)量 截面靜力矩等可查相應(yīng)的設(shè)計(jì)手冊(cè) 3 工字鋼的長(zhǎng)度按長(zhǎng)度系列購(gòu)買(mǎi) 如 5 19m 槽鋼 GB707 88 1 槽鋼的型號(hào)與高度尺寸h有關(guān) 如 10號(hào)槽鋼即指其高度尺為100mm 2 其它參數(shù)如截面積 單位長(zhǎng)度的理論質(zhì)量 截面靜力矩等可查相應(yīng)的設(shè)計(jì)手冊(cè) 3 導(dǎo)向性能好 定位精度高 為防止手臂在直線運(yùn)動(dòng)中 沿運(yùn)動(dòng)軸線發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng) 應(yīng)設(shè)置導(dǎo)向裝置 同時(shí)要采用一定形式的緩沖措施 4 重量輕 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小 為提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度 要盡量減少臂部運(yùn)動(dòng)部分的重量 以減少整個(gè)手臂對(duì)回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 5 合理設(shè)計(jì)與腕部和機(jī)身的連接部位 臂部的安裝形式和位置不僅關(guān)系到機(jī)器人的強(qiáng)度 剛度和承載能力 而且還直接影響到機(jī)器人的外觀 二 機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)形式 1 直角坐標(biāo)型 臂部由三個(gè)相互正交的移動(dòng)副組成 帶動(dòng)腕部分別沿X Y Z三個(gè)坐標(biāo)軸的方向作直線移動(dòng) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 運(yùn)動(dòng)位置精度高 但所占空間較大 工作范圍相對(duì)較小 2 圓柱坐標(biāo)型 臂部由一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和兩個(gè)移動(dòng)副組成 相對(duì)來(lái)說(shuō) 所占空間較小 工作范圍較大 應(yīng)用較廣泛 3 關(guān)節(jié)型 由動(dòng)力型旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和前 下兩臂組成 關(guān)節(jié)型機(jī)器人以臂部各相鄰部件的相對(duì)角位移為運(yùn)動(dòng)坐標(biāo) 動(dòng)作靈活 所占空間小 工作范圍大 能在狹窄空間內(nèi)饒過(guò)各種障礙物 4 極坐標(biāo)型 臂部由兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和一個(gè)移動(dòng)副組成 產(chǎn)生沿手臂軸X的直線移動(dòng) 繞基座軸Y的轉(zhuǎn)動(dòng)和繞關(guān)節(jié)軸Z的擺動(dòng) 其手臂可作繞Z軸的俯仰運(yùn)動(dòng) 能抓取地面上的物體 三 典型機(jī)械臂結(jié)構(gòu) 1 手臂直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 常見(jiàn)方式 行程小時(shí) 采用油缸或汽缸直接驅(qū)動(dòng) 當(dāng)行程較大時(shí) 可采用油缸或汽缸驅(qū)動(dòng)齒條傳動(dòng)的倍增機(jī)構(gòu)或采用步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng) 并通過(guò)絲桿螺母來(lái)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng) 典型結(jié)構(gòu) 油缸驅(qū)動(dòng)的手臂伸縮運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的絲桿螺母直線運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu) 油缸 齒條機(jī)構(gòu)圖例 油缸驅(qū)動(dòng)的手臂伸縮運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖例 特點(diǎn) 工作行程長(zhǎng) 抓重大 適合于抓舉工件形狀不規(guī)則 有偏轉(zhuǎn)力矩的場(chǎng)合 電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿螺母直線運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖例 2 手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 常見(jiàn)方式 常見(jiàn)的有齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 活塞及連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 假設(shè)滑塊是主動(dòng)件 當(dāng)滑塊沿一定的導(dǎo)軌移動(dòng)時(shí) 可以推動(dòng)曲柄做擺動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng) 典型機(jī)構(gòu) 液壓缸 連桿回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 齒輪驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 平面四桿機(jī)構(gòu)圖例 平面四桿機(jī)構(gòu) 雙曲柄機(jī)構(gòu) 雙搖桿機(jī)構(gòu) 平面四桿機(jī)構(gòu)演變圖例 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 雙臂機(jī)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(yùn)動(dòng)特點(diǎn) 手臂關(guān)節(jié)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是通過(guò)液壓缸 連桿機(jī)構(gòu)實(shí)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(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)圖例 3 關(guān)節(jié)型機(jī)械臂的結(jié)構(gòu) 1 存在的運(yùn)動(dòng)型式 機(jī)身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)的擺動(dòng) 腕關(guān)節(jié)的俯仰和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 各運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào) 稱(chēng)為5軸關(guān)節(jié)型機(jī)器人 五軸關(guān)節(jié)型機(jī)器人手臂運(yùn)動(dòng)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(guān)節(jié)型機(jī)器人手臂運(yùn)動(dòng)圖例 2 肩關(guān)節(jié) 肘關(guān)節(jié)與手腕的協(xié)調(diào) 3 關(guān)節(jié)型機(jī)械臂的結(jié)構(gòu) 2 各運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn) 腕部的旋轉(zhuǎn) 電機(jī)M5 減速器R5 鏈輪副C5 錐齒輪副G5 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)n5腕部俯仰 電機(jī)M4 減速器R4 鏈輪副C4 俯仰運(yùn)動(dòng)n4肘關(guān)節(jié)擺動(dòng) 電機(jī)M3 兩級(jí)同步帶傳動(dòng)B3 B3 減速器R3 肘關(guān)節(jié)擺動(dòng)n3肩關(guān)節(jié)的擺動(dòng) 電機(jī)M2 同步帶傳動(dòng)B2 減速器R2 肩關(guān)節(jié)擺動(dòng)n2 關(guān)節(jié)型機(jī)器人傳動(dòng)系統(tǒng)圖 腕部旋轉(zhuǎn)局部圖例 電機(jī)M5 減速器R5 鏈輪副C5 錐齒輪副G5 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)n5 腕部俯仰局部圖例 電機(jī)M4 減速器R4 鏈輪副C4 俯仰運(yùn)動(dòng)n4 肩關(guān)節(jié)局部圖例 電機(jī)M2 同步帶傳動(dòng)B2 減速器R2 肩關(guān)節(jié)擺動(dòng)n2 四 機(jī)械臂的控制 1 伺服系統(tǒng)的分類(lèi) 液壓伺服系統(tǒng) 機(jī)械臂各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)通常由液壓伺服閥控制液壓缸實(shí)現(xiàn) 電動(dòng)伺服系統(tǒng) 機(jī)械臂各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)通常由步進(jìn)電機(jī)或直流電機(jī)驅(qū)動(dòng) 肘關(guān)節(jié)局部圖例 電機(jī)M3 兩級(jí)同步帶傳動(dòng)B3 B3 減速器R3 肘關(guān)節(jié)擺動(dòng)n3 伺服直線液壓缸圖例 電動(dòng)伺服控制系統(tǒng)圖例