工業(yè)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、2 2 22-2-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31主要內(nèi)容主要內(nèi)容 5.1工業(yè)機(jī)器人總體設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人總體設(shè)計(jì) 5.2傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)傳動(dòng)部件設(shè)計(jì) 5.3臂部設(shè)計(jì)臂部設(shè)計(jì) 5.4手腕設(shè)計(jì)手腕設(shè)計(jì) 5.5手部設(shè)計(jì)手部設(shè)計(jì) 5.6機(jī)身及行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)身及行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3 3 33-3-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/315.1工業(yè)機(jī)器人總體設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人總體設(shè)計(jì) 一、主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)形式有：工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)形式有： 直角坐標(biāo)式直角坐標(biāo)式 圓柱坐標(biāo)式圓柱坐標(biāo)式 球面坐標(biāo)式球面坐標(biāo)式(極坐標(biāo)式極坐標(biāo)式) 關(guān)節(jié)坐標(biāo)式。關(guān)節(jié)坐標(biāo)式。 4 4

2、44-4-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 1.直角坐標(biāo)式機(jī)器人直角坐標(biāo)式機(jī)器人 一般直角坐標(biāo)式機(jī)器人的手臂能垂一般直角坐標(biāo)式機(jī)器人的手臂能垂直上下移動(dòng)直上下移動(dòng)(Z方向運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng))，并可沿滑架，并可沿滑架和橫梁上的導(dǎo)軌進(jìn)行水平面內(nèi)二維移和橫梁上的導(dǎo)軌進(jìn)行水平面內(nèi)二維移動(dòng)動(dòng)(x和和y方向運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng))。 直角坐標(biāo)式機(jī)器人主要用于生產(chǎn)設(shè)直角坐標(biāo)式機(jī)器人主要用于生產(chǎn)設(shè)備的上下料，也可用于高精度的裝配備的上下料，也可用于高精度的裝配和檢測作業(yè)。和檢測作業(yè)。 直角坐標(biāo)式機(jī)器人主體結(jié)構(gòu)具有三直角坐標(biāo)式機(jī)器人主體結(jié)構(gòu)具有三個(gè)自由度，而手腕自由度的多少可視個(gè)自由度，而手腕自由度的多

3、少可視用途而定。用途而定。直角坐標(biāo)機(jī)器人演示直角坐標(biāo)機(jī)器人演示直角坐標(biāo)機(jī)器人應(yīng)用直角坐標(biāo)機(jī)器人應(yīng)用5 5 55-5-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 直角坐標(biāo)式機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)是：直角坐標(biāo)式機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)是： (1)結(jié)構(gòu)簡單。結(jié)構(gòu)簡單。 (2)容易編程。容易編程。 (3)采用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌后，速度采用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌后，速度高，定位精度高。高，定位精度高。 (4)在在x，y和和z三個(gè)坐標(biāo)軸方向三個(gè)坐標(biāo)軸方向上的運(yùn)動(dòng)沒有耦合作用，對控制上的運(yùn)動(dòng)沒有耦合作用，對控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)相對容易些。系統(tǒng)設(shè)計(jì)相對容易些。6 6 66-6-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 直角坐

4、標(biāo)式機(jī)器人主要缺點(diǎn)是：直角坐標(biāo)式機(jī)器人主要缺點(diǎn)是： (1)導(dǎo)軌面的防護(hù)比較困難。導(dǎo)軌面的防護(hù)比較困難。 (2)導(dǎo)軌的支承結(jié)構(gòu)增加了機(jī)器人的重量，導(dǎo)軌的支承結(jié)構(gòu)增加了機(jī)器人的重量，并減少了有效工作范圍。并減少了有效工作范圍。 (3)為了減少摩擦需要用很長的直線滾動(dòng)導(dǎo)為了減少摩擦需要用很長的直線滾動(dòng)導(dǎo)軌，價(jià)格高。軌，價(jià)格高。 (4)結(jié)構(gòu)尺寸與有效工作范圍相比顯得龐大。結(jié)構(gòu)尺寸與有效工作范圍相比顯得龐大。 (5)移動(dòng)部件的慣量比較大，增加了驅(qū)動(dòng)裝移動(dòng)部件的慣量比較大，增加了驅(qū)動(dòng)裝置的尺寸和能量消耗。置的尺寸和能量消耗。7 7 77-7-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 起重機(jī)

5、臺(tái)架式直角坐標(biāo)機(jī)器人的應(yīng)用越來起重機(jī)臺(tái)架式直角坐標(biāo)機(jī)器人的應(yīng)用越來越多，在直角坐標(biāo)機(jī)器人中的比重正在增加。越多，在直角坐標(biāo)機(jī)器人中的比重正在增加。8 8 88-8-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 2圓柱坐標(biāo)式機(jī)器人圓柱坐標(biāo)式機(jī)器人 圓柱坐標(biāo)式機(jī)器人主體結(jié)圓柱坐標(biāo)式機(jī)器人主體結(jié)構(gòu)具有三個(gè)自由度：腰轉(zhuǎn)，構(gòu)具有三個(gè)自由度：腰轉(zhuǎn)，升降，手臂伸縮。升降，手臂伸縮。 手腕通常采用兩（三）個(gè)手腕通常采用兩（三）個(gè)自由度，繞手臂縱向軸線自由度，繞手臂縱向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)和與其垂直的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)和與其垂直的水平軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。線轉(zhuǎn)動(dòng)。9 9 99-9-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10

6、/31 圓柱坐標(biāo)式機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)：圓柱坐標(biāo)式機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)： （1）除了簡單的）除了簡單的“抓一放抓一放”作業(yè)外還可以用在許多其它生作業(yè)外還可以用在許多其它生產(chǎn)領(lǐng)域。產(chǎn)領(lǐng)域。 (2)結(jié)構(gòu)緊湊。結(jié)構(gòu)緊湊。 (3)在垂直方向和徑向有兩個(gè)在垂直方向和徑向有兩個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可采用伸縮套筒式往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可采用伸縮套筒式結(jié)構(gòu)。當(dāng)機(jī)器人開始腰轉(zhuǎn)時(shí)可結(jié)構(gòu)。當(dāng)機(jī)器人開始腰轉(zhuǎn)時(shí)可把手臂縮進(jìn)去，在很大程度上把手臂縮進(jìn)去，在很大程度上減少了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，改善動(dòng)力學(xué)減少了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，改善動(dòng)力學(xué)載荷。載荷。10101010-10-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31圓柱坐標(biāo)式機(jī)器人的缺點(diǎn)：圓柱坐標(biāo)式機(jī)器人的缺點(diǎn)：主

7、要是由于機(jī)身結(jié)構(gòu)的緣故，主要是由于機(jī)身結(jié)構(gòu)的緣故，手臂不能抵達(dá)底部，減少了手臂不能抵達(dá)底部，減少了機(jī)器人的工作范圍。機(jī)器人的工作范圍。11111111-11-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/313球面坐標(biāo)式機(jī)器人球面坐標(biāo)式機(jī)器人 球面坐標(biāo)式機(jī)器人具有較大的球面坐標(biāo)式機(jī)器人具有較大的工作范圍，設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)比較工作范圍，設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)比較復(fù)雜。復(fù)雜。 在這類機(jī)器人中最出名的一種在這類機(jī)器人中最出名的一種產(chǎn)品是美國產(chǎn)品是美國unimation公司的公司的Unimation 機(jī)器人，它的結(jié)構(gòu)簡機(jī)器人，它的結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示。圖如圖所示。 機(jī)器人主體結(jié)構(gòu)有三個(gè)自由度，機(jī)器人主體結(jié)構(gòu)有

8、三個(gè)自由度，繞垂直軸線繞垂直軸線(柱身柱身)轉(zhuǎn)動(dòng)、水平軸線轉(zhuǎn)動(dòng)、水平軸線(關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)6) 的轉(zhuǎn)動(dòng)、手臂伸縮的移動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)、手臂伸縮的移動(dòng)關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)2，其最大行程決定了球面最，其最大行程決定了球面最大半徑，機(jī)器人實(shí)際工作范圍的大半徑，機(jī)器人實(shí)際工作范圍的形狀是個(gè)不完全的球缺。形狀是個(gè)不完全的球缺。12121212-12-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/314關(guān)節(jié)坐標(biāo)式機(jī)器人關(guān)節(jié)坐標(biāo)式機(jī)器人 關(guān)節(jié)坐標(biāo)式機(jī)器人主體結(jié)構(gòu)的三個(gè)自由度腰轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、關(guān)節(jié)坐標(biāo)式機(jī)器人主體結(jié)構(gòu)的三個(gè)自由度腰轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)全部是轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，手腕的三個(gè)自由度肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)全部是轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，手腕的三個(gè)自由度上的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)

9、節(jié)上的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)(俯仰，偏轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)俯仰，偏轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn))用來最后確定末端用來最后確定末端操作器的姿態(tài)。操作器的姿態(tài)。 13131313-13-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 關(guān)節(jié)坐標(biāo)式機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)：關(guān)節(jié)坐標(biāo)式機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)： （1）結(jié)構(gòu)緊湊，工作范圍大而安裝占地面）結(jié)構(gòu)緊湊，工作范圍大而安裝占地面積小。積小。 (2)具有很高的可達(dá)性。具有很高的可達(dá)性。 (3)因?yàn)闆]有移動(dòng)關(guān)節(jié)，所以不需要導(dǎo)軌。因?yàn)闆]有移動(dòng)關(guān)節(jié)，所以不需要導(dǎo)軌。 (4)所需關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩小，能量消耗較少。所需關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩小，能量消耗較少。 14141414-14-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10

10、/31 關(guān)節(jié)坐標(biāo)式機(jī)器人的缺關(guān)節(jié)坐標(biāo)式機(jī)器人的缺點(diǎn)：點(diǎn)： (1)肘關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)軸線肘關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)軸線是平行的，當(dāng)大小臂舒是平行的，當(dāng)大小臂舒展成直線時(shí)雖能抵達(dá)很展成直線時(shí)雖能抵達(dá)很遠(yuǎn)的工作點(diǎn)，但是機(jī)器遠(yuǎn)的工作點(diǎn)，但是機(jī)器人結(jié)構(gòu)剛度比較低。人結(jié)構(gòu)剛度比較低。 (2)機(jī)器人手部在工作范機(jī)器人手部在工作范圍邊界上工作時(shí)有運(yùn)動(dòng)圍邊界上工作時(shí)有運(yùn)動(dòng)學(xué)上的退化行為。學(xué)上的退化行為。15151515-15-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31二、傳送方式的選擇二、傳送方式的選擇 傳動(dòng)方式選擇傳動(dòng)方式選擇是指選擇驅(qū)動(dòng)源及傳動(dòng)裝置與關(guān)節(jié)部件是指選擇驅(qū)動(dòng)源及傳動(dòng)裝置與關(guān)節(jié)部件的的連接形式連接形

11、式和和驅(qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)方式。 基本的連接形式和驅(qū)動(dòng)方式有如下幾種：基本的連接形式和驅(qū)動(dòng)方式有如下幾種： （1）直接連接傳動(dòng)。）直接連接傳動(dòng)。驅(qū)動(dòng)源或帶有機(jī)械傳動(dòng)裝置直驅(qū)動(dòng)源或帶有機(jī)械傳動(dòng)裝置直接與關(guān)節(jié)相連。接與關(guān)節(jié)相連。 （2）遠(yuǎn)距離連接傳動(dòng)。）遠(yuǎn)距離連接傳動(dòng)。驅(qū)動(dòng)源通過遠(yuǎn)距離機(jī)械傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)源通過遠(yuǎn)距離機(jī)械傳動(dòng)后與關(guān)節(jié)相連。后與關(guān)節(jié)相連。 （3）間接驅(qū)動(dòng)。）間接驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)源經(jīng)一個(gè)速比遠(yuǎn)大于驅(qū)動(dòng)源經(jīng)一個(gè)速比遠(yuǎn)大于1的機(jī)械傳的機(jī)械傳動(dòng)裝置與關(guān)節(jié)相連。動(dòng)裝置與關(guān)節(jié)相連。 （4）直接驅(qū)動(dòng)。）直接驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)源不經(jīng)過中間環(huán)節(jié)或經(jīng)過一個(gè)驅(qū)動(dòng)源不經(jīng)過中間環(huán)節(jié)或經(jīng)過一個(gè)速比等于速比等于1的機(jī)械傳動(dòng)這樣的中間環(huán)節(jié)與關(guān)節(jié)

12、相連。的機(jī)械傳動(dòng)這樣的中間環(huán)節(jié)與關(guān)節(jié)相連。16161616-16-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31(a)直接連接傳動(dòng)，間接驅(qū)動(dòng)直接連接傳動(dòng)，間接驅(qū)動(dòng)(b)直接連接傳動(dòng)，直接驅(qū)動(dòng)直接連接傳動(dòng)，直接驅(qū)動(dòng)(c)遠(yuǎn)距離連接傳動(dòng)，間接驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)距離連接傳動(dòng)，間接驅(qū)動(dòng)(d)遠(yuǎn)距離連接傳動(dòng)，直接驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)距離連接傳動(dòng)，直接驅(qū)動(dòng)17171717-17-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/311直接連接傳動(dòng)的特點(diǎn)直接連接傳動(dòng)的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：驅(qū)動(dòng)電機(jī)直接裝在關(guān)節(jié)上、結(jié)構(gòu)緊湊。驅(qū)動(dòng)電機(jī)直接裝在關(guān)節(jié)上、結(jié)構(gòu)緊湊。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：電機(jī)比較重，腰轉(zhuǎn)時(shí)大臂關(guān)節(jié)電機(jī)和電機(jī)比較重，腰轉(zhuǎn)時(shí)大臂關(guān)

13、節(jié)電機(jī)和小臂關(guān)節(jié)電機(jī)隨之運(yùn)動(dòng)；大臂轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)小臂關(guān)節(jié)小臂關(guān)節(jié)電機(jī)隨之運(yùn)動(dòng)；大臂轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)小臂關(guān)節(jié)電機(jī)也隨之運(yùn)動(dòng)。不僅增加了能量消耗，而且電機(jī)也隨之運(yùn)動(dòng)。不僅增加了能量消耗，而且增大了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量從動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)來看對系統(tǒng)相增大了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量從動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)來看對系統(tǒng)相有損害。有損害。 克服的辦法：克服的辦法：把肘關(guān)節(jié)電機(jī)、肩關(guān)節(jié)電機(jī)都把肘關(guān)節(jié)電機(jī)、肩關(guān)節(jié)電機(jī)都放到機(jī)器人的基礎(chǔ)部件上，通過遠(yuǎn)距離的機(jī)械放到機(jī)器人的基礎(chǔ)部件上，通過遠(yuǎn)距離的機(jī)械傳動(dòng)把電機(jī)動(dòng)力傳給肘和肩關(guān)節(jié)。傳動(dòng)把電機(jī)動(dòng)力傳給肘和肩關(guān)節(jié)。 18181818-18-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 2遠(yuǎn)距離連接傳動(dòng)遠(yuǎn)距離連接傳動(dòng) 遠(yuǎn)距離

14、連接傳動(dòng)機(jī)器人遠(yuǎn)距離連接傳動(dòng)機(jī)器人的主要優(yōu)點(diǎn)：的主要優(yōu)點(diǎn)： (1)克服了直接連接克服了直接連接傳動(dòng)的缺點(diǎn)。傳動(dòng)的缺點(diǎn)。 (2)可以把電機(jī)作為可以把電機(jī)作為一個(gè)平衡質(zhì)量，獲得平一個(gè)平衡質(zhì)量，獲得平衡性良好的機(jī)器人主體衡性良好的機(jī)器人主體結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。19191919-19-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 2遠(yuǎn)距離連接傳動(dòng)遠(yuǎn)距離連接傳動(dòng) 遠(yuǎn)距離連接傳動(dòng)機(jī)器人遠(yuǎn)距離連接傳動(dòng)機(jī)器人的主要缺點(diǎn)：的主要缺點(diǎn)： (1)遠(yuǎn)距離傳動(dòng)產(chǎn)生額遠(yuǎn)距離傳動(dòng)產(chǎn)生額外的間隙和柔性，影響外的間隙和柔性，影響機(jī)器人的精度。機(jī)器人的精度。 (2)增加能量消耗。增加能量消耗。 （3）結(jié)構(gòu)龐大，傳動(dòng)）結(jié)構(gòu)龐大

15、，傳動(dòng)裝置占據(jù)了機(jī)器人其它裝置占據(jù)了機(jī)器人其它子系統(tǒng)所需要的空間。子系統(tǒng)所需要的空間。 20202020-20-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 圖所示圖所示SCARA機(jī)器人采用機(jī)器人采用了一種折哀的方案：了一種折哀的方案： 因?yàn)槭滞箅x機(jī)器人基礎(chǔ)件因?yàn)槭滞箅x機(jī)器人基礎(chǔ)件最遠(yuǎn)，把手腕電機(jī)從手腕處最遠(yuǎn)，把手腕電機(jī)從手腕處移到基礎(chǔ)件附近安裝，中間移到基礎(chǔ)件附近安裝，中間采用同步帶傳動(dòng)；采用同步帶傳動(dòng)； 因基礎(chǔ)件附近空間已經(jīng)比因基礎(chǔ)件附近空間已經(jīng)比較狹窄，并且臂較狹窄，并且臂1的剛性也的剛性也比較好，肘關(guān)節(jié)電機(jī)就直接比較好，肘關(guān)節(jié)電機(jī)就直接裝在肘關(guān)節(jié)上。裝在肘關(guān)節(jié)上。21212

16、121-21-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/313間接驅(qū)動(dòng)機(jī)器人間接驅(qū)動(dòng)機(jī)器人 間接驅(qū)動(dòng)機(jī)器人是驅(qū)動(dòng)電機(jī)和關(guān)節(jié)之間間接驅(qū)動(dòng)機(jī)器人是驅(qū)動(dòng)電機(jī)和關(guān)節(jié)之間有一個(gè)速比遠(yuǎn)大于有一個(gè)速比遠(yuǎn)大于1的機(jī)械傳動(dòng)裝置。的機(jī)械傳動(dòng)裝置。 使用機(jī)械傳動(dòng)裝置的理由是：使用機(jī)械傳動(dòng)裝置的理由是： (1)工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸的速度不高，而關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸的速度不高，而關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩要求比較大。一般電機(jī)滿足不了這個(gè)驅(qū)動(dòng)力矩要求比較大。一般電機(jī)滿足不了這個(gè)要求，所以需要采用速比較大、傳動(dòng)效率較高要求，所以需要采用速比較大、傳動(dòng)效率較高的機(jī)械傳動(dòng)裝置作為電機(jī)和關(guān)節(jié)之間傳遞力矩的機(jī)械傳動(dòng)裝置作為電機(jī)和關(guān)節(jié)之

17、間傳遞力矩和速度的中間環(huán)節(jié)。和速度的中間環(huán)節(jié)。 (2)用于直接驅(qū)動(dòng)的高轉(zhuǎn)矩低速電機(jī)雖然已經(jīng)用于直接驅(qū)動(dòng)的高轉(zhuǎn)矩低速電機(jī)雖然已經(jīng)開發(fā)出來，但是電機(jī)價(jià)格高，并且轉(zhuǎn)矩體積開發(fā)出來，但是電機(jī)價(jià)格高，并且轉(zhuǎn)矩體積比和轉(zhuǎn)矩重量比還比較小。比和轉(zhuǎn)矩重量比還比較小。22222222-22-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/313間接驅(qū)動(dòng)機(jī)器人間接驅(qū)動(dòng)機(jī)器人 (3)直接驅(qū)動(dòng)對載荷變化十分敏感。直接驅(qū)動(dòng)對載荷變化十分敏感。 (4)采用機(jī)械傳動(dòng)裝置后，可選用高速低轉(zhuǎn)采用機(jī)械傳動(dòng)裝置后，可選用高速低轉(zhuǎn)矩電機(jī)，對制動(dòng)器設(shè)計(jì)和選用十分有利，制動(dòng)矩電機(jī)，對制動(dòng)器設(shè)計(jì)和選用十分有利，制動(dòng)器尺寸小。器尺寸小。

18、 (5)可以通過機(jī)械傳動(dòng)裝置解決可能出現(xiàn)的可以通過機(jī)械傳動(dòng)裝置解決可能出現(xiàn)的傾斜軸之間、平行軸之間以及轉(zhuǎn)動(dòng)傾斜軸之間、平行軸之間以及轉(zhuǎn)動(dòng)-移動(dòng)之間移動(dòng)之間的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換。的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換。 23232323-23-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/314直接驅(qū)動(dòng)機(jī)器人直接驅(qū)動(dòng)機(jī)器人 直接驅(qū)動(dòng)機(jī)器人也叫作直接驅(qū)動(dòng)機(jī)器人也叫作DD機(jī)器人機(jī)器人(Direct Drive Robot)簡稱簡稱DDR。 DD機(jī)器人一般指驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過機(jī)械接口機(jī)器人一般指驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過機(jī)械接口直接與關(guān)節(jié)連接，也包括一種采用速比等于直接與關(guān)節(jié)連接，也包括一種采用速比等于l的鋼帶傳動(dòng)的直接驅(qū)動(dòng)機(jī)器人。的鋼帶傳動(dòng)的直接驅(qū)動(dòng)

19、機(jī)器人。 DD機(jī)器人的特點(diǎn)機(jī)器人的特點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電機(jī)和關(guān)節(jié)之間是驅(qū)動(dòng)電機(jī)和關(guān)節(jié)之間沒有速度和轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)換。沒有速度和轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)換。24242424-24-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 DD機(jī)器人與間接驅(qū)動(dòng)機(jī)器人相比如下優(yōu)點(diǎn)：機(jī)器人與間接驅(qū)動(dòng)機(jī)器人相比如下優(yōu)點(diǎn)： (1)機(jī)械傳動(dòng)精度高。機(jī)械傳動(dòng)精度高。 (2)振動(dòng)小，結(jié)構(gòu)剛度好。振動(dòng)小，結(jié)構(gòu)剛度好。 (3)機(jī)械傳動(dòng)損耗小。機(jī)械傳動(dòng)損耗小。 (4)結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高。結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高。 (5)電機(jī)峰值轉(zhuǎn)矩大，電氣時(shí)間常數(shù)小，短電機(jī)峰值轉(zhuǎn)矩大，電氣時(shí)間常數(shù)小，短時(shí)間內(nèi)可以產(chǎn)生很大轉(zhuǎn)矩，響應(yīng)速度快，調(diào)速時(shí)間內(nèi)可以產(chǎn)生很大轉(zhuǎn)矩，響應(yīng)

20、速度快，調(diào)速范圍寬。范圍寬。25252525-25-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 目前主要存在的問題是：目前主要存在的問題是： (1)載荷變化、耦合轉(zhuǎn)矩及非線性轉(zhuǎn)矩對驅(qū)動(dòng)載荷變化、耦合轉(zhuǎn)矩及非線性轉(zhuǎn)矩對驅(qū)動(dòng)及控制影響顯著，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)困難和復(fù)雜。及控制影響顯著，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)困難和復(fù)雜。 (2)對位置、速度的傳感元件提出了相當(dāng)高的對位置、速度的傳感元件提出了相當(dāng)高的要求。要求。 (3)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩重量比，轉(zhuǎn)矩體積比不大，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩重量比，轉(zhuǎn)矩體積比不大，需開發(fā)小型實(shí)用的需開發(fā)小型實(shí)用的DD電機(jī)。電機(jī)。 (4)電機(jī)成本高。電機(jī)成本高。26262626-26-工業(yè)機(jī)器人

21、技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31三、模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1.模塊化工業(yè)機(jī)器人模塊化工業(yè)機(jī)器人 模塊化機(jī)器人是由一些模塊化機(jī)器人是由一些標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的模塊標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的模塊件通過具有特殊功能的件通過具有特殊功能的結(jié)合部用積木拼搭的方結(jié)合部用積木拼搭的方式組成一個(gè)工業(yè)機(jī)器人式組成一個(gè)工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)。系統(tǒng)。 模塊化設(shè)計(jì)模塊化設(shè)計(jì)是指是指基本模基本模塊設(shè)計(jì)塊設(shè)計(jì)和和結(jié)合部設(shè)計(jì)結(jié)合部設(shè)計(jì)。 模塊化機(jī)器人演示模塊化機(jī)器人演示27272727-27-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/312模塊化工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)模塊化工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn) (1)經(jīng)濟(jì)性：經(jīng)濟(jì)性：

22、采用批量制造技術(shù)來生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化系列化的工業(yè)機(jī)器人采用批量制造技術(shù)來生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化系列化的工業(yè)機(jī)器人模塊，自由拼裝工業(yè)機(jī)器人，滿足用戶經(jīng)濟(jì)性好和基模塊，自由拼裝工業(yè)機(jī)器人，滿足用戶經(jīng)濟(jì)性好和基本功能全的要求。本功能全的要求。 (2)靈活性。靈活性。 其主要體現(xiàn)在：其主要體現(xiàn)在： 1)可根據(jù)工業(yè)機(jī)器人所要實(shí)現(xiàn)的功能來決定模塊的數(shù)可根據(jù)工業(yè)機(jī)器人所要實(shí)現(xiàn)的功能來決定模塊的數(shù)量，機(jī)器人的自由度可以方便地增減。量，機(jī)器人的自由度可以方便地增減。 2)為了擴(kuò)大工業(yè)機(jī)器人的工作范圍，可更換具有更長為了擴(kuò)大工業(yè)機(jī)器人的工作范圍，可更換具有更長長度的手臂模塊或加接手臂模塊。長度的手臂模塊或加接手臂模塊。 3)能不斷對

23、現(xiàn)規(guī)模塊化工業(yè)機(jī)器人更新改造。能不斷對現(xiàn)規(guī)模塊化工業(yè)機(jī)器人更新改造。機(jī)器人演示機(jī)器人演示28282828-28-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/313.模塊化工業(yè)機(jī)器人所存在的問題模塊化工業(yè)機(jī)器人所存在的問題 (1)模塊化工業(yè)機(jī)器人整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的剛度模塊化工業(yè)機(jī)器人整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的剛度比較差。比較差。 (2)因?yàn)橛性S多機(jī)械接口及其它連接附件，因?yàn)橛性S多機(jī)械接口及其它連接附件，所以模塊化工業(yè)機(jī)器人的整體重量有可能增加。所以模塊化工業(yè)機(jī)器人的整體重量有可能增加。 (3)雖然功能模塊有多種多樣，但是雖然功能模塊有多種多樣，但是尚未真尚未真正正做到根據(jù)作業(yè)對象就可以合理進(jìn)行模塊化分做

24、到根據(jù)作業(yè)對象就可以合理進(jìn)行模塊化分析和設(shè)計(jì)。析和設(shè)計(jì)。29292929-29-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31四、材料的選擇四、材料的選擇 正確選用結(jié)構(gòu)件材料不僅可降低機(jī)器人的成正確選用結(jié)構(gòu)件材料不僅可降低機(jī)器人的成本價(jià)格，更重要的是可適應(yīng)機(jī)器人的高速化、本價(jià)格，更重要的是可適應(yīng)機(jī)器人的高速化、高載荷化及高精度化，滿足其靜力學(xué)及動(dòng)力學(xué)高載荷化及高精度化，滿足其靜力學(xué)及動(dòng)力學(xué)特性要求。特性要求。 30303030-30-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31選擇的基本要求：選擇的基本要求：(1) 強(qiáng)度高。強(qiáng)度高。 (2) 彈性模量大。彈性模量大。(3)

25、 重量輕。重量輕。 (4) 阻尼大。阻尼大。 (5) 材料價(jià)格低。材料價(jià)格低。 31313131-31-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31五五.平衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)平衡系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1工業(yè)機(jī)器人平衡系統(tǒng)的作用工業(yè)機(jī)器人平衡系統(tǒng)的作用 在工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)中采用平衡系統(tǒng)的理由是：在工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)中采用平衡系統(tǒng)的理由是： (1)安全。安全。 根據(jù)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)方程知道，關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩項(xiàng)包括重根據(jù)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)方程知道，關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩項(xiàng)包括重力矩項(xiàng)，即各連桿質(zhì)量對關(guān)節(jié)產(chǎn)生重力矩。力矩項(xiàng)，即各連桿質(zhì)量對關(guān)節(jié)產(chǎn)生重力矩。 因?yàn)橹亓κ怯篮愕?，即使機(jī)器人停止了運(yùn)動(dòng)重力矩因?yàn)橹亓κ怯篮愕?，即使機(jī)器人停止了運(yùn)動(dòng)重

26、力矩項(xiàng)仍然存在。這樣，當(dāng)機(jī)器人完成作業(yè)切斷電源后，項(xiàng)仍然存在。這樣，當(dāng)機(jī)器人完成作業(yè)切斷電源后，機(jī)器人機(jī)構(gòu)會(huì)因重力而失去穩(wěn)定。機(jī)器人機(jī)構(gòu)會(huì)因重力而失去穩(wěn)定。 平衡系統(tǒng)是為了防止機(jī)器人因動(dòng)力源中斷而失穩(wěn)，引平衡系統(tǒng)是為了防止機(jī)器人因動(dòng)力源中斷而失穩(wěn)，引起向地面起向地面“例塌例塌”的趨勢。的趨勢。32323232-32-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 1工業(yè)機(jī)器人平衡系統(tǒng)的作用工業(yè)機(jī)器人平衡系統(tǒng)的作用 (2)借助平衡系統(tǒng)能降低因機(jī)器人重力引起關(guān)借助平衡系統(tǒng)能降低因機(jī)器人重力引起關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩變化的峰值。節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩變化的峰值。 (3)借助平衡系統(tǒng)能降低因機(jī)器人運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致借助平

27、衡系統(tǒng)能降低因機(jī)器人運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致慣性力矩引起關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩變化的峰值。慣性力矩引起關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩變化的峰值。 (4)借助平衡系統(tǒng)能減少動(dòng)力學(xué)方程中內(nèi)部耦借助平衡系統(tǒng)能減少動(dòng)力學(xué)方程中內(nèi)部耦合項(xiàng)和非線性項(xiàng)，改進(jìn)機(jī)器人動(dòng)力特性。合項(xiàng)和非線性項(xiàng)，改進(jìn)機(jī)器人動(dòng)力特性。 (5)借助平衡系統(tǒng)能減小機(jī)械臂結(jié)構(gòu)柔性所引借助平衡系統(tǒng)能減小機(jī)械臂結(jié)構(gòu)柔性所引起的不良影響。起的不良影響。 (6)借助平衡系統(tǒng)能使機(jī)器人運(yùn)行穩(wěn)定，降低借助平衡系統(tǒng)能使機(jī)器人運(yùn)行穩(wěn)定，降低地面安裝要求。地面安裝要求。 33333333-33-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 2平衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要途徑平衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要途徑

28、 （1） 質(zhì)量平衡技術(shù)；質(zhì)量平衡技術(shù)； （2） 彈簧力平衡技術(shù)；彈簧力平衡技術(shù)； （3） 可控力平衡技術(shù)?？煽亓ζ胶饧夹g(shù)。 34343434-34-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 （1) 質(zhì)量平衡技術(shù)質(zhì)量平衡技術(shù) 通常采用平行四邊形機(jī)構(gòu)構(gòu)成平衡系統(tǒng)。通常采用平行四邊形機(jī)構(gòu)構(gòu)成平衡系統(tǒng)。其原理是在系統(tǒng)中增加一個(gè)質(zhì)量，與原構(gòu)件其原理是在系統(tǒng)中增加一個(gè)質(zhì)量，與原構(gòu)件的質(zhì)量形成一個(gè)力的平衡，該平衡系統(tǒng)不隨的質(zhì)量形成一個(gè)力的平衡，該平衡系統(tǒng)不隨機(jī)器人位姿的變化而失去平衡。機(jī)器人位姿的變化而失去平衡。35353535-35-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31

29、333m O GSVm0M 332222323mSVm O BmO Vm O Gm O O2223232m O Gm O OO Vm36363636-36-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/315.2傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)傳動(dòng)部件設(shè)計(jì) 37373737-37-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 用戶要求機(jī)器人速度高、加速度用戶要求機(jī)器人速度高、加速度(減速度減速度)特性特性好、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、精度高、承載能力大。這在很好、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、精度高、承載能力大。這在很大程度上決定于傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)的合理性和優(yōu)劣，大程度上決定于傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)的合理性和優(yōu)劣，所以，關(guān)節(jié)傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)是工業(yè)

30、機(jī)器人設(shè)計(jì)所以，關(guān)節(jié)傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)是工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一。的關(guān)鍵之一。5.2傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)傳動(dòng)部件設(shè)計(jì) 38383838-38-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31一、移動(dòng)關(guān)節(jié)導(dǎo)軌及傳動(dòng)關(guān)節(jié)軸承一、移動(dòng)關(guān)節(jié)導(dǎo)軌及傳動(dòng)關(guān)節(jié)軸承 (一一)移動(dòng)關(guān)節(jié)導(dǎo)軌移動(dòng)關(guān)節(jié)導(dǎo)軌 1工業(yè)機(jī)器人對移動(dòng)導(dǎo)軌的要求工業(yè)機(jī)器人對移動(dòng)導(dǎo)軌的要求 (1)間隙小或能消除間隙；間隙小或能消除間隙； (2)在垂直于運(yùn)動(dòng)方向上的剛度高；在垂直于運(yùn)動(dòng)方向上的剛度高； (3)摩擦系數(shù)低并不隨速度變化，摩擦系數(shù)低并不隨速度變化， (4)高阻尼；高阻尼； (5)移動(dòng)導(dǎo)軌和其輔助元件尺寸小、慣量低。移動(dòng)導(dǎo)軌和其輔助元件尺寸

31、小、慣量低。 39393939-39-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 移動(dòng)關(guān)節(jié)導(dǎo)軌有五種：移動(dòng)關(guān)節(jié)導(dǎo)軌有五種： (1)普通滑動(dòng)導(dǎo)軌普通滑動(dòng)導(dǎo)軌 (2)液壓動(dòng)壓滑動(dòng)導(dǎo)軌液壓動(dòng)壓滑動(dòng)導(dǎo)軌 (3)液壓靜壓滑動(dòng)導(dǎo)軌液壓靜壓滑動(dòng)導(dǎo)軌 (4)氣浮導(dǎo)軌氣浮導(dǎo)軌 (5) 滾動(dòng)導(dǎo)軌。滾動(dòng)導(dǎo)軌。 40404040-40-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 普通滑動(dòng)導(dǎo)軌、液壓動(dòng)壓滑動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)：普通滑動(dòng)導(dǎo)軌、液壓動(dòng)壓滑動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)： 具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低的優(yōu)點(diǎn)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低的優(yōu)點(diǎn) 但是它必須留有間隙以便潤滑，而機(jī)器人載荷但是它必須留有間隙以便潤滑，而機(jī)器人載荷的

32、大小和方向變化很快，間隙的存在又將會(huì)引的大小和方向變化很快，間隙的存在又將會(huì)引起坐標(biāo)位置的變化和有效載荷的變化；起坐標(biāo)位置的變化和有效載荷的變化； 另外這種導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)又隨著速度的變化另外這種導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)又隨著速度的變化而變化，在低速時(shí)，容易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象等缺點(diǎn)而變化，在低速時(shí)，容易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象等缺點(diǎn) 41414141-41-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 液壓靜壓滑動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)：液壓靜壓滑動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)： 靜壓導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生預(yù)載荷，能完全消除間隙，靜壓導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生預(yù)載荷，能完全消除間隙，具有高剛度、低摩擦、高阻尼等優(yōu)點(diǎn)，但是它具有高剛度、低摩擦、高阻尼等優(yōu)點(diǎn)，但是

33、它需要單獨(dú)的液壓系統(tǒng)和回收潤滑油的機(jī)構(gòu)。需要單獨(dú)的液壓系統(tǒng)和回收潤滑油的機(jī)構(gòu)。 42424242-42-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 氣浮導(dǎo)軌的特點(diǎn)：氣浮導(dǎo)軌的特點(diǎn)： 不需回收潤滑油的，但是它的剛度和阻尼較低，不需回收潤滑油的，但是它的剛度和阻尼較低，并且對制造精度和環(huán)境的空氣條件并且對制造精度和環(huán)境的空氣條件(過濾和干過濾和干燥燥)要求較高。要求較高。 43434343-43-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 滾動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)：滾動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)： 1）摩擦小，特別是不隨速）摩擦小，特別是不隨速度變化；度變化； 2）尺寸??；）尺寸?。?3）剛度高

34、，承載能力大；）剛度高，承載能力大； 4）精度和精度保持性高；）精度和精度保持性高； 5）潤滑簡單；）潤滑簡單； 6）容易制造成標(biāo)準(zhǔn)件；）容易制造成標(biāo)準(zhǔn)件； 7）滾動(dòng)導(dǎo)軌易加頂載，消）滾動(dòng)導(dǎo)軌易加頂載，消除間隙、增加剛度。除間隙、增加剛度。44444444-44-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 滾動(dòng)導(dǎo)軌在工業(yè)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)中也存在缺點(diǎn)：滾動(dòng)導(dǎo)軌在工業(yè)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)中也存在缺點(diǎn)： （1）阻尼低；）阻尼低； （2）對臟物比較敏感。）對臟物比較敏感。45454545-45-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 (二二)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)軸承 球軸承是機(jī)

35、器人和機(jī)械手結(jié)構(gòu)中最常用的軸承。球軸承是機(jī)器人和機(jī)械手結(jié)構(gòu)中最常用的軸承。它能承受徑向和軸向載荷，摩擦較小，對軸和它能承受徑向和軸向載荷，摩擦較小，對軸和軸承座的剛度不敏感。軸承座的剛度不敏感。 46464646-46-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31二、傳動(dòng)件的定位及消隙二、傳動(dòng)件的定位及消隙 (一一) 傳動(dòng)件的定位傳動(dòng)件的定位 目前常用的定位方法：目前常用的定位方法： 電氣開關(guān)定位電氣開關(guān)定位 機(jī)械擋塊定位機(jī)械擋塊定位 伺服定位伺服定位 47474747-47-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/311電氣開關(guān)定位電氣開關(guān)定位 電氣開關(guān)定位電氣開關(guān)定

36、位是利用電氣開關(guān)是利用電氣開關(guān)(有觸點(diǎn)或無有觸點(diǎn)或無觸點(diǎn)觸點(diǎn))作行程檢測元件，當(dāng)機(jī)械手運(yùn)行到定位作行程檢測元件，當(dāng)機(jī)械手運(yùn)行到定位點(diǎn)時(shí)，行程開關(guān)發(fā)信號，切斷動(dòng)力源或接通制點(diǎn)時(shí)，行程開關(guān)發(fā)信號，切斷動(dòng)力源或接通制動(dòng)器，從而使機(jī)械手運(yùn)行到定位點(diǎn)。動(dòng)器，從而使機(jī)械手運(yùn)行到定位點(diǎn)。 使用電氣開關(guān)定位的機(jī)械手其結(jié)構(gòu)簡單、工使用電氣開關(guān)定位的機(jī)械手其結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、維修方便，但由于受慣性力、油溫波作可靠、維修方便，但由于受慣性力、油溫波動(dòng)和電控系統(tǒng)誤差等因素的影響，重復(fù)定位精動(dòng)和電控系統(tǒng)誤差等因素的影響，重復(fù)定位精度比較低。度比較低。48484848-48-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016

37、/10/312機(jī)械擋塊定位機(jī)械擋塊定位 機(jī)械擋塊定位是在行程終點(diǎn)設(shè)置機(jī)械擋塊。機(jī)械擋塊定位是在行程終點(diǎn)設(shè)置機(jī)械擋塊。當(dāng)機(jī)械手減速運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)時(shí)緊靠擋塊而定位。當(dāng)機(jī)械手減速運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)時(shí)緊靠擋塊而定位。 若定位前緩沖較好、定位時(shí)驅(qū)動(dòng)壓力未撤除，若定位前緩沖較好、定位時(shí)驅(qū)動(dòng)壓力未撤除，在驅(qū)動(dòng)壓力下將運(yùn)動(dòng)件壓在機(jī)械擋塊上，或驅(qū)在驅(qū)動(dòng)壓力下將運(yùn)動(dòng)件壓在機(jī)械擋塊上，或驅(qū)動(dòng)壓力將活塞壓靠在缸蓋上就能達(dá)到較高的定動(dòng)壓力將活塞壓靠在缸蓋上就能達(dá)到較高的定位精度。位精度。 若定位時(shí)關(guān)閉驅(qū)動(dòng)油路、去掉驅(qū)動(dòng)壓力，機(jī)若定位時(shí)關(guān)閉驅(qū)動(dòng)油路、去掉驅(qū)動(dòng)壓力，機(jī)械手運(yùn)動(dòng)件不能緊靠在機(jī)械擋塊上，定位精度械手運(yùn)動(dòng)件不能緊靠在機(jī)械擋塊

38、上，定位精度就會(huì)減低，其減低的程度與定位前的緩沖效果就會(huì)減低，其減低的程度與定位前的緩沖效果和機(jī)械手的結(jié)構(gòu)剛性等因素有關(guān)。和機(jī)械手的結(jié)構(gòu)剛性等因素有關(guān)。 49494949-49-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/313伺服定位系統(tǒng)伺服定位系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)可以輸入指令控制位移的變化，從而可以輸入指令控制位移的變化，從而獲得良好的運(yùn)動(dòng)特性。它不僅適用于點(diǎn)位控制，獲得良好的運(yùn)動(dòng)特性。它不僅適用于點(diǎn)位控制，而且也適用于連續(xù)軌跡控制。而且也適用于連續(xù)軌跡控制。 開環(huán)伺服定位系統(tǒng)沒有行程檢測及反饋，是一開環(huán)伺服定位系統(tǒng)沒有行程檢測及反饋，是一種直接用脈沖頻率變化和脈沖數(shù)控制機(jī)器人速

39、種直接用脈沖頻率變化和脈沖數(shù)控制機(jī)器人速度和位移的定位方式。這種定位方式抗干擾能度和位移的定位方式。這種定位方式抗干擾能力差，定位精度較低。力差，定位精度較低。 閉環(huán)伺服定位系統(tǒng)具有反饋環(huán)節(jié)，其抗干擾能閉環(huán)伺服定位系統(tǒng)具有反饋環(huán)節(jié)，其抗干擾能力強(qiáng)，反應(yīng)速度快，容易實(shí)現(xiàn)任意點(diǎn)定位。力強(qiáng)，反應(yīng)速度快，容易實(shí)現(xiàn)任意點(diǎn)定位。 50505050-50-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 (二二)傳動(dòng)件的消隙傳動(dòng)件的消隙 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)存在有間隙、也叫側(cè)隙。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)存在有間隙、也叫側(cè)隙。 齒輪傳動(dòng)的側(cè)隙齒輪傳動(dòng)的側(cè)隙是指一對齒輪中一個(gè)齒輪固定是指一對齒輪中一個(gè)齒輪固定不動(dòng)，另一個(gè)齒輪能夠作

40、出的最大的角位移。不動(dòng)，另一個(gè)齒輪能夠作出的最大的角位移。 傳動(dòng)的間隙，影響了機(jī)器人的重復(fù)定位精度和傳動(dòng)的間隙，影響了機(jī)器人的重復(fù)定位精度和平穩(wěn)性。平穩(wěn)性。 對機(jī)器人控制系統(tǒng)來說對機(jī)器人控制系統(tǒng)來說，傳動(dòng)間隙導(dǎo)致顯著的，傳動(dòng)間隙導(dǎo)致顯著的非線性變化、振動(dòng)和不穩(wěn)定。非線性變化、振動(dòng)和不穩(wěn)定。 51515151-51-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 傳動(dòng)間隙產(chǎn)生的主要原因有：傳動(dòng)間隙產(chǎn)生的主要原因有： 由于制造及裝配誤差所產(chǎn)生的間隙；由于制造及裝配誤差所產(chǎn)生的間隙； 為適應(yīng)熱膨脹而特意留出的間隙。為適應(yīng)熱膨脹而特意留出的間隙。 消除傳動(dòng)間隙的主要途徑有：消除傳動(dòng)間隙的主要

41、途徑有： 提高制造和裝配精度；提高制造和裝配精度； 設(shè)計(jì)可調(diào)整傳動(dòng)間隙的機(jī)構(gòu)；設(shè)計(jì)可調(diào)整傳動(dòng)間隙的機(jī)構(gòu)； 設(shè)置彈性補(bǔ)償零件。設(shè)置彈性補(bǔ)償零件。 52525252-52-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/311.消隙齒輪消隙齒輪 消隙齒輪由具有相同齒輪參數(shù)的并只有一半齒消隙齒輪由具有相同齒輪參數(shù)的并只有一半齒寬的兩個(gè)薄齒輪組成，寬的兩個(gè)薄齒輪組成，利用彈簧的壓力使它們利用彈簧的壓力使它們與配對的齒輪兩側(cè)齒廓相接觸，與配對的齒輪兩側(cè)齒廓相接觸，完全消除了齒完全消除了齒側(cè)間隙。側(cè)間隙。53535353-53-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/311.消隙齒輪消隙齒

42、輪 圖圖(b)用螺釘用螺釘3將兩個(gè)薄齒輪將兩個(gè)薄齒輪1和和2連接在一起，連接在一起，代替代替(a)中的彈簧。中的彈簧。 54545454-54-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/312柔性齒輪消隙柔性齒輪消隙 圖（圖（a）所示為）所示為一種具有彈性一種具有彈性的柔性齒輪，的柔性齒輪，在裝配時(shí)對它在裝配時(shí)對它稍許加些預(yù)載稍許加些預(yù)載就能引起輪殼就能引起輪殼的變形從而的變形從而使每個(gè)輪齒的使每個(gè)輪齒的雙側(cè)齒廓都能雙側(cè)齒廓都能嚙合，消除了嚙合，消除了側(cè)隙。側(cè)隙。55555555-55-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/312柔性齒輪消隙柔性齒輪消隙 圖圖(b)所示

43、為所示為采用了徑向采用了徑向柔性齒輪，柔性齒輪，輪殼和齒圈輪殼和齒圈是剛性的，是剛性的，但與齒輪圈但與齒輪圈連接處具有連接處具有彈性。彈性。56565656-56-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/313偏心機(jī)構(gòu)消隙偏心機(jī)構(gòu)消隙 如圖所示的偏心機(jī)構(gòu)實(shí)際上是如圖所示的偏心機(jī)構(gòu)實(shí)際上是中心距調(diào)整機(jī)構(gòu)中心距調(diào)整機(jī)構(gòu)。特別是齒輪磨損等原因造成傳動(dòng)間隙增加時(shí)，特別是齒輪磨損等原因造成傳動(dòng)間隙增加時(shí)，最簡單的方法是調(diào)整中心距。最簡單的方法是調(diào)整中心距。 偏心消隙機(jī)構(gòu)偏心消隙機(jī)構(gòu) 57575757-57-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/314齒廓彈性覆層消隙齒廓彈性覆層

44、消隙 齒廓表面覆蓋有薄薄一層彈性很好的橡膠層，齒廓表面覆蓋有薄薄一層彈性很好的橡膠層，相嚙合的一對齒輪加以預(yù)載，可以完全消除嚙相嚙合的一對齒輪加以預(yù)載，可以完全消除嚙合側(cè)隙，如圖所示。合側(cè)隙，如圖所示。58585858-58-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31三、諧波傳動(dòng)三、諧波傳動(dòng) 機(jī)器人對減速器的要求如下：機(jī)器人對減速器的要求如下： (1)運(yùn)動(dòng)精度高，間隙小，以實(shí)現(xiàn)較高的重復(fù)運(yùn)動(dòng)精度高，間隙小，以實(shí)現(xiàn)較高的重復(fù)定位精度；定位精度； (2)回轉(zhuǎn)速度穩(wěn)定，無波動(dòng)，運(yùn)動(dòng)副間摩擦小，回轉(zhuǎn)速度穩(wěn)定，無波動(dòng)，運(yùn)動(dòng)副間摩擦小，效率高效率高; (3)體積小，重量輕，傳動(dòng)扭矩大。體積小

45、，重量輕，傳動(dòng)扭矩大。 59595959-59-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 減速器減速比減速器減速比n的選擇應(yīng)當(dāng)能最大限度地利用的選擇應(yīng)當(dāng)能最大限度地利用電機(jī)功率，即電機(jī)功率，即機(jī)械阻抗匹配。機(jī)械阻抗匹配。 工作臂的慣性矩工作臂的慣性矩 電機(jī)的慣性矩電機(jī)的慣性矩 三、諧波傳動(dòng)三、諧波傳動(dòng) /amnIIaImI60606060-60-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 從現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器人來看，所選的電機(jī)功率總從現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器人來看，所選的電機(jī)功率總是偏大，減速比也過大。是偏大，減速比也過大。 當(dāng)減速比大時(shí)，工作臂的慣性對電機(jī)影響小，當(dāng)減速比大時(shí)

46、，工作臂的慣性對電機(jī)影響小，但電機(jī)速度容易飽和；但電機(jī)速度容易飽和； 當(dāng)減速比小時(shí)，工作臂運(yùn)動(dòng)的反作用力對電機(jī)當(dāng)減速比小時(shí)，工作臂運(yùn)動(dòng)的反作用力對電機(jī)影響大，這需要進(jìn)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)計(jì)算。影響大，這需要進(jìn)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)計(jì)算。 常用的減速器是常用的減速器是行星齒輪機(jī)構(gòu)行星齒輪機(jī)構(gòu)和和諧波傳動(dòng)機(jī)構(gòu)諧波傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 61616161-61-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31圖圖5.35 行星齒輪傳動(dòng)行星齒輪傳動(dòng) 圖圖5.35所示為行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡圖。行星齒輪所示為行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡圖。行星齒輪傳動(dòng)尺寸小，慣量低；一級傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊；傳動(dòng)尺寸小，慣量低；一級傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊；

47、載荷分布在若干個(gè)行星齒輪上，內(nèi)齒輪也具有較載荷分布在若干個(gè)行星齒輪上，內(nèi)齒輪也具有較高的承載能力。高的承載能力。行星齒輪傳行星齒輪傳動(dòng)動(dòng)畫演示動(dòng)動(dòng)畫演示62626262-62-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31圖圖5.36 諧波傳動(dòng)諧波傳動(dòng) 1剛輪；剛輪；2剛輪內(nèi)齒圈；剛輪內(nèi)齒圈；3輸入軸；輸入軸；4諧波發(fā)生器；諧波發(fā)生器；5軸；軸；6柔輪；柔輪；7柔輪齒圈柔輪齒圈 諧波發(fā)生器是在橢圓型凸輪的外周嵌入薄壁軸承制成諧波發(fā)生器是在橢圓型凸輪的外周嵌入薄壁軸承制成的部件。軸承內(nèi)圈固定在凸輪上，外圈依靠鋼球發(fā)生彈的部件。軸承內(nèi)圈固定在凸輪上，外圈依靠鋼球發(fā)生彈性變形，一般與輸入軸

48、相連。性變形，一般與輸入軸相連。三、諧波傳動(dòng)三、諧波傳動(dòng) 63636363-63-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31圖圖5.36 諧波傳動(dòng)諧波傳動(dòng) 1剛輪；剛輪；2剛輪內(nèi)齒圈；剛輪內(nèi)齒圈；3輸入軸；輸入軸；4諧波發(fā)生器；諧波發(fā)生器；5軸；軸；6柔輪；柔輪；7柔輪齒圈柔輪齒圈 柔輪是杯狀薄壁金屬彈性體，杯口外圓切有齒，底部柔輪是杯狀薄壁金屬彈性體，杯口外圓切有齒，底部稱為柔輪底，用來與輸出軸相連。稱為柔輪底，用來與輸出軸相連。三、諧波傳動(dòng)三、諧波傳動(dòng) 64646464-64-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31圖圖5.36 諧波傳動(dòng)諧波傳動(dòng) 1剛輪；剛輪

49、；2剛輪內(nèi)齒圈；剛輪內(nèi)齒圈；3輸入軸；輸入軸；4諧波發(fā)生器；諧波發(fā)生器；5軸；軸；6柔輪；柔輪；7柔輪齒圈柔輪齒圈 工作原理：工作原理：由于諧波發(fā)生器由于諧波發(fā)生器4的轉(zhuǎn)動(dòng)使柔輪的轉(zhuǎn)動(dòng)使柔輪6上的柔輪齒上的柔輪齒圈圈7與剛輪與剛輪1上的剛輪內(nèi)齒圈上的剛輪內(nèi)齒圈2相嚙合。輸入軸為相嚙合。輸入軸為3，如果，如果剛輪剛輪1固定，則軸固定，則軸5為輸出軸；如果軸為輸出軸；如果軸5固定，則剛輪固定，則剛輪1的的軸為輸出軸。軸為輸出軸。 諧波傳動(dòng)諧波傳動(dòng)演示演示65656565-65-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 如果剛輪如果剛輪1不轉(zhuǎn)動(dòng)不轉(zhuǎn)動(dòng)( )，諧波發(fā)生器，諧波發(fā)生器 為

50、輸入，為輸入，柔輪軸柔輪軸 為輸出，速比為為輸出，速比為 式中：負(fù)號表示柔輪向諧波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)方向的反向旋式中：負(fù)號表示柔輪向諧波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)方向的反向旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。 代表輸入、輸出軸的角速度；代表輸入、輸出軸的角速度； 為剛輪為剛輪(圓形花鍵圓形花鍵輪輪)內(nèi)齒圈內(nèi)齒圈2的齒數(shù)，的齒數(shù)， 為柔輪齒圈為柔輪齒圈7的齒數(shù)。的齒數(shù)。 10353735527ZiZZ 2Z7Z三、諧波傳動(dòng)三、諧波傳動(dòng) 66666666-66-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 如果柔輪如果柔輪6靜止不轉(zhuǎn)動(dòng)靜止不轉(zhuǎn)動(dòng)( )，諧波發(fā)生器，諧波發(fā)生器 為為 輸入，則剛輪輸入，則剛輪(圓形花鍵輪圓形花鍵輪)1的軸

51、的軸 為為輸出，速比為輸出，速比為503()1()3231127ZiZZ三、諧波傳動(dòng)三、諧波傳動(dòng) 67676767-67-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 諧波傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：諧波傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是： 尺寸小，慣量低；尺寸小，慣量低； 因?yàn)檎`差均布在多個(gè)嚙合點(diǎn)上，傳動(dòng)精度高；因?yàn)檎`差均布在多個(gè)嚙合點(diǎn)上，傳動(dòng)精度高； 因?yàn)榧宇A(yù)載嚙合，傳動(dòng)側(cè)隙非常?。灰?yàn)榧宇A(yù)載嚙合，傳動(dòng)側(cè)隙非常小； 因?yàn)槎帻X嚙合，傳動(dòng)具有高阻尼特性。因?yàn)槎帻X嚙合，傳動(dòng)具有高阻尼特性。三、諧波傳動(dòng)三、諧波傳動(dòng) 68686868-68-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 諧波傳動(dòng)的缺點(diǎn)是：諧波傳

52、動(dòng)的缺點(diǎn)是： 柔輪的疲勞問題；柔輪的疲勞問題； 扭轉(zhuǎn)剛度低；扭轉(zhuǎn)剛度低； 以輸入軸速度以輸入軸速度2、4、6倍的嚙合頻率產(chǎn)生振倍的嚙合頻率產(chǎn)生振動(dòng)；動(dòng)； 諧波傳動(dòng)與行星傳動(dòng)相比具有較小的傳動(dòng)間諧波傳動(dòng)與行星傳動(dòng)相比具有較小的傳動(dòng)間隙和較輕的重量，但是剛度比行星減速器差。隙和較輕的重量，但是剛度比行星減速器差。69696969-69-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 例：有一諧波齒輪傳動(dòng)，鋼輪齒數(shù)為例：有一諧波齒輪傳動(dòng)，鋼輪齒數(shù)為200，柔，柔輪齒數(shù)為輪齒數(shù)為198，剛輪固定，柔輪輸出，求該諧，剛輪固定，柔輪輸出，求該諧波傳動(dòng)的傳動(dòng)比。波傳動(dòng)的傳動(dòng)比。70707070-7

53、0-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 課堂練習(xí)：有一諧波齒輪傳動(dòng)，鋼輪齒數(shù)為課堂練習(xí)：有一諧波齒輪傳動(dòng)，鋼輪齒數(shù)為200，柔輪齒數(shù)為，柔輪齒數(shù)為198，柔輪固定，剛輪輸出，柔輪固定，剛輪輸出，求該諧波傳動(dòng)的傳動(dòng)比。求該諧波傳動(dòng)的傳動(dòng)比。71717171-71-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31四、絲杠螺母副及滾珠絲杠傳動(dòng)四、絲杠螺母副及滾珠絲杠傳動(dòng) 滑動(dòng)式絲杠螺母機(jī)構(gòu)滑動(dòng)式絲杠螺母機(jī)構(gòu)是連續(xù)的面接觸，傳是連續(xù)的面接觸，傳動(dòng)中不會(huì)產(chǎn)生沖擊，傳動(dòng)平穩(wěn)，無噪聲，并且動(dòng)中不會(huì)產(chǎn)生沖擊，傳動(dòng)平穩(wěn)，無噪聲，并且能自鎖。因絲杠的螺旋升角較小，所以用較小能自鎖。因

54、絲杠的螺旋升角較小，所以用較小的驅(qū)動(dòng)力矩可獲得較大的牽引力。的驅(qū)動(dòng)力矩可獲得較大的牽引力。 絲杠螺母螺旋面之間的摩擦為滑動(dòng)摩擦，絲杠螺母螺旋面之間的摩擦為滑動(dòng)摩擦，故傳動(dòng)效率低。故傳動(dòng)效率低。 滾珠絲杠滾珠絲杠傳動(dòng)效率高，而且傳動(dòng)精度和定傳動(dòng)效率高，而且傳動(dòng)精度和定位精度均很高，傳動(dòng)時(shí)靈敏度和平穩(wěn)性好。由位精度均很高，傳動(dòng)時(shí)靈敏度和平穩(wěn)性好。由于磨損小，滾珠絲桿的使用壽命比較長，但成于磨損小，滾珠絲桿的使用壽命比較長，但成本較高。本較高。72727272-72-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 圖圖5.38為為滾珠絲杠的基本組成滾珠絲杠的基本組成：導(dǎo)向槽：導(dǎo)向槽4連接連

55、接螺母的第一圈和最后一圈，使其形成滾動(dòng)體可螺母的第一圈和最后一圈，使其形成滾動(dòng)體可以連續(xù)循環(huán)的導(dǎo)槽。以連續(xù)循環(huán)的導(dǎo)槽。圖圖5.38 滾珠絲杠的基本組成滾珠絲杠的基本組成1絲杠；絲杠；2螺母；螺母；3滾珠；滾珠；4導(dǎo)向槽導(dǎo)向槽滾珠絲杠演示滾珠絲杠演示73737373-73-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31圖圖5.39 絲杠螺母傳動(dòng)的手臂升降機(jī)構(gòu)絲杠螺母傳動(dòng)的手臂升降機(jī)構(gòu)圖圖5.39所示為所示為采用絲采用絲杠螺母傳動(dòng)的手臂升杠螺母傳動(dòng)的手臂升降機(jī)構(gòu)。降機(jī)構(gòu)。由電動(dòng)機(jī)由電動(dòng)機(jī)1帶動(dòng)蝸桿帶動(dòng)蝸桿2使蝸輪使蝸輪5回回轉(zhuǎn)，依靠蝸輪內(nèi)孔的轉(zhuǎn)，依靠蝸輪內(nèi)孔的螺紋帶動(dòng)絲杠螺紋帶動(dòng)絲杠4作

56、升作升降運(yùn)動(dòng)。為了防止絲降運(yùn)動(dòng)。為了防止絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)，在絲杠上杠的轉(zhuǎn)動(dòng)，在絲杠上端銑有花鍵與固定在端銑有花鍵與固定在箱體箱體6上的花鍵套上的花鍵套7組組成導(dǎo)向裝置。成導(dǎo)向裝置。1電動(dòng)機(jī)；電動(dòng)機(jī)；2蝸桿；蝸桿；3臂架；臂架；4絲杠；絲杠；5蝸蝸輪；輪；6箱體；箱體；7花鍵套花鍵套74747474-74-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31五、其他傳動(dòng)五、其他傳動(dòng) 1.活塞缸和齒輪齒條機(jī)構(gòu)活塞缸和齒輪齒條機(jī)構(gòu) 齒輪齒條機(jī)構(gòu)是通過齒條的往復(fù)移動(dòng)，帶動(dòng)與齒輪齒條機(jī)構(gòu)是通過齒條的往復(fù)移動(dòng)，帶動(dòng)與手臂連接的齒輪作往復(fù)回轉(zhuǎn)，即實(shí)現(xiàn)手臂的回手臂連接的齒輪作往復(fù)回轉(zhuǎn)，即實(shí)現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)運(yùn)

57、動(dòng)。75757575-75-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/311.活塞缸和齒輪齒條機(jī)構(gòu)活塞缸和齒輪齒條機(jī)構(gòu) 圖所示為圖所示為手臂作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的手臂作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)?；钊透變汕环謩e進(jìn)活塞油缸兩腔分別進(jìn)壓力油推動(dòng)齒條活塞作往復(fù)壓力油推動(dòng)齒條活塞作往復(fù)移動(dòng)，與齒條嚙合的齒輪即移動(dòng)，與齒條嚙合的齒輪即作往復(fù)回轉(zhuǎn)。由于齒輪與手作往復(fù)回轉(zhuǎn)。由于齒輪與手臂固聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)手臂的回臂固聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 76767676-76-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/31 圖所示為圖所示為氣壓傳動(dòng)的齒輪齒條式增倍機(jī)構(gòu)的手臂結(jié)氣壓傳動(dòng)的齒輪齒條式增倍機(jī)構(gòu)的

58、手臂結(jié)構(gòu)。構(gòu)?；钊麠U活塞桿3左移時(shí)，與活塞桿左移時(shí)，與活塞桿3相聯(lián)接的齒輪相聯(lián)接的齒輪2也左移，也左移，并使運(yùn)動(dòng)齒條并使運(yùn)動(dòng)齒條l一起左移，由于齒輪一起左移，由于齒輪2與固定齒條相嚙合，因與固定齒條相嚙合，因而齒輪而齒輪2在移動(dòng)的同時(shí)又在固定齒條上滾動(dòng)，并將此運(yùn)動(dòng)在移動(dòng)的同時(shí)又在固定齒條上滾動(dòng)，并將此運(yùn)動(dòng)傳給傳給1，從而使，從而使1又向左移動(dòng)一距離。因手臂固聯(lián)于齒條又向左移動(dòng)一距離。因手臂固聯(lián)于齒條1上，上，所以手臂的行程和速度均為活塞桿所以手臂的行程和速度均為活塞桿3的行程和速度的兩倍。的行程和速度的兩倍。 圖圖5.46 氣缸和齒輪齒條增倍手臂機(jī)構(gòu)氣缸和齒輪齒條增倍手臂機(jī)構(gòu)1運(yùn)動(dòng)齒條；運(yùn)動(dòng)齒

59、條；2齒輪；齒輪；3活塞桿活塞桿77777777-77-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/312帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng) 1) 同步帶傳動(dòng)同步帶傳動(dòng) 同步帶的傳動(dòng)面上有與帶輪嚙合的梯形齒。同同步帶的傳動(dòng)面上有與帶輪嚙合的梯形齒。同步帶傳動(dòng)時(shí)無滑動(dòng)，初始張力小，被動(dòng)軸的軸步帶傳動(dòng)時(shí)無滑動(dòng)，初始張力小，被動(dòng)軸的軸承不易過載。因無滑動(dòng)，它除了用做動(dòng)力傳動(dòng)承不易過載。因無滑動(dòng)，它除了用做動(dòng)力傳動(dòng)外還適用于定位。外還適用于定位。 圖圖5.40 同步帶形狀同步帶形狀 78787878-78-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/312) 滾子鏈傳動(dòng)滾子鏈傳動(dòng) 滾子鏈傳動(dòng)

60、屬于比較完善的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，由于噪滾子鏈傳動(dòng)屬于比較完善的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，由于噪聲小，效率高，因此得到了廣泛的應(yīng)用。聲小，效率高，因此得到了廣泛的應(yīng)用。 但是，高速運(yùn)動(dòng)時(shí)滾子與鏈輪之間的碰撞會(huì)產(chǎn)但是，高速運(yùn)動(dòng)時(shí)滾子與鏈輪之間的碰撞會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲和振動(dòng)，只有在低速時(shí)才能得到生較大的噪聲和振動(dòng)，只有在低速時(shí)才能得到滿意的效果。滿意的效果。79797979-79-工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)2016/10/313繩傳動(dòng)與鋼帶傳動(dòng)繩傳動(dòng)與鋼帶傳動(dòng) 1) 繩傳動(dòng)繩傳動(dòng) 繩傳動(dòng)廣泛應(yīng)用于機(jī)器人的手爪開合傳動(dòng)，特繩傳動(dòng)廣泛應(yīng)用于機(jī)器人的手爪開合傳動(dòng)，特別適合有限行程的運(yùn)動(dòng)傳遞。別適合有限行程的運(yùn)動(dòng)傳遞。 繩