第二章 機(jī)械結(jié)構(gòu)

1、第二章 機(jī)器人本體的機(jī)械結(jié)構(gòu)第一節(jié) 機(jī)器人的組成和分類 第二節(jié) 機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)第三節(jié) 機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng) 第四節(jié) 機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)第一節(jié) 機(jī)器人的組成和分類 大多數(shù)的機(jī)器人有四個(gè)共同的主要部件：（1）機(jī)械部分 機(jī)械部分是由關(guān)節(jié)連在一起的許多機(jī)械連桿的集合體而形成的開環(huán)運(yùn)動(dòng)學(xué)鏈系。（2）驅(qū)動(dòng)源 使各種機(jī)械部件產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的裝置為驅(qū)動(dòng)部件，驅(qū)動(dòng)源可以是氣動(dòng)的、液壓的或電動(dòng)的， 一、機(jī)器人的組成（3）一個(gè)或多個(gè)傳感器 傳感器是將有關(guān)機(jī)械部件的內(nèi)部信息和外部信息傳遞給機(jī)器人的控制器。（4）控制器 控制器通過獲取的信息確定機(jī)械部件各部分的正確運(yùn)行軌跡、速度、位置和外部環(huán)境，使機(jī)械部件的各部分按預(yù)定

2、程序在規(guī)定的時(shí)間開始和結(jié)束動(dòng)作。二、機(jī)器人的分類 1.按機(jī)器人的控制方式分類（1）非伺服機(jī)器人 （2）伺服控制機(jī)器人 非伺服機(jī)器人按照預(yù)先編好的程序順序進(jìn)行工作，使用限位開關(guān)、制動(dòng)器、插銷板和定序器來控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。 伺服控制機(jī)器人通過傳感器取得的反饋信號(hào)與來自給定裝置的綜合信號(hào)比較后，得到誤差信號(hào)，經(jīng)過放大后用以激發(fā)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)裝置，進(jìn)而帶動(dòng)手部執(zhí)行裝置以一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)，到達(dá)規(guī)定的位置或速度等，這是一個(gè)反饋控制系統(tǒng)。 2.按機(jī)器人結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系特點(diǎn)方式分類（1）直角坐標(biāo)型 （2）圓柱坐標(biāo)型（3） 極坐標(biāo)型 （4） 多關(guān)節(jié)型四種坐標(biāo)型機(jī)器人的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖（1）直角坐標(biāo)型 （2）圓柱坐標(biāo)型 （3）極坐標(biāo)

3、型 （4）關(guān)節(jié)型第二節(jié) 機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)1自由度 自由度是指描述物體運(yùn)動(dòng)所需要的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)。 2工作空間 機(jī)器人的工作空間是指機(jī)器人手臂或手部安裝點(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。 3工作速度 機(jī)器人在工作載荷條件下、勻速運(yùn)動(dòng)過程中，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。4工作載荷 機(jī)器人在規(guī)定的性能范圍內(nèi)，機(jī)械接口處能承受的最大負(fù)載量（包括手部）。用質(zhì)量、力矩、慣性矩來表示。5控制方式 機(jī)器人用于控制軸的方式，是伺服還是非伺服，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)。6驅(qū)動(dòng)方式 指關(guān)節(jié)執(zhí)行器的動(dòng)力源。7精度、重復(fù)精度和分辨率 精度、重復(fù)精

4、度和分辨率用來定義機(jī)器人手部的定位能力。 一臺(tái)持重30kg，供搬運(yùn)、檢測(cè)、裝配用的圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人，這臺(tái)機(jī)器人的主要技術(shù)指標(biāo)如下：sradAsradAsmmmmAsmmmmAsradA/05. 1190/10. 2360/1200500/600500/10. 230005043201自由度：共有三個(gè)基本關(guān)節(jié)1，2，3和兩個(gè)選用關(guān)節(jié)4，5；工作范圍：見左圖所示；關(guān)節(jié)移動(dòng)范圍及速度：重復(fù)定位誤差：0.05mm控制方式：五軸同時(shí)可控，點(diǎn)位控制；持重（最大伸長(zhǎng)、最高速度下）：30kg驅(qū)動(dòng)方式：三個(gè)基本關(guān)節(jié)由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并采用增量式角位移檢測(cè)裝置；第三節(jié) 機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)一、機(jī)器人機(jī)械結(jié)

5、構(gòu)的組成1、手部結(jié)構(gòu)2、手腕結(jié)構(gòu)3、臂部結(jié)構(gòu)4、機(jī)身結(jié)構(gòu)二、機(jī)器人機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)1.手臂和本體的運(yùn)動(dòng)（1）垂直移動(dòng) 指機(jī)器人手臂的上下運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)通常采用液壓缸機(jī)構(gòu)或其他垂直升降機(jī)構(gòu)來完成，也可以通過調(diào)整整個(gè)機(jī)器人機(jī)身在垂直方向上的安裝位置來實(shí)現(xiàn)。（2）徑向移動(dòng) 是手臂的伸縮運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人手臂的伸縮使其手臂的工作長(zhǎng)度發(fā)生變化。在圓柱坐標(biāo)式結(jié)構(gòu)中，手臂的最大工作長(zhǎng)度決定其末端所能達(dá)到的圓柱表面直徑。（3）回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 指機(jī)器人繞鉛垂軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)決定了機(jī)器人能手臂所能到達(dá)的角位置。2.手腕的運(yùn)動(dòng) (1)手腕旋轉(zhuǎn) 手腕繞小臂軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)。有些機(jī)器人限制其手腕轉(zhuǎn)動(dòng)角度小于360度。另一些機(jī)器人則僅僅受到控

6、制電纜纏繞圈數(shù)的限制，手腕可以轉(zhuǎn)幾圈。 (2)手腕彎曲 指手腕的上下擺動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)也稱為俯仰。 (3)手腕側(cè)擺 指機(jī)器人手腕的水平擺動(dòng)。手腕的旋轉(zhuǎn)和俯仰兩種運(yùn)動(dòng)結(jié)合起來可以構(gòu)成側(cè)擺運(yùn)動(dòng)，通常機(jī)器人的側(cè)擺運(yùn)動(dòng)由一個(gè)單獨(dú)的關(guān)節(jié)提供。三、機(jī)身和臂部機(jī)構(gòu) 常用的機(jī)身結(jié)構(gòu)有：（1）升降回轉(zhuǎn)型機(jī)身結(jié)構(gòu)；（2）俯仰型機(jī)身結(jié)構(gòu)；（3）直移型機(jī)身結(jié)構(gòu)；（4）類人機(jī)器人機(jī)身結(jié)構(gòu)。 機(jī)身是直接連接、支承和傳動(dòng)手臂及行走機(jī)構(gòu)的部件。 2.臂部結(jié)構(gòu) 手臂部件（簡(jiǎn)稱臂部）是機(jī)器人的主要執(zhí)行部件，它的作用是支承腕部和手部，并帶動(dòng)它們?cè)诳臻g運(yùn)動(dòng)。 根據(jù)臂部的運(yùn)動(dòng)和布局、驅(qū)動(dòng)方式、傳動(dòng)和導(dǎo)向裝置的不同，可分為： （1）伸縮型臂

7、部結(jié)構(gòu)； （2）轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮型臂部結(jié)構(gòu)； （3）屈伸型臂部結(jié)構(gòu)以及; （4）其他專用的機(jī)械傳動(dòng)臂部結(jié)構(gòu)。3.機(jī)身和臂部的配置型式 機(jī)身和臂部的配置形式基本上反映了機(jī)器人的總體布局。 （1）橫梁式 單臂懸掛式 雙臂懸掛式（2）立柱式 單臂式 雙臂式（3）機(jī)座式 單臂回轉(zhuǎn)式 雙臂回轉(zhuǎn)式 多臂回轉(zhuǎn)式（4）屈伸式 平面屈伸型 空間屈伸型四、手腕結(jié)構(gòu) 手腕是連接手臂和手部的結(jié)構(gòu)部件，它的主要作用是確定手部的作業(yè)方向。多數(shù)將腕部結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部分安排在小臂上。 要確定手部的作業(yè)方向，一般需要三個(gè)自由度，這三個(gè)回轉(zhuǎn)方向?yàn)椋?(1) 臂轉(zhuǎn)：繞小臂軸線方向的旋轉(zhuǎn)。 (2)手轉(zhuǎn)：使手部繞自身的軸線方向旋轉(zhuǎn)。 (3)腕擺：

8、使手部相對(duì)于臂進(jìn)行擺動(dòng)。 手腕結(jié)構(gòu)多為上述三個(gè)回轉(zhuǎn)方式的組合，組合的方式可以有多種形式，常用的手腕組合的方式臂轉(zhuǎn)、腕擺、手轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu) 臂轉(zhuǎn)、雙腕擺、手轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)五、手部機(jī)構(gòu) 機(jī)器人的手部是最重要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從功能和形態(tài)上看，它可分為工業(yè)機(jī)器人的手部和仿人機(jī)器人的手部。 工業(yè)機(jī)器人常用的手部按其握持原理可以分為:(1)夾持類(2)吸附類 1.夾持類 (1)夾鉗式 手指1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2 驅(qū)動(dòng)裝置3 支架41）手指 指端的形狀 V型指 平面指 尖指 特形指 指面型式 根據(jù)工件形狀、大小及其被夾持部位材質(zhì)軟硬、表面性質(zhì)等的不同，手指的指面有光滑指面、齒型指面和柔性指面三種形式。 對(duì)于夾鉗式手部，其手指材料可選用

9、一般碳素鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼。為使手指經(jīng)久耐用，指面可鑲嵌硬質(zhì)合金；高溫作業(yè)的手指，可選用耐熱鋼；在腐蝕性氣體環(huán)境下工作的手指，可鍍鉻或進(jìn)行搪瓷處理，也可選用耐腐蝕的玻璃鋼或聚四氟乙烯。手指的材料 2）手部的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)斜楔杠桿式 滑槽式杠桿回轉(zhuǎn)型 雙支點(diǎn)連桿杠桿式 齒條齒輪杠桿式 回轉(zhuǎn)型傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 平移型傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 四連桿機(jī)構(gòu)平移型手部 直線平移型手部結(jié)構(gòu)（2）鉤托式手部 鉤托式手部是不靠夾緊力來夾持工件，而是利用手指對(duì)工件鉤、托、捧等動(dòng)作來托持工件。 無(wú)驅(qū)動(dòng)裝置 有驅(qū)動(dòng)裝置（3）彈簧式手部 彈簧式手部靠彈簧力的作用將工件夾緊，手部不需要專用的驅(qū)動(dòng)裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只適于夾持輕小工件。彈簧式手

10、部 2.吸附類 吸附式手部靠吸附式取料。根據(jù)吸附力的不同有氣吸附和磁吸附二種。吸附式手部適應(yīng)于大平面、易碎、微小的物體，因此使用面也較大。（1）氣吸式 氣吸式手部是工業(yè)機(jī)器人常用的一種吸持工件的裝置。它由吸盤、吸盤架及進(jìn)排氣系統(tǒng)組成，氣吸式手部是利用吸盤內(nèi)的壓力與大氣壓之間的壓力差而工作的。按形成壓力差的方法，可分為真空氣吸、氣流負(fù)壓氣吸、擠壓排氣負(fù)壓氣吸三種。真空氣吸吸附手部 氣流負(fù)壓吸附手部 擠壓排氣式手部氣吸式手部 氣吸式手部具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、使用方便可靠等優(yōu)點(diǎn)。廣泛用于非金屬材料或不可有剩磁的材料的吸附。 氣吸式手部的另一個(gè)特點(diǎn)是對(duì)工件表面沒有損傷，且對(duì)被吸持工件預(yù)定的位置精度要求

11、不高；但要求工件上與吸盤接觸部位光滑平整、清潔，被吸工件材質(zhì)致密，沒有透氣空隙。（2）磁吸式 磁吸式手部是利用永久磁鐵或電磁鐵通電后產(chǎn)生的磁力來吸附材料工件的，應(yīng)用較廣。磁吸式手部不會(huì)破壞被吸件表面質(zhì)量。磁吸式手部比氣吸式手部?jī)?yōu)越的方面是：有較大的單位面積吸力，對(duì)工件表面光潔度及通孔、溝槽等無(wú)特殊要求。磁吸式手部的不足之處是：被吸工件存在剩磁，吸附頭上常吸附磁性屑（如鐵屑等），影響正常工作。因此對(duì)那些不允許有剩磁的零件要禁止使用。對(duì)鋼、鐵等材料制品，溫度超過723就會(huì)失去磁性，故在高溫下無(wú)法使用磁吸式手部。磁吸式手部按磁力來源可分為永久磁鐵手部和電磁鐵手部。電磁鐵手部由于供電不同又可分為交流電

12、磁鐵和直流電磁鐵手部。3.仿人機(jī)器人的手部 目前，大部分工業(yè)機(jī)器人的手部只有2個(gè)手指，而且手指上一般沒有關(guān)節(jié)。因此取料不能適應(yīng)物體外形的變化，不能使物體表面承受比較均勻的夾持力，因此無(wú)法滿足對(duì)復(fù)雜形狀、不同材質(zhì)的物體實(shí)施夾持和操作。 為了提高機(jī)器人手部和手腕的操作能力、靈活性和快速反應(yīng)能力，使機(jī)器人能像人手一樣進(jìn)行各種復(fù)雜的作業(yè)，如裝配作業(yè)、維修作業(yè)設(shè)備操作等，就必須有一個(gè)運(yùn)動(dòng)靈活、動(dòng)作多樣的靈巧手，即仿人手。 仿人手 多關(guān)節(jié)柔性手 三指靈巧手 四指靈巧手六、行走機(jī)構(gòu) 行走機(jī)構(gòu)是由驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、位置檢測(cè)元件、傳感器、電纜及管路等組成。它一方面支承機(jī)器人的機(jī)身、臂部和手部，另一方面還根據(jù)工

13、作任務(wù)的要求，帶動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)在更廣闊的空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)。 一般而言,行走機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)主要有: (1)車輪式行走機(jī)構(gòu) (2)履帶式行走機(jī)構(gòu) (3)和足式行走機(jī)構(gòu) 此外，還有步進(jìn)式行走機(jī)構(gòu)、蠕動(dòng)式行走機(jī)構(gòu)、混合式行走機(jī)構(gòu)和蛇行式行走機(jī)構(gòu)等，以適合于各種特別的場(chǎng)合。1.車輪式行走機(jī)構(gòu) 輪式行走機(jī)器人是機(jī)器人中應(yīng)用最多的一種機(jī)器人,在相對(duì)平坦的地面上，用車輪移動(dòng)方式行走是相當(dāng)優(yōu)越的。（1）車輪的形式車輪的形狀或結(jié)構(gòu)形式取決于地面的性質(zhì)和車輛的承載能力。充氣球輪 半球形輪 傳統(tǒng)車輪 無(wú)緣輪( 用于沙丘地形) （用于火星表面移動(dòng)） （用于平坦的堅(jiān)硬路面） (用來爬越階梯及水田中)（2）車輪的配置和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)兩

14、后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng) 前輪驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向 后輪差動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向 后輪分散驅(qū)動(dòng) 四輪同步轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)3輪車輪的配置4輪車輪的配置（3）越障輪式機(jī)構(gòu) 普通車輪行走機(jī)構(gòu)對(duì)崎嶇不平地面適應(yīng)性很差，為了提高輪式車輛的地面適應(yīng)能力，研究了越障輪式機(jī)構(gòu)。三小輪式上下臺(tái)階的車輪機(jī)構(gòu)多節(jié)車輪式結(jié)構(gòu)2.履帶式行走機(jī)構(gòu) 履帶式行走機(jī)構(gòu)適合于未加工的天然路面行走，它是輪式行走機(jī)構(gòu)的拓展，履帶本身起著給車輪連續(xù)鋪路的作用。 履帶行走機(jī)構(gòu)與輪式行走機(jī)構(gòu)相比，有如下特點(diǎn)： （1）支承面積大，接地比壓小。適合于松軟或泥濘場(chǎng)地進(jìn)行作業(yè)，下陷度小，滾動(dòng)阻力小。 （2）越野機(jī)動(dòng)性好，爬坡、越溝等性能均優(yōu)于輪式行走機(jī)構(gòu) （3）履帶支承面上有履齒，不易打

15、滑，牽引附著性能好，有利于發(fā)揮較大的牽引力； （4）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大，運(yùn)動(dòng)慣性大，減振功能差，零件易損壞。（1）履帶行走機(jī)構(gòu)的組成n履帶、n驅(qū)動(dòng)鏈輪n支重輪n托帶輪n張緊輪形狀一：驅(qū)動(dòng)輪及導(dǎo)向輪兼作支承輪，增大支承地面面積，改善了穩(wěn)定性，此時(shí)驅(qū)動(dòng)輪和導(dǎo)向輪只微量高于地面。形狀二：不作支承輪的驅(qū)動(dòng)輪與導(dǎo)向輪裝得高于地面，鏈條引入引出時(shí)角度達(dá)50度，其好處是適合于穿越障礙，另外因?yàn)闇p少了泥土夾入引起的磨損和失效，可以提高驅(qū)動(dòng)輪和導(dǎo)向輪的壽命。形狀一 形狀二（2）履帶行走機(jī)構(gòu)的形狀（3）獨(dú)特的履帶行走機(jī)構(gòu)1）形狀可變履帶行走機(jī)構(gòu) 形狀可變履帶行走機(jī)構(gòu)2）位置可變履帶行走機(jī)構(gòu) 變位履帶移動(dòng)機(jī)構(gòu) 3.足

16、式行走機(jī)構(gòu) 足式行走對(duì)崎嶇路面具有很好的適應(yīng)能力，足式運(yùn)動(dòng)方式的立足點(diǎn)是離散的點(diǎn)，可以在可能到達(dá)的地面上選擇最優(yōu)的支撐點(diǎn)，而輪式和履帶行走工具必須面臨最壞的地形上的幾乎所有點(diǎn)；足式運(yùn)動(dòng)方式還具有主動(dòng)隔振能力，盡管地面高低不平,機(jī)身的運(yùn)動(dòng)仍然可以相當(dāng)平穩(wěn)；足式行走在不平地面和松軟地面上的運(yùn)動(dòng)速度較高，能耗較少。（1）足的數(shù)目 單足跳躍機(jī)器人 雙足機(jī)器人 三足機(jī)器人 四足機(jī)器人 六足機(jī)器人 不同足數(shù)對(duì)行走能力的評(píng)價(jià) 足數(shù) 評(píng)價(jià)指標(biāo) 12345678保持穩(wěn)定姿態(tài)的能力無(wú) 無(wú) 好最好最好最好最好最好靜態(tài)穩(wěn)定行走的能力無(wú) 無(wú) 無(wú) 好最好最好最好最好高速靜穩(wěn)定行走能力無(wú) 無(wú) 無(wú) 有 好最好最好最好動(dòng)態(tài)穩(wěn)定

17、行走的能力有 有最好最好最好好好好用自由度數(shù)衡量的機(jī)械結(jié)構(gòu)之簡(jiǎn)單性最好最好好 好 好有有有（2）足的配置正向?qū)ΨQ分布 前后向?qū)ΨQ分布 足的主平面的安排哺乳動(dòng)物形 爬行動(dòng)物 昆蟲形足的幾何構(gòu)型內(nèi)側(cè)相對(duì)彎曲 外側(cè)相對(duì)彎曲 同側(cè)彎曲 足的相對(duì)方位第四節(jié) 機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 一、驅(qū)動(dòng)方式 機(jī)器人關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)方式有： （1）液壓式 （2）氣動(dòng)式 （3）電動(dòng)式。 1.液壓驅(qū)動(dòng) 機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用液壓驅(qū)動(dòng)，有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： 1）液壓容易達(dá)到較高的單位面積壓力（常用油壓為2563kg/cm2),體積較小，可以獲得較大的推力或轉(zhuǎn)矩； 2）液壓系統(tǒng)介質(zhì)的可壓縮性小，工作平穩(wěn)可靠，并可得到較高的位置精度； 3）液壓傳

18、動(dòng)中，力、速度和方向比較容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制； 4）液壓系統(tǒng)采用油液作介質(zhì)，具有防銹性和自潤(rùn)滑性能，可以提高機(jī)械效率，使用壽命長(zhǎng)。 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的不足之處是： 1）油液的粘度隨溫度變化而變化，影響工作性能，高溫容易引起燃燒爆炸等危險(xiǎn)； 2）液體的泄漏難于克服，要求液壓元件有較高的精度和質(zhì)量，故造價(jià)較高； 3）需要相應(yīng)的供油系統(tǒng)，尤其是電液伺服系統(tǒng)要求嚴(yán)格的濾油裝置，否則會(huì)引起故障。 液壓驅(qū)動(dòng)方式的輸出力和功率更大，能構(gòu)成伺服機(jī)構(gòu)，常用于大型機(jī)器人關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)。 2.氣壓驅(qū)動(dòng) 與液壓驅(qū)動(dòng)相比，氣壓驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)是： 1）壓縮空氣粘度小，容易達(dá)到高速（1m/s）； 2）利用工廠集中的空氣壓縮機(jī)站供氣，不必添

19、加動(dòng)力設(shè)備； 3）空氣介質(zhì)對(duì)環(huán)境無(wú)污染，使用安全，可直接應(yīng)用于高溫作業(yè)； 4）氣動(dòng)元件工作壓力低，故制造要求也比液壓元件低。 它的不足之處是： 1）壓縮空氣常用壓力為46kg/cm2，若要獲得較大的出力，其結(jié)構(gòu)就要相對(duì)增大； 2）空氣壓縮性大，工作平穩(wěn)性差，速度控制困難，要達(dá)到準(zhǔn)確的位置控制很困難； 3）壓縮空氣的除水問題是一個(gè)很重要的問題，處理不當(dāng)會(huì)使鋼類零件生繡，導(dǎo)致機(jī)器人失靈。此外，排氣還會(huì)造成噪聲污染。 氣動(dòng)式驅(qū)動(dòng)多用于開關(guān)控制和順序控制的機(jī)器人中。 3.電機(jī)驅(qū)動(dòng) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)可分為普通交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，交、直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。 普通交、直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)需加減速裝置，輸出力矩大

20、，但控制性能差，慣性大，適用于中型或重型機(jī)器人。伺服電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)輸出力矩相對(duì)小，控制性能好，可實(shí)現(xiàn)速度和位置的精確控制，適用于中小型機(jī)器人。 交、直流伺服電動(dòng)機(jī)一般用于閉環(huán)控制系統(tǒng)，而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)則主要用于開環(huán)控制系統(tǒng)，一般用于速度和位置精度要求不高的場(chǎng)合。功率在1KW以下的機(jī)器人多采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 電動(dòng)機(jī)使用簡(jiǎn)單，且隨著材料性能的提高，電機(jī)性能也逐漸提高。所以總的看來，目前機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)逐漸為電動(dòng)式所代替。驅(qū)動(dòng)方式的特點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式特 點(diǎn)輸出力控制性能維修使用結(jié)構(gòu)體積使用范圍制造成本液壓驅(qū)動(dòng)壓力高，可獲得大的輸出力。油液不可壓縮，壓力、流量均容易控制，可無(wú)極調(diào)速，反應(yīng)靈敏，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制維

21、修方便，液體對(duì)溫度變化敏感，油液泄漏易著火。在輸出力相同的情況下，體積比氣壓驅(qū)動(dòng)方式小。中、小型及重型機(jī)器人。液壓元件成本較高，油路比較復(fù)雜。氣壓驅(qū)動(dòng)氣壓壓力低，輸出力較小，如需要輸出力大時(shí)，其結(jié)構(gòu)尺寸過大?？筛咚伲瑳_擊較嚴(yán)重，精確定位困難。氣體壓縮性大，阻尼效果差，低速不易控制，不易與CPU連接。維修簡(jiǎn)單，能在高溫、粉塵等惡劣環(huán)境中使用，泄漏無(wú)影響。體積較大中、小型機(jī)器人。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能源方便，成本低。電機(jī)驅(qū)動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)輸出力較大控制性能較差，慣性大，不易精確定位維修使用方便。需要減速裝置，體積較大。速度低，持重大的機(jī)器人。成本低。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)輸出力較小或較大容易與CPU連接

22、，控制性能好，響應(yīng)快，可精確定位，但控制系統(tǒng)復(fù)雜。維修使用較復(fù)雜。體積效小程序復(fù)雜、運(yùn)動(dòng)軌跡要求嚴(yán)格的機(jī)器人。成本較高。二、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)方式和直線驅(qū)動(dòng)方式。 1.直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 機(jī)器人采用的直線驅(qū)動(dòng)包括直角坐標(biāo)結(jié)構(gòu)的X、Y、Z向驅(qū)動(dòng)，圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)的徑向驅(qū)動(dòng)和垂直升降驅(qū)動(dòng)，以及球坐標(biāo)結(jié)構(gòu)的徑向伸縮驅(qū)動(dòng)。直線運(yùn)動(dòng)可以直接由氣缸或液壓缸和活塞產(chǎn)生，也可以采用齒輪齒條、絲杠、螺母等傳動(dòng)方式把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)。2.旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 多數(shù)普通電機(jī)和伺服電機(jī)都能夠直接產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但其輸出力矩比所需要的力矩小，轉(zhuǎn)速比所需要的轉(zhuǎn)速高。因此，需要采用各種傳動(dòng)裝置把較高的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成較低的轉(zhuǎn)速，并獲得較大的力矩。有時(shí)也采用直線液壓缸或直線氣缸作為動(dòng)力源，這就需要把直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)的傳遞和轉(zhuǎn)換必須高效率地完成，并且不能有損于機(jī)器人系統(tǒng)所需要的特性，特別是定位精度、重復(fù)精度和可靠性。運(yùn)動(dòng)的傳遞和轉(zhuǎn)換可以選擇齒輪鏈傳動(dòng)、同步皮帶傳動(dòng)和諧波齒輪等傳動(dòng)方式。由于