第六講轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和移動(dòng)關(guān)節(jié)PPT課件

1、1轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和移動(dòng)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和移動(dòng)關(guān)節(jié)主講 張淑娟2引言n機(jī)器人是運(yùn)動(dòng)的，各個(gè)部位都需要能源和動(dòng)力，設(shè)計(jì)和選擇良好的傳動(dòng)部件是非常重要的。這涉及到關(guān)節(jié)形式的確定、傳動(dòng)方式的選擇、傳動(dòng)部件的定位和消隙等多個(gè)方面。3一、關(guān)節(jié)一、關(guān)節(jié)41定義定義n機(jī)器人中聯(lián)結(jié)運(yùn)動(dòng)部分的機(jī)構(gòu)稱為關(guān)節(jié)。52分類分類n按照關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)方式不同，關(guān)節(jié)分為轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和移動(dòng)關(guān)節(jié)。n轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)部件之間的相對(duì)回旋運(yùn)動(dòng)；移動(dòng)關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)部件之間的相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)。6二、轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)二、轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)71作用作用n轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)既用于聯(lián)接聯(lián)接各運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，又傳遞傳遞各機(jī)構(gòu)間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（或擺動(dòng)）。n對(duì)于機(jī)器人而言，主要用于基座與臂部、臂部之間、臂部和手腕等

2、之間的有相對(duì)運(yùn)動(dòng)要求的聯(lián)接部件上。82組成：組成：n回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)軸和軸承組成。 93常見結(jié)構(gòu)形式（常見結(jié)構(gòu)形式（1） n驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)軸同軸式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)軸同軸式： n屬于直接驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)軸，有較高的定位精度。為了減輕重量，要求選擇小型減速器并增加臂部的剛性。適用于水平多關(guān)節(jié)型機(jī)器人。n驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與回轉(zhuǎn)軸正交式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與回轉(zhuǎn)軸正交式：n重量大的減速機(jī)構(gòu)安裝在基座上，通過臂部?jī)?nèi)的齒輪、鏈條來傳遞運(yùn)動(dòng)。適用于要求臂部結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合。10轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示例（1）同軸式正交式113常見結(jié)構(gòu)形式（常見結(jié)構(gòu)形式（2） n外部驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)臂部的形式：外部驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)臂部的形式：n適合于傳遞大扭矩的回轉(zhuǎn)

3、運(yùn)動(dòng)，采用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有滾珠絲桿、液壓缸和汽缸。n驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在關(guān)節(jié)內(nèi)部的形式：驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在關(guān)節(jié)內(nèi)部的形式： n這種方式亦稱為直接驅(qū)動(dòng)方式。12轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示例（2）：直接驅(qū)動(dòng)134機(jī)器人用軸承（機(jī)器人用軸承（1） n薄壁四點(diǎn)接觸球軸承：薄壁四點(diǎn)接觸球軸承： n相當(dāng)于兩套單列角接觸球軸承，能夠承受雙向推力載荷。從截面上看，其內(nèi)外滾道的輪廓均由兩段半徑相同的圓弧相交而成，每段圓弧與鋼球的接觸角都是30。這種軸承除能承受軸向、徑向載荷外，還能承受傾覆力矩，特別適合于受力狀態(tài)復(fù)雜而空間位置和質(zhì)量又受到限制的情況。14角接觸球軸承：n單個(gè)使用時(shí)只能承受一個(gè)方向的軸向載荷，同時(shí)還能夠承受一定的徑向載荷。

4、n這種軸承必須在承受軸向載荷的狀態(tài)下使用，通常成對(duì)安裝使用。n當(dāng)面對(duì)面或背對(duì)背安裝時(shí)，可以承受徑向載荷和雙向軸向載荷。n當(dāng)串聯(lián)安裝時(shí)，只能承受很大的單向軸向載荷。15角接觸球軸承示例：瑣口在外圈瑣口在內(nèi)圈瑣口在外圈背靠背瑣口在外圈面對(duì)面瑣口在外圈串聯(lián)16薄壁四點(diǎn)接觸球軸承圖例：174機(jī)器人用軸承（機(jī)器人用軸承（2）n薄壁交叉滾子軸承： n這種軸承相當(dāng)于由兩套推力圓錐滾子軸承組合而成，滾子呈交叉垂直排列，內(nèi)圈有兩個(gè)相互垂直的滾道，外圈為雙半外圈。能夠承受軸向、徑向和力矩聯(lián)合載荷，并具有更高的剛度。18圓錐滾子軸承n圓錐滾子軸承必須在承受軸向載荷的狀態(tài)下使用，可以采用面對(duì)面或背對(duì)背的方式成對(duì)使用。

5、n有較大的徑向和軸向承載能力。19圓錐滾子軸承圖例：基本型面對(duì)面安裝背對(duì)背安裝20薄壁交叉滾子軸承圖例：21三、移動(dòng)關(guān)節(jié)三、移動(dòng)關(guān)節(jié)221構(gòu)成構(gòu)成n移動(dòng)關(guān)節(jié)由直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和在整個(gè)運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)起直線導(dǎo)向作用的直線導(dǎo)軌部分組成。 232對(duì)導(dǎo)軌的要求對(duì)導(dǎo)軌的要求n導(dǎo)軌副之間間隙小，而且可調(diào)，并能消除間隙。 n在垂直方向上具有足夠的剛度。n摩擦系數(shù)小且不隨速度變化等。243導(dǎo)軌副常見形式導(dǎo)軌副常見形式 n滑動(dòng)導(dǎo)軌滑動(dòng)導(dǎo)軌n滾動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌n靜壓導(dǎo)軌靜壓導(dǎo)軌n磁性懸浮導(dǎo)軌磁性懸浮導(dǎo)軌 由于機(jī)器人在速度和精度方面要由于機(jī)器人在速度和精度方面要求高，一般采用結(jié)構(gòu)緊湊且價(jià)格低廉的求高，一般采用結(jié)構(gòu)緊湊且價(jià)格低廉

6、的滾動(dòng)導(dǎo)軌。滾動(dòng)導(dǎo)軌。25直線導(dǎo)軌種類示例：滑動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌靜壓導(dǎo)軌磁懸浮導(dǎo)軌264機(jī)器人用典型滾動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介機(jī)器人用典型滾動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介n直線運(yùn)動(dòng)球軸承：直線運(yùn)動(dòng)球軸承： n由外圈、保持架和在外圈和軸之間的幾列鋼球組成。外圈相對(duì)軸作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，而鋼球借助保持架通道引導(dǎo)循環(huán)，在外滾道中往復(fù)滾動(dòng)。n直線滾動(dòng)導(dǎo)軌：直線滾動(dòng)導(dǎo)軌：n由導(dǎo)軌體、滑塊、滾珠、保持器和端蓋組成。導(dǎo)軌固定在不運(yùn)動(dòng)的部件上，滑塊固定在運(yùn)動(dòng)部件上。 27直線運(yùn)動(dòng)球軸承圖例（直線運(yùn)動(dòng)球軸承圖例（1）：）：28直線運(yùn)動(dòng)球軸承圖例（直線運(yùn)動(dòng)球軸承圖例（2）：）：29直線滾動(dòng)導(dǎo)軌示例：30四、傳動(dòng)件的定位四、傳動(dòng)件的定位311電氣開

7、關(guān)定位電氣開關(guān)定位n定位原理：定位原理： n電氣開關(guān)定位是利用電氣開關(guān)（有觸點(diǎn)或無觸點(diǎn)）作行程檢測(cè)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)出信號(hào)，切斷動(dòng)力源或接通制動(dòng)器，從而使機(jī)械手獲得定位。n分類：分類：n液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手需定位時(shí)：n機(jī)械手運(yùn)行至定位點(diǎn)，行程開關(guān)發(fā)出信號(hào)，電磁換向閥關(guān)閉油路實(shí)現(xiàn)定位。n電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手需定位時(shí)：n機(jī)械手運(yùn)行至定位點(diǎn)，行程開關(guān)發(fā)出信號(hào)，電氣系統(tǒng)激勵(lì)電磁制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)而定位。322機(jī)械擋塊定位機(jī)械擋塊定位 n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)至終點(diǎn)時(shí)，緊靠擋塊而定位。 333伺服定位系統(tǒng)伺服定位系統(tǒng)n前面兩種定位方法只適用于兩點(diǎn)或多點(diǎn)定位，而在任意點(diǎn)定位時(shí)，要使用伺服定位系統(tǒng)。它可以根據(jù)輸入指令的變化控制位移，獲得良好的運(yùn)動(dòng)特性。不僅適用于點(diǎn)位控制，也適合于連續(xù)軌跡控制。 34五、傳動(dòng)件的消隙五、傳動(dòng)件的消隙351、需要消隙的理由n傳動(dòng)機(jī)構(gòu)存在的間隙，稱為側(cè)隙。n傳動(dòng)間隙的存在，影響著機(jī)器人的重復(fù)定位精度和平穩(wěn)性；對(duì)機(jī)器人控制系統(tǒng)而言，傳動(dòng)間隙導(dǎo)致顯著的非線性變化、振動(dòng)和不穩(wěn)定性。362、產(chǎn)生