第六講轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)和移動關(guān)節(jié)演示文稿

第六講轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)和移動關(guān)節(jié)演示文稿第一頁，共三十八頁。優(yōu)選第六講轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)和移動關(guān)節(jié)第二頁，共三十八頁。一、關(guān)節(jié)

第三頁，共三十八頁。1．定義

機器人中聯(lián)結(jié)運動部分的機構(gòu)稱為關(guān)節(jié)。第四頁，共三十八頁。2．分類

按照關(guān)節(jié)的運動方式不同，關(guān)節(jié)分為轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)和移動關(guān)節(jié)。轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)實現(xiàn)兩個部件之間的相對回旋運動；移動關(guān)節(jié)實現(xiàn)兩個部件之間的相對直線運動。第五頁，共三十八頁。二、轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)

第六頁，共三十八頁。1．作用

轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)既用于聯(lián)接各運動機構(gòu)，又傳遞各機構(gòu)間的回轉(zhuǎn)運動（或擺動）。對于機器人而言，主要用于基座與臂部、臂部之間、臂部和手腕等之間的有相對運動要求的聯(lián)接部件上。第七頁，共三十八頁。2．組成：

回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)由驅(qū)動機構(gòu)、回轉(zhuǎn)軸和軸承組成。

第八頁，共三十八頁。3．常見結(jié)構(gòu)形式（1）

驅(qū)動機構(gòu)和回轉(zhuǎn)軸同軸式：

屬于直接驅(qū)動回轉(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)型機器人。驅(qū)動機構(gòu)與回轉(zhuǎn)軸正交式：重量大的減速機構(gòu)安裝在基座上，通過臂部內(nèi)的齒輪、鏈條來傳遞運動。適用于要求臂部結(jié)構(gòu)緊湊的場合。第九頁，共三十八頁。轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示例（1）同軸式正交式第十頁，共三十八頁。3．常見結(jié)構(gòu)形式（2）

外部驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動臂部的形式：適合于傳遞大扭矩的回轉(zhuǎn)運動，采用的傳動機構(gòu)有滾珠絲桿、液壓缸和汽缸。驅(qū)動電機安裝在關(guān)節(jié)內(nèi)部的形式：這種方式亦稱為直接驅(qū)動方式。第十一頁，共三十八頁。轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示例（2）：外部驅(qū)動直接驅(qū)動第十二頁，共三十八頁。4．機器人用軸承（1）

薄壁四點接觸球軸承：

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。第十三頁，共三十八頁。角接觸球軸承：單個使用時只能承受一個方向的軸向載荷，同時還能夠承受一定的徑向載荷。這種軸承必須在承受軸向載荷的狀態(tài)下使用，通常成對安裝使用。當(dāng)面對面或背對背安裝時，可以承受徑向載荷和雙向軸向載荷。當(dāng)串聯(lián)安裝時，只能承受很大的單向軸向載荷。第十四頁，共三十八頁。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面瑣口在外圈串聯(lián)第十五頁，共三十八頁。薄壁四點接觸球軸承圖例：第十六頁，共三十八頁。4．機器人用軸承（2）薄壁交叉滾子軸承：

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。第十七頁，共三十八頁。圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承必須在承受軸向載荷的狀態(tài)下使用，可以采用面對面或背對背的方式成對使用。有較大的徑向和軸向承載能力。第十八頁，共三十八頁。圓錐滾子軸承圖例：基本型面對面安裝背對背安裝第十九頁，共三十八頁。薄壁交叉滾子軸承圖例：第二十頁，共三十八頁。三、移動關(guān)節(jié)

第二十一頁，共三十八頁。1．構(gòu)成

移動關(guān)節(jié)由直線運動機構(gòu)和在整個運動范圍內(nèi)起直線導(dǎo)向作用的直線導(dǎo)軌部分組成。

第二十二頁，共三十八頁。2．對導(dǎo)軌的要求

導(dǎo)軌副之間間隙小，而且可調(diào)，并能消除間隙。

在垂直方向上具有足夠的剛度。摩擦系數(shù)小且不隨速度變化等。第二十三頁，共三十八頁。3．導(dǎo)軌副常見形式

滑動導(dǎo)軌滾動導(dǎo)軌靜壓導(dǎo)軌磁性懸浮導(dǎo)軌

由于機器人在速度和精度方面要求高，一般采用結(jié)構(gòu)緊湊且價格低廉的滾動導(dǎo)軌。第二十四頁，共三十八頁。直線導(dǎo)軌種類示例：滑動導(dǎo)軌滾動導(dǎo)軌靜壓導(dǎo)軌磁懸浮導(dǎo)軌第二十五頁，共三十八頁。

4．機器人用典型滾動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡介

直線運動球軸承：

由外圈、保持架和在外圈和軸之間的幾列鋼球組成。外圈相對軸作往復(fù)直線運動，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。直線滾動導(dǎo)軌：由導(dǎo)軌體、滑塊、滾珠、保持器和端蓋組成。導(dǎo)軌固定在不運動的部件上，滑塊固定在運動部件上。

第二十六頁，共三十八頁。直線運動球軸承圖例（1）：第二十七頁，共三十八頁。直線運動球軸承圖例（2）：第二十八頁，共三十八頁。直線滾動導(dǎo)軌示例：第二十九頁，共三十八頁。四、傳動件的定位

第三十頁，共三十八頁。1．電氣開關(guān)定位

定位原理：

電氣開關(guān)定位是利用電氣開關(guān)（有觸點或無觸點）作行程檢測元件，當(dāng)機械手運行到定位點時，行程開關(guān)發(fā)出信號，切斷動力源或接通制動器，從而使機械手獲得定位。分類：液壓驅(qū)動機械手需定位時：機械手運行至定位點，行程開關(guān)發(fā)出信號，電磁換向閥關(guān)閉油路實現(xiàn)定位。電機驅(qū)動機械手需定位時：機械手運行至定位點，行程開關(guān)發(fā)出信號，電氣系統(tǒng)激勵電磁制動器進行制動而定位。第三十一頁，共三十八頁。2．機械擋塊定位

是在行程終點設(shè)置機械擋塊，當(dāng)機械手減速運動至終點時，緊靠擋塊而定位。

第三十二頁，共三十八頁。3．伺服定位系統(tǒng)

前面兩種定位方法只適用于兩點或多點定位，而在任意點定位時，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，獲得良好的運動特性。不僅適用于點位控制，也適合于連續(xù)軌跡控制。

第三十三頁，共三十八頁。五、傳動件的消隙

第三十四頁，共三十八頁。1、需要消隙的理由傳動機構(gòu)存在的間隙，稱為側(cè)隙。傳動間隙的存在，影響著機器人的重復(fù)定位精度和平穩(wěn)性；對機器人控制系統(tǒng)而言，傳動間隙導(dǎo)致顯著的非線性變化、振動和不穩(wěn)定性。第三十五頁，共三十八頁。2、產(chǎn)生間隙