工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用 課件 項目2 工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)

項目2工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)《工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用》2.1工業(yè)機器人本體機械結(jié)構(gòu)工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)2.1工業(yè)機器人本體機械結(jié)構(gòu)

機器人本體的結(jié)構(gòu)形式機器人本體機械機構(gòu)驅(qū)動裝置控制系統(tǒng)感知系統(tǒng)手部（操作器）腕部臂部腰部電驅(qū)動裝置液壓驅(qū)動裝置氣壓驅(qū)動裝置處理器關(guān)節(jié)伺服控制器內(nèi)部傳感器外部傳感器

基座（固定或移動）傳動裝置項目2工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)——任務(wù)2.1工業(yè)機器人本體機械結(jié)構(gòu)謝謝大家觀看《工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用》項目2工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)《工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用》2.1工業(yè)機器人本體機械結(jié)構(gòu)——2.1.1手部工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)2.1工業(yè)機器人本體機械結(jié)構(gòu)

機器人本體的結(jié)構(gòu)形式機器人本體機械機構(gòu)驅(qū)動裝置控制系統(tǒng)感知系統(tǒng)手部（操作器）腕部臂部腰部電驅(qū)動裝置液壓驅(qū)動裝置氣壓驅(qū)動裝置處理器關(guān)節(jié)伺服控制器內(nèi)部傳感器外部傳感器

基座（固定或移動）傳動裝置2.1.1手部81.末端執(zhí)行器末端執(zhí)行器則是直接執(zhí)行作業(yè)任務(wù)的裝置；末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)和尺寸是依據(jù)其不同作業(yè)任務(wù)要求來設(shè)計的，從而形成了多種多樣的結(jié)構(gòu)形式。末端執(zhí)行器安裝在執(zhí)行機構(gòu)的手腕或手臂的機械接口上。根據(jù)用途可分為機械式夾持器、吸附式末端執(zhí)行器專用工具三類。2.1.1手部（1）機械式夾持器機械式夾持器組成 ：手爪、傳動機構(gòu)、驅(qū)動裝置等。通過手爪的開、合動作實現(xiàn)對物料的夾持。

夾持圓柱形物料的機械式夾持器1-手爪2-傳動機構(gòu)3-驅(qū)動裝置4-支架5-物料2.1.1手部1）手爪手爪是直接與物料接觸的部件，夾持器松開和夾緊物料是通過手爪的張開和閉合來實現(xiàn)的。機械式夾持器的結(jié)構(gòu)形式取決于被夾持物料的形狀和特性。2）傳動機構(gòu)傳動機構(gòu)是向手爪傳遞運動和動力，以實現(xiàn)夾緊和松開動作的機構(gòu)。傳動機構(gòu)按其運動方式分為回轉(zhuǎn)型和移動型，回轉(zhuǎn)型又分為單支點回轉(zhuǎn)型和雙支點回轉(zhuǎn)型。3）驅(qū)動裝置驅(qū)動裝置是向傳動機構(gòu)提供動力的裝置，它一般有液壓、氣動、機械等驅(qū)動方式。2.1.1手部圖

雙支點連桿杠桿式手部

驅(qū)動桿2末端與連桿4由鉸銷3鉸接,當驅(qū)動桿2作直線往復(fù)運動時,則通過連桿推動兩桿手指各繞其支點作回轉(zhuǎn)運動,從而使手指松開或閉合。

2.1.1手部2.1.1手部圖

滑槽式杠桿回轉(zhuǎn)型手部

杠桿形手指4的一端裝有V形指5,另一端則開有長滑槽。驅(qū)動桿1上的圓柱銷2套在滑槽內(nèi),當驅(qū)動連桿同圓柱銷一起作往復(fù)運動時,即可撥動兩個手指各繞其支點(鉸銷3)作相對回轉(zhuǎn)運動,從而實現(xiàn)手指的夾緊與松開動作。

2.1.1手部平行指手爪機構(gòu)：工作原理：回轉(zhuǎn)動力源1和6驅(qū)動構(gòu)件2和5順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)，通過平行四邊形機構(gòu)帶動手指3和4作平動，夾緊或釋放工件。2.1.1手部問題：1、分析手部的運動。2、手部作的是什么類型運動？2.1.1手部2.1.1手部2.1.1手部2.1.1手部2.1.1手部2.1.1手部圖

各種專用末端操作器2.1.1手部

使用一臺通用機器人,要在作業(yè)時能自動更換不同的末端操作器,就需要配置具有快速裝卸功能的換接器。換接器由兩部分組成:換接器插座和換接器插頭,分別裝在機器腕部和末端操作器上,能夠?qū)崿F(xiàn)機器人對末端操作器的快速自動更換。專用末端操作器換接器的要求主要有:同時具備氣源、電源及信號的快速聯(lián)接與切換;能承受末端操作器的工作載荷;在失電、失氣情況下,機器人停止工作時不會自行脫離;具有一定的換接精度等。2.1.1手部23（2）吸附式末端執(zhí)行器吸附式取料手氣吸附式取料手磁吸附式取料手真空吸附氣流負壓吸附擠壓排氣式電磁吸盤永磁吸盤2.1.1手部（2）吸附式末端執(zhí)行器氣吸式手部利用真空吸力及負壓吸力吸持工件，它適用于抓取薄片、易碎工件，通常吸盤由橡膠或塑料制成；磁吸式手部利用電磁鐵和永久磁鐵的磁場力吸取具有磁性物質(zhì)的小五金工件。適用于大平面、易碎、微小的物體抓取，結(jié)構(gòu)簡單，對薄片狀的物體搬運具有優(yōu)越性，要求物體表面平整光滑，無孔無凹槽。2.1.1手部

（2）吸附式末端執(zhí)行器

抓取物料時，碟形橡膠吸盤與物料表面接觸，橡膠吸盤起到密封和緩沖兩個作用，真空泵進行真空抽氣，在吸盤內(nèi)前形成負壓，實現(xiàn)物料的抓取。

放料時，吸盤內(nèi)通入大氣，失去真空后，物料放下。2.1.1手部2.1.1手部磁吸附式磁力吸盤式在手部裝上電磁鐵，通過磁場吸力把工件吸住，有電磁吸盤和永磁吸盤兩種。2.1.1手部

當線圈1通電后，在鐵芯2內(nèi)外產(chǎn)生磁場，磁力線經(jīng)過鐵芯，空氣隙和銜鐵3被磁化并形成回路，銜鐵受到電磁吸力F的作用被牢牢吸住。一旦斷電，電磁吸力即消失，工件因此被松開。

若采用永久磁鐵作為吸盤，則必須強制性取下工件。2.1.1手部2.1工業(yè)機器人本體機械結(jié)構(gòu)（3）多指靈巧手幾乎人手指能完成的各種復(fù)雜動作它都能模仿,諸如擰螺釘?shù)葎幼鳌Ｔ谑植颗渲糜|覺、力覺、視覺、溫度傳感器,將會使多指靈巧手達到更完美的程度。

多指靈巧手的應(yīng)用前景十分廣泛,可在各種極限環(huán)境下完成人無法實現(xiàn)的操作,如核工業(yè)領(lǐng)域作業(yè),在高溫、高壓、高真空環(huán)境下作業(yè)等。

2.1.1手部各種各樣的機械手2.1.1手部2.1.1手部2.1.1手部2.1.1手部靈巧機器手，該機器手有40個氣動肌健，它能完成24個運動

2.1.1手部機器手抓取杠鈴

2.1.1手部多指靈巧手授課人：黃健安項目2工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)——任務(wù)2.1工業(yè)機器人本體機械結(jié)構(gòu)謝謝大家觀看《工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用》項目2工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)《工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用》2.1工業(yè)機器人本體機械結(jié)構(gòu)——2.1.2腕部工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)2.1工業(yè)機器人本體機械結(jié)構(gòu)

機器人本體的結(jié)構(gòu)形式機器人本體機械機構(gòu)驅(qū)動裝置控制系統(tǒng)感知系統(tǒng)手部（操作器）腕部臂部腰部電驅(qū)動裝置液壓驅(qū)動裝置氣壓驅(qū)動裝置處理器關(guān)節(jié)伺服控制器內(nèi)部傳感器外部傳感器

基座（固定或移動）傳動裝置2.1.2腕部2.手腕手腕是連接末端執(zhí)行器和手臂的部件，作用：是調(diào)整或改變末端執(zhí)行器方位，組成：三個獨立的回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。2.1.2腕部手腕的自由度：為了使手部能處于空間任意方向，要求腕部能實現(xiàn)對空間三個坐標軸X、Y、Z的旋轉(zhuǎn)運動。這便是腕部運動的三個自由度，分別稱為翻轉(zhuǎn)R（Roll）、俯仰P（Pitch）和偏轉(zhuǎn)Y（Yaw）。并不是所有的手腕都必須具備三個自由度，而是根據(jù)實際使用的工作性能要求來確定。2.1.2腕部腕部坐標系手腕的偏轉(zhuǎn)手腕的俯仰手腕的回轉(zhuǎn)2.1.2腕部應(yīng)用最為廣泛，適用于各種場合2.1.2腕部手部腕部小臂（上臂）大臂（下臂）腰部

基座繞小臂軸線X旋轉(zhuǎn)的臂轉(zhuǎn)

---偏轉(zhuǎn)Y相對于小臂擺動的腕擺

---俯仰P繞自身軸線旋轉(zhuǎn)的手轉(zhuǎn)

---翻轉(zhuǎn)R2.1.2腕部偏轉(zhuǎn)Y，小臂中心線為軸線，由交流伺服電機—諧波減速器組成。為減小轉(zhuǎn)動慣量，電機安裝在肘關(guān)節(jié)處，和肘關(guān)節(jié)電機交錯安裝。2.1.2腕部俯仰P，P軸和Y軸的軸線垂直，由交流伺服電機—同步帶—諧波齒輪組成，驅(qū)動腕關(guān)節(jié)做俯仰運動。電機安裝在小臂內(nèi)部末端。2.1.2腕部翻轉(zhuǎn)R，P軸和R軸的軸線垂直，由交流伺服電機—諧波齒輪—法蘭盤組成，電機安裝在腕部。末端操作器通過法蘭盤，安裝在機械手末端。2.1.2腕部2.1.2腕部應(yīng)用少2.1.2腕部典型應(yīng)用PUMA262，主要應(yīng)用在噴涂行業(yè)2.1.2腕部1.遠距離傳動手腕有時為了保證具有足夠大的驅(qū)動力，驅(qū)動裝置又不能做得足夠小，同時也為了減輕手腕的重量，采用遠距離的驅(qū)動方式，可以實現(xiàn)三個自由度的運動。2.1.2腕部問題：1、各軸分別實現(xiàn)什么運動？2、當手腕進行俯仰運動時，能否同時進行回轉(zhuǎn)運動？回轉(zhuǎn)運動俯仰運動偏轉(zhuǎn)運動2.1.2腕部偏轉(zhuǎn)運動俯仰運動回轉(zhuǎn)運動2.1.2腕部2.輪系驅(qū)動的二自由度BR手腕：

結(jié)構(gòu)特點：

由輪系驅(qū)動可實現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)和俯仰運動，其中手腕的回轉(zhuǎn)運動由傳動軸S傳遞，手腕的俯仰運動由傳動軸B傳遞。2.1.2腕部回轉(zhuǎn)運動：

軸S旋轉(zhuǎn)→錐齒輪副Z1、Z2→錐齒輪副Z3、Z4→手腕與錐齒輪Z4為一體→手腕實現(xiàn)繞C軸的旋轉(zhuǎn)運動俯仰回轉(zhuǎn)2.1.2腕部俯仰運動：

軸B旋轉(zhuǎn)→錐齒輪副Z5、Z6→軸A旋轉(zhuǎn)→手腕殼體7與軸A固聯(lián)→手腕實現(xiàn)繞A軸的俯仰運動2.1.2腕部思考題：

圖中所示的情況，當S軸不輸入，只有B軸輸入時，腕部存在哪些運動，為什么？2.1.2腕部附加回轉(zhuǎn)運動：

軸S不轉(zhuǎn)而B軸回轉(zhuǎn)→錐齒輪Z3不轉(zhuǎn)→錐齒輪Z3、Z4相嚙合→迫使Z4繞C軸線有一個附加的自轉(zhuǎn)，即為附加回轉(zhuǎn)運動。附加回轉(zhuǎn)運動在實際使用時應(yīng)予以考慮。必要時應(yīng)加以利用或補償。2.1.2腕部附加運動動作分解：軸主動齒輪固定不動行星運動2.1.2腕部3．輪系驅(qū)動的三自由度手腕：結(jié)構(gòu)特點：該機構(gòu)為由齒輪、鏈輪傳動實現(xiàn)的偏轉(zhuǎn)、俯仰和回轉(zhuǎn)三個自由度運動的手腕結(jié)構(gòu)。2.1.2腕部回轉(zhuǎn)運動：軸S旋轉(zhuǎn)→齒輪副Z10/Z23、Z23/Z11→錐齒輪副Z12、Z13→錐齒輪副Z14、Z15→手腕與錐齒輪Z15為一體→手腕實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動2.1.2腕部俯仰運動：軸B旋轉(zhuǎn)→齒輪副Z24/Z21，Z21/Z22→齒輪副Z20、Z16→齒輪副Z16、Z17→齒輪副Z17、Z18→軸19旋轉(zhuǎn)→手腕殼體與軸19固聯(lián)→實現(xiàn)手腕的俯仰運動2.1.2腕部偏轉(zhuǎn)運動：油缸1中的活塞左右移動→帶動鏈輪2旋轉(zhuǎn)→錐齒輪副Z3/Z4→帶動花鍵軸5、6旋轉(zhuǎn)→花鍵軸6與行星架9連在一起→帶動行星架及手腕作偏轉(zhuǎn)運動2.1.2腕部附加俯仰運動：軸B、軸S不轉(zhuǎn)而T軸回轉(zhuǎn)→齒輪Z23、Z21不轉(zhuǎn)→當行星架回轉(zhuǎn)時→迫使齒輪Z22繞齒輪Z21的過程中自轉(zhuǎn)→經(jīng)過Z20、Z16、Z17、Z18實現(xiàn)附加俯仰運動2.1.2腕部附加回轉(zhuǎn)運動：軸B、軸S不轉(zhuǎn)而T軸回轉(zhuǎn)→齒輪Z23、Z21不轉(zhuǎn)→當行星架回轉(zhuǎn)時→迫使齒輪Z11繞齒輪Z23的過程中自轉(zhuǎn)→經(jīng)過Z12、Z13、Z14、Z15實現(xiàn)附加回轉(zhuǎn)運動2.1.2腕部思考題：1、當B軸、T軸分別回轉(zhuǎn)時，手腕存在哪些運動，為什么？2、齒輪24、22所在的軸能否做成一體，為什么？

2.1.2腕部4.腕部旋轉(zhuǎn)電機M5→減速器R5→鏈輪副C5→錐齒輪副G5→旋轉(zhuǎn)運動n52.1.2腕部腕部俯仰：電機M4→減速器R4→鏈輪副C4→俯仰運動n42.1.2腕部機器人的手腕結(jié)構(gòu)的時候需注意：可以由手臂完成的動作，盡量不設(shè)置手腕；手腕結(jié)構(gòu)盡可能簡化，對不需要三個自由度的手腕，可采用兩個或一個回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)；手腕處的結(jié)構(gòu)要求緊湊，重量輕，驅(qū)動裝置多用分離式授課人：黃健安項目2工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)——任務(wù)2.1工業(yè)機器人本體機械結(jié)構(gòu)謝謝大家觀看《工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用》項目2工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)《工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用》2.1工業(yè)機器人本體機械結(jié)構(gòu)——2.1.3臂部工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)2.1工業(yè)機器人本體機械結(jié)構(gòu)

機器人本體的結(jié)構(gòu)形式機器人本體機械機構(gòu)驅(qū)動裝置控制系統(tǒng)感知系統(tǒng)手部（操作器）腕部臂部腰部電驅(qū)動裝置液壓驅(qū)動裝置氣壓驅(qū)動裝置處理器關(guān)節(jié)伺服控制器內(nèi)部傳感器外部傳感器

基座（固定或移動）傳動裝置2.1.3臂部工業(yè)機器人的臂部由大臂、小臂(或多臂)所組成，一般具有2~3個自由度，完成伸縮、回轉(zhuǎn)、俯仰或升降動作，是工業(yè)機器人的主要執(zhí)行部件，用于支撐手部和腕部，并改變手部的空間位置。

臂部運動部分零件重量直接影響臂部結(jié)構(gòu)的剛度和強度，同時由于其承受運動過程中的動、靜載荷和慣性力較大，還影響著機器人定位的準確性。2.1.3臂部手臂：是支持末端執(zhí)行器和手腕的部件，是機械操作臂中的重要部件。組成：大臂和小臂功能：完成伸縮運動、回轉(zhuǎn)、升降或上下擺動運動。作用：是把物料運送到工作范圍內(nèi)的給定位置上。2.1.3臂部臂部結(jié)構(gòu)的形式取決于機器人的運動形式、抓取動作自由度和運動精度等。一般需要注意以下幾點要求：臂部的設(shè)計要求2.1.3臂部1．承載能力足：手臂是支承手腕的部件，設(shè)計時不僅要考慮抓取物體的重量或攜帶工具的重量，還要考慮運動時的動載荷及轉(zhuǎn)動慣性。2.1.3臂部2．剛度高：

為了防止臂部在運動過程中產(chǎn)生過大的變形，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)剛度都比實心軸大得多。2.1.3臂部工字鋼（GB706-88）：1、工字鋼的型號與高度尺寸h有關(guān)，如：10號工字鋼即指其高度尺寸為100mm。2、其它參數(shù)如截面積、單位長度的理論質(zhì)量、截面靜力矩等可查相應(yīng)的設(shè)計手冊。3、工字鋼的長度按長度系列購買。如：5~19m。2.1.3臂部槽鋼（GB707-88）1、槽鋼的型號與高度尺寸h有關(guān)，如：10號槽鋼即指其高度尺為100mm。2、其它參數(shù)如截面積、單位長度的理論質(zhì)量、截面靜力矩等可查相應(yīng)的設(shè)計手冊。2.1.3臂部3、導(dǎo)向性能好，定位精度高：

為防止手臂在直線運動中，沿運動軸線發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，應(yīng)設(shè)置導(dǎo)向裝置。2.1.3臂部4．重量輕、轉(zhuǎn)動慣量?。?/p>

為提高機器人的運動速度，要盡量減少臂部運動部分的重量，以減少整個手臂對回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量。2.1.3臂部5．合理設(shè)計與腕部和機身的連接部位：

臂部的安裝形式和位置不僅關(guān)系到機器人的強度、剛度和承載能力，而且還直接影響到機器人的外觀。2.1.3臂部臂部運動速度越高，慣性力引起的定位前的沖擊就越大，因此要采用一定的緩沖措施。工業(yè)機器人常用的緩沖裝置有彈性緩沖元件、液壓(氣)缸端部緩沖裝置、緩沖回路和液壓緩沖器等。按照在機器人或機械手結(jié)構(gòu)中設(shè)置位置的不同，可分為內(nèi)部緩沖器裝置和外部緩沖裝置兩類。臂部的設(shè)計要求jiz2.1.3臂部機械臂的幾種運動形式直角坐標型圓柱坐標型關(guān)節(jié)型

2.1.3臂部1．直角坐標型：

結(jié)構(gòu)簡單，運動位置精度高。但所占空間較大，工作范圍相對較小。通常把x水平移動的自由度歸為臂部部分。2.1.3臂部2．圓柱坐標型：

具有三個自由度：一個回轉(zhuǎn)運動腰轉(zhuǎn)及兩個直線移動升降運動及手臂伸縮運動。相對來說，所占空間較小，工作范圍較大.

手臂伸縮運動通常由臂部來實現(xiàn)。2.1.3臂部3．關(guān)節(jié)型：

由動力型旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和大、小兩臂組成。關(guān)節(jié)型機器人以臂部各相鄰部件的相對角位移為運動坐標。動作靈活，所占空間小，工作范圍大，能在狹窄空間內(nèi)饒過各種障礙物。

三個自由度均為回轉(zhuǎn)運動，構(gòu)成機器人的回轉(zhuǎn)運動、俯仰運動和偏轉(zhuǎn)運動。通常把肩、肘回轉(zhuǎn)運動歸結(jié)為臂部。2.1.3臂部典型的臂部結(jié)構(gòu)

手臂結(jié)構(gòu)形式的選取需考慮機器人的抓取物料重量、運動方式、速度、自由度數(shù)等。手臂的驅(qū)動方式：液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、電力驅(qū)動及復(fù)合驅(qū)動等。2.1.3臂部手臂的常用結(jié)構(gòu)直線運動機構(gòu)液壓缸齒輪齒條機構(gòu)絲杠螺母機構(gòu)連桿機構(gòu)回轉(zhuǎn)運動機構(gòu)葉片式回轉(zhuǎn)缸齒輪傳動機構(gòu)鏈輪傳動機構(gòu)活塞缸連桿機構(gòu)2.1.3臂部1．手臂直線運動機構(gòu)

常見方式：

行程小時：采用油缸或汽缸直接驅(qū)動；當行程較大時：可采用油缸或汽缸驅(qū)動齒條傳動的倍增機構(gòu)或采用步進電機或伺服電機驅(qū)動，并通過絲桿螺母來轉(zhuǎn)換為直線運動。典型結(jié)構(gòu)：油缸驅(qū)動的手臂伸縮運動結(jié)構(gòu)電機驅(qū)動的絲桿螺母直線運動結(jié)構(gòu)2.1.3臂部2.1.3臂部電機驅(qū)動絲桿螺母直線運動結(jié)構(gòu)圖例：2.1.3臂部2．手臂的回轉(zhuǎn)運動機構(gòu)常見方式：

常見的有齒輪傳動機構(gòu)，鏈輪傳動機構(gòu)，活塞及連桿傳動機構(gòu)等。曲柄滑塊機構(gòu)：假設(shè)滑塊是主動件，當滑塊沿一定的導(dǎo)軌移動時，可以推動曲柄做擺動或圓周運動。典型機構(gòu)：

液壓缸—連桿回轉(zhuǎn)機構(gòu)：齒輪驅(qū)動回轉(zhuǎn)機構(gòu)：2.1.3臂部平面四桿機構(gòu)圖例：平面四桿機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)2.1.3臂部平面四桿機構(gòu)演變圖例：曲柄滑塊機構(gòu)2.1.3臂部搖桿AB為原動件，通過連桿BC帶動從動件CD也作往復(fù)擺動，虛線AB1、AB2為搖桿AB的兩極限位置，也是當搖桿AB為原動件時，機構(gòu)的兩死點位置。2.1.3臂部當曲柄AB為原動件作勻速回轉(zhuǎn)時，曲柄CD跟隨作周期性的勻速圓周回轉(zhuǎn)，2.1.3臂部2.1.3臂部因?qū)返闹芯€通過曲柄的回轉(zhuǎn)中心而得名。該機構(gòu)能把回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為往復(fù)直線運動或作相反的轉(zhuǎn)變2.1.3臂部因?qū)返闹芯€不通過曲柄的回轉(zhuǎn)中心而得名。2.1.3臂部雙臂機器人手臂結(jié)構(gòu)圖例：

運動特點：手臂關(guān)節(jié)的回轉(zhuǎn)運動是通過液壓缸-連桿機構(gòu)實現(xiàn)?？刂苹钊男谐叹涂刂屏耸直蹟[角的大小。2.1.3臂部齒輪驅(qū)動回轉(zhuǎn)機構(gòu)圖例：2.1.3臂部3．關(guān)節(jié)型機械臂的結(jié)構(gòu)（1）

存在的運動型式：

機身的旋轉(zhuǎn)運動；肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)的擺動；腕關(guān)節(jié)的俯仰和旋轉(zhuǎn)運動；各運動的協(xié)調(diào)：

稱為5軸關(guān)節(jié)型機器人。

2.1.3臂部五軸關(guān)節(jié)型機器人手臂運動圖例（1）：腰轉(zhuǎn)肩轉(zhuǎn)肘轉(zhuǎn)俯仰偏轉(zhuǎn)腰轉(zhuǎn)姿態(tài)2.1.3臂部五軸關(guān)節(jié)型機器人手臂運動圖例（2）：肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)與手腕的協(xié)調(diào)2.1.3臂部3．關(guān)節(jié)型機械臂的結(jié)構(gòu)（2）

各運動的實現(xiàn)：腕部的旋轉(zhuǎn)：電機M5→減速器R5→鏈輪副C5→錐齒輪副G5→旋轉(zhuǎn)運動n5腕部俯仰：電機M4→減速器R4→鏈輪副C4→俯仰運動n4肘關(guān)節(jié)擺動：電機M3→兩級同步帶傳動B3、B3′→減速器R3→肘關(guān)節(jié)擺動n3肩關(guān)節(jié)的擺動：電機M2→同步帶傳動B2→減速器R2→肩關(guān)節(jié)擺動n2

2.1.3臂部關(guān)節(jié)型機器人傳動系統(tǒng)圖：2.1.3臂部腕部旋轉(zhuǎn)局部圖例：電機M5→減速器R5→鏈輪副C5→錐齒輪副G5→旋轉(zhuǎn)運動n52.1.3臂部腕部俯仰局部圖例：電機M4→減速器R4→鏈輪副C4→俯仰運動n42.1.3臂部肘關(guān)節(jié)局部圖例：電機M3→兩級同步帶傳動B3、B3′→減速器R3→肘關(guān)節(jié)擺動n32.1.3臂部肩關(guān)節(jié)局部圖例：電機M2→同步帶傳動B2→減速器R2→肩關(guān)節(jié)擺動n2授課人：黃健安項目2工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)——任務(wù)2.1工業(yè)機器人本體機械結(jié)構(gòu)謝謝大家觀看《工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用》項目2工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)《工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用》2.1工業(yè)機器人本體機械結(jié)構(gòu)——2.1.4腰部工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)2.1工業(yè)機器人本體機械結(jié)構(gòu)

機器人本體的結(jié)構(gòu)形式機器人本體機械機構(gòu)驅(qū)動裝置控制系統(tǒng)感知系統(tǒng)手部（操作器）腕部臂部腰部電驅(qū)動裝置液壓驅(qū)動裝置氣壓驅(qū)動裝置處理器關(guān)節(jié)伺服控制器內(nèi)部傳感器外部傳感器

基座（固定或移動）傳動裝置2.1.4腰部

腰部是機器人的第一個回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，機器人的運動部分全部安裝在腰部上，它承受了機器人的全部重量。2.1.4腰部

腰關(guān)節(jié)為回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，既承受很大的軸向力、徑向力，又承受傾翻力矩，且應(yīng)具有較高的運動精度和剛度。

腰關(guān)節(jié)多采用高剛性的RV減速器傳動，也可采用諧波傳動、擺線針輪或蝸桿傳動。其轉(zhuǎn)動副多采用薄壁軸承或四點接觸軸承，有的還設(shè)計有調(diào)隙機構(gòu)。對于液壓驅(qū)動關(guān)節(jié)，多采用回轉(zhuǎn)缸+齒輪傳動機構(gòu)。2.1.4腰部在設(shè)計機器人腰部結(jié)構(gòu)時，要注意以下設(shè)計原則：

（1）腰部要有足夠大的安裝基面，用以保證機器人在工作時整體安裝的穩(wěn)定性。2.1.4腰部（2）腰部要承受機器人全部的重量和載荷，因此，機器人的機座和腰部軸及軸承的結(jié)構(gòu)要有足夠大的強度和剛度，以保證其承載能力。2.1.4腰部（3）機器人的腰部是機器人的第一個回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，它對機器人末端的運動精度影響最大，因此，在設(shè)計時要特別注意腰部軸系及傳動鏈的精度與剛度的保證。2.1.4腰部（4）腰部的回轉(zhuǎn)運動要有相應(yīng)的驅(qū)動裝置，包括驅(qū)動器電動、液壓及氣動）及減速器。驅(qū)動裝置一般都帶有速度與位置傳感器，以及制動器。2.1.4腰部（5）腰部結(jié)構(gòu)要便于安裝調(diào)整。腰部與機器人手臂的聯(lián)合要有可靠的定位基準面，以保證各關(guān)節(jié)的相互位置精度。要設(shè)有調(diào)整機構(gòu)，用來調(diào)整腰部軸承間隙及減速器的傳動間隙。2.1.4腰部

（6）為了減輕機器人運動部分的慣量，提高機器人的控制精度一般腰部回轉(zhuǎn)運動部分的殼體是由比重較小的鋁合金材料制成，而不運動的基座是用鑄鐵或鑄鋼材料制成。授課人：黃健安項目2工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)——任務(wù)2.1工業(yè)機器人本體機械結(jié)構(gòu)謝謝大家觀看《工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用》項目2工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)《工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用》2.1工業(yè)機器人本體機械結(jié)構(gòu)——2.1.5基座工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)2.1工業(yè)機器人本體機械結(jié)構(gòu)

機器人本體的結(jié)構(gòu)形式機器人本體機械機構(gòu)驅(qū)動裝置控制系統(tǒng)感知系統(tǒng)手部（操作器）腕部臂部腰部電驅(qū)動裝置液壓驅(qū)動裝置氣壓驅(qū)動裝置處理器關(guān)節(jié)伺服控制器內(nèi)部傳感器外部傳感器

基座（固定或移動）傳動裝置2.1.5基座工業(yè)機器人主要由三大部分構(gòu)成：機身(立柱)、臂部(包括手腕)、手部。若是固定式，則固定機座一般與機身為一體；若是移動式，則還需要一個行走機構(gòu)。機身是連接、支撐手臂及行走機構(gòu)的部件，用于安裝臂部的驅(qū)動裝置或傳動裝置。2.1.5基座(1)機身設(shè)計

為保證機器人工作過程中的靈活性和準確性，還必須注意以下幾點：機身要有足夠的剛度、強度和穩(wěn)定性；運動要靈活，用于實現(xiàn)升降運動的導(dǎo)向套長度不宜過短，以免發(fā)生卡死現(xiàn)象；驅(qū)動方式要適宜；結(jié)構(gòu)布置要合理。2.1.5基座(1)機身設(shè)計機身一般用于實現(xiàn)升降、回轉(zhuǎn)和俯仰等運動，通常有1~3個自由度。機身結(jié)構(gòu)一般由機器人的坐標形式來確定：直角坐標型：這種類型的機器人主體結(jié)構(gòu)具有三個自由度且都是直線運動。通常把升降運動或水平移動的自由度歸為機身部分。2.1.5基座(1)機身設(shè)計機身一般用于實現(xiàn)升降、回轉(zhuǎn)和俯仰等運動，通常有1~3個自由度。機身結(jié)構(gòu)一般由機器人的坐標形式來確定：圓柱坐標型：具有三個自由度：一個回轉(zhuǎn)運動腰轉(zhuǎn)及兩個直線移動升降運動及手臂伸縮運動）。腰轉(zhuǎn)運動及升降運動通常由機身來實現(xiàn)。2.1.5基座135(1)機身設(shè)計機身一般用于實現(xiàn)升降、回轉(zhuǎn)和俯仰等運動，通常有1~3個自由度。機身結(jié)構(gòu)一般由機器人的坐標形式來確定：關(guān)節(jié)坐標型：三個自由度均為回轉(zhuǎn)運動，構(gòu)成機器人的回轉(zhuǎn)運動、俯仰運動和偏轉(zhuǎn)運動。通常僅把回轉(zhuǎn)運動歸結(jié)為機身。2.1.5基座二、機身典型結(jié)構(gòu)

2.1.5基座1．回轉(zhuǎn)與升降運動機身(1)：

鏈輪—液壓缸機構(gòu)：

構(gòu)成：主要由鏈輪機構(gòu)、液壓缸機構(gòu)、機身本體部分構(gòu)成。且升降機構(gòu)位于轉(zhuǎn)動機構(gòu)的上方。工作原理：回轉(zhuǎn)運動：通過液壓缸活塞的移動→帶動鏈條的移動→鏈輪的轉(zhuǎn)動→機身的轉(zhuǎn)動升降運動：活塞的上下移動→帶動機身的上下升降2.1.5基座鏈輪—液壓缸機構(gòu)圖例：問題：要使立柱作大于360°的旋轉(zhuǎn)，對活塞的行程有什么要求？每個液壓缸只有一個油口。2.1.5基座直線運動液壓缸—擺動

液壓缸機構(gòu)：

構(gòu)成：主要由直線運動液壓缸、擺動液壓缸、花鍵導(dǎo)向軸、機身本體等部分構(gòu)成。工作原理：升降運動：活塞1下腔進油→活塞推動機身沿花鍵軸上升活塞1上腔進油→活塞推動機身沿花鍵軸下降2.1.5基座直線運動液壓缸—擺動

液壓缸機構(gòu)：

工作原理：回轉(zhuǎn)運動：擺動液壓缸進油→擺動缸動片7擺動→帶動擺動缸套5擺動由于花鍵軸3只起導(dǎo)向作用而不回轉(zhuǎn)，擺動缸定片與花鍵軸之間通過平鍵和螺釘固定連接，保證定片的位置確定。2.1.5基座問題：1、擺動液壓缸的動片與缸的什么部件相連？機械臂將與擺動液壓缸的什么部件相連？2、為什么采用長度較短的花鍵套導(dǎo)向？3、機身升降運動的行程和回轉(zhuǎn)運動角度取決于什么？4、畫出零件2的結(jié)構(gòu)圖。2.1.5基座2.1.5基座

俯仰動作一般采用液壓(氣)缸與連桿機構(gòu)來實現(xiàn)，液壓缸位于手臂下方，活塞桿和手臂用鉸鏈連接。

此外，也有采用無桿活塞缸驅(qū)動齒條齒輪或四連桿機構(gòu)來實現(xiàn)俯仰運動?；剞D(zhuǎn)與俯仰式機身2.1.5基座2.1.5基座腰關(guān)節(jié)

腰關(guān)節(jié)為回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，既承受很大的軸向力、徑向力，又承受傾覆力矩，且應(yīng)具有較高的運動精度和剛度

腰關(guān)節(jié)多采用高剛性的RV減速機傳動。為方便走線，常采用中空型RV2.1.5基座肩、肘關(guān)節(jié)

肩、肘關(guān)節(jié)承受很大扭矩（肩關(guān)節(jié)同時承受來自平衡裝置的彎矩）且應(yīng)具有較高的運動精度和剛度；多采用高剛性的RV減速機傳動。2.1.5基座三、機器人行走機構(gòu)

2.1.5基座1．行走機構(gòu)的構(gòu)成：

機器人行走機構(gòu)通常由驅(qū)動裝置、傳動裝置、位置檢測裝置、傳感器、電纜和管路等構(gòu)成。2.1.5基座2．行走機構(gòu)的分類：

按運行軌跡分：分為固定軌跡式和無固定軌跡式兩種。固定軌跡式主要用于工業(yè)機器人按行走機構(gòu)的特點分：對于無固定軌跡機器人，可分為輪式、履帶式和步行式等。前兩者與地面連續(xù)接觸，后者與地面為間斷接觸。2.1.5基座3．固定軌道式機器人運動的實現(xiàn)：

機器人機身底座，安裝在一個可移動的拖板上，依靠絲桿螺母副的運動將來自電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動。2.1.5基座3．固定軌道式機器人運動的實現(xiàn)：

機器人機身底座，安裝在一個可移動的拖板上，依靠絲桿螺母副的運動將來自電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動。2.1.5基座4．車輪式行走機器人：分類：車輪式行走機器人通常有三輪、四輪、六輪之分。它們或有驅(qū)動輪和自位輪，或有驅(qū)動輪和轉(zhuǎn)向機構(gòu)，用來轉(zhuǎn)彎。適用范圍：最適合平地行走，不能跨越高度，不能爬樓梯。2.1.5基座圖

利用陀螺儀的二輪車

2.1.5基座2.1.5基座三輪行走機器人結(jié)構(gòu)及驅(qū)動：構(gòu)成：三個車輪、轉(zhuǎn)向叉、驅(qū)動裝置等。驅(qū)動方案：電機5驅(qū)動輪1：通過V1、V2的不同速度控制小車的移動方向，同時，轉(zhuǎn)向叉3自動地轉(zhuǎn)向正確的方向。此時輪2受到地面的摩擦而滾動。電機6驅(qū)動輪2：由電機6驅(qū)動，小車的方向由專用電機7驅(qū)動轉(zhuǎn)向叉實現(xiàn)。此時輪1自由滾動。缺陷：施加在角落的力容易產(chǎn)生使機器人翻倒，對負載有一定的限制。2.1.5基座

圖2.59所示的三組輪是由美國Unimationstanford行走機器人課題研究小組設(shè)計研制的。它采用了三組輪子,呈等邊三角形分布在機器人的下部。

圖

2.59三組輪

2.1.5基座2.1.5基座2.1.5基座圖

2.60四輪車的驅(qū)動機構(gòu)和運動

2.1.5基座

圖2.62所示為四輪防爆機器人,該輪系由于采用了四組輪子,運動穩(wěn)定性有很大提高。但是,要保證四組輪子同時和地面接觸,必須使用特殊的輪系懸掛系統(tǒng)。它需要四個驅(qū)動電機,控制系統(tǒng)也比較復(fù)雜,造價也較高。

2.1.5基座5．履帶式行走機器人：特點：可以在有些凸凹的地面上行走，可以跨越障礙物，能爬梯度不太高的臺階。沒有自位輪，依靠左右兩個履帶的速度差轉(zhuǎn)彎，會產(chǎn)生滑動，轉(zhuǎn)彎阻力大，且不能準確地確定回轉(zhuǎn)半徑。2.1.5基座2.1.5基座2.1.5基座救援機器人德國排爆機器人2.1.5基座

6．腳踏行走機器人：

腳踏行走機器人即步行機器人，典型特征是不僅能在平地上，而且能在凹凸不平的地上步行，能跨越溝壑，上下臺階，具有廣泛的適應(yīng)性。主要設(shè)計難點是機器人跨步時自動轉(zhuǎn)移重心而保持平衡的問題。2.1.5基座兩足步行機器人圖例：控制特點：使機器人的重心經(jīng)常在接地的腳掌上，一邊不斷取得準靜態(tài)平衡，一邊穩(wěn)定的步行。結(jié)構(gòu)特點：為了能變換方向和上下臺階，一定要具備多自由度。2.1.5基座圖

2.65兩足步行式行走機構(gòu)原理圖

2.1.5基座步行式2.1.5基座四足機器人圖例（1）：特點：四足機器人在靜止狀態(tài)下是穩(wěn)定的，具有很高的實用性。四足機器人步行時，一只腳抬起，三只腳支撐自重，這時有必要移動身體，讓重心落在三只腳接地點組成的三角形內(nèi)。2.1.5基座四足機器人圖例（2）：2.1.5基座四足機器人圖例（3）：2.1.5基座7．其它行走機器人：

爬壁機器人：車輪和腳混合式機器人：2.1.5基座其它行走機器人圖例：

2.1.5基座4.其它移動方式軍用昆蟲機器人爬纜索機器人水下6000米無纜自治機器人蛇形機器人授課人：黃健安項目2工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)——任務(wù)2.1工業(yè)機器人本體機械結(jié)構(gòu)謝謝大家觀看《工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用》項目2工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)《工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用》2.2工業(yè)機器人驅(qū)動方式——2.2.1電動機驅(qū)動工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)2.2工業(yè)機器人驅(qū)動方式

機器人本體的結(jié)構(gòu)形式機器人本體機械機構(gòu)驅(qū)動裝置控制系統(tǒng)感知系統(tǒng)手部（操作器）腕部臂部腰部電驅(qū)動裝置液壓驅(qū)動裝置氣壓驅(qū)動裝置處理器關(guān)節(jié)伺服控制器內(nèi)部傳感器外部傳感器

基座（固定或移動）傳動裝置2.2.1電動機驅(qū)動電氣驅(qū)動方式利用電動機直接驅(qū)動機械傳動裝置。能源簡單、使用方便、機構(gòu)速度變化范圍大、機械效率高、位置精度高，噪聲低。電氣驅(qū)動步進電機伺服電機直流伺服電機交流伺服電機2.2.1電動機驅(qū)動安川松下三菱2.2.1電動機驅(qū)動伺服電動機是一種受輸入電信號控制，并做出快速響應(yīng)的電動機，其轉(zhuǎn)速與控制電壓成正比，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而近似線性下降，調(diào)速范圍寬，當控制電壓為零時能夠立即停止。直流伺服電動機是用直流供電的伺服電動機。其功能是將輸入的受控電壓/電流能量轉(zhuǎn)換為電樞軸上的角位移或角速度輸出。（1）直流伺服電動機驅(qū)動2.2.1電動機驅(qū)動結(jié)構(gòu)如圖2-19所示，它由定子、轉(zhuǎn)子（電樞）、換向器和機殼組成。定子的作用是產(chǎn)生磁場，轉(zhuǎn)子由鐵心、線圈組成，用于產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩；換向器由整流子、電刷組成，用于改變電樞線圈的電流方向，保證電樞在磁場作用下連續(xù)旋轉(zhuǎn)。2.2.1電動機驅(qū)動PWM伺服驅(qū)動器具有調(diào)速范圍寬、低速特性好、響應(yīng)快、效率高、過載能力強等特點，在工業(yè)機器人中常作為直流伺服電動機驅(qū)動器，直流伺服電動機及啟動器實物圖如圖2-20所示。2.2.1電動機驅(qū)動（2）交流伺服電動機驅(qū)動同直流伺服電動機驅(qū)動系統(tǒng)相比，交流伺服電動機驅(qū)動器具有轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動慣量比高、無電刷及換向火花等優(yōu)點，在工業(yè)機器人中得到廣泛應(yīng)用。交流伺服電動機分為兩種，同步型（SM）和感應(yīng)型（LM）。同步型采用永磁結(jié)構(gòu)的同步電動機，又稱為無刷直流伺服電動機。其特點為：無接觸換向部件；需要磁極位置檢測器（如編碼器）；具有直流伺服電動機的全部優(yōu)點。感應(yīng)型指籠型感應(yīng)電動機。2.2.1電動機驅(qū)動其特點為：對定子電流的激勵分量和轉(zhuǎn)矩分量分別控制；具有直流伺服電動機的全部優(yōu)點。交流伺服電動機由于采用電子換向，無換向火花，在易燃易爆環(huán)境中得到了廣泛使用。交流伺服電動機及啟動器實物圖如圖2-21所示。2.2.1電動機驅(qū)動（3）步進電動機驅(qū)動步進電動機是一種用電脈沖信號進行控制，將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的控制電動機。在負載能力的范圍內(nèi)，步進電動機的角位移和線位移量與脈沖數(shù)成正比，轉(zhuǎn)速或線速度與脈沖頻率成正比，這些關(guān)系不因電源電壓、負載大小、環(huán)境條件的波動而變化，誤差不長期積累，步進電動機驅(qū)動系統(tǒng)可以在較寬的范圍內(nèi)，通過改變脈沖頻率來調(diào)速，實現(xiàn)快速起動、正反轉(zhuǎn)制動。2.2.1電動機驅(qū)動但由于其存在過載能力差、調(diào)速范圍相對較小、低速運動有脈動、不平衡等缺點，且步進電動機驅(qū)動多為開環(huán)控制，控制簡單，功率不大，多用于低精度小功率機器人系統(tǒng)。步進電動機實物圖如圖2-22所示。另一種是通過改變電動機的電壓來控制機器人手臂的運動速度2.2.1電動機驅(qū)動（4）電動機驅(qū)動的控制方法一種是通過改變電動機的電流來控制機器人手臂的力矩。另一種是通過改變電動機的電壓來控制機器人手臂的運動速度2.2.1電動機驅(qū)動

在工業(yè)機器人中，交流伺服電動機、直流伺服電動機都采用閉環(huán)控制，常用于位置精度和速度要求高的機器人中。目前，一般負載1000N以下的工業(yè)機器人大多采用電伺服驅(qū)動系統(tǒng)。所采用的關(guān)節(jié)驅(qū)動電動機主要是AC伺服電動機和DC伺服電動機。步進電動機主要適于開環(huán)控制系統(tǒng)，一般用于位置和速度精度要求不高的環(huán)境。機器人關(guān)節(jié)驅(qū)動電動機的功率范圍—般為0.1～10kW。機器人末端執(zhí)行器(手爪)應(yīng)采用體積、質(zhì)量盡可能小的電動機。

項目2工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)——任務(wù)2.2工業(yè)機器人驅(qū)動方式謝謝大家觀看《工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用》項目2工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)《工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用》2.2工業(yè)機器人驅(qū)動方式——2.2.2液壓驅(qū)動工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)2.2工業(yè)機器人驅(qū)動方式

機器人本體的結(jié)構(gòu)形式機器人本體機械機構(gòu)驅(qū)動裝置控制系統(tǒng)感知系統(tǒng)手部（操作器）腕部臂部腰部電驅(qū)動裝置液壓驅(qū)動裝置氣壓驅(qū)動裝置處理器關(guān)節(jié)伺服控制器內(nèi)部傳感器外部傳感器

基座（固定或移動）傳動裝置2.2.2液壓驅(qū)動在機器人的發(fā)展過程中，液壓驅(qū)動是較早被采用的驅(qū)動方式。世界上首先問世的商品化工業(yè)機器人尤尼梅特就是液壓機器人。2.2.2液壓驅(qū)動液壓驅(qū)動的組成：（1）油源：通常把油箱、濾油器、壓力表等構(gòu)成單元稱為油源。通過電動機帶動油泵，把油箱中的低壓油變成高壓油，供給液壓執(zhí)行機構(gòu)。機器人液壓系統(tǒng)的油液工作壓力一般是7~14MPa。

（2）執(zhí)行機構(gòu)：液壓系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)分為直線油箱和回轉(zhuǎn)油箱。機器人運動部件的直線運動和回轉(zhuǎn)運動絕大多數(shù)都是直接用直線運動的液壓缸和液壓馬達驅(qū)動產(chǎn)生，稱為直接驅(qū)動方式；有時由于結(jié)構(gòu)安排的需要也可以用轉(zhuǎn)換產(chǎn)生回轉(zhuǎn)或直線運動2.2.2液壓驅(qū)動（3）控制調(diào)節(jié)原件：溢流閥，方向閥，流量閥等。（4）輔助元件：管件、蓄能器等。2.2.2液壓驅(qū)動2.2.2液壓驅(qū)動基本的液壓驅(qū)動回路。由一般的發(fā)動機帶動液壓泵，液壓泵轉(zhuǎn)動形成高壓液流（也就是動力），經(jīng)溢流閥穩(wěn)壓后，高壓液流（液壓油）接著進入方向控制閥，方向控制閥根據(jù)電信號，改變閥芯的位置使高壓液壓油進入液壓缸A腔或者B腔，驅(qū)動活塞向右或者向左運動，由活塞桿將動力傳出，帶動機器人關(guān)節(jié)做功。2.2.2液壓驅(qū)動液壓驅(qū)動執(zhí)行裝置除了上面提到的可把液壓油的能量變換成直線運動的液壓缸，還有可變換成旋轉(zhuǎn)運動的液壓馬達以及變換成搖擺運動的擺動馬達等。2.2.2液壓驅(qū)動液壓驅(qū)動能夠以較小的驅(qū)動器輸出較大的驅(qū)動力或力矩，即獲得較大的功率重量比?？梢园羊?qū)動油缸直接做成關(guān)節(jié)的一部分，故結(jié)構(gòu)簡單緊湊，剛性好。由于液體的不可壓縮性，定位精度比氣壓驅(qū)動高，并可實現(xiàn)任意位置的開停。液壓驅(qū)動調(diào)速比較簡單和平穩(wěn)，能在很大調(diào)整范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速。使用安全閥可簡單而有效地防止過載現(xiàn)象發(fā)生。2.2.2液壓驅(qū)動液壓驅(qū)動具有潤滑性能好、壽命長等特點。油液容易泄漏。這不僅影響工作的穩(wěn)定性與定位精度，而且會造成環(huán)境污染。因油液粘度隨溫度而變化，且在高溫與低溫條件下很難應(yīng)用。因油液中容易混入氣泡、水分等，使系統(tǒng)的剛性降低，速度特性及定位精度變壞。需配備壓力源及復(fù)雜的管路系統(tǒng)，因此成本較高。液壓驅(qū)動方式大多用于要求輸出力較大而運動速度較低的場合。2.2.2液壓驅(qū)動在機器人液壓驅(qū)動系統(tǒng)中，近年來以電液伺服系統(tǒng)驅(qū)動最具有代表性。電液伺服系統(tǒng)通過電氣傳動方式，將電氣信號輸入系統(tǒng)來操縱有關(guān)的液壓控制元件動作，控制液壓執(zhí)行元件使其跟隨輸入信號而動作。這類伺服系統(tǒng)中電、液兩部分之間都采用電液伺服閥作為轉(zhuǎn)換元件。電液伺服系統(tǒng)根據(jù)物理量的不同可分為位置控制、速度控制、壓力控制和電液伺服控制。項目2工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)——任務(wù)2.2工業(yè)機器人驅(qū)動方式謝謝大家觀看《工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用》項目2工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)《工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用》2.2工業(yè)機器人驅(qū)動方式——2.2.3氣壓驅(qū)動工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)2.2工業(yè)機器人驅(qū)動方式

機器人本體的結(jié)構(gòu)形式機器人本體機械機構(gòu)驅(qū)動裝置控制系統(tǒng)感知系統(tǒng)手部（操作器）腕部臂部腰部電驅(qū)動裝置液壓驅(qū)動裝置氣壓驅(qū)動裝置處理器關(guān)節(jié)伺服控制器內(nèi)部傳感器外部傳感器

基座（固定或移動）傳動裝置2.2.3氣壓驅(qū)動

氣壓驅(qū)動系統(tǒng)的組成與液壓系統(tǒng)有許多相似之處，圖2-24為一典型的氣壓驅(qū)動回路。2.2.3氣壓驅(qū)動壓縮空氣由空氣壓縮機產(chǎn)生，其壓力約為0.4-1.0Mpa，并被送入儲氣罐。然后由儲氣罐用管道接入驅(qū)動回路。在過濾器內(nèi)除去灰塵和水分后，流向調(diào)壓閥調(diào)壓，在油霧器中，壓縮空氣被混入油霧。這些油霧用于潤滑系統(tǒng)的滑閥及氣缸，同時也起一定的防銹作用。2.2.3氣壓驅(qū)動從油霧出來的壓縮空氣接著進入電磁換向閥，電磁換向閥根據(jù)電信號，改變閥芯的位置使壓縮空氣進入氣缸A腔或者B腔，驅(qū)動活塞向右或者向左運動，由活塞桿將動力傳出，帶動機器人關(guān)節(jié)做功。當壓縮空氣從A端進氣、從B端排氣時，單向節(jié)流閥A的單向閥開啟，向氣缸無桿腔快速充氣；由于單向節(jié)流閥B的單向閥關(guān)閉，有桿腔的氣體只能經(jīng)節(jié)流閥排氣，調(diào)節(jié)節(jié)流閥B的開度，便可改變氣缸伸出時的運動速度。反之，調(diào)節(jié)節(jié)流閥A的開度則可改變氣缸縮回時的運動速度。這種控制方式，活塞運行穩(wěn)定，是最常用的方式。2.2.3氣壓驅(qū)動

氣壓驅(qū)動執(zhí)行裝置除了上面提到的可把壓縮空氣的能量變換成直線運動的氣缸，還有可變換成旋轉(zhuǎn)運動的氣動馬達以及變換成搖擺運動的擺動式氣動驅(qū)動器等。2.2.3氣壓驅(qū)動氣壓驅(qū)動在工業(yè)機器人中用的較多。一般工廠都有壓縮空氣站供應(yīng)壓縮空氣，氣源方便，亦可由空氣壓縮機取得。廢氣可直接排入大氣不會造成污染，因而在任何位置只需一根高壓管連接即可工作，所以比液壓驅(qū)動干凈而簡單。2.2.3氣壓驅(qū)動基于氣體的可壓縮性，氣壓驅(qū)動很難保證較高的定位精度。使用后的壓縮空氣向大氣排放時，會產(chǎn)生噪聲。因壓縮空氣含冷凝水，使得氣壓系統(tǒng)易銹蝕，在低溫下易結(jié)冰。2.2.3氣壓驅(qū)動由于空氣的可壓縮性，氣壓驅(qū)動系統(tǒng)具有較好的緩沖作用。并可以把驅(qū)動器做成工業(yè)機器人關(guān)節(jié)的一部分，因而氣壓驅(qū)動結(jié)構(gòu)簡單、成本低。但因為工作壓力偏低，所以功率重量比小、驅(qū)動裝置體積大。2.2.3氣壓驅(qū)動兩位式或有限點位控制的工業(yè)機器人(如沖壓機器人)中；作為裝配機器人的氣動夾具；用于點焊等較大型通用機器人的氣動平衡中。使用的壓力通常在0.4-0.6Mpa，最高可達1Mpa。

項目2工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)——任務(wù)2.2工業(yè)機器人驅(qū)動方式謝謝大家觀看《工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用》項目2工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)《工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用》2.3工業(yè)機器人傳動裝置——2.3.1直線-直線傳動裝置工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)2.3工業(yè)機器人傳動裝置

機器人本體的結(jié)構(gòu)形式機器人本體機械機構(gòu)驅(qū)動裝置控制系統(tǒng)感知系統(tǒng)手部（操作器）腕部臂部腰部電驅(qū)動裝置液壓驅(qū)動裝置氣壓驅(qū)動裝置處理器關(guān)節(jié)伺服控制器內(nèi)部傳感器外部傳感器

基座（固定或移動）傳動裝置2.3.1直線-直線傳動裝置常用的直線-直線驅(qū)動機構(gòu)包括：液壓(氣壓)缸將液壓泵(或空氣壓縮機)輸出的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件做直線往復(fù)運動。項目2工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)——任務(wù)2.3工業(yè)機器人傳動裝置謝謝大家觀看《工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用》項目2工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)《工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用》2.3工業(yè)機器人傳動裝置——2.3.2旋轉(zhuǎn)-直線傳動裝置工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)2.3工業(yè)機器人傳動裝置

機器人本體的結(jié)構(gòu)形式機器人本體機械機構(gòu)驅(qū)動裝置控制系統(tǒng)感知系統(tǒng)手部（操作器）腕部臂部腰部電驅(qū)動裝置液壓驅(qū)動裝置氣壓驅(qū)動裝置處理器關(guān)節(jié)伺服控制器內(nèi)部傳感器外部傳感器

基座（固定或移動）傳動裝置S2.3.2旋轉(zhuǎn)-直線傳動裝置

隨著電動機驅(qū)動方式的大量使用，旋轉(zhuǎn)-直線傳動裝置是業(yè)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的裝置之一。S2.3.2旋轉(zhuǎn)-直線傳動裝置齒輪齒條裝置齒條(4)固定，齒輪(3)轉(zhuǎn)動時聯(lián)通拖板(1)沿著齒條方向做直線運動。

該裝置的回差較大。2.3.2旋轉(zhuǎn)-直線傳動裝置該機構(gòu)可以把齒輪的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為齒條的往復(fù)移動，或者把齒條的往復(fù)移動轉(zhuǎn)化為齒輪的旋轉(zhuǎn)運動。2.3.2旋轉(zhuǎn)-直線傳動裝置該機構(gòu)是由非完全齒輪機構(gòu)演變而來的。主動齒輪上只制出一個或幾個輪齒，主動輪勻速轉(zhuǎn)動，帶動齒條往復(fù)移動。2.3.2旋轉(zhuǎn)-直線傳動裝置普通絲杠采用一個旋轉(zhuǎn)的精密絲杠驅(qū)動一個螺母沿著絲杠軸向移動，從而將絲杠的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成螺母的直線運動。

傳動效率低、精度低、回差大。2.3.2旋轉(zhuǎn)-直線傳動裝置滾珠絲杠螺母槽里放置了很多滾珠，在絲杠傳動過程中以滾珠的滾動摩擦代替滑動摩擦，傳動效率較高。2.3.2旋轉(zhuǎn)-直線傳動裝置

絲杠螺母副將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成直線運動，用較小的驅(qū)動力矩就可獲得較大的軸向牽引力。2.3.2旋轉(zhuǎn)-直線傳動裝置滾珠絲杠副傳動部件2.3.2旋轉(zhuǎn)-直線傳動裝置單螺母內(nèi)循環(huán)式雙螺母消隙內(nèi)循環(huán)式單螺母外循環(huán)式雙螺母外循環(huán)墊片消隙式2.3.2旋轉(zhuǎn)-直線傳動裝置螺桿轉(zhuǎn)動,螺母移動.這種機構(gòu)占據(jù)空間小，用于長行程螺桿,但螺桿兩端的軸在和螺母防轉(zhuǎn)機構(gòu)使其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。2.3.2旋轉(zhuǎn)-直線傳動裝置螺桿不動,螺母旋轉(zhuǎn)并移動.由于螺桿固定不轉(zhuǎn),因而兩端支承結(jié)構(gòu)簡單,但精度不高.如應(yīng)用于某些鉆床工作臺的升降.2.3.2旋轉(zhuǎn)-直線傳動裝置螺母固定不動,螺桿轉(zhuǎn)動并移動.這種結(jié)構(gòu)以固定螺母為主要支承,結(jié)構(gòu)簡單,但占據(jù)空間大.常用于螺旋壓力機、螺旋起重器、千分尺等.2.3.2旋轉(zhuǎn)-直線傳動裝置螺母轉(zhuǎn)動,螺桿移動.螺桿應(yīng)設(shè)置防轉(zhuǎn)裝置和螺母轉(zhuǎn)動要設(shè)置軸承均使結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且螺桿運動時占據(jù)空間尺寸,故很少應(yīng)用項目2工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)——任務(wù)2.3工業(yè)機器人傳動裝置謝謝大家觀看《工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用》項目2工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)《工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用》2.3工業(yè)機器人傳動裝置——2.3.3直線-旋轉(zhuǎn)傳動裝置工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)2.3工業(yè)機器人傳動裝置

機器人本體的結(jié)構(gòu)形式機器人本體機械機構(gòu)驅(qū)動裝置控制系統(tǒng)感知系統(tǒng)手部（操作器）腕部臂部腰部電驅(qū)動裝置液壓驅(qū)動裝置氣壓驅(qū)動裝置處理器關(guān)節(jié)伺服控制器內(nèi)部傳感器外部傳感器

基座（固定或移動）傳動裝置的的2.3.3直線-旋轉(zhuǎn)傳動裝置由于電動機驅(qū)動方式已大量使用，若設(shè)計旋轉(zhuǎn)運動裝置，通常采用電動機驅(qū)動作為源，故直線-旋轉(zhuǎn)傳動裝置在業(yè)內(nèi)應(yīng)用較少。2.3.3直線-旋轉(zhuǎn)傳動裝置2.3.3直線-旋轉(zhuǎn)傳動裝置項目2工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)——任務(wù)2.3工業(yè)機器人傳動裝置謝謝大家觀看《工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用》項目2工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)《工業(yè)機器人技術(shù)及應(yīng)用》2.3工業(yè)機器人傳動裝置——2.3.4旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)傳動裝置工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)2.3工業(yè)機器人傳動裝置

機器人本體的結(jié)構(gòu)形式機器人本體機械機構(gòu)驅(qū)動裝置控制系統(tǒng)感知系統(tǒng)手部（操作器）腕部臂部腰部電驅(qū)動裝置液壓驅(qū)動裝置氣壓驅(qū)動裝置處理器關(guān)節(jié)伺服控制器內(nèi)部傳感器外部傳感器

基座（固定或移動）傳動裝置2.3.4旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)傳動裝置