《機(jī)器人的機(jī)械臂結(jié)構(gòu).ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機(jī)器人的機(jī)械臂結(jié)構(gòu).ppt（38頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、機(jī)械臂結(jié)構(gòu),一、臂部設(shè)計(jì)的基本要求,1．承載能力足,手臂是支承手腕的部件，設(shè)計(jì)時(shí)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(yùn)動時(shí)的動載荷及轉(zhuǎn)動慣性。,2．剛度高,為了防止臂部在運(yùn)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(shí)心軸大得多。,,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(jì)手冊。3、工字鋼的長度按長度系列購買。如：5~19m。,槽鋼（GB707-88）,1、槽鋼的型號與高度尺
2、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(jì)手冊。3、《鋼結(jié)構(gòu)》,,3、導(dǎo)向性能好，定位精度高,為防止手臂在直線運(yùn)動中，沿運(yùn)動軸線發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，應(yīng)設(shè)置導(dǎo)向裝置。同時(shí)要采用一定形式的緩沖措施。,4．重量輕、轉(zhuǎn)動慣量小,為提高機(jī)器人的運(yùn)動速度，要盡量減少臂部運(yùn)動部分的重量，以減少整個(gè)手臂對回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量。,5．合理設(shè)計(jì)與腕部和機(jī)身的連接部位,臂部的安裝形式和位置不僅關(guān)系到機(jī)器人的強(qiáng)度、剛度和承載能力，而且還直接影響到機(jī)器人的外觀。,二、機(jī)械臂的運(yùn)動形式,1．直角坐標(biāo)型,臂部由三個(gè)相互正交的移動副組成。帶動腕部分別沿X、Y、
3、Z三個(gè)坐標(biāo)軸的方向作直線移動。結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)動位置精度高。但所占空間較大，工作范圍相對較小。,2．圓柱坐標(biāo)型,臂部由一個(gè)轉(zhuǎn)動副和兩個(gè)移動副組成。相對來說，所占空間較小，工作范圍較大，應(yīng)用較廣泛。,3．關(guān)節(jié)型,由動力型旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和前、下兩臂組成。關(guān)節(jié)型機(jī)器人以臂部各相鄰部件的相對角位移為運(yùn)動坐標(biāo)。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。,4．極坐標(biāo)型,臂部由兩個(gè)轉(zhuǎn)動副和一個(gè)移動副組成。產(chǎn)生沿手臂軸X的直線移動，繞基座軸Y的轉(zhuǎn)動和繞關(guān)節(jié)軸Z的擺動。其手臂可作繞Z軸的俯仰運(yùn)動，能抓取地面上的物體。,三、典型機(jī)械臂結(jié)構(gòu),1．手臂直線運(yùn)動機(jī)構(gòu),常見方式：行程小時(shí)：采用油缸或氣缸直接驅(qū)
4、動；當(dāng)行程較大時(shí)：可采用油缸或氣缸驅(qū)動齒條傳動的倍增機(jī)構(gòu)或采用步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)驅(qū)動，并通過絲桿螺母來轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動。典型結(jié)構(gòu)：油缸驅(qū)動的手臂伸縮運(yùn)動結(jié)構(gòu)電機(jī)驅(qū)動的絲桿螺母直線運(yùn)動結(jié)構(gòu),,油缸—齒條機(jī)構(gòu)圖例：,,油缸驅(qū)動的手臂伸縮運(yùn)動結(jié)構(gòu)圖例：,四根導(dǎo)向柱的臂部伸縮機(jī)構(gòu)：手臂的垂直伸縮運(yùn)動由油缸3驅(qū)動。特點(diǎn)：工作行程長，抓重大，適合于抓舉工件形狀不規(guī)則、有偏轉(zhuǎn)力矩的場合。,,1—手部2—夾緊缸；3—油缸；4—導(dǎo)向柱；5—運(yùn)行架；6—行走車輪；7—軌道；8—支座,電機(jī)驅(qū)動絲桿螺母直線運(yùn)動結(jié)構(gòu)圖例：,,2．手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動機(jī)構(gòu),常見方式：常見的有齒輪傳動機(jī)構(gòu)，鏈輪傳動機(jī)構(gòu)，活塞及連桿傳動機(jī)構(gòu)等。曲柄
5、滑塊機(jī)構(gòu)：假設(shè)滑塊是主動件，當(dāng)滑塊沿一定的導(dǎo)軌移動時(shí)，可以推動曲柄做擺動或圓周運(yùn)動。典型機(jī)構(gòu)：液壓缸—連桿回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)：齒輪驅(qū)動回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)：,,平面四桿機(jī)構(gòu)圖例：,平面四桿機(jī)構(gòu),雙曲柄機(jī)構(gòu),雙搖桿機(jī)構(gòu),,平面四桿機(jī)構(gòu)演變圖例：,曲柄滑塊機(jī)構(gòu),,平面四桿機(jī)構(gòu)的的演變不僅要滿足運(yùn)動方面的要求，而且要滿足受力和結(jié)構(gòu)上的要求。,雙臂機(jī)器人手臂結(jié)構(gòu)圖例：,1—鉸接活塞缸2—連桿3—手臂4—支承架,,,,,,,,,,,,,,運(yùn)動特點(diǎn)：手臂關(guān)節(jié)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動是通過液壓缸-連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)?？刂苹钊男谐叹涂刂屏耸直蹟[角的大小。,,齒輪驅(qū)動回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)圖例：,,3．關(guān)節(jié)型機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)（1）,存在的運(yùn)動型式：機(jī)身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；肩關(guān)
6、節(jié)和肘關(guān)節(jié)的擺動；腕關(guān)節(jié)的俯仰和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；各運(yùn)動的協(xié)調(diào)：稱為5軸關(guān)節(jié)型機(jī)器人。,五軸關(guān)節(jié)型機(jī)器人手臂運(yùn)動圖例（1）：,,,,,,,腰轉(zhuǎn),肩轉(zhuǎn),肘轉(zhuǎn),俯仰,偏轉(zhuǎn),,腰轉(zhuǎn)姿態(tài),五軸關(guān)節(jié)型機(jī)器人手臂運(yùn)動圖例（2）：,肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)與手腕的協(xié)調(diào),3．關(guān)節(jié)型機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)（2）,各運(yùn)動的實(shí)現(xiàn)：腕部的旋轉(zhuǎn)：電機(jī)M5→減速器R5→鏈輪副C5→錐齒輪副G5→旋轉(zhuǎn)運(yùn)動n5腕部俯仰：電機(jī)M4→減速器R4→鏈輪副C4→俯仰運(yùn)動n4肘關(guān)節(jié)擺動：電機(jī)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(jī)M2→同步帶傳動B2→減速器R2→肩關(guān)節(jié)擺動n2,關(guān)節(jié)型機(jī)器人傳動系統(tǒng)圖：,關(guān)節(jié)型機(jī)器人腕部旋轉(zhuǎn)
7、局部圖：,電機(jī)M5→減速器R5→鏈輪副C5→錐齒輪副G5→旋轉(zhuǎn)運(yùn)動n5,,,關(guān)節(jié)型機(jī)器人腕部俯仰局部圖：,,,電機(jī)M4→減速器R4→鏈輪副C4→俯仰運(yùn)動n4,關(guān)節(jié)型機(jī)器人肘關(guān)節(jié)局部圖：,,,電機(jī)M3→兩級同步帶傳動B3、B3′→減速器R3→肘關(guān)節(jié)擺動n3,關(guān)節(jié)型機(jī)器人肩關(guān)節(jié)局部圖例：,,,電機(jī)M2→同步帶傳動B2→減速器R2→肩關(guān)節(jié)擺動n2,四、機(jī)械臂的控制,1、伺服系統(tǒng)的分類,液壓伺服系統(tǒng)機(jī)械臂各關(guān)節(jié)的運(yùn)動通常由液壓伺服閥控制液壓缸實(shí)現(xiàn)。電動伺服系統(tǒng)機(jī)械臂各關(guān)節(jié)的運(yùn)動通常由步進(jìn)電機(jī)或直流電機(jī)驅(qū)動。,伺服直線液壓缸圖例：,電動伺服控制系統(tǒng)圖例：,作業(yè)：,1、設(shè)計(jì)三種機(jī)器人小臂相對于大臂的直線運(yùn)動方案，動力源為電機(jī)驅(qū)動，用示意圖表達(dá)。2、畫出型號為20a的工字鋼的截面形狀，并標(biāo)注出有關(guān)幾何參數(shù)。3、解釋液壓伺服系統(tǒng)和電動伺服系統(tǒng)的組成及工作原理。,
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