工业机器人工业机器人结构设计.ppt

◆1、工业机器人总体设计
主体结构设计
■传动方式选择
■模块化结构设计
主要内容
■材料选择
平衡系统设计
◆2、传动部件设计
■移动关节导轨及转动关节轴承
■传动件的定位及消隙
谐波传动
丝杠螺母副及其滚珠丝杠传动
其它传动
要内容
3、臂部设计
5、手部设计
臂部设计的基本要求
■概述
手臂的常用结构
手部分类
臂部运动驱动力计算
手爪设计和选用的要求
■4、手腕设计
普通手爪设计
概述
6、机身及行走机构设计
手腕分类
机身设计
手腕设计举例
行走机构设计
一工业机器人总体设计
◆主体结构设计
■关键是选择由连杆件和运动副组成的坐标式
■工业机器人的坐标形式
●直角坐标机器人
主体结构有三个自由度,全为伸缩
园柱坐标机器人
■主体结枃有三个自由度,腰转、升降、伸缩
◆球面坐标机器人
主体结构有三个自由度,转动、转动和伸缩
关节坐标机器人
主体结构有三个自由度,全为转动
一工业机器人总体设计
■传动方式选择
选择驱动源和传动装置与关节部件的连接、驱动方式
工业机器人的传动形式
传动形式
特征
优点
缺点
直接连结传直接装在关节上
结枃紧凑
需考虑电机自重,转
动
动惯量大,能耗大
远距离连结经远距离传动装置与关不需考虑电机自重,额外的间隙和柔性
传动
节相连
平衡性良好
结枃魔大,能耗大
间接传动经速比远>1的传动装
经济、对载荷变化不传动精度低、结构不
置与关节相连、便于制动设计、紧凑、引入误差,降
方便一些运动转换
低可靠性
不经中间关节或经速比传动精度高,振动小,控制系统设计困难
直接驱动|=1的传动装置与关节传动损耗小,可靠性对传感元件要求高,
相连
高,响应快
成本高
一工业机器人总体设计
■模块化结构设计
模块化工业机器人
由一些标准化、系列化的模块件通过具有特殊功能
的结合部用积木拼搭方式组成的工业机器人系统
■模块化业机器人的特点
■经济性
灵活性
存在的问题
刚度比较差
整体重量偏重
■模块针对性待提高
一工业机器人总体设计
■材料的选择
材料选择的基本要求
强度高
弹性模量大
重量轻
阻尼大
■价格低
结构件材料介绍
碳素结构钢、合金结构钢、铝合金等合金材
料、纤维增强合金、陶瓷、纤维增强复合材
料、粘弹性大阻尼材料
一工业机器人总体设计
平衡系统设计
平衡系统的作用
■安全
降低因构形变化而导致重力引起关节驱动力矩变化的峰值
降低因运动而导致惯性力矩引起关节驱动力矩变化的峰值
改进动力特性
使运行稳定,降低地面安装要求
平衡系统设计的主要途径
质量平衡技术
弹簧力平衡技术
可控力平衡技术
二传动部件设计
■移动关节导轨及转动关节轴承
移动关节导轨
要求
类型:普通滑动导轨、液压动压移动导轨、液压静压
移动导轨、气浮导轨、滚动导轨
应用实例
转动关节轴承
球轴承
专用轴承
特殊材料制作的轴承
●动压导轨:靠导轨之间的相对◆静压导轨:将具有一定压力的润
运动产生的压力油膜将运动件滑油经节流器输入到导轨面上
浮起把两个导轨面隔离形成的油腔即可形成承载油膜使导
纯液体摩檫,其工作原理与动轨面之间处于纯液体摩擦状态
压轴承相同形成导轨面间压优点是轨运动速度的变化对油膜
力油膜的条件是:两导轨面之厚度的影响很小;载荷的变化对
间应有锲形间隙和一定的相对油膜厚度的影响很小摩檫系数
速度此外还需要有一定粘度仅为0005左右油膜抗振性好。
的润滑油流进锲形闫隙
缺点是导轨自身结构比较复杂需
适用于主运动导轨
要增加一套供油系统对润滑油的
清洁程度要求很高主要应用:精
密机床的进给运动和低速运动导
轨
二传动部件设计
■传动件的定位和消隙
传动件的定位
■电气开关定位、机械挡块定位、伺服定位系统
传动件的消隙
■消隙齿轮
柔性齿轮
对称传动消隙
偏心机构消隙
齿廓弹性覆层消隙