工业机器人机械传动部分

1、蠶厳限公司主讲：张亚二o五年七月十主要内容 2、工业机器人的历史背景及应用的多样化 2、焊接机器人及系统特征3、焊接机器人结构及传动设计 4、外部轴和变位机一. 工业机器人的历史背景和应用的多样化机器人定义美国工业协会(RIA):机器人是一种用于移动各种材料、零件、工 具或者专用装置，通过可编程动作来执行各种任务，并具有编程 能力的多功能机器手。这个定义实际上针对的是工业机器人。日本工业机器人协会OIRA):机器人是一种带有存储器件和末端操作器的通 用机械，他能通过自动化的动作代替人类劳动。日本著名学者加藤一郎：机器人三要素1、具有脑、手、脚等要素的个体；2 、具有非接触传感器和接触传感器。3

2、、具有用于平衡和定位的传感器。机器人三大特征：拟人功能，可编程，通用性机器人分类第一代机器人：能试教-再现的工业机器人第二代机器人：可感知周围环境，进行反馈控制。第三代机器人：智能机器人，能够逻辑推断、判断、决策等第四代机器人：情感类机器人，具有人类情感。工业机器人历史背景西周偃师制造能歌善舞的伶人I1962年1965年2984 年2998年捷克作家卡雷尔恰佩克在小说中 （罗莎姆的万能机器人）中首次 提出Robot美国研制出第一台工业机器人 鲁班制造木鸟，三日不下 美国使用第一台点焊机器人 全世界机器人使用量8万台亠美国拥有8万台，德国拥有7万苔丁劳别占世界机器入总数的 15%和23%,日本一

3、直占有60%。50年的发展：广泛用于汽车制作业、毛皮制作、机械加工、焊接、热处理、装配、检测、上下料等。标志性机器人1973年世界上机器人和 小型计算机第一次携手 合作，诞生了美国_Cincinnati Milacron公司 的机器人T3。1979年美国Unimation公司 推出通用工业机器人PUMA ,这标志着工业机器人技术 已经成熟。PUMA至今仍然 工作在第一线1965年英国高级工程 师Stewart提出了 Stewart平台，推动了 对并联机器人的研究并联机器人定义：运动平台和 基座间至少有两根活动连杆连 接，具有2个或2个以上自由度 的闭环结构机器人，2979年日本山里大学牧野洋发

4、明发 明了平面关节（SCARA）型机器人 该机器入此后在装配作业中得到 广疚血用。2978年澳大利亚著名机构 教授Hunt提出把6自由度 Stawart平台作为机器人结 构。图为Adept公司的 Quattro并联机器人。应用多样化二、焊接机器人及系统特征工业机器人一般结构1、三大部分机械本体、传感器部分、控制部分2、六个子系统驱动系统、机械结构系统、感知系统、机器人-环境交互系统、 人机交互系统以及控制系统。焊接机器人的系统构成焊接机器人单体:机器人本体电力电缆外部装置控制柜焊丝盘架工装夹具示教器变压器-扩展设备（外部轴）焊接电源焊枪防碰撞装置接电路控制电缆焊枪送丝机构焊接机器人应用环境应用

5、环境较为恶劣：1、强弧光、高温、复杂电磁2、烟尘、飞溅3、加工或装配误差4、焊接热变形、焊件表面状态5、其它环境因素三、焊接机器人结构及传动设计基本参数自由度：6最大工作半径：1400mm负载：6kg 重复定位精度： 0.1mm典型关节自由度种类及图形符号作业范围个移动关节，用 于完成手抓在垂直 平面方向上的运动五种坐标形式的机器人水平面内具有良好的柔顺型，且动作灵活、速度快.定X积较范围定位精度低 .动作直观 性差结构复杂. 定位精度低 .动作直观不能抓取靠 近立柱或地 面上的物体一结构紧凑.动作灵 活.占地面积小球二八II丿 ULJLJ/ X多做成楼门式，框架式作业范围为立方体状位置精度局

6、位精度高。作业范柱形状结构庞大.动作范 一X位置精度高，运动直观、 _a阖单.占地面积小.运耳作业范围为应用广泛空心球体状适用于平面定位，;以及垂直方向上进 行装配，又称为装 配机器人。作业范围大.动作灵活. 能抓取靠近机身的物体. 应用广泛，现在标准六轴J工业机器人代表JAg|三个转动关节可在 平面内进行定位和 定向。闾f BBR型手腕减少了手腕纵向尺寸，减小了工 作空间，不够灵活。一般来说，旋转 关节与平移关节相比，具有工作空间大. 结构紧凑.重量轻以及灵活性好等特点，也董容易做密封防尘现远距离的传，但其结构 总节轴相交于 障控制算法 沃件下其末端丿完全展开时更由度，从而使丿,不满足本设有

7、较大影响， 节轴处于同一 I重合，这样将2、手腕设计匚姿态, ，俯仰 有BBR、 BR芒合微调操作BR、 RRROa) BBR 型b) RBR 世c) RRR 型d) BRR 型手腕可以确定焊枪 器人腕有三个 现存的手莎人体3. 焊接机器人整体构型设计a 仇肘关节通过Eb轴与大臂相连, 做上下运动V机器人结构外观图及部件简介5、机器人运动范围I d76、机器人驱动系统6.1. Ws轴（回旋）驱动系统伺服电机6.2 Sh轴（前后）驱动装置Sh轴前后驱动系统依然采 用“电机减速器肩关节” 的传动方式，简单、高效大臂是主要的载荷传动部件，它将 各种载荷传递给肩，肩再传给底座6.3、Eb轴（上下）驱动

8、装置根据结构特点，Ws轴 回旋驱动系统依然采 用“电机减速器肩关 节”传动的方式。减 速机RV减速器肘关节作用虽然仍负责传 递载荷，但不再是主要承 载关节，大部分作用是为 了改变机器人末端的位置6.4、Rt轴（旋转）驱动装置谐波减速机速器关节”进行传动3、综合考憊驱动系统精度局.体积专轮同步带从动同步带轮减 速器小臂”的传动方式6.5、Bn轴（摆臂）驱动装置基干I匕 仍采田“由机士对后1 rJ5-ax i s drive shaft6.6、Tr轴（旋转）驱动装置Tr轴驱动系统控制着焊枪的旋转，采 用“电机减速器焊枪”直接驱动的方 式，且电机内置于腕腔内，体积小， 外表美观，结构紧凑。机器人用减速机驱动方式：电、气、液。常用交流伺服电机驱动 减速机：常用RV减速机和谐波减速机RV传轄觥渐开线圆柱齿轮行星减速机构和第二级摆线针轮行星减速机构两部分组成为一 封闭 入轴带动云彳 转的同枇 轮2g构简图。主动的太阳轮1与输 中心轮1顺时针方向旋转，它将 公线轮4 钱接在三个曲陛上并与固定的针轮相哨合忌其 轴线現騷壽勺同时还将反方向自转，即顺 时针转动。输出机构（即行星架）6由装在其上的三对 曲柄勒的1J / V _ IIRV减速机原理图谐波减速机波发生器柔轮刚轮谐波齿轮的组成元件有以下三个部 分：柔性齿轮（下文简称柔轮）、刚 性齿轮（下文简称刚轮）以及波发生 器。在传递运动和动力时，只