机器人本体结构

2.机器人本体结构ENTER2.1概述2.2机身及臂部结构2.3腕部及手部结构2.4传动及行走机构本章主要内容2.1

概述

机器人本体的基本结构形式

机器人本体材料的选择章目录

机器人本体的基本结构形式机器人本体传动部件机身及行走机构臂部腕部手部节目录章目录

机器人本体材料的选择材料选择基本要求强度高阻尼大弹性模量大重量轻经济性好节目录章目录机器人常用材料碳素结构钢和合金结构钢铝、铝合金及其他轻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节目录章目录本节完2.2.1机身结构的基本形式和特点2.2.2臂部结构的基本形式和特点2.2

机身及臂部结构2.2.3机器人的平稳性和臂杆平衡方法章目录1.机身的典型结构（1）回转与升降机身单杆活塞气缸驱动链传动机构双杆活塞气缸驱动链传动机构节目录章目录

机身结构的基本形式和特点

（2）回转与俯仰机身

节目录章目录2.机身驱动力(力矩)计算（2）回转运动驱动力矩的计算（1）垂直升降运动驱动力的计算节目录章目录节目录章目录（3）升降立柱下降不不卡死(不自锁)的条件计算算偏重力臂的的大小偏重力矩根据升降立柱平衡条条件有升降立柱依依靠自重下下降而不引引起卡死的的条件即：3.机身设计要注意意的问题（1）刚度和强度大，稳定性要好（2）运动灵活，导套不宜过短，避免卡死（3）驱动方式适宜（4）结构布置合理节目录章目录1.臂部的典型机机构（1）臂部伸缩机构构1—手部2—夹紧缸3—油缸4—导向柱5—运行架6—行走车轮7—轨道8—支座四导向柱式式臂伸缩机机构节目录章目录臂部结构的的基本形式式和特点（2）手臂俯仰运动机机构1—手部2—夹紧缸3—升降缸4—小臂5，7—摆动缸6—大臂8—立柱摆动缸驱动动连杆俯仰仰臂机构节目录章目录（3）手臂回转与升降降机构手臂回转与升降降机构常采采用回转缸缸与升降缸缸单独驱动动，适用于于升降行程程短而回转转角度小于于360°的情况，也也有采用升升降缸与气马达-锥齿轮传动的结构构。2.机器人手臂材料的的选择优先选择强度大大而密度小小的材料做做手臂。其其中，非金金属材料有有尼龙、聚乙乙烯（PEH）和碳素纤维等等；金属材材料以轻合金（特别是铝合合金）为主。节目录章目录3.臂部设计要要注意的问问题承载能力强刚度高导向性能好重量轻、转动惯量小合理设计与腕和机身的连接部位节目录章目录机器人的平平稳性和臂臂杆平衡方方法1.质量平衡方法节目录章目录2.弹簧力平衡方法法节目录章目录本节完腕部结构的的基本形式式和特点手部结构的的基本形式式和特点2.3腕部及手部部结构章目录腕部结构的的基本形式式和特点手腕关节的的滚转和弯弯转节目录章目录1.腕部自由度度节目录章目录手腕的坐标标系和自由由度6种3自由度手腕腕的结合方方式示意图节目录章目录2.RRR手腕3R手腕关节远远程传动示示意3R手腕结构示示意节目录章目录3.腕部的典型结结构（1）单自由度回转转运动手腕腕1—回转缸；2—定片；3—腕回转轴；4—动片；5—手部节目录章目录回转油缸直直接驱动的的单自由度度腕部结构构（2）二自由度手腕腕1）双回转油缸驱驱动的腕部部l—手部2—中心轴3—固定中心轴4—定片5—摆动回转缸6—动片7—回转轴8—回转缸节目录章目录具有回转与与摆动的二二自由度腕腕部结构2）齿轮传动二自由度腕腕部齿轮传动回回转和俯仰仰型腕部原原理1，2，3，4，5，6——锥齿齿轮轮7——壳体体8——手腕腕9——手爪爪节目目录录章目目录录（3）三自由由度度手手腕腕1）液压压直接接驱驱动动三三自自由由度度手手腕腕节目目录录章目目录录2）齿轮轮链轮轮传传动动三三自自由由度度腕腕部部1——油缸；；2——链轮轮；3，4——锥齿齿轮轮；5，6——花键键轴轴T；7——传动动轴轴S；8——腕架;9——行星星架架；10，11，22，24——圆柱柱齿齿轮轮；12，13，14，15，16，17，18，20——锥齿齿轮轮；；19——摆动动轴轴；；21，23——双联联圆圆柱柱齿齿轮轮；；25——传动动轴轴B节目目录录章目目录录4.设计计腕部时应应注意意的问题题结构紧凑、重量轻动作灵活、平稳，定位精度高强度、刚度高设计合理的与臂和手部的连接部位节目目录录章目目录录手部部结结构构的的基基本本形形式式和和特特点点1.机器器人手手部部的的特点点（1）手部与手腕相连处可拆卸（2）手部是机器人末端操作器（3）手部的通用性比较差（4）手部是一个独立的部件节目目录录章目目录录2.手部的的分分类类（1）按用用途途平面面钳钳爪爪夹持持圆柱柱零零件件专用用工工具具:喷枪枪，焊具节目目录录章目目录录（2）按夹持持原原理理节目目录录章目目录录（3）按手指指或或吸吸盘盘数数目目按手指数目二指手爪多指手爪按手指关节单关节手指手爪多关节手指手爪吸盘式手爪按吸盘数目单吸盘式手爪多吸盘式手爪三指指手手爪爪节目目录录章目目录录柔性性手手指指手手爪爪（4）按智智能能化普通式（无传感器）智能式（有传感器）节目目录录章目目录录3.手爪设设计计和和选选用用的的要要求求手爪设计和选用的要求被抓握的对象几何参数工件尺寸可能给予抓握表面的数目可能给予抓握表面的位置和方向夹持表面之间的距离夹持表面的几何形状机械特性质量材料固有稳定性表面质量和品质表面状态工件温度物料馈送器或储存装置机器人作业顺序手爪和机器人匹配环境条件4.手爪的的典典型型结结构构（1）机械械式式手爪爪V形爪爪钳钳节目目录录章目目录录气动动手爪1—扇形形齿轮轮2—齿条条3—活塞塞4—气缸缸5—爪钳钳四种种手手爪爪传传动动机机构构（2）磁力力吸盘盘l—磁盘盘2——防尘尘盖盖3——线圈圈4——外壳体体节目目录录章目目录录（3）真空空式吸吸盘盘真空空吸吸盘盘控控制制系系统统1——电动机2——真空空泵泵3、4——电磁磁阀阀5——吸盘盘6——通大气气气流流负负压压吸吸盘盘挤气气负负压压吸吸盘盘1——吸盘盘架架2——压盖盖3——密封封垫垫4——吸盘盘5——工件件节目目录录章目目录录挤气气负负压压吸盘盘工工作作原理理节目目录录章目目录录自适应应性吸盘异形吸盘盘节目录录章目录录（4）真空空吸盘的的新设设计本节完完传动机机构的的基本本形式式和特特点行走机机构的的基本本形式式和特特点2.4传动及行走走机构构章目录录传动机构的的基本本形式式和特特点1.关节分为转动关关节和和移动动关节。节目录录章目录录转动关关节2.机器人人传动机机构（1）齿轮轮传动动行星齿齿轮传动节目录录章目录录谐波齿轮传动采用液液压静压谐谐波发生器器的谐谐波传传动1—凸轮2—柔轮3—小孔孔（2）丝杠杠传动动滚动丝丝杠的的基本本组成成1—丝杠；2—螺母；；3—滚珠；4—导向槽节目录录章目录录丝杠螺螺母传传动的的手臂臂升降降机构构1—电动动机；；2—蜗杆杆；3—臂架架；4—丝杠杠；5—蜗轮轮；6—箱体体；7—花键键套（3）带传传动与链传传动齿形带带形状状钢带传传动（4）绳传动与与钢带带传动动节目录录章目录录（5）杆、连连杆与与凸轮轮传动动节目录录章目录录凸轮机机构连杆机机构采用钢钢带传传动的的ADEPT机器人人节目录录章目录录（6）流体体传动油缸和和齿轮轮齿条条手臂臂机构构气缸和和齿轮轮齿条条增倍倍手臂臂机构构1—运动齿条；2—齿轮；3—活塞杆3.传动件的定位和消消隙（1）传动件的定位位电气开关定位机械挡块定位伺服定位系统利用插销定位位的结构1—行程节流阀2—定位圆盘3—插销4—定位油缸节目录章目录（2）传动件的消隙1）消隙齿轮2）柔性齿轮消隙节目录章目录节目录章目录3）对称传动消隙双谐波传动消消隙方法1—电动机；2—小齿轮；3'，3"—减速传动齿轮轮；4'，4"—轴；5'，5"—齿轮；6—齿轮1，2—齿轮箱；3，4，5—齿轮；6—电动机；7—同步带；8—压紧轮；9—同步带传动节目录章目录4）偏心机构消隙5）齿廓弹性覆层消隙隙偏心消隙机构构齿廓弹性覆层消隙隙行走机构的基基本形式和特特点典型行走机构构：1.具有三组轮