工业机器人机械系统设计

经典word整理文档，仅参考，双击此处可删除页眉页脚。本资料属于网络整理，如有侵权，请联系删除，谢谢！令运动，可实现无人操作；控制器中计算机程序可依加工对象不同而从新设计，从而满足柔性生产的需要。水下作业、救火、环境卫生、教育、娱乐、办公、家用、军用等方面，工业机器人在国内主要应用于危险、有毒、有害的工作环境以及产品质量要求高（超洁、同一性）的重复性作业场合，如焊接、喷涂上下料、插件、防爆等。一、工业机器人的总体设计1．主体结构设计工业机器人主体结构设计的主要问题是选择由连杆件和运动副组成的坐标形式。工业机器人的坐标形式主要有直角坐标式、圆柱坐标式、球面坐标式、关节坐标式等。测作业。圆柱坐标式机器人主要有三个自由度：腰转，升降，手臂伸缩。手腕常采用机器人总自由度达到六个。系统比较复杂。节，手腕的三个自由度上的转动关节（俯仰、偏转和翻转）用来最后确定末端操作器的姿态，它是一种惯犯使用的拟人化的机器人。Maxspeed:1200mm/secRepeatability:0.01mmDesignLife:5000km60MillionCycles直角坐标机器人工作台：2．传动方式传动方式选择是指选择驱动源及传动装置与关节部件的连接形式和驱动形式，主要包括：直接连接传动。驱动源或带有机械传动装置直接与关节相连。远距离连接传动。驱动源通过远距离机械传动后与关节相连。间接驱动。驱动源经一个速比远大于1的机械装置与关节相连。1的机械传动这样的中间环节与关节相连。3．模块化结构设计合部设计。模块化工业机器人主要的特点是：经济性、灵活性4．材料的选择的出发点。材料选择的基本要求是：强度高、弹性模量大、重量轻、阻尼大、材料价格低。5．平衡系统设计起的不良影响、借助平衡系统能使机器人运行稳定，降低地面安装要求。二、传动部件设计传动部件是驱动源和机器人各个关节连接的桥梁，是工业机器人的重要部件。机器人的运动速度、加速度（减速度）特性、运动平稳性、精度、承载能力是工业机器人设计的关键之一。一．移动关节导轨工业机器人对移动导轨的要求移动关节导轨的目的是在运动过程中保证位置精度和导向,对移动导轨有如下要求:1．间隙小或者能消除间隙；2．再垂直于运动方向上的刚度高；3．摩擦系数低并不随速度变化;4．高阻尼；5．移动导轨和其辅助元件尺寸小、惯量低。导轨、气浮导轨和滚动导轨。间隙，具有高刚度、低摩擦、高阻尼等优点，但是它需要单独的液压系统和回收:1摩擦小,特别是不随速度变化;2尺寸小;3刚度高承载能力大;4精度和精度保持度高;5润滑简单;6容易制造成标准件;7易加预载，消除间隙，增加刚度等等。但是,滚动导轨用在机器人机械系统也存在着缺点:1阻尼低;2对脏物比较敏感.轴和轴承座的刚度不敏感。主要分向心推力球轴承和“四点接触”球轴承。.传动件的定位及消隙传动件的定位主要有：1．电气开关定位2．机械挡块定位3．伺服定位系统定位传动件的消隙主要有：1．消隙齿轮2．柔性齿轮消隙3．对称传动消隙4．偏心机构消隙5．齿廓弹性覆层消隙协波传动要求：１．伺运动精度高，间隙小，能实现较高的重复定位精度。２．回转速度稳定，无波动，运动副键摩擦小，效率高。３．体积小，重量轻，传动扭矩大。常用的减速机构是行星齿轮机构和谐波传动机构.丝杠螺母副和滚珠丝杠传动生冲击，传动平稳，无噪声，能自锁，由较小的扭矩产生较大的牵引力；缺点是都很高，在传动时灵敏和平稳性很好，磨损小，使用寿命比较长。１．活塞缸和齿轮齿条机构２．链传动，皮带传动，绳传动３．钢带传动三、臂部设计工业机器人臂部设计的基本要求：实心轴大得多，所以常用钢管作臂杆及导向杆，用工字钢和槽钢作支撑板。２．导向性好。为防止手臂在直线运动中，沿运动轴线发生相对转动，或设置导向装置，或设计方形，花键等形式的臂杆。３．重量轻。为提高机器人的运动速度，要尽量减小臂部运动部分的重量，以减小整个手臂对回转轴的转动惯量。４．运动平稳定位精度高。常用的臂部结构有：1．手部直线运动机构；构形式比较多，常用的有活塞油（气）缸，齿轮齿条机构，丝杠螺母机构以及连杆机构等。由于活塞（气）缸的体积小，重量轻，因而在机器人结构中应用的比较多。２．手臂回转运动机构轮传动机构，链轮传动机构，活塞缸和连杆机构等。一类新颖的致动设备等)正在步入商业化。它们基于在受到电刺激时会改变形状的聚合物。类似肌肉的东西也许会有用武之地。EPAs号称要成为未来的人造肌肉。研究人员已经在雄心勃勃地工作，希望能够为许多当代的技术寻找基于EPA的可选方案，而帕萨迪纳喷气推进实验室的高级科学家YosephBar-Cohen够最先制造出EAP驱动的机器人手臂，而且必须在与人的手臂的一对一掰手腕比赛中取胜。在压电材料中，机械应力可导致晶体电极化，而且反之亦然。用电流刺激这种材料将使其变形；通过改变其形状可以产生电。塑料对电的反应正好互补。离子型EAPs(性高分子以及碳纳米管)是在电化学的基础上工作——即正负离子的移动和扩散。它们可以直接用电池带动，因为即便一个个位(single-digit)电压也能够使它们大幅度弯曲。不足之处在于，离子型EAPs通常必须是湿的，因此应当密封在挠性薄层中。许多离子型EAPs的另一个主要缺陷在于只要电流接通，该材料就损坏。相反，电子型EAPs(例如铁电聚合物、电介体、电绝缘橡胶以及电致伸缩移植橡胶)则由电场驱动。它们需要相对较高的电压，因此会产生让人不舒服的电EPAs它们不需要保护薄层，而且几乎不需要电流就能够保持某个定位。SPR的人造肌肉材料属于电子型EAP类型。它的成功开发经历了漫长曲折典范例。四、机身及行走机构设计人的下肢主要功能是承受体重和走路。对于静止直立时支承体重这一要求，动的，人的重心在垂直方向上时而升高，时而下降；在水平方向上亦随着左。右脚交替着地而相对应地左、右摇动。人的重心变动的大小是随人腿迈步的大小、调动人体其他部分的肌肉运动,巧妙地保持人体的平衡.而人能在不同路面条件下(包括登高、下坡、高低不平、软硬不一的地面等）走路，是因为人能通过眼睛可以看出，要使机器人能像人一样，在重心不断变化的情况下仍能稳定的步行，如何正确引导机器人的移动：的位置进行导向的。轮子在轨道上滚动，由轨道引导到各工作位置。在车间地面下浅层snun－10mm处敷设电缆，通人数千（赫芝）高频交流电，使之产生磁场；在移动机器人决定。电缆敷好以后，要改变导向路线就很困难，但可靠性高，大多数工厂车间光测定器来测定其移动方向，控制指挥机器人移动。位置，选择移动路线而自主运动。因此，机器人必须装有视觉、触觉等装置，用来辨识环境和道路情况，测出自己的位置和方向，通过计算机控制自身的运动。更加自如。导向控制，在生产车间内应用。五、机器人的嗅觉能识别像H2C2CONO等少数气体。因此，除特殊需要安装探测特定气体的气体传感器外，一般的机器人基本上没有嗅觉。六、机器人的触觉的，像人的皮肤位于人的体表，依靠表皮的游离神经末梢能感受温度。痛觉、触觉等多种