第03.22 3 機器人機械結構系統(1)

1、機器人應用技術機器人應用技術大連職業(yè)技術學院董春利 QQ：958385645實訓樓414ACompiled by: Dong Chunli課前提問o機器人有哪幾部分組成？o各部分的作用有哪些？o什么是自由度？o什么是工作空間？o什么是工作速度？o什么是工作載荷？o什么是控制方式？o什么是驅動方式？o什么是精度、重復精度？o什么是分辨率？機器人應用技術機器人應用技術第三章第三章 機器人的機械結構系統機器人的機械結構系統一、機器人的機身結構一、機器人的機身結構二、機器人的臂部機構二、機器人的臂部機構三、機器人的腕部機構三、機器人的腕部機構四、機器人的手部機構四、機器人的手部機構五、機器人的行走機構

2、五、機器人的行走機構機器人應用技術機器人應用技術第三節(jié)第三節(jié) 機器人的機械結構與運動機器人的機械結構與運動一、機器人機械結構的組成一、機器人機械結構的組成二、機器人機構的運動二、機器人機構的運動三、機身和臂部機構三、機身和臂部機構四、手腕結構四、手腕結構五、手部機構五、手部機構六、行走機構六、行走機構Compiled by: Dong Chunli第三章 機器人的機械結構系統機器人機械結構的組成1、手部結構2、手腕結構3、臂部結構4、機身結構5、行走機構Compiled by: Dong Chunli手部手部機器人為了進行作業(yè)，在手腕上配置了操作機構，有時也稱為手爪或末端操作器手腕手腕聯接手部

3、和手臂的部分，主要作用是改變手部的空間方向和將作業(yè)載荷傳遞到手臂臂部臂部聯接機身和手腕的部分，主要作用是改變手部的空間位置，滿足機器人的作業(yè)空間，并將各種載荷傳遞到機座機身機身機器人的基礎部分，起支承作用對固定式機器人，直接聯接在地面基礎上，對移動式機器人，則安裝在移動機構上機器人機械結構的組成Compiled by: Dong Chunli機器人機構的運動機器人機構的運動手臂的運動垂直移動徑向移動(1)回轉運動手腕的運動(1)手腕旋轉(2)手腕彎曲(3)手腕側擺Compiled by: Dong Chunli（1）垂直移動 指機器人手臂的上下運動。這種運動通常采用液壓缸機構或其他垂直升降機構

4、來完成，也可以通過調整整個機器人機身在垂直方向上的安裝位置來實現。（2）徑向移動 是手臂的伸縮運動。機器人手臂的伸縮使其手臂的工作長度發(fā)生變化。在圓柱坐標式結構中，手臂的最大工作長度決定其末端所能達到的圓柱表面直徑。（3）回轉運動 指機器人繞鉛垂軸的轉動。這種運動決定了機器人能手臂所能到達的角位置。1.手臂和本體的運動手臂和本體的運動Compiled by: Dong Chunli (1)手腕旋轉 手腕繞小臂軸線的轉動。有些機器人限制其手腕轉動角度小于360度。另一些機器人則僅僅受到控制電纜纏繞圈數的限制，手腕可以轉幾圈。 (2)手腕彎曲 指手腕的上下擺動，這種運動也稱為俯仰。 (3)手腕側擺

5、 指機器人手腕的水平擺動。手腕的旋轉和俯仰兩種運動結合起來可以構成側擺運動，通常機器人的側擺運動由一個單獨的關節(jié)提供。2.手腕的運動手腕的運動Compiled by: Dong Chunli機身是直接聯接、支承和傳動手臂及行走機構的部件。它是由臂部運動(升降、平移、回轉和俯仰)機構及有關的導向裝置、支撐件等組成。由于機器人的運動型式、使用條件、負載能力各不相同，所采用的驅動裝置、傳動機構、導向裝置也不同，致使機身結構有很大差異。一般情況下，實現臂部的升降、回轉或或俯仰等運動的驅動裝置或傳動件都安裝在機身上。臂部的運動愈多，機身的結構和受力愈復雜。機身既可以是固定式的，也可以是行走式的，即在它的

6、下部裝有能行走的機構，可沿地面或架空軌道運行。一、機器人的機器人的機身機構 Compiled by: Dong Chunli 常用的機身結構有：（1）升降回轉型機身結構；（2）俯仰型機身結構；（3）直移型機身結構；（4）類人機器人機身結構。一、機器人的機器人的機身機構 Compiled by: Dong Chunli（1）升降回轉型機身結構；由實現臂部的回轉和升降的機構組成： 回轉：回轉軸液（氣）壓缸驅動、直線液（氣）壓缸驅動的傳動鏈、渦輪蝸桿機械傳動。 升降：直線缸驅動、絲桿-螺母機構驅動、直線缸驅動的連桿升降臺。一、機器人的機器人的機身機構 Compiled by: Dong Chunli

7、（2）俯仰型機身結構；由實現手臂左右回轉和上下俯仰的部件組成：它用手臂的俯仰運動部件代替手臂的升降運動部件。俯仰運動大多采用擺式直線缸驅動。一、機器人的機器人的機身機構 Compiled by: Dong Chunli（3）直移型機身結構；多為懸掛的；機身實際是懸掛手臂的橫梁。為使手臂能沿橫梁平移，除了要有驅動和傳動機構外，導軌是一個重要的部件一、機器人的機器人的機身機構 Compiled by: Dong Chunli（4）類人機器人機身結構。機身上除了裝有驅動臂部的運動裝置外，還應該有驅動腿部運動的裝置和腰部關節(jié)?？客炔康那爝\動來實現升降，腰部關節(jié)實現左右和前后的俯仰和人身軸線方向的回轉

8、運動一、機器人的機器人的機身機構 Compiled by: Dong Chunli手臂部件(簡稱臂部)是機器人的主要執(zhí)行部件，它的作用是支撐腕部和手部，并帶動它們在空間運動。機器人的臂部主要包括臂桿以及與其伸縮、屈伸或自轉等運動有關的構件，如傳動機構、驅動裝置、導向定位裝置、支撐聯接和位置檢測元件等。此外，還有與腕部或手臂的運動和聯接支撐等有關的構件、配管配線等。二、機器人的機器人的臂部機構 Compiled by: Dong Chunli根據臂部的運動和布局、驅動方式、傳動和導向裝置的不同，可分為： （1）伸縮型臂部結構； （2）轉動伸縮型臂部結構； （3）屈伸型臂部結構； （4）其他專用的

9、機械傳動臂部結構。伸縮型臂部結構可由液（氣）壓缸驅動或直線電機驅動；轉動伸縮型臂部結構除了臂部做伸縮運動，還繞自身軸線運動，以便使手部旋轉運動。轉動可由液（氣）壓缸驅動或機械傳動二、機器人的機器人的臂部機構 Compiled by: Dong Chunli機身和臂部的配置形式機身和臂部的配置形式機身和臂部的配置形式基本上反映了機器人的總體布局。由于機器人的運動要求、工作對象、作業(yè)環(huán)境和場地等因素的不同，出現了各種不同的配置形式。目前常用的有如下幾種形式：（）橫梁式（）立柱式（）機座式（）驅伸式二、機器人的機器人的臂部機構 Compiled by: Dong Chunli機身和臂部的配置形式機身

10、和臂部的配置形式橫梁式橫梁式：機身設計成橫梁式，用于懸掛手臂部件，這類機器人的運動形式大多為移動式。它具有占地面積小，能有效利用空間，直觀等優(yōu)點。二、機器人的機器人的臂部機構 Compiled by: Dong Chunli立柱式：立柱式：立柱式機器人多采用回轉型、俯仰型或屈伸型的運動型式，是一種常見的配置形式。一般臂部都可在水平面內回轉，具有占地面積小而工作范圍大的特點。機身和臂部的配置形式機身和臂部的配置形式二、機器人的機器人的臂部機構 Compiled by: Dong Chunli機座式機座式：機身設計成機座式，這種機器人可以是獨立的、自成系統的完整裝置，可以隨意安放和搬動。機身和臂部

11、的配置形式機身和臂部的配置形式 單臂回轉式 雙臂回轉式 多臂回轉式二、機器人的機器人的臂部機構 Compiled by: Dong Chunli屈伸式屈伸式：屈伸式機器人的臂部由大小臂組成，大小臂間有相對運動，稱為屈伸臂。機身和臂部的配置形式機身和臂部的配置形式 平面屈伸型 空間屈伸型二、機器人的機器人的臂部機構 Compiled by: Dong Chunli手腕是連接手臂和手部的結構部件，它的主要作用是確定手部的作業(yè)方向。多數將腕部結構的驅動部分安排在小臂上。 要確定手部的作業(yè)方向，一般需要三個自由度，這三個回轉方向為： (1) 臂轉：繞小臂軸線方向的旋轉。 (2)手轉：使手部繞自身的軸線

12、方向旋轉。 (3)腕擺：使手部相對于臂進行擺動。三、機器人的機器人的腕部機構 Compiled by: Dong Chunli臂轉、腕擺、手轉結構 臂轉、雙腕擺、手轉結構手腕結構多為上述三個回轉方式的組合，組合的方式可以有多種形式，常用的手腕組合的方式：三、機器人的機器人的腕部機構 Compiled by: Dong Chunli腕部結構的設計要滿足傳動靈活、結構緊湊輕巧、避免干涉。機器人多數將腕部結構的驅動部分安排在小臂上。首先設法使幾個電動機的運動傳遞到同軸旋轉的心軸和多層套筒上去。運動傳入腕部后再分別實現各個動作。三、機器人的機器人的腕部機構 Compiled by: Dong Chunli柔順手腕柔順手腕在用機器人進行精密裝配作業(yè)中，當被裝配零