和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座

轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和移動(dòng)關(guān)節(jié)

主講張淑娟和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第1頁(yè)引言機(jī)器人是運(yùn)動(dòng)，各個(gè)部位都需要能源和動(dòng)力，設(shè)計(jì)和選擇良好傳動(dòng)部件是非常主要。這包括到關(guān)節(jié)形式確實(shí)定、傳動(dòng)方式選擇、傳動(dòng)部件定位和消隙等多個(gè)方面。和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第2頁(yè)一、關(guān)節(jié)

和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第3頁(yè)1．定義

機(jī)器人中聯(lián)結(jié)運(yùn)動(dòng)部分機(jī)構(gòu)稱為關(guān)節(jié)。和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第4頁(yè)2．分類

按照關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)方式不一樣，關(guān)節(jié)分為轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和移動(dòng)關(guān)節(jié)。轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)部件之間相對(duì)盤旋運(yùn)動(dòng)；移動(dòng)關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)部件之間相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)。和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第5頁(yè)二、轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)

和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第6頁(yè)1．作用

轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)既用于聯(lián)接各運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，又傳遞各機(jī)構(gòu)間回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（或擺動(dòng)）。對(duì)于機(jī)器人而言，主要用于基座與臂部、臂部之間、臂部和手腕等之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)要求聯(lián)接部件上。和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第7頁(yè)2．組成：

回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)軸和軸承組成。

和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第8頁(yè)3．常見結(jié)構(gòu)形式（1）

驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)軸同軸式：

屬于直接驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)軸，有較高定位精度。為了減輕重量，要求選擇小型減速器并增加臂部剛性。適合用于水平多關(guān)節(jié)型機(jī)器人。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與回轉(zhuǎn)軸正交式：重量大減速機(jī)構(gòu)安裝在基座上，經(jīng)過臂部?jī)?nèi)齒輪、鏈條來傳遞運(yùn)動(dòng)。適合用于要求臂部結(jié)構(gòu)緊湊場(chǎng)所。和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第9頁(yè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示例（1）同軸式正交式和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第10頁(yè)3．常見結(jié)構(gòu)形式（2）

外部驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)臂部形式：適合于傳遞大扭矩回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，采取傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有滾珠絲桿、液壓缸和汽缸。驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在關(guān)節(jié)內(nèi)部形式：這種方式亦稱為直接驅(qū)動(dòng)方式。和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第11頁(yè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示例（2）：外部驅(qū)動(dòng)直接驅(qū)動(dòng)和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第12頁(yè)4．機(jī)器人用軸承（1）

薄壁四點(diǎn)接觸球軸承：

相當(dāng)于兩套單列角接觸球軸承，能夠承受雙向推力載荷。從截面上看，其內(nèi)外滾道輪廓均由兩段半徑相同圓弧相交而成，每段圓弧與鋼球接觸角都是30°。這種軸承除能承受軸向、徑向載荷外，還能承受傾覆力矩，尤其適合于受力狀態(tài)復(fù)雜而空間位置和質(zhì)量又受到限制情況。和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第13頁(yè)角接觸球軸承：?jiǎn)蝹€(gè)使用時(shí)只能承受一個(gè)方向軸向載荷，同時(shí)還能夠承受一定徑向載荷。這種軸承必須在承受軸向載荷狀態(tài)下使用，通常成對(duì)安裝使用。當(dāng)面對(duì)面或背對(duì)背安裝時(shí)，能夠承受徑向載荷和雙向軸向載荷。當(dāng)串聯(lián)安裝時(shí)，只能承受很大單向軸向載荷。和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第14頁(yè)角接觸球軸承示例：瑣口在外圈瑣口在內(nèi)圈瑣口在外圈背靠背瑣口在外圈面對(duì)面瑣口在外圈串聯(lián)和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第15頁(yè)薄壁四點(diǎn)接觸球軸承圖例：和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第16頁(yè)4．機(jī)器人用軸承（2）薄壁交叉滾子軸承：

這種軸承相當(dāng)于由兩套推力圓錐滾子軸承組合而成，滾子呈交叉垂直排列，內(nèi)圈有兩個(gè)相互垂直滾道，外圈為雙半外圈。能夠承受軸向、徑向和力矩聯(lián)合載荷，并含有更高剛度。和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第17頁(yè)圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承必須在承受軸向載荷狀態(tài)下使用，能夠采取面對(duì)面或背對(duì)背方式成對(duì)使用。有較大徑向和軸向承載能力。和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第18頁(yè)圓錐滾子軸承圖例：基本型面對(duì)面安裝背對(duì)背安裝和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第19頁(yè)薄壁交叉滾子軸承圖例：和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第20頁(yè)三、移動(dòng)關(guān)節(jié)

和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第21頁(yè)1．組成

移動(dòng)關(guān)節(jié)由直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和在整個(gè)運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)起直線導(dǎo)向作用直線導(dǎo)軌部分組成。

和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第22頁(yè)2．對(duì)導(dǎo)軌要求

導(dǎo)軌副之間間隙小，而且可調(diào)，并能消除間隙。

在垂直方向上含有足夠剛度。摩擦系數(shù)小且不隨速度改變等。和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第23頁(yè)3．導(dǎo)軌副常見形式

滑動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌靜壓導(dǎo)軌磁性懸浮導(dǎo)軌

因?yàn)闄C(jī)器人在速度和精度方面要求高，普通采取結(jié)構(gòu)緊湊且價(jià)格低廉滾動(dòng)導(dǎo)軌。和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第24頁(yè)直線導(dǎo)軌種類示例：滑動(dòng)導(dǎo)軌滾動(dòng)導(dǎo)軌靜壓導(dǎo)軌磁懸浮導(dǎo)軌和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第25頁(yè)

4．機(jī)器人用經(jīng)典滾動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)介紹

直線運(yùn)動(dòng)球軸承：

由外圈、保持架和在外圈和軸之間幾列鋼球組成。外圈相對(duì)軸作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，而鋼球借助保持架通道引導(dǎo)循環(huán)，在外滾道中往復(fù)滾動(dòng)。直線滾動(dòng)導(dǎo)軌：由導(dǎo)軌體、滑塊、滾珠、保持器和端蓋組成。導(dǎo)軌固定在不運(yùn)動(dòng)部件上，滑塊固定在運(yùn)動(dòng)部件上。

和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第26頁(yè)直線運(yùn)動(dòng)球軸承圖例（1）：和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第27頁(yè)直線運(yùn)動(dòng)球軸承圖例（2）：和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第28頁(yè)直線滾動(dòng)導(dǎo)軌示例：和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第29頁(yè)四、傳動(dòng)件定位

和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第30頁(yè)1．電氣開關(guān)定位

定位原理：

電氣開關(guān)定位是利用電氣開關(guān)（有觸點(diǎn)或無觸點(diǎn)）作行程檢測(cè)元件，當(dāng)機(jī)械手運(yùn)行到定位點(diǎn)時(shí)，行程開關(guān)發(fā)出信號(hào)，切斷動(dòng)力源或接通制動(dòng)器，從而使機(jī)械手取得定位。分類：液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手需定位時(shí)：機(jī)械手運(yùn)行至定位點(diǎn)，行程開關(guān)發(fā)出信號(hào)，電磁換向閥關(guān)閉油路實(shí)現(xiàn)定位。電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手需定位時(shí)：機(jī)械手運(yùn)行至定位點(diǎn)，行程開關(guān)發(fā)出信號(hào)，電氣系統(tǒng)激勵(lì)電磁制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)而定位。和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第31頁(yè)2．機(jī)械擋塊定位

是在行程終點(diǎn)設(shè)置機(jī)械擋塊，當(dāng)機(jī)械手減速運(yùn)動(dòng)至終點(diǎn)時(shí)，緊靠擋塊而定位。

和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第32頁(yè)3．伺服定位系統(tǒng)

前面兩種定位方法只適合用于兩點(diǎn)或多點(diǎn)定位，而在任意點(diǎn)定位時(shí)，要使用伺服定位系統(tǒng)。它能夠依據(jù)輸入指令改變控制位移，取得良好運(yùn)動(dòng)特征。不但適合用于點(diǎn)位控制，也適合于連續(xù)軌跡控制。

和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第33頁(yè)五、傳動(dòng)件消隙

和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第34頁(yè)1、需要消隙理由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)存在間隙，稱為側(cè)隙。傳動(dòng)間隙存在，影響著機(jī)器人重復(fù)定位精度和平穩(wěn)性；對(duì)機(jī)器人控制系統(tǒng)而言，傳動(dòng)間隙造成顯著非線性改變、振動(dòng)和不穩(wěn)定性。和移動(dòng)關(guān)節(jié)專題知識(shí)專家講座第35頁(yè)2、產(chǎn)生間隙原因：因?yàn)橹圃旌脱b配誤差所產(chǎn)生間隙；為適應(yīng)熱膨脹而