機器人學(xué)及其智能控制第2章-機器人的運動機構(gòu)與執(zhí)課件

機器人學(xué)及其智能控制

第二章機器人的運動機構(gòu)與執(zhí)行機構(gòu)機器人學(xué)及其智能控制

第二章機器人的運動機構(gòu)與執(zhí)行機構(gòu)機器人的運動機構(gòu)與執(zhí)行機構(gòu)常見運動機構(gòu)工業(yè)機器人常見運動形式 移動機器人常見的移動機構(gòu) 機器人執(zhí)行機構(gòu) 機器人的運動機構(gòu)與執(zhí)行機構(gòu)常見運動機構(gòu)機器人的運動機構(gòu)與執(zhí)行機構(gòu)

絲杠傳動

絲杠傳動有滑動式、滾珠式和靜壓式等。機器人傳動用的絲杠具備結(jié)構(gòu)緊湊、間隙小和傳動效率高等特點。1.滾珠絲杠

滾珠絲杠的絲杠和螺母之間裝了很多鋼球，絲杠或螺母運動時鋼球不斷循環(huán)，運動得以傳遞。因此，即使絲杠的導(dǎo)程角很小，也能得到90％以上的傳動效率。

機器人的運動機構(gòu)與執(zhí)行機構(gòu)絲杠傳動機器人的運動機構(gòu)與執(zhí)行機構(gòu)2.行星輪式絲杠已經(jīng)開發(fā)了以高載荷和高剛性為目的的行星輪式絲杠。該絲杠多用于精密機床的高速進給，從高速性和高可靠性來看，也可用在大型機器人的傳動，其原理如圖2.2所示。螺母與絲杠軸之間有與絲杠軸嚙合的行星輪，裝有7～8套行星輪的系桿可在螺母內(nèi)自由回轉(zhuǎn)，行星輪的中部有與絲杠軸嚙合的螺紋，其兩側(cè)有與內(nèi)齒輪嚙合的齒。將螺母固定，驅(qū)動絲杠軸，行星輪便邊自轉(zhuǎn)邊相對于內(nèi)齒輪公轉(zhuǎn)，并使絲杠軸沿軸向移動。行星輪式絲杠具有承載能力大、剛度高和回轉(zhuǎn)精度高等優(yōu)點，由于采用了小螺距，因而絲杠定位精度也高。

機器人的運動機構(gòu)與執(zhí)行機構(gòu)2.行星輪式絲杠機器人的運動機構(gòu)與執(zhí)行機構(gòu)旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)齒輪的種類齒輪靠均勻分布在輪邊上的齒的直接接觸來傳遞扭矩。通常，齒輪的角速度比和軸的相對位置都是固定的。因此，輪齒以接觸柱面為節(jié)面，等間隔地分布在圓周上。隨軸的相對位置和運動方向的不同，齒輪有多種類型。

機器人的運動機構(gòu)與執(zhí)行機構(gòu)旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)7/31/20236操作機類型直角坐標(biāo)型圓柱坐標(biāo)型極坐標(biāo)型多關(guān)節(jié)型7/30/20236操作機類型直角坐標(biāo)型7/31/20237直角坐標(biāo)型(PPP)7/30/20237直角坐標(biāo)型(PPP)7/31/20238圓柱坐標(biāo)型(RPP)7/30/20238圓柱坐標(biāo)型(RPP)7/31/20239極坐標(biāo)型(RRP)7/30/20239極坐標(biāo)型(RRP)7/31/202310多關(guān)節(jié)型(RRR)7/30/202310多關(guān)節(jié)型(RRR)7/31/202311典型操作機直角坐標(biāo)機器人圓柱坐標(biāo)型機器人極坐標(biāo)型機器人多關(guān)節(jié)機器人并聯(lián)機器人7/30/202311典型操作機直角坐標(biāo)機器人7/31/202312直角坐標(biāo)型關(guān)節(jié)配置7/30/202312直角坐標(biāo)型7/31/202313圓柱坐標(biāo)型關(guān)節(jié)配置7/30/202313圓柱坐標(biāo)型7/31/202314極坐標(biāo)型關(guān)節(jié)配置7/30/202314極坐標(biāo)型7/31/202315水平關(guān)節(jié)型關(guān)節(jié)配置7/30/202315水平關(guān)節(jié)16

在機器人機械系統(tǒng)中，驅(qū)動器通過聯(lián)軸器帶動傳動裝置(一般為減速器)，再通過關(guān)節(jié)軸帶動桿件運動。機器人一般有兩種運動關(guān)節(jié)——轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)和移(直)動關(guān)節(jié)。為了進行位置和速度控制，驅(qū)動系統(tǒng)中還包括位置和速度檢測元件。檢測元件類型很多，但都要求有合適的精度、連接方式以及有利于控制的輸出方式。對于伺服電機驅(qū)動，檢測元件常與電機直接相聯(lián)；對于液壓驅(qū)動，則常通過聯(lián)軸器或銷軸與被驅(qū)動的桿件相聯(lián)。驅(qū)動—傳動系統(tǒng)的構(gòu)成16在機器人機械系統(tǒng)中，驅(qū)動器通過聯(lián)軸器帶動傳動裝置171—碼盤；2—測速機；3—電機；4—聯(lián)軸器；5—傳動裝置；6—轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)；7—桿8—電機；

9—聯(lián)軸器；10—螺旋副；11—移動關(guān)節(jié)；12—電位器(或光柵尺)

伺服電機驅(qū)動關(guān)節(jié)——伺服電機+聯(lián)軸節(jié)+減速器+運動反饋元件171—碼盤；8—電機；伺服電機驅(qū)動關(guān)節(jié)——伺服電機+181．電動驅(qū)動器

電動驅(qū)動器的能源簡單，速度變化范圍大，效率高，速度和位置精度都很高。但它們多與減速裝置相聯(lián)，直接驅(qū)動比較困難。電動驅(qū)動器又可分為直流(DC)、交流(AC)伺服電機驅(qū)動和步進電機驅(qū)動。直流伺服電機有很多優(yōu)點，但它的電刷易磨損，且易形成火花。隨著技術(shù)的進步，近年來交流伺服電機正逐漸取代直流伺服電機而成為機器人的主要驅(qū)動器。步進電機驅(qū)動多為開環(huán)控制，控制簡單但功率不大，多用于低精度小功率機器人系統(tǒng)。181．電動驅(qū)動器19直流伺服電機與驅(qū)動放大器步進電機步進電機驅(qū)動放大器交流伺服電機驅(qū)動放大器19直流伺服電機與驅(qū)動放大器步進電機步進電機驅(qū)動放大器交流伺202.液壓驅(qū)動器

液壓驅(qū)動的優(yōu)點是功率大，可省去減速裝置而直接與被驅(qū)動的桿件相連，結(jié)構(gòu)緊湊，剛度好，響應(yīng)快，伺服驅(qū)動具有較高的精度。但需要增設(shè)液壓源，易產(chǎn)生液體泄漏，不適合高、低溫場合，故液壓驅(qū)動目前多用于特大功率的機器人系統(tǒng)。

液壓馬達液壓擺動馬達液壓控制閥液壓泵202.液壓驅(qū)動器液壓馬達液壓擺動馬達液壓控制閥液壓泵213．氣動驅(qū)動器氣壓驅(qū)動的結(jié)構(gòu)簡單，清潔，動作靈敏，具有緩沖作用。但與液壓驅(qū)動器相比，功率較小，剛度差，噪音大，速度不易控制，所以多用于精度不高的點位控制機器人。

氣動馬達氣動擺動馬達氣缸氣泵氣動三大件氣動控制閥213．氣動驅(qū)動器氣動馬達氣動擺動馬達氣缸氣泵氣動三大件氣動22

3．其它驅(qū)動器

作為特殊的驅(qū)動裝置，有壓電晶體、形狀記憶合金、壓電微驅(qū)動并聯(lián)機器人形狀記憶合金驅(qū)動機器人手223．其它驅(qū)動器壓電微驅(qū)動并聯(lián)機器人形狀記憶合金驅(qū)23

驅(qū)動器的選擇應(yīng)以作業(yè)要求、生產(chǎn)環(huán)境為先決條件，以價格高低、技術(shù)水平為評價標(biāo)準(zhǔn)。一般說來，目前負荷為100kg以下的,可優(yōu)先考慮電動驅(qū)動器。只須點位控制且功率較小者，或