工业机器人的机械结构

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1、第三讲机器人的机械结构机器人的主要技术参数机身和臂部机构驱动机构机器人的机械机构（一）第一节机器人的主要技术参数自由度操作机的自由度多，机构运动的灵活性大，通用性强，但机构的结构也更复杂，刚性变差。机构的自由度多于为完成生产任务所必需的自由度时，多余的自由度称为冗余自由度。设置冗余自由度使操作机具有一定的避障能力，在进行运动逆解时，使各关节的运动具有优选的条件。工业机器人一般多为4~6个自由度。第一节机器人的主要技术参数工作空间机器人的工作空间是指机器人手臂或手部安置点所能达到的所有空间区域，不包括手部本身所能达到的区域。工作空间的形状取决于机器人的构型，工作空间的大小

2、取决于组成机器人各部件的自身尺寸和运动尺寸。第一节机器人的主要技术参数工作速度工作速度是指机器人在工作载荷条件下，匀速运动过程，机械接口中心或工具中心点在单位时间内所移动的距离或转动的角度。工作载荷机器人在规定的性能范围内，机械接口处能承受的最大负载量（包括手部）。用质量、力矩、惯性矩来表示。第一节机器人的主要技术参数控制方式机器人用于控制轴的方式，使伺服还是非伺服，伺服控制方式是实现连续轨迹还是点到点的运动。驱动方式指的是关节执行器的动力源形式：电气驱动、液压驱动、气压驱动、其它驱动形式。第一节机器人的主要技术参数精度、重复精度和分辨率精度、重复精度、和分辨率用来定义机

3、器人手部的定位能力。精度是一个位置量相对于其参照系的绝对度量。重复精度任务机床上下冲床上下料点焊模锻喷漆装配测量弧焊料指在相同的运动位置命令下，机器人连续若干次重复±（运动轨迹之间的误差度量。0.05~1)±1±1±0.1~±3±(0.01±(0.01±(0.2~性2~0.5)~0.5)0.5)第一节机器人的主要技术参数分辨率是指机器人每根轴能够实现的最小移动距离或最小转动角度。精度和分辨率不一定相关。实际位置给定位置反馈尺重复TBRU精度分辨率精度第二节机身和臂部机构一、机身和臂部的作用机身臂部起连接、支承和传支承腕部和手部，并带动它们动的作用在空间运动既可以是固定

4、式的，在工作中直接承受腕、手和工也可以是行走式的件的静、动载荷，自身运动又较多，故受力复杂。机器人的机械机构（一）二、机身的典型结构控制简单；刚性最大（龙门式）；采用哪种自由度形式由机器人的总体设计来定容易达到高精度；操作范围小；占地面积大；运动速度低；直角坐标型密封性差；机器人的机械机构（一）二、机身的典型结构工作范围可以扩大；计算简单；动力输出较大；手臂可达空间受到限制；直线驱动部分难以密封；安全性差；圆柱坐标型机器人的机械机构（一）二、机身的典型结构中心支架附近的工作范围大；工作空间大；坐标系复杂，难以控制；存在工作死区；密封性较差；球坐标式机器人的机械机构（一）二、机

5、身的典型结构垂直方向上刚度高；水平面内动作灵活；适于孔轴装配工作；平面多关节型机器人的机械机构（一）二、机身的典型结构动作灵活；工作空间大；易密封；工作条件要求低；适合用电机驱动；计算量大；输出动力不大；垂直多关节型机器人的机械机构（一）机身的典型结构回转与升降机身回转与俯仰机身机器人的机械机构（一）升降回转台齿升降缸体条活活塞塞油活塞杆缸驱固定导套动的回转齿轮套筒型机身齿条缸固定立柱齿条活塞1、活塞油2、花键套缸3、花键轴驱动4、升降油缸的5、摆动油缸回6、摆动缸定片转型7、摆动缸动片机身链条链轮型回转机身回转与俯仰机身铰链连接采用尾部耳环或中部销轴与立柱连接三、臂部的典型

6、机构臂部伸缩机构臂部俯仰运动机构手臂回转与升降机构手臂回转与升降机构通常是通过臂部相对于立柱的运动机构来实现。常采用回转缸与升降缸单独驱动，适用于升降行程短而回转角度小于360°的情况，也有采用升降缸与气马达——锥齿轮传动的结构。机器人的机械机构（一）机器人的机械机构（一）机器人的机械机构（一）四、机身与臂部的配置形式（1.）横梁式机身设计成横梁式，用于悬挂手臂部件，这类机器人大都为移动式。（2.）立柱式立柱式机器人多采用回转型、俯仰型或屈伸型的运动形式，是一种常见的配置形式。（3.）机座式机身设计成机座式，这种机器人可以使独立的、自成系统，的完整装置，可以随意安放和搬动。

7、（4.）屈伸式屈伸式机器人的臂部可以有大小臂组成，大小臂间有相对运动，成为屈伸臂。五、机身和臂部设计应注意的问题＃刚度根据受力情况，合理选择截面形状和轮廓尺寸※采用封闭型空心截面的结构作为臂杆※适当减小壁厚，加大轮廓尺寸提高支承刚度和接触刚度※支座的结构形状、底板的连接形式※提高配合面间的接触刚度，即保证配合表面的加工精度和表面粗糙度合理布置作用力的位置和方向机器人的机械机构（一）四、机身和臂部设计应注意的问题＃精度(手部位置精度)※刚度※各运动部件的制造和装配精度※手部或