典型机电一体化系统

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1、第九章　典型机电一体化系统机电一体化产品种类繁多，按产品的功能划分为以下几类:⑴数控机械类数控机床、工业机器人。其特点为执行机构是机械装置。⑵电子设备类线切割加工机床、超声波缝纫机。其特点为执行机构是电子装置。⑶机电结合类自动探伤机、CT扫描仪、自动售货机等。其特点为执行机构是机械和电子装置的有机结合。⑷电液伺服类液压伺服马达。其特点为执行机构是液压驱动的机械装置，控制机构是接受电信号的液压伺服阀。⑸信息控制类复印机、传真机等办公自动化设备。主要特点为执行机构的动作完全由所接收的信息类控制。9.1CNC机床数控程序编制零件图纸数控介质数控装置伺服机构执行

2、元件执行机构零件成品机床本体位置检测装置图9-lCNC机床加工过程原理CNC(或加工中心)加工工艺过程9.2机械加工中心1-X轴的直流伺服电动机；2-换刀机械手；3-数控柜；4-盘式刀库；5-主轴箱；6-机床操作面板；7-驱动电源柜；8-工作台；9-滑座；10-床身图9-3JCS-018A立式加工中心加工中心的技术发展方向：⑴高精、高速、高效的加工⑵高可靠性⑶加强标准化和开放性⑷网络数控⑸智能化9.3工业机器人一、工业机器人概述机器人：模仿人的机器工业机器人：用于生产的机器人诞生于20世纪60年代工作原理：通过机器人操作机上各构件的运动，自动地实现手部作

3、业的动作功能及技术要求。二、工业机器人系统结构六自由度工业机器人的系统结构工业机器人系统的组成1—机座2—控制装置3—操作机工业机器人的组成三、工业机器人的分类按机械结构和代表性的自由度构成可分成五种：①圆柱坐标型机器人；②球坐标型机器人；③直角坐标型机器人；④关节型机器人；⑤并联机器人。按用途和作业类别分：焊接机器人、冲压机器人、浇注机器人、搬运机械器人、装配机器人、喷漆机器人、切削机器人、检测机器人、采掘机器人、水下机器人圆柱坐标系机器人球坐标型机器人直角坐标型机器人关节型型机器人仿人关节型机器人平行四边形连杆关节型机器人SCARA型机器人并联机器人

4、（d）直角坐标型（a）关节型（b）球坐标型（c）圆柱坐标型工业机器人的坐标系PUMA机器人的坐标系（a）基准装填（b）坐标系（a）（b）四、工业机器人的主要技术参数额定负载：如抓取力、切削力额定速度：机器人在额定负载、匀速运动过程中，机械接口中心的最大速度。自由度一般具有四~六个自由度程序编制与存储容量在选用机器人时还应首先考虑其用途机器人的工作空间五、工业机器人的控制机器人控制的基本原理要使机器人按照人们的要求去完成特定的作业，需要做下述几件事情：①告诉机器人要做什么；②机器人接受命令，并形成作业的控制策略；③去完成作业；④保证正确完成作业，并通报作业

5、已完成。示教控制计算机伺服驱动传感器机器人控制基本原理框图六、工业机器人的机械结构工业机器人的机械结构系统由机座、手臂、手腕、末端执行器和移动装置组成。移动装置只有在工作空间很大时才有。一、工业机器人的手臂和机座液压驱动圆柱坐标型机器人手臂结构具有手臂伸缩、回转和升降三个运动（自由度）如图所示：手臂伸缩运动由液压缸2驱动，手臂回转运动采用摆动液压马达11驱动，在中间机座6的下面配置有升降液压缸液压驱动圆柱坐标型机器人手臂1——活塞杆2——液压缸3——手臂端部4——手臂支架5——导轨6——中间支架7、9——齿轮8——挡块10——行程开关11——摆动液压马达

6、2.电动机驱动机械传动圆柱座标机器人手臂其手臂的伸缩和回转运动都是采用双圆柱导轨导向和直流伺服驱动滚珠丝杠来实现直线移动GMFM——100型机器人手臂3.PUMA机器人手臂的结构PUMA机器人手臂的结构a)大臂驱动机构b)小臂驱动机构1、10——大臂2、3、5、6、8、9、14、15——齿轮4、13、16——偏心套7、11——驱动电动机12——驱动轴17——小臂18——机座PUMA机器人机座的结构1、3、4、5——齿轮2——偏心套6——伺服电动机二、工业机器人的手腕手腕是联接手臂和末端执行器的部件。功能是实现末端件在作业空间的三个姿态坐标，即实现三个旋转

7、自由度。如图所示:回转运动（θ）、左右摆动（φ）和俯仰运动（β）手腕的自由度1——手臂2——机械接口1.用摆动液压马达驱动实现回转运动的手腕结构夹持动作由活塞完成，一个自由度摆动液压马达驱动的手腕2.具有两个自由度的机械手传动手腕结构手腕的回转运动θ＝θ1±θ2，俯仰摆动β两自由度机械传动手腕1、2、3、12、13—轴承4、5—链轮6、7—链条8—手腕壳体9、11—锥齿轮10、14—轴15—机械接口法兰盘3.具有三个自由度的机械手腕结构手爪回转n7,手腕偏摆n10=nT,手腕俯仰n9三自由度机械传动手腕1、2、3、4、5、6、7、11、12、13、14、

8、15—齿轮8—手爪9、10、16—壳体偏置三自由度机械传动手腕a)装置外观图b)