机器人的机械结构.ppt

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1、工业机器人应用技术模块三机器人的机械结构机器人的机身结构1机器人的臂部与腕部的机构2机器人的手部机构3机器人的传动机构4机器人的传动机构4本模块主要讲述机器人的机械结构。本模块介绍了机器人的升降回转型、俯仰型、直移型、类人机器人型机身机构；讲解了机器人的臂部的组成，讲述了机器人腕部机构的转动方式、自由度、驱动方式，介绍了机器人手部机构的特点与夹持方式，讲述了机器人传动机构、行走机构的特点，讲述了车轮式、履带式和足式3种机构。单元提要学习完本模块的内容后，学生应能够了解机器人机身不同结构的组成原理，手部、腕部、臂部、传动和行走机构各部分的组成与种类；能熟练地分析各机械结构系统的特点与工作原理；

2、掌握各个机械结构的典型机构；能用上述所学分析实用机器人的各个机械结构的组成、原理、故障的可能原因。学习要求学习单元一机器人的机身结构1.升降回转型机身结构的特点(1)升降油缸在下，回转油缸在上，回转运动采用摆动油缸驱动，因摆动油缸安置在升降活塞杆的上方，故活塞杆的尺寸要加大。(2)回转油缸在下，升降油缸在上，回转运动采用摆动油缸驱动，相比之下，回转油缸的驱动力矩要设计得大一些。一、机器人的机身结构(3)链条链轮传动是将链条的直线运动变为链轮的回转运动，它的回转角度可大于360°。图3-1链条链轮传动机构一、机器人的机身结构2.升降回转型机身结构的工作原理图3-2所示设计的机身包括两个运动，即

3、机身的回转和升降。机身回转机构置于升降缸之上。图3-2升降回转型机身结构1—回转缸；2—活塞；3—花键轴；4—花键轴套；5—升降缸一、机器人的机身结构一、机器人的机身结构俯仰型机身结构由实现手臂左右回转和上下俯仰的部件组成，它用手臂的俯仰运动部件代替手臂的升降运动部件。俯仰运动大多采用摆式直线缸驱动。机器人手臂的俯仰运动一般采用活塞缸与连杆机构实现。手臂俯仰运动用的活塞缸位于手臂的下方，其活塞杆和手臂用铰链连接，缸体采用尾部耳环或中部销轴等方式与立柱连接，如图3-3所示。此外，有时也采用无杆活塞缸驱动齿条齿轮或四连杆机构实现手臂的俯仰运动。二、附身型机身结构图3-3俯仰型机身结构三、直移型机

4、身结构四、类人机器人型机身结构类人机器人型机身结构上除了装有驱动臂部的运动装置外，还应该有驱动腿部运动的装置和腰部关节。类人机器人型机身靠腿部的屈伸运动来实现升降，腰部关节实现左右和前后的俯仰与人身轴线方向的回转运动。学习单元二机器人的臂部与腕部机构一般来讲，为了让机器人的手爪或末端操作器可以达到任务要求，手臂至少能够完成垂直移动、径向移动和回转运动3个运动。一、机器人臂部的组成1.手臂的运动1）垂直运动2）径向运动一、机器人臂部的组成3）回转运动一、机器人臂部的组成2.手臂的组成机器人的手臂主要包括臂杆及与其伸缩、屈伸或自转等运动有关的构件(传动机构、驱动装置、导向定位装置、支承连接和位置

5、检测元件等)。此外，还有与腕部或手臂的运动和连接支承等有关的构件、配管配线等。根据臂部的运动和布局、驱动方式、传动和导向装置的不同，臂部结构可分为伸缩型臂部结构、转动伸缩型臂部结构、屈伸型臂部结构及其他专用的机械传动臂部结构。伸缩型臂部结构可由液（气）压缸驱动或直线电动机驱动；转动伸缩型臂部结构除了臂部做伸缩运动，还绕自身轴线运动，以便使手部旋转。一、机器人臂部的组成二、机器人臂部的配置机身设计成横梁式，用于悬挂手臂部件，横梁式配置通常分为单臂悬挂式和双臂悬挂式两种，如图3-4所示。这类机器人的运动形式大多为移动式。它具有占地面积小、能有效利用空间、动作简单直观等优点。1.横梁式配置图3-4

6、横梁式配置二、机器人臂部的配置二、机器人臂部的配置立柱式配置的臂部多采用回转型、俯仰型或屈伸型的运动形式，是一种常见的配置形式。立柱式配置通常分为单臂式和双臂式两种。一般臂部都可在水平面内回转，具有占地面积小、工作范围大的特点。2.立柱式配置图3-5立柱式配置二、机器人臂部的配置二、机器人臂部的配置机座式配置的臂部可以是独立的、自成系统的完整装置，可以随意安放和搬动，也可以具有行走机构，如沿地面上的专用轨道移动，以扩大其活动范围。各种运动形式均可设计成机座式，机座式配置通常分为单臂回转式、双臂回转式和多臂回转式。3.基座式配置图3-6基座式配置二、机器人臂部的配置屈伸式配置的臂部由大小臂组成

7、，大小臂间有相对运动，称为屈伸臂。屈伸臂与机身间的配置形式(平面屈伸式和立体屈伸式)关系到机器人的运动轨迹，平面屈伸式可以实现平面运动，立式屈伸式可以实现空间运动，如图3-7所示。4.屈伸式配置二、机器人臂部的配置图3-7屈伸式配置三、机器人的臂部机构三、机器人的臂部机构手臂的垂直伸缩运动由油缸驱动，其特点是行程长，抓重大。工件形状不规则时，为了防止产生较大的偏重力矩，可用4根导向柱，这种结构多用于箱体加工线