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機器人的機械臂結(jié)構(gòu).ppt

  • 資源ID:13273735       資源大?。?span id="xdxhnhd" class="font-tahoma">5.13MB        全文頁數(shù):38頁
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機器人的機械臂結(jié)構(gòu).ppt

機械臂結(jié)構(gòu),一、臂部設計的基本要求,1承載能力足,手臂是支承手腕的部件,設計時不僅要考慮抓取物體的重量或攜帶工具的重量,還要考慮運動時的動載荷及轉(zhuǎn)動慣性。,2剛度高,為了防止臂部在運動過程中產(chǎn)生過大的變形,手臂的截面形狀要合理選擇。工字型截面的彎曲剛度一般比圓截面大,空心管的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度都比實心軸大得多。,工字鋼(GB706-88):,1、工字鋼的型號與高度尺寸h有關(guān),如:10號工字鋼即指其高度尺寸為100mm。2、其它參數(shù)如截面積、單位長度的理論質(zhì)量、截面靜力矩等可查相應的設計手冊。3、工字鋼的長度按長度系列購買。如:519m。,槽鋼(GB707-88),1、槽鋼的型號與高度尺寸h有關(guān),如:10號槽鋼即指其高度尺為100mm。2、其它參數(shù)如截面積、單位長度的理論質(zhì)量、截面靜力矩等可查相應的設計手冊。3、鋼結(jié)構(gòu),3、導向性能好,定位精度高,為防止手臂在直線運動中,沿運動軸線發(fā)生相對轉(zhuǎn)動,應設置導向裝置。同時要采用一定形式的緩沖措施。,4重量輕、轉(zhuǎn)動慣量小,為提高機器人的運動速度,要盡量減少臂部運動部分的重量,以減少整個手臂對回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量。,5合理設計與腕部和機身的連接部位,臂部的安裝形式和位置不僅關(guān)系到機器人的強度、剛度和承載能力,而且還直接影響到機器人的外觀。,二、機械臂的運動形式,1直角坐標型,臂部由三個相互正交的移動副組成。帶動腕部分別沿X、Y、Z三個坐標軸的方向作直線移動。結(jié)構(gòu)簡單,運動位置精度高。但所占空間較大,工作范圍相對較小。,2圓柱坐標型,臂部由一個轉(zhuǎn)動副和兩個移動副組成。相對來說,所占空間較小,工作范圍較大,應用較廣泛。,3關(guān)節(jié)型,由動力型旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和前、下兩臂組成。關(guān)節(jié)型機器人以臂部各相鄰部件的相對角位移為運動坐標。動作靈活,所占空間小,工作范圍大,能在狹窄空間內(nèi)饒過各種障礙物。,4極坐標型,臂部由兩個轉(zhuǎn)動副和一個移動副組成。產(chǎn)生沿手臂軸X的直線移動,繞基座軸Y的轉(zhuǎn)動和繞關(guān)節(jié)軸Z的擺動。其手臂可作繞Z軸的俯仰運動,能抓取地面上的物體。,三、典型機械臂結(jié)構(gòu),1手臂直線運動機構(gòu),常見方式:行程小時:采用油缸或氣缸直接驅(qū)動;當行程較大時:可采用油缸或氣缸驅(qū)動齒條傳動的倍增機構(gòu)或采用步進電機或伺服電機驅(qū)動,并通過絲桿螺母來轉(zhuǎn)換為直線運動。典型結(jié)構(gòu):油缸驅(qū)動的手臂伸縮運動結(jié)構(gòu)電機驅(qū)動的絲桿螺母直線運動結(jié)構(gòu),油缸齒條機構(gòu)圖例:,油缸驅(qū)動的手臂伸縮運動結(jié)構(gòu)圖例:,四根導向柱的臂部伸縮機構(gòu):手臂的垂直伸縮運動由油缸3驅(qū)動。特點:工作行程長,抓重大,適合于抓舉工件形狀不規(guī)則、有偏轉(zhuǎn)力矩的場合。,1手部2夾緊缸;3油缸;4導向柱;5運行架;6行走車輪;7軌道;8支座,電機驅(qū)動絲桿螺母直線運動結(jié)構(gòu)圖例:,2手臂的回轉(zhuǎn)運動機構(gòu),常見方式:常見的有齒輪傳動機構(gòu),鏈輪傳動機構(gòu),活塞及連桿傳動機構(gòu)等。曲柄滑塊機構(gòu):假設滑塊是主動件,當滑塊沿一定的導軌移動時,可以推動曲柄做擺動或圓周運動。典型機構(gòu):液壓缸連桿回轉(zhuǎn)機構(gòu):齒輪驅(qū)動回轉(zhuǎn)機構(gòu):,平面四桿機構(gòu)圖例:,平面四桿機構(gòu),雙曲柄機構(gòu),雙搖桿機構(gòu),平面四桿機構(gòu)演變圖例:,曲柄滑塊機構(gòu),平面四桿機構(gòu)的的演變不僅要滿足運動方面的要求,而且要滿足受力和結(jié)構(gòu)上的要求。,雙臂機器人手臂結(jié)構(gòu)圖例:,1鉸接活塞缸2連桿3手臂4支承架,運動特點:手臂關(guān)節(jié)的回轉(zhuǎn)運動是通過液壓缸-連桿機構(gòu)實現(xiàn)??刂苹钊男谐叹涂刂屏耸直蹟[角的大小。,齒輪驅(qū)動回轉(zhuǎn)機構(gòu)圖例:,3關(guān)節(jié)型機械臂的結(jié)構(gòu)(1),存在的運動型式:機身的旋轉(zhuǎn)運動;肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)的擺動;腕關(guān)節(jié)的俯仰和旋轉(zhuǎn)運動;各運動的協(xié)調(diào):稱為5軸關(guān)節(jié)型機器人。,五軸關(guān)節(jié)型機器人手臂運動圖例(1):,腰轉(zhuǎn),肩轉(zhuǎn),肘轉(zhuǎn),俯仰,偏轉(zhuǎn),腰轉(zhuǎn)姿態(tài),五軸關(guān)節(jié)型機器人手臂運動圖例(2):,肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)與手腕的協(xié)調(diào),3關(guān)節(jié)型機械臂的結(jié)構(gòu)(2),各運動的實現(xiàn):腕部的旋轉(zhuǎn):電機M5減速器R5鏈輪副C5錐齒輪副G5旋轉(zhuǎn)運動n5腕部俯仰:電機M4減速器R4鏈輪副C4俯仰運動n4肘關(guān)節(jié)擺動:電機M3兩級同步帶傳動B3、B3減速器R3肘關(guān)節(jié)擺動n3肩關(guān)節(jié)的擺動:電機M2同步帶傳動B2減速器R2肩關(guān)節(jié)擺動n2,關(guān)節(jié)型機器人傳動系統(tǒng)圖:,關(guān)節(jié)型機器人腕部旋轉(zhuǎn)局部圖:,電機M5減速器R5鏈輪副C5錐齒輪副G5旋轉(zhuǎn)運動n5,關(guān)節(jié)型機器人腕部俯仰局部圖:,電機M4減速器R4鏈輪副C4俯仰運動n4,關(guān)節(jié)型機器人肘關(guān)節(jié)局部圖:,電機M3兩級同步帶傳動B3、B3減速器R3肘關(guān)節(jié)擺動n3,關(guān)節(jié)型機器人肩關(guān)節(jié)局部圖例:,電機M2同步帶傳動B2減速器R2肩關(guān)節(jié)擺動n2,四、機械臂的控制,1、伺服系統(tǒng)的分類,液壓伺服系統(tǒng)機械臂各關(guān)節(jié)的運動通常由液壓伺服閥控制液壓缸實現(xiàn)。電動伺服系統(tǒng)機械臂各關(guān)節(jié)的運動通常由步進電機或直流電機驅(qū)動。,伺服直線液壓缸圖例:,電動伺服控制系統(tǒng)圖例:,作業(yè):,1、設計三種機器人小臂相對于大臂的直線運動方案,動力源為電機驅(qū)動,用示意圖表達。2、畫出型號為20a的工字鋼的截面形狀,并標注出有關(guān)幾何參數(shù)。3、解釋液壓伺服系統(tǒng)和電動伺服系統(tǒng)的組成及工作原理。,

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