【文章內(nèi)容簡介】 成負(fù)壓的方式有氣流負(fù)壓式和真空泵式。對于導(dǎo)磁性的環(huán)類和帶孔的盤類零件，以及有網(wǎng)孔狀的板料等，通常用電磁吸盤吸料。電磁吸盤的吸力由直流電磁鐵和交流電磁鐵產(chǎn)生。 8 4)腕部 腕部與手部相連，通常有 3 個自由度，多為輪系結(jié)構(gòu)，主要功用是帶動手部完成預(yù)訂的姿態(tài)，是操作機(jī)中結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜的部分。 5)臂部 臂部用以連接腰部和腕部，通常由兩個臂桿 (小臂和大臂 )組成，用以帶動腕部作平面運動。 9 機(jī)器人分類 按用途分類 專用機(jī)器人是專為一定設(shè)備服務(wù)的，簡單、實用，目前在生產(chǎn)中運用比較廣泛。它一般只能完成一、二種特定的作業(yè)，如用來抓取和傳送工件。它的工作程序是固定的，也可根據(jù)需要編制程序控制，以獲得多種工作程序，適應(yīng)多種作業(yè)的需要。 通用機(jī)器人是在專用機(jī)器人的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它能對不同的物件完成多種動作，具有相當(dāng)?shù)耐ㄓ眯浴Ｋ且环N能獨立工作的自動化裝置。它的動作 程序可以按照工作需要來改變，大都是采用計算機(jī)控制系統(tǒng)。 按控制形式分類 點位控制型機(jī)器人的運動軌跡是空間二個點之間的聯(lián)接。控制點數(shù)愈多，性能愈好。它基本能滿足于各種要求，結(jié)構(gòu)簡單。絕大部分機(jī)器人是點位控制型。 這種機(jī)器人的運動軌跡是空間的任意連續(xù)曲線，它能在三維空間中作極其復(fù)雜的動作，工作性能完善，但控制部分比較復(fù)雜 . 按驅(qū)動方式分類 :輸出力大，傳動平穩(wěn)。 :氣源 方便，輸出力小，氣壓傳動速度快，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。 但工作不太平穩(wěn)，沖擊大。 :電力驅(qū)動是目前機(jī)器人使用的最多的一種驅(qū)動方式，其特點是電源方便，響應(yīng)快，驅(qū)動力較大，信號檢測，傳遞，處理方便，可以采用多種靈活的控制方案。 :工作可靠，動作頻率高，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但動作固定不可變。 10 腕部結(jié)構(gòu)選型 手腕是操作機(jī)的小臂 (上臂 )和末端執(zhí)行器 (手爪 )之間的連接部件。其功用 是利用自身的活動度確定被末端執(zhí)行器夾持物體的空間姿態(tài)，也可以說是確定末端行器的姿態(tài)。故手腕也稱 作機(jī)器人的姿態(tài)機(jī)構(gòu)。對一般商用機(jī)器人，末桿 (即與末端執(zhí)行器相聯(lián)結(jié)的桿 )都有獨立的自轉(zhuǎn)功能，若該桿再能在空間取任意方位，那么與之相聯(lián)的末端執(zhí)行器就可在空間去任意姿態(tài)，即達(dá)到完全靈活的境地。對于任一桿件的姿態(tài) (即方向 )，可用兩個方位確定。如圖 所示 圖 末桿姿態(tài)示意圖 1．大臂 (L) 在 圖 中，末桿 L的圖示姿態(tài)可以看作是由處于 x1方向的原始位置先繞z1在 x1 o1 y1 平面內(nèi)轉(zhuǎn)α、β角，然后在 a o1 與 z1組成的垂直平面內(nèi)再向上轉(zhuǎn)β角得到的?？梢娛怯搔?、β兩角決定了 末桿（ L）的方向 (姿態(tài) )。從理論上講，如果 0176?！堞痢?360176。， 0176?！堞隆?360176。，則 L 在空間可取任意方向。如果 L的自轉(zhuǎn)角γ也滿足 0176?！堞谩?360176。，我們就說該操作機(jī)具有最大的靈活度，即可自任意方向抓取物體并可把抓取的物體在空間擺成任意姿態(tài)。為了定量的說明操作機(jī)抓取和擺放物體的靈活度，我們定義組合靈活度 (dex)為 : dex=α /360176。 +β /360176。 +γ /360176。 =xx%+xx%+xx% 11 上式取“加”的形式，但一般不進(jìn)行加法運算，因為分開更能表現(xiàn)結(jié)構(gòu)的特點。 腕結(jié)構(gòu)最重要的評價指 標(biāo)就是 dex 值。若為 3 個百分之百，該手腕就是最靈活的手腕。一般說來，α、β的最大值取 360176。，而γ值可取的更大一些，如果擰螺釘，最好γ無上限。 腕結(jié)構(gòu)是操作機(jī)中最復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，而且因轉(zhuǎn)動系統(tǒng)互相干擾，更增加了腕結(jié)構(gòu)的設(shè)計難度。腕部的設(shè)計要求是 :重量輕， dex 的組合值必須滿足工作要求并留有一定的裕量 (約 5%— 10%，轉(zhuǎn)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單并有利于小臂對整機(jī)的靜力平衡。 單自由度手腕 SCARA 水平關(guān)節(jié)裝配機(jī)器人多采用單自由度手腕， 該類機(jī)器人操作機(jī)的手腕只有繞垂直軸的一個旋轉(zhuǎn)自由度。為了減輕操作機(jī)的懸 臂的重量，手腕的驅(qū)動電機(jī)固結(jié)在機(jī)架上。手腕轉(zhuǎn)動的目的在于調(diào)整裝配件的方位。由于轉(zhuǎn)動為兩級等徑輪齒形帶，所以大、小臂的轉(zhuǎn)動不影響末端執(zhí)行器的水平方位，而該方位的調(diào)整完全取決于腕傳動的驅(qū)動電機(jī)。這時確定末端執(zhí)行器方位的角度 (以機(jī)座坐標(biāo)系為基準(zhǔn) )將是大小臂轉(zhuǎn)角以及腕轉(zhuǎn)角之和。 兩自由度手腕 兩自由度手腕有兩種結(jié)構(gòu) : 1） 匯交式兩自由度 手腕兩自由度手腕的末桿與小臂中線重合，兩個鏈輪對稱分配在兩邊。β≤ 200176。 ,γ≥ 360176。 , dex= 0+80%+100%，如圖 ， 2） 偏置式兩自 由度手腕 手腕的末桿偏置在在小臂中線的一邊。 β≥ 360176。 ,γ≥ 360， dex=0+100%+100%優(yōu)點是腕部結(jié)構(gòu)緊湊，小臂橫向尺寸較小 (薄 )。 兩自由度的另兩種結(jié)構(gòu)。一種是將諧波減速器這置于碗部，驅(qū)動器通過齒形帶帶動諧波，或經(jīng)錐齒輪再帶動諧波使末桿 L獲得α . γ兩自由度運動。另一種則是將驅(qū)動電機(jī) 1和諧波減速器連成一體，放于偏置的殼中直接帶動 L完成角轉(zhuǎn)動，β角則是由鏈傳動完成 。 12 如圖 1 法蘭 2錐齒輪組 3錐齒輪 4彈簧 8鏈輪 6軸承 7殼體 三自由度手 腕 三自由度的手腕形式繁多。三自由度手腕是在兩自由度的基礎(chǔ)上加一個整個手腕相對于小臂的轉(zhuǎn)動自由度 (用角度參數(shù)α表示 )而形成的。當(dāng)不考慮結(jié)構(gòu)限制，即α、β、γ都能在 0176?！?360176。范圍取值，末端執(zhí)行器的靈活度dex=100%+100%+100%，也就是說具有百分之百的靈活度。這就是說手爪可自任意方向接進(jìn)物體，也可將物體轉(zhuǎn)到任意姿勢。所以三自由度是“萬向”型手腕，可 13 以完成兩自由度手腕很多無法完成的作業(yè)。近年來，大多數(shù)關(guān)節(jié)型機(jī)器人都采用了三自由度手腕。主要有兩類 : 1)匯交手腕 (或稱正交手腕 )它是α 、β、γ的旋轉(zhuǎn)軸線匯交于一點。 2)偏置式手腕它是α、β、γ的旋轉(zhuǎn)軸線互相垂直，但不匯交于一點。 這兩類手腕都是把β、γ運動的減速器安裝在手腕上，可簡化小臂結(jié)構(gòu)，但卻增加了手腕本身的重量和復(fù)雜程度。 通用機(jī)器人腕部結(jié)構(gòu)選型 如圖 所示，是匯交式手腕 (或正交手腕 )，即α、β、γ的旋轉(zhuǎn)軸線匯交于一點。可以看出，電機(jī) (1)經(jīng)錐齒輪副 ((3, 4)和齒型帶傳動 (9, 10, 13), 再經(jīng)錐齒輪副 (5, 6)和諧波減速器 (16)帶動法蘭 (1機(jī)械接口 )轉(zhuǎn)動，完成末桿(法蘭 )γ的運 動。電機(jī) 2經(jīng)錐齒輪副 (7, 8)和齒型帶傳動 (11, 12, 14), 通過諧波減速器帶動腕殼擺動，完成末桿 p 的運動。整個手腕又由置于小臂后部的電機(jī)(上圖未畫 )，經(jīng)過諧波傳動，帶動小臂作繞自身軸線的轉(zhuǎn)動，即α運 動。 圖 正交式手腕 14 減速器的配置可以分為前置式和后置式。后置式有利于小臂的平衡。前置式加大了腕部的復(fù)雜程度和重量，對小臂乃至整機(jī)的平衡不利，但可簡化整個小臂的結(jié)構(gòu)，而且當(dāng)腕部使用同步齒形帶時，只能采用這種布置，因為齒形 帶只能用于高速級。這種布置還可簡化后面三個驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。對于平行軸轉(zhuǎn)動，減速器前置可以匹配小臂與手腕的幾何尺寸。如圖 所示，我選用 :減速器的配置為前置式是把α、γ兩自由度的減速器裝在手腕內(nèi)。 電機(jī)配置也可以分為前置式和后置式。前置式有一個電機(jī)配置在手腕中，其最大優(yōu)點是大大簡化了小臂的結(jié)構(gòu)和傳動過程的軸線干擾，但加重了腕部。這種結(jié)構(gòu)較適合于小負(fù)荷操作機(jī)。必須指出，這種結(jié)構(gòu)的手腕也屬于非匯 (正 )交式，