【正文】 工業(yè)機器人機械構件簡介 （ 2）按夾持原理分 手爪按夾持原理分類 工業(yè)機器人機械構件簡介 (3)按手指或吸盤數分 1）按數目可分為：二指手爪、多指手爪。 2）機械手爪按關節(jié)分：單關節(jié)手指手爪和多關節(jié)手指手爪。 柔性手指手爪 3）吸盤式手爪按吸盤數目分：單吸盤式手爪、多吸盤式手爪。 工業(yè)機器人機械構件簡介 (4)按智能化分 （ 1）普通式手爪。 這種手爪不具備傳感器。 （ 2）智能化手爪 手爪具備一種或多種傳感器，如力傳感器、觸覺傳感器、滑覺傳感器等，手爪與傳感器集成成為智能化手爪 (Intelligent Grippers)。 工業(yè)機器人機械構件簡介 （四）機身及行走機構 具有行走機構的工業(yè)機器人 工業(yè)機器人機械構件簡介 機身設計 （ 1）回轉與升降機身 鏈條鏈輪傳動實現機身回轉的原理圖 弧焊機器人 工業(yè)機器人機械構件簡介 （ 2）回轉與俯仰機身 回轉與俯仰機身示意圖 20公斤點焊機器人 工業(yè)機器人機械構件簡介 行走機構設計 （ 1）固定軌道可移動機器人 該類機器人機身底座安裝在一個可移動的拖板座上，靠絲杠螺母驅動，整個機器人沿絲杠縱向移動。除了這種直線驅動方式外，還有類似起重機梁行走方式等。這種可移動機器人主要用在作業(yè)區(qū)域大的場合，比如大型設備裝配，立體化倉庫中材料搬運，材料堆垛和儲運，大面積噴涂等。 搬運機器人 工業(yè)機器人機械構件簡介 （ 2）無軌行走機器人 無軌行走機器人必須具備功能完備的外部傳感器，能對環(huán)境進行了解和判斷，能對環(huán)境中發(fā)生的事件進行監(jiān)視和反應，機器人具備自我規(guī)劃能力，包括任務分解，任務排序，信息資源管理，以及幾何規(guī)劃等。（例如） “ 土撥鼠 ” （右）和 “ 野牛 ” （左）排爆機器人 1）輪式、履帶式 月球車在月球 工業(yè)機器人機械構件簡介 2）自動導航式 我國 “ 探索者 ” 號無纜水下機器人在西沙群島附近海域成功地潛到水下1000m深處，整體功能和主要技術指標均達到國際 90年代先進的同類水下機器人水平。該機器人推進器行走，最大前進速度為 4節(jié)，續(xù)航能力為 6小時，主要從事水下工程、海洋石油及礦產資源開發(fā)、海洋科學考察及打撈救生等作業(yè)。 “ 探索者號 ” 水下 1000米機器人 工業(yè)機器人機械構件簡介 （ 3）步行機器人 步行機器人是非?；钴S的一個研究領域。 輪式行走機器人在平地上行駛比較方便，履帶式行走機器人可以在泥濘道路上和沙漠中行駛，而與人類腿十分相似的步行機器人具有它們無可此擬的優(yōu)點，比如能上下樓梯、跨越溝渠和障礙、能上陡坡、立地轉身等等。步行機器人可以根據足的多少來分類： 二足 10自由度步行機器人 1）二足步行機器人 雙足步行機器人在爬樓梯 工業(yè)機器人機械構件簡介 八自由度兩腳步行機器人步行特征 工業(yè)機器人機械構件簡介 2）四足、六足及多足步行機器人 四足步行機器人的平行幾何模型 六足縮放式腿步行機器人 機器蜘蛛 工業(yè)機器人機械構件簡介 四腳步行機器人步態(tài) 2 1 3 4 2 1 3 4 2 1 3 4 2 1 3 4 工業(yè)機器人機械構件簡介 （一）機器人的驅動機構 驅動裝置是使機器人各部件動作的動力源，目前常見的有： （ 1）液壓驅動 （ 2）氣壓驅動 （ 3）電機驅動 （ 4）其他驅動方式 三、 機器人關節(jié)的驅動、傳動機構 工業(yè)機器人機械構件簡介 （ 1）液壓驅動 1） 液壓驅動： 是高壓油作為工作介質，推動直線或旋轉的油缸進行工作的 , 在一個液壓驅動系統(tǒng)中其主要的部件如下 ： ①直線液壓缸 ： 在高壓油的作用下，可作直線往復運動 ， ②擺動缸： 在高壓油的作用下可產生一定角度的擺動。 ③電液伺服閥： 可精確地控制油路的開關、并可控制供油量的大小，以便對液壓缸進行精確的控制，并可以根據位置傳感器和速度傳感器反饋的信號進行閉環(huán)控制。 2) 應用： 目前在負荷較大的搬運機器人和噴涂機器人應用較多。 工業(yè)機器人機械構件簡介 （ 2）氣壓驅動 在所有的驅動方式中，氣壓驅動是最簡單的，在工業(yè)中應用很廣，其組成與液壓驅動相似。 可以用機械的檔次實現點到點的控制，并能達到較高的精度 , 雖然達到高精度的伺服控制較難，但目前已經用微處理機直接控制的氣動馬達，定位精度在 1mm。 在機器人中主要用于各種氣動手爪，以及小型機器人的驅動。 工業(yè)機器人機械構件簡介 （ 3）電機驅動 電動驅動在機器人中的應用可以分成三種： 直流電機組成伺服控制系統(tǒng)； 交流 （ 或 ） 無刷直流電機組成伺服控制系統(tǒng)；步進電機驅動的開環(huán)數字控制系統(tǒng) 。 工業(yè)機器人機械構件簡介 （ 4）其他驅動方式 ① 氣囊式人工肌肉 ② 形狀記憶合金 （ SMA） 驅動器 ③ 壓電晶體驅動器 工業(yè)機器人機械構件簡介 （ 5）驅動方式的選擇 機器人驅動器要求啟動力矩大、調速范圍寬、慣量小 ① 選擇驅動方式： 負荷為 2022N以下采用電動驅動方式 小功率點位控制采用氣動驅動方式 大功率大力矩采用液壓驅動方式 ② 選擇驅動器容量 ： 額定速度時的額定功率 關節(jié)加減速時加速功率 最不利形位時的負載力矩 工業(yè)機器人機械構件簡介 （二）機器人的傳動機構 （ 1）常用傳動機構類型和特點 1) 齒輪類傳動： 主要有齒輪、蝸輪蝸桿、齒輪齒條 優(yōu)點 ： 響應快、扭矩大、剛性好 缺點 ： 傳動有間隙、故回差大，精度低 應用 ： 腰、腕關節(jié) 2) 鏈索類傳動： 主要有鏈條、齒形帶、鋼帶 優(yōu)點： 無間隙、剛度與張緊裝置有關，力矩較大 缺點： 速比小，齒形帶和鋼帶適用于小負載 應用： 腕關節(jié) 工業(yè)機器人機械構件簡介 （ 2) 滾珠絲杠螺母副 使絲杠與螺母之間由滑動摩擦度為滾動摩擦的一種螺旋轉動 在數控機床和機器人中應用較為廣泛 。 1)結構組成 ： 滾珠絲杠螺母副可分為內循環(huán)和外循環(huán)兩種 。 為消除回差 ， 螺母分成兩段 ， 采用雙螺母預緊消除間隙的方式 ， 以墊片 、 鎖緊螺母 、 齒差調整兩段螺母的相對位置 。 2)特點 ： 摩擦系數小且動靜摩擦系數差小 ， 效率高且逆?zhèn)鲃有? 也高 ， 靈敏度高 、 傳動平移 、 磨損小 、 壽命長 。 工業(yè)機器人機械構件簡介 （ 3)諧波齒輪減速器 1) 原理和結構 三大基本構件：剛輪 、 柔輪 、 波發(fā)生器 剛輪固定時減速比 ： 剛輪固定時減速比 ： Zb ： 柔輪齒數 Zg ： 剛輪齒數 bgbzzzi???bggzzzi??1 工業(yè)機器人機械構件簡介 2) 特點： 優(yōu)點 ： 傳動比大，單級可為 50～ 300， 兩級可達 20220。 傳動平穩(wěn)，承載力高。多齒嚙合磨 損小，傳動效率可達 ， 傳動精度高。 回差小，一般可小于 3’~1’， 實現無回 差傳動 。 缺點 ： 杯式柔輪剛度較低 。 工業(yè)機器人機械構件簡介 (4) RV擺線針輪傳動 1)工作原理 ： 由一級行星輪系再串聯一級擺線輪減速器組合而成 。 2)特點 ： 除了諧波傳動優(yōu)點外 ， 最顯著的特點是剛性好 。 工業(yè)機器人機械構件簡介 補充資料一：機器人的規(guī)格及主要性能指標 有關負荷方面的性能指標： (1) 額定負荷 ： 在正常運行條件下施加到手腕部的 最大負荷的容許值 ， 包括末端執(zhí)行 器 、 附件和慣性力 。 (2)限定負荷 ： 機器人機構部分不發(fā)生破壞或不出 故障時手腕外所能承受的最大負荷 。 (3)最大推力和最大扭矩： 指單軸的最大推力或最 大扭矩 工業(yè)機器人機械構件簡介 有關運動方面的性能指標 (1) 自由度 (2) 單軸最大工作范圍和工作速度 (3) 合成速度：表現為手腕中心的線速度 工業(yè)機器人機械構件簡介 有關幾何空間方面的性能指標 (1)工作空間 (2)靈活度：表示機器人在工作空間各點抓取物 體的靈活程度。用末桿位姿圖最能 直觀而準確地表示這一特點。 工業(yè)機器人機械構件簡介 有關精度方面的性能指標 (1)位姿精度 (2)距離精度 (3)軌跡精度 前三項統(tǒng)稱定位精度 (4)位置重復精度 工業(yè)機器人機械構件簡介 有關動力源和控制方面的性能指標 (1)驅動方式： (2)控制方式： 開環(huán)、閉環(huán)、點位、連續(xù)軌跡 (3)計算機容量 (4)插補方式 (5)編程方式 (6)分辨率： 指操作機各軸可有效反應的最小 距離或角度。 工業(yè)機器人機械構件簡介 補充資料二：并聯機器人 并聯機器人的定義 并聯機器人的特點 并聯機器人的應用 并聯機器人的發(fā)展趨勢 工業(yè)機器人機械構件簡介 并聯機器人的定義 1978年，澳大利亞著名教授 Hunt提出了可應用 6自由度的 Stewart平臺機構作為機器人機構。 Stewart平臺機構是一種典型的并聯機構 ， 1965年由 Stewart提出，是作為飛行模擬器用于訓練飛行員的。 并聯機器人從結構上看，是用 6根支桿將上下平臺連接而形成。這 6根支桿可以獨立自由的伸縮，它分別用球鉸和虎克鉸與上下平臺連接，從而有 6個獨立的運動，即有 6個自由度，可在三維空間做任意的移動和任意的轉動。 工業(yè)機器人機械構件簡介 末端執(zhí)行器機座Stewart 機構 工業(yè)機器人機械構件簡介 并聯機器人的特點 1)并聯式結構比串聯式相比，剛度大多了，而且結構穩(wěn)定。 2)由于剛度大，在相同條件下，并聯式的承載能力很高。 3)串聯式末端件的誤差是各個關節(jié)誤差的累積和放大，因而誤差大而精度低。而并聯式則沒有累積誤差誤差小而精度高。 4)串聯式機器人的驅動電機都放在臂上。系統(tǒng)慣性大；而并聯式機器人的驅動電機置于機座上，減小 了運動負荷。 5)串聯機構正解容易，反解困難；而并聯機構正解困難，反解容易。 由此可見，串聯式與并聯式形成了鮮明的對比。他們的關系是“對偶”關系。 工業(yè)機器人機械構件簡介 并聯機器人的應用 因為并聯機器人與串聯機器人是互補的關系，因而 并聯機器人的應用范圍也十分的廣闊 。 1）工業(yè)上，可用于汽車總裝線上安裝車輪 2）可用于飛船對接器的對接結構 3）可用于困難的地下工程 4）可作為 6自由度