【正文】 統(tǒng)等領(lǐng)域。它較機器人中常用的諧波傳動具有高得多的疲勞強度、剛度和壽命，而且回差精度穩(wěn)定，不像諧波傳動那樣隨著使用時間增長運動精度就會顯著降低，故世界上許多國家高精度機器人傳動多采用 RV減速器，因此，該種 RV減速器在先進機器人傳動中有逐漸取代諧波減速器的發(fā)展趨勢。 圖 116 RV減速器 ? RV減速機的傳動裝置是由第一級漸開線圓柱齒輪行星減速機構(gòu)和第二級擺線針輪行星減速機構(gòu)兩部分組成，為一封閉差動輪系如圖 117為其結(jié)構(gòu)示意圖。主動的太陽輪 1與輸入軸相連，如果漸開線中心輪1順時針方向旋轉(zhuǎn)，它將帶動三個呈 120176。 布置的行星輪 2在繞中心輪軸心公轉(zhuǎn)的同時還有逆時針方向自轉(zhuǎn)，三個曲柄軸 3與行星輪 2相固連而同速轉(zhuǎn)動，兩片相位差 180176。 的擺線輪 4鉸接在三個曲柄軸上，并與固定的針輪相嚙合，在其軸線繞針輪軸線公轉(zhuǎn)的同時，還將反方向自轉(zhuǎn)，即順時針轉(zhuǎn)動。輸出機構(gòu) (即行星架 )6由裝在其上的三對曲柄軸支撐軸承來推動，把擺線輪上的自轉(zhuǎn)矢量以 1:1的速比傳遞出來。 圖 117 RV加速器結(jié)構(gòu)示意圖 3）滾動螺旋傳動 ? 滾動螺旋傳動是在具有螺旋槽的絲杠與螺母之間放入適當(dāng)?shù)臐L珠。使絲杠與螺母之間由滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦的一種螺旋傳動，如圖 118所示。滾珠在工作過程中順螺旋槽 (滾道 )滾動，故必須設(shè)置滾珠的返回通道，才能循環(huán)使用。內(nèi)循環(huán)是在螺母體內(nèi)返回，外循環(huán)最常見的。 圖 118 外循環(huán)滾珠絲杠 滾動螺旋傳動主要有以下一些特點。 ? ①摩擦小、效率高。一般情況下，滾動螺旋傳動的效率在 90％以上。在同樣的負荷下，驅(qū)動權(quán)矩較滑動螺旋傳動減少 2／ 3~3／ 4。滾動螺旋傳動的逆?zhèn)鲃有室埠芨?，接近于正傳動效率，故可作為直線運動變旋轉(zhuǎn)運動的傳動裝置。也正是這 — 原因，該種傳動不能自鎖，必須有防止逆轉(zhuǎn)的制動或自鎖機構(gòu)才能安全地用于有自重下降的場合。 ? ②靈敏度高，傳動乎穩(wěn)。由于是滾動摩擦，動、靜摩擦系數(shù)相差極小，無論是靜止，還是高、低速傳動，摩擦權(quán)矩幾乎不變，故靈敏度高、傳動乎穩(wěn)。 ? ③磨損少、壽命長。滾珠螺旋副中的主要零件均經(jīng)熱處理，并有很高的表面光潔度，再加上滾動摩擦的磨損很小，因而有良好的耐磨性， ? ④可消除油向間隙，提高鈾向剛度。由于該種傳動效率高，預(yù)緊后仍能輕快地工作，所以可以通過預(yù)緊完全消除間隙，使反向時無空行程，并可通過預(yù)緊施加一定的預(yù)應(yīng)力來提高傳動剛度。 ? 波動螺旋傳動最怕落入灰塵、鐵屑、砂粒。通常，螺母兩端必須密封，絲杠的外露部分必須用“風(fēng)箱”套或鋼帶卷套加以密封。 (3)驅(qū)動 傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性 ? 驅(qū)動 — 傳動系統(tǒng)是驅(qū)動器和傳動裝置兩子系統(tǒng)的合成。下面分別討論其動態(tài)特性。 ? (1)電驅(qū)動器的動態(tài)特性 ? 電動操作機的每個主動關(guān)節(jié)都有伺服電機驅(qū)動?，F(xiàn)以直流水磁電機為例進行討論。該類電機的特點是； ? 1)力矩 — 功率比高，平滑，低速運轉(zhuǎn)，力矩 — 速度持性是線性的，時間常數(shù)小； ? 2)采用永磁磁場和直流供電，能以最小的輸入功率提供最大的力矩； ? 3)電機電感很小，電氣時間常數(shù)很低。 (2) 液壓驅(qū)動系統(tǒng)的動態(tài)特性 ? 1962年比現(xiàn)的第一臺工業(yè)機器人就是采用液壓驅(qū)動的。由于液壓驅(qū)動結(jié)構(gòu)簡單 (省去了各種減速傳動裝置 )，便于控制，在機器人發(fā)展的最初年代里，液壓驅(qū)動系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。后來，由于隨著直、交流伺服系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，才使液壓驅(qū)動系統(tǒng)在工業(yè)機器人中處于次要地位。但目前液壓驅(qū)動在大負荷的操作機以及噴涂作業(yè)用機器人中仍占有較大的比例。 ? 工業(yè)機器人用液壓驅(qū)動系統(tǒng)有點位程序控制和電 — 液伺服控制兩大類別。前者多用于簡單的搬運機器人或某些專用機器人中；后者用于既要點位控制又要連續(xù)軌跡控制功能的機器人，特別是大負荷(≥5000N)機器人。 ? 工業(yè)機器人成本結(jié)構(gòu)大致如下：本體 22％、伺服系統(tǒng) 25％、減速器38％、控制系統(tǒng) 10％、其他 5％。簡單拆分國內(nèi) 6軸工業(yè)機器人成本（總成本 25萬元），可以看出減速器和伺服電機兩項成本接近 13萬元。 ? 按工業(yè)機器人按臂部的運動形式（圖 119所示）分為四種。 ? 直角坐標型。臂部可沿三個直角坐標移動。 ? 圓柱坐標型。臂部可作升降、回轉(zhuǎn)和伸縮動作。 ? 球坐標型。 臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮。 ? 關(guān)節(jié)型。 臂部有多個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)。 ? （ 2）按工業(yè)機器人按執(zhí)行機構(gòu)運動的控制機能，又可分點位型和連續(xù)軌跡型。 ? 點位型：只控制執(zhí)行機構(gòu)由一點到另一點的準確定位，適用于機床上下料、點焊和一般搬運、裝卸等作業(yè)。 圖 119 機械手運動 連續(xù)軌跡型：可控制執(zhí)行機構(gòu)按給定軌跡運動，適用于連續(xù)焊接和涂裝等作業(yè)。 （ 3）按程序輸入方式區(qū)分有編程輸入型和示教輸入型兩類 ? 編程輸入型是將計算機上已編好的作業(yè)程序文件，通過 RS232串口或者以太網(wǎng)等通信方式傳送到機器人控制柜。 ? 示教輸入型的示教方法有兩種，一種是由操作者用手動控制器 (示教操縱盒 )，將指令信號傳給驅(qū)動系統(tǒng)，使執(zhí)行機構(gòu)按要求的動作順序和運動軌跡操演一遍；另一種是由操作者直接領(lǐng)動執(zhí)行機構(gòu)，按要求的動作順序和運動軌跡操演一遍。在示教過程的同時，工作程序的信息即自動存入程序存儲器中。在機器人自動工作時，控制系統(tǒng)從程序存儲器中檢出相應(yīng)信息，將指令信號傳給驅(qū)動機構(gòu)，使執(zhí)行機構(gòu)再現(xiàn)示教的各種動作。示教輸入程序的工業(yè)機器人稱為示教再現(xiàn)型工業(yè)機器人。 (4) 按機械臂的關(guān)系分為串聯(lián)機器人和并聯(lián)機器人 ? 串聯(lián)機器人就像人的一個手拿東西（如圖 119），而 并聯(lián)機器人 （如圖 120）就相當(dāng)于兩個手一起端東西。串聯(lián)機器人研究得較為成熟，具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，控制簡單，運動空間大等優(yōu)點，已成功應(yīng)用于很多領(lǐng)域，如各種機床，裝配車間等。 并聯(lián)機器人 的研究與串聯(lián)機器人相比起步較晚，還有很多理論問題沒有解決。但由于 并聯(lián)機器人 具有剛度大， 承載能力 強，精度高，末端件慣性小等優(yōu)點，在高速，大 承載能力 的場合，與串聯(lián)機器人相比具有明顯優(yōu)勢。已有很多成功應(yīng)用的案例。比如運動模擬器、 delta機器人、 ABB的裝配機器人 YUMI等。 圖 120 并聯(lián)機器人 五、工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)及選擇 ? 工業(yè)機器人的應(yīng)用，從材料搬運到機器維護，從焊接到切割。在今天，工業(yè)機器人制造商開發(fā)了適用于各種應(yīng)用的機器人產(chǎn)品。你需要做的是確定你想要你的機器人干什么以及在種類眾多的機器人選擇合適的一款。 ? ? 負載是指機器人在工作時能夠承受的最大載重。如果你需要將零件從一臺機器處搬至另外一處，你需要將零件的重量和機器人抓手的重量計算在負載內(nèi)。 ? （軸數(shù)） ? 機器人軸的數(shù)量決定了其自由度。如果只是進行一些簡單的應(yīng)用，例如在傳送帶之間拾取放置零件，那么 4軸的機器人就足夠了。如果機器人需要在一個狹小的空間內(nèi)工作，而且機械臂需要扭曲反轉(zhuǎn)， 6軸或者 7軸的機器人是最好的選擇。軸的數(shù)量選擇通常取決于具體的應(yīng)用。需要注意的是，軸數(shù)多一點并不只為靈活性。事實上，如果你在想把機器人還用于其它的應(yīng)用，你可能需要更多的軸，“軸”到用時方恨少。不過軸多了的也有缺點，如果一個 6軸的機器人你只需要其中的 4軸，你還是得為剩下的那 2個軸編程。機器人制造商傾向于用稍微有區(qū)別的名字為軸或者關(guān)節(jié)命名。一般來說，最靠近機器人基座的關(guān)節(jié)為 J1，接下來是 J2， J3， J4以此類推，直到腕部。還有一些廠商像安川莫托曼則使用字母為軸命名。 ? ? 在選擇機器人的時候，你需要了解機器人要到達的最大距離。選擇機器人不單要關(guān)注負載，還要關(guān)注其最大運動范圍。每一個公司都會給出機器人的運動范圍，你可以從中看出是否符合你應(yīng)用的需要。最大垂直運動范圍是指機器人腕部能夠到達的最低點（通常低于機器人的基座）與最高點之間的范圍。最大水平運動范圍是指機器人腕部能水平到達的最遠點與機器人基座中心線的距離。你還需要參考最大動作范圍（用度表示）。這些規(guī)格不同的機器人區(qū)別很大，對某些特定的應(yīng)用存在限制。 ? ? 這個參數(shù)的選擇也取決于應(yīng)用。重復(fù)精度是機器人在完成每一個循環(huán)后，到達同一位置的精確度（差異度）。通常來說，機器人可以達到 ，甚至更高。例如，如果機器人是用于制造電路板，你就需要一臺超高重復(fù)精度的機器人。如果所從事的應(yīng)用精度要求不高，那么機器人的重復(fù)精度也可以不用那么高。精度在 2D視圖中通常用“ 177。 ”表示。實際上，由于機器人并不是線性的，其可以在公差半徑內(nèi)的任何位置。 ? ? 速度對于不同的用戶需求也不同。它取決于工作需要完成的時間。規(guī)格表上通常只是給出最大速度，機器人能提供的速度介于 0和最大速度之間。其單位通常為度 /秒。一些機器人制造商還給出了最大加速度。機器人重量 ? 機器人重量對于設(shè)計機器人單元也是一個重要的參數(shù)。如果工業(yè)機器人需要安裝在定制的工作臺甚至軌道上，你需要知道它的重量并設(shè)計相應(yīng)的支撐。 ? ? 機器人制造商一般都會給出制動系統(tǒng)的相關(guān)信息。一些機器人會給出所有軸的制動信息。為在工作空間內(nèi)確定精準和可重復(fù)的位置，你需要足夠數(shù)量的制動。機器人特定部位的慣性力矩可以向制造商索取。這對于機器人的安全至關(guān)重要。同時還應(yīng)該關(guān)注各軸的允許力矩。例如你的應(yīng)用需要一定的力矩去完成時，就需要檢查該軸的允許力矩能否滿足要求。如果不能，機器人很可能會因為超負載而故障。 ? ? 這個也取決于機器人的應(yīng)用時所需要的防護等級。機器人與食品相關(guān)的產(chǎn)品、實驗室儀器、醫(yī)療儀器一起工作或者處在易燃的環(huán)境中，其所需的防護等級各有不同。這是一個國際標準，需要區(qū)分實際應(yīng)用所需的防護等級，或者按照當(dāng)?shù)氐囊?guī)范選擇。一些制造商會根據(jù)機器人工作的環(huán)境不同而為同型號的機器人提供不同的防護等級。