【正文】 器人中常用的諧波傳動(dòng)具有高得多的疲勞強(qiáng)度、剛度和壽命，而且回差精度穩(wěn)定，不像諧波傳動(dòng)那樣隨著使用時(shí)間增長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)精度就會(huì)顯著降低，故世界上許多國(guó)家高精度機(jī)器人傳動(dòng)多采用 RV減速器，因此，該種 RV減速器在先進(jìn)機(jī)器人傳動(dòng)中有逐漸取代諧波減速器的發(fā)展趨勢(shì)。 圖 116 RV減速器 ? RV減速機(jī)的傳動(dòng)裝置是由第一級(jí)漸開(kāi)線圓柱齒輪行星減速機(jī)構(gòu)和第二級(jí)擺線針輪行星減速機(jī)構(gòu)兩部分組成，為一封閉差動(dòng)輪系如圖 117為其結(jié)構(gòu)示意圖。主動(dòng)的太陽(yáng)輪 1與輸入軸相連，如果漸開(kāi)線中心輪1順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，它將帶動(dòng)三個(gè)呈 120176。 布置的行星輪 2在繞中心輪軸心公轉(zhuǎn)的同時(shí)還有逆時(shí)針?lè)较蜃赞D(zhuǎn)，三個(gè)曲柄軸 3與行星輪 2相固連而同速轉(zhuǎn)動(dòng)，兩片相位差 180176。 的擺線輪 4鉸接在三個(gè)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(shí)，還將反方向自轉(zhuǎn)，即順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。輸出機(jī)構(gòu) (即行星架 )6由裝在其上的三對(duì)曲柄軸支撐軸承來(lái)推動(dòng)，把擺線輪上的自轉(zhuǎn)矢量以 1:1的速比傳遞出來(lái)。 圖 117 RV加速器結(jié)構(gòu)示意圖 3）滾動(dòng)螺旋傳動(dòng) ? 滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)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(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦的一種螺旋傳動(dòng)，如圖 118所示。滾珠在工作過(guò)程中順螺旋槽 (滾道 )滾動(dòng)，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(jiàn)的。 圖 118 外循環(huán)滾珠絲杠 滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)主要有以下一些特點(diǎn)。 ? ①摩擦小、效率高。一般情況下，滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)的效率在 90％以上。在同樣的負(fù)荷下，驅(qū)動(dòng)權(quán)矩較滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)減少 2／ 3~3／ 4。滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)的逆?zhèn)鲃?dòng)效率也很高，接近于正傳動(dòng)效率，故可作為直線運(yùn)動(dòng)變旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置。也正是這 — 原因，該種傳動(dòng)不能自鎖，必須有防止逆轉(zhuǎn)的制動(dòng)或自鎖機(jī)構(gòu)才能安全地用于有自重下降的場(chǎng)合。 ? ②靈敏度高，傳動(dòng)乎穩(wěn)。由于是滾動(dòng)摩擦，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)相差極小，無(wú)論是靜止，還是高、低速傳動(dòng)，摩擦權(quán)矩幾乎不變，故靈敏度高、傳動(dòng)乎穩(wěn)。 ? ③磨損少、壽命長(zhǎng)。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(dòng)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(dòng)效率高，預(yù)緊后仍能輕快地工作，所以可以通過(guò)預(yù)緊完全消除間隙，使反向時(shí)無(wú)空行程，并可通過(guò)預(yù)緊施加一定的預(yù)應(yīng)力來(lái)提高傳動(dòng)剛度。 ? 波動(dòng)螺旋傳動(dòng)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(dòng) 傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性 ? 驅(qū)動(dòng) — 傳動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)器和傳動(dòng)裝置兩子系統(tǒng)的合成。下面分別討論其動(dòng)態(tài)特性。 ? (1)電驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)態(tài)特性 ? 電動(dòng)操作機(jī)的每個(gè)主動(dòng)關(guān)節(jié)都有伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)?，F(xiàn)以直流水磁電機(jī)為例進(jìn)行討論。該類電機(jī)的特點(diǎn)是； ? 1)力矩 — 功率比高，平滑，低速運(yùn)轉(zhuǎn)，力矩 — 速度持性是線性的，時(shí)間常數(shù)小； ? 2)采用永磁磁場(chǎng)和直流供電，能以最小的輸入功率提供最大的力矩； ? 3)電機(jī)電感很小，電氣時(shí)間常數(shù)很低。 (2) 液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性 ? 1962年比現(xiàn)的第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人就是采用液壓驅(qū)動(dòng)的。由于液壓驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 (省去了各種減速傳動(dòng)裝置 )，便于控制，在機(jī)器人發(fā)展的最初年代里，液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。后來(lái)，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(dòng)系統(tǒng)在工業(yè)機(jī)器人中處于次要地位。但目前液壓驅(qū)動(dòng)在大負(fù)荷的操作機(jī)以及噴涂作業(yè)用機(jī)器人中仍占有較大的比例。 ? 工業(yè)機(jī)器人用液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有點(diǎn)位程序控制和電 — 液伺服控制兩大類別。前者多用于簡(jiǎn)單的搬運(yùn)機(jī)器人或某些專用機(jī)器人中；后者用于既要點(diǎn)位控制又要連續(xù)軌跡控制功能的機(jī)器人，特別是大負(fù)荷(≥5000N)機(jī)器人。 ? 工業(yè)機(jī)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(jiǎn)單拆分國(guó)內(nèi) 6軸工業(yè)機(jī)器人成本（總成本 25萬(wàn)元），可以看出減速器和伺服電機(jī)兩項(xiàng)成本接近 13萬(wàn)元。 ? 按工業(yè)機(jī)器人按臂部的運(yùn)動(dòng)形式（圖 119所示）分為四種。 ? 直角坐標(biāo)型。臂部可沿三個(gè)直角坐標(biāo)移動(dòng)。 ? 圓柱坐標(biāo)型。臂部可作升降、回轉(zhuǎn)和伸縮動(dòng)作。 ? 球坐標(biāo)型。 臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮。 ? 關(guān)節(jié)型。 臂部有多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)。 ? （ 2）按工業(yè)機(jī)器人按執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的控制機(jī)能，又可分點(diǎn)位型和連續(xù)軌跡型。 ? 點(diǎn)位型：只控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)由一點(diǎn)到另一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位，適用于機(jī)床上下料、點(diǎn)焊和一般搬運(yùn)、裝卸等作業(yè)。 圖 119 機(jī)械手運(yùn)動(dòng) 連續(xù)軌跡型：可控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)按給定軌跡運(yùn)動(dòng)，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(jì)算機(jī)上已編好的作業(yè)程序文件，通過(guò) RS232串口或者以太網(wǎng)等通信方式傳送到機(jī)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(dòng)控制器 (示教操縱盒 )，將指令信號(hào)傳給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求的動(dòng)作順序和運(yùn)動(dòng)軌跡操演一遍；另一種是由操作者直接領(lǐng)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，按要求的動(dòng)作順序和運(yùn)動(dòng)軌跡操演一遍。在示教過(guò)程的同時(shí)，工作程序的信息即自動(dòng)存入程序存儲(chǔ)器中。在機(jī)器人自動(dòng)工作時(shí)，控制系統(tǒng)從程序存儲(chǔ)器中檢出相應(yīng)信息，將指令信號(hào)傳給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)再現(xiàn)示教的各種動(dòng)作。示教輸入程序的工業(yè)機(jī)器人稱為示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人。 (4) 按機(jī)械臂的關(guān)系分為串聯(lián)機(jī)器人和并聯(lián)機(jī)器人 ? 串聯(lián)機(jī)器人就像人的一個(gè)手拿東西（如圖 119），而 并聯(lián)機(jī)器人 （如圖 120）就相當(dāng)于兩個(gè)手一起端東西。串聯(lián)機(jī)器人研究得較為成熟，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，控制簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)空間大等優(yōu)點(diǎn)，已成功應(yīng)用于很多領(lǐng)域，如各種機(jī)床，裝配車(chē)間等。 并聯(lián)機(jī)器人 的研究與串聯(lián)機(jī)器人相比起步較晚，還有很多理論問(wèn)題沒(méi)有解決。但由于 并聯(lián)機(jī)器人 具有剛度大， 承載能力 強(qiáng)，精度高，末端件慣性小等優(yōu)點(diǎn)，在高速，大 承載能力 的場(chǎng)合，與串聯(lián)機(jī)器人相比具有明顯優(yōu)勢(shì)。已有很多成功應(yīng)用的案例。比如運(yùn)動(dòng)模擬器、 delta機(jī)器人、 ABB的裝配機(jī)器人 YUMI等。 圖 120 并聯(lián)機(jī)器人 五、工業(yè)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)及選擇 ? 工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用，從材料搬運(yùn)到機(jī)器維護(hù)，從焊接到切割。在今天，工業(yè)機(jī)器人制造商開(kāi)發(fā)了適用于各種應(yīng)用的機(jī)器人產(chǎn)品。你需要做的是確定你想要你的機(jī)器人干什么以及在種類眾多的機(jī)器人選擇合適的一款。 ? ? 負(fù)載是指機(jī)器人在工作時(shí)能夠承受的最大載重。如果你需要將零件從一臺(tái)機(jī)器處搬至另外一處，你需要將零件的重量和機(jī)器人抓手的重量計(jì)算在負(fù)載內(nèi)。 ? （軸數(shù)） ? 機(jī)器人軸的數(shù)量決定了其自由度。如果只是進(jìn)行一些簡(jiǎn)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(jī)器人就足夠了。如果機(jī)器人需要在一個(gè)狹小的空間內(nèi)工作，而且機(jī)械臂需要扭曲反轉(zhuǎn)， 6軸或者 7軸的機(jī)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(diǎn)并不只為靈活性。事實(shí)上，如果你在想把機(jī)器人還用于其它的應(yīng)用，你可能需要更多的軸，“軸”到用時(shí)方恨少。不過(guò)軸多了的也有缺點(diǎn)，如果一個(gè) 6軸的機(jī)器人你只需要其中的 4軸，你還是得為剩下的那 2個(gè)軸編程。機(jī)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(lái)說(shuō)，最靠近機(jī)器人基座的關(guān)節(jié)為 J1，接下來(lái)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(jī)器人的時(shí)候，你需要了解機(jī)器人要到達(dá)的最大距離。選擇機(jī)器人不單要關(guān)注負(fù)載，還要關(guān)注其最大運(yùn)動(dòng)范圍。每一個(gè)公司都會(huì)給出機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)范圍是指機(jī)器人腕部能夠到達(dá)的最低點(diǎn)（通常低于機(jī)器人的基座）與最高點(diǎn)之間的范圍。最大水平運(yùn)動(dòng)范圍是指機(jī)器人腕部能水平到達(dá)的最遠(yuǎn)點(diǎn)與機(jī)器人基座中心線的距離。你還需要參考最大動(dòng)作范圍（用度表示）。這些規(guī)格不同的機(jī)器人區(qū)別很大，對(duì)某些特定的應(yīng)用存在限制。 ? ? 這個(gè)參數(shù)的選擇也取決于應(yīng)用。重復(fù)精度是機(jī)器人在完成每一個(gè)循環(huán)后，到達(dá)同一位置的精確度（差異度）。通常來(lái)說(shuō)，機(jī)器人可以達(dá)到 ，甚至更高。例如，如果機(jī)器人是用于制造電路板，你就需要一臺(tái)超高重復(fù)精度的機(jī)器人。如果所從事的應(yīng)用精度要求不高，那么機(jī)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(shí)際上，由于機(jī)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(duì)于不同的用戶需求也不同。它取決于工作需要完成的時(shí)間。規(guī)格表上通常只是給出最大速度，機(jī)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(jī)器人制造商還給出了最大加速度。機(jī)器人重量 ? 機(jī)器人重量對(duì)于設(shè)計(jì)機(jī)器人單元也是一個(gè)重要的參數(shù)。如果工業(yè)機(jī)器人需要安裝在定制的工作臺(tái)甚至軌道上，你需要知道它的重量并設(shè)計(jì)相應(yīng)的支撐。 ? ? 機(jī)器人制造商一般都會(huì)給出制動(dòng)系統(tǒng)的相關(guān)信息。一些機(jī)器人會(huì)給出所有軸的制動(dòng)信息。為在工作空間內(nèi)確定精準(zhǔn)和可重復(fù)的位置，你需要足夠數(shù)量的制動(dòng)。機(jī)器人特定部位的慣性力矩可以向制造商索取。這對(duì)于機(jī)器人的安全至關(guān)重要。同時(shí)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(shí)，就需要檢查該軸的允許力矩能否滿足要求。如果不能，機(jī)器人很可能會(huì)因?yàn)槌?fù)載而故障。 ? ? 這個(gè)也取決于機(jī)器人的應(yīng)用時(shí)所需要的防護(hù)等級(jí)。機(jī)器人與食品相關(guān)的產(chǎn)品、實(shí)驗(yàn)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(hù)等級(jí)各有不同。這是一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，需要區(qū)分實(shí)際應(yīng)用所需的防護(hù)等級(jí)，或者按照當(dāng)?shù)氐囊?guī)范選擇。一些制造商會(huì)根據(jù)機(jī)器人工作的環(huán)境不同而為同型號(hào)的機(jī)器人提供不同的防護(hù)等級(jí)。 演講完畢，謝謝觀看！