【正文】 3/2/12 82 82 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 2023/10/31 ? 鋼帶傳動的優(yōu)點是傳動比精確，傳動件質(zhì)量小，慣量小，傳動參數(shù)穩(wěn)定，柔性好，不需潤滑，強(qiáng)度高。 2023/2/12 80 2023/2/12 80 80 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 2023/10/31 ? 繩傳動的主要缺點是： ? 1)不加預(yù)載時存在傳動間隙； ? 2)因為繩索的蠕變和索夾的松弛使傳動不穩(wěn)定； ? 3)多層纏繞后，在內(nèi)層繩索及支承中損耗能量；效率低； ? 4)易積塵垢 . 2023/2/12 81 2023/2/12 81 81 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 2023/10/31 ? 2) 鋼帶傳動 ? 鋼帶末端緊固在驅(qū)動輪和被驅(qū)動輪上，因此，摩擦力不是傳動的重要要素。 2023/2/12 79 2023/2/12 79 79 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 2023/10/31 3．繩傳動與鋼帶傳動 ? 1) 繩傳動 ? 繩傳動廣泛應(yīng)用于機(jī)器人的手爪開合傳動，特別適合有限行程的運動傳遞。 圖 同步帶形狀 2023/2/12 78 2023/2/12 78 78 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 2023/10/31 2) 滾子鏈傳動 ? 滾子鏈傳動屬于比較完善的傳動機(jī)構(gòu)，由于噪聲小，效率高，因此得到了廣泛的應(yīng)用。同步帶傳動時無滑動，初始張力小，被動軸的軸承不易過載。因手臂固聯(lián)于齒條 1上，所以手臂的行程和速度均為活塞桿 3的行程和速度的兩倍。 2023/2/12 76 2023/2/12 76 76 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 2023/10/31 ? 圖所示為 氣壓傳動的齒輪齒條式增倍機(jī)構(gòu)的手臂結(jié)構(gòu)。 活塞油缸兩腔分別進(jìn)壓力油推動齒條活塞作往復(fù)移動，與齒條嚙合的齒輪即作往復(fù)回轉(zhuǎn)。 1— 電動機(jī)； 2—蝸桿； 3— 臂架；4— 絲杠； 5— 蝸輪； 6— 箱體；7— 花鍵套 2023/2/12 74 2023/2/12 74 74 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 2023/10/31 五、其他傳動 ? ? 齒輪齒條機(jī)構(gòu)是通過齒條的往復(fù)移動，帶動與手臂連接的齒輪作往復(fù)回轉(zhuǎn)，即實現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)運動。 由電動機(jī) 1帶動蝸桿 2使蝸輪 5回轉(zhuǎn)，依靠蝸輪內(nèi)孔的螺紋帶動絲杠 4作升降運動。 2023/2/12 72 2023/2/12 72 72 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 2023/10/31 ? 圖 滾珠絲杠的基本組成 ：導(dǎo)向槽 4連接螺母的第一圈和最后一圈，使其形成滾動體可以連續(xù)循環(huán)的導(dǎo)槽。 ? 滾珠絲杠 傳動效率高，而且傳動精度和定位精度均很高，傳動時靈敏度和平穩(wěn)性好。因絲杠的螺旋升角較小，所以用較小的驅(qū)動力矩可獲得較大的牽引力。 2023/2/12 70 2023/2/12 70 70 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 2023/10/31 ? 課堂練習(xí)：有一諧波齒輪傳動，鋼輪齒數(shù)為200，柔輪齒數(shù)為 198，柔輪固定，剛輪輸出，求該諧波傳動的傳動比。 三、諧波傳動 2023/2/12 68 2023/2/12 68 68 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 2023/10/31 ? 諧波傳動的缺點是： ? ①柔輪的疲勞問題； ? ②扭轉(zhuǎn)剛度低； ? ③以輸入軸速度 6倍的嚙合頻率產(chǎn)生振動； ? ④諧波傳動與行星傳動相比具有較小的傳動間隙和較輕的重量，但是剛度比行星減速器差。 ? 代表輸入、輸出軸的角速度； 為剛輪 (圓形花鍵輪 )內(nèi)齒圈 2的齒數(shù)， 為柔輪齒圈 7的齒數(shù)。輸入軸為 3，如果剛輪 1固定，則軸 5為輸出軸；如果軸 5固定，則剛輪 1的軸為輸出軸。 三、諧波傳動 2023/2/12 63 2023/2/12 63 63 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 2023/10/31 圖 諧波傳動 1— 剛輪； 2— 剛輪內(nèi)齒圈； 3— 輸入軸； 4— 諧波發(fā)生器； 5— 軸； 6— 柔輪； 7— 柔輪齒圈 柔輪是杯狀薄壁金屬彈性體，杯口外圓切有齒，底部稱為柔輪底，用來與輸出軸相連。 行星齒輪傳動動畫演示 2023/2/12 62 2023/2/12 62 62 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 2023/10/31 圖 諧波傳動 1— 剛輪； 2— 剛輪內(nèi)齒圈； 3— 輸入軸； 4— 諧波發(fā)生器； 5— 軸； 6— 柔輪； 7— 柔輪齒圈 諧波發(fā)生器是在橢圓型凸輪的外周嵌入薄壁軸承制成的部件。 2023/2/12 61 2023/2/12 61 61 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 2023/10/31 圖 行星齒輪傳動 圖 。 ? 當(dāng)減速比大時，工作臂的慣性對電機(jī)影響小，但電機(jī)速度容易飽和； ? 當(dāng)減速比小時，工作臂運動的反作用力對電機(jī)影響大，這需要進(jìn)行機(jī)構(gòu)的動力學(xué)計算。 2023/2/12 59 2023/2/12 59 59 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 2023/10/31 ? 減速器減速比 n的選擇應(yīng)當(dāng)能最大限度地利用電機(jī)功率，即 機(jī)械阻抗匹配。 2023/2/12 58 2023/2/12 58 58 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 2023/10/31 三、諧波傳動 ? 機(jī)器人對減速器的要求如下： ? (1)運動精度高，間隙小，以實現(xiàn)較高的重復(fù)定位精度； ? (2)回轉(zhuǎn)速度穩(wěn)定，無波動，運動副間摩擦小，效率高 。特別是齒輪磨損等原因造成傳動間隙增加時，最簡單的方法是調(diào)整中心距。 2023/2/12 55 2023/2/12 55 55 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 2023/10/31 2．柔性齒輪消隙 ? 圖 (b)所示為采用了徑向柔性齒輪，輪殼和齒圈是剛性的，但與齒輪圈連接處具有彈性。 2023/2/12 53 2023/2/12 53 53 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 2023/10/31 ? 圖 (b)用螺釘 3將兩個薄齒輪 1和 2連接在一起，代替 (a)中的彈簧。 ? 消除傳動間隙的主要途徑有： ? 提高制造和裝配精度； ? 設(shè)計可調(diào)整傳動間隙的機(jī)構(gòu)； ? 設(shè)置彈性補償零件。 ? 對機(jī)器人控制系統(tǒng)來說 ，傳動間隙導(dǎo)致顯著的非線性變化、振動和不穩(wěn)定。 ? 齒輪傳動的側(cè)隙 是指一對齒輪中一個齒輪固定不動，另一個齒輪能夠作出的最大的角位移。 ? 閉環(huán)伺服定位系統(tǒng)具有反饋環(huán)節(jié)，其抗干擾能力強(qiáng)，反應(yīng)速度快，容易實現(xiàn)任意點定位。 ? 開環(huán)伺服定位系統(tǒng)沒有行程檢測及反饋，是一種直接用脈沖頻率變化和脈沖數(shù)控制機(jī)器人速度和位移的定位方式。 2023/2/12 49 2023/2/12 49 49 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 2023/10/31 3．伺服定位系統(tǒng) ? 伺服系統(tǒng) 可以輸入指令控制位移的變化，從而獲得良好的運動特性。 ? 若定位前緩沖較好、定位時驅(qū)動壓力未撤除，在驅(qū)動壓力下將運動件壓在機(jī)械擋塊上，或驅(qū)動壓力將活塞壓靠在缸蓋上就能達(dá)到較高的定位精度。 2023/2/12 48 2023/2/12 48 48 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 2023/10/31 2．機(jī)械擋塊定位 ? 機(jī)械擋塊定位是在行程終點設(shè)置機(jī)械擋塊。 2023/2/12 46 2023/2/12 46 46 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 2023/10/31 二、傳動件的定位及消隙 ? (一 ) 傳動件的定位 ? 目前常用的定位方法： ? 電氣開關(guān)定位 ? 機(jī)械擋塊定位 ? 伺服定位 2023/2/12 47 2023/2/12 47 47 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 2023/10/31 1．電氣開關(guān)定位 ? 電氣開關(guān)定位 是利用電氣開關(guān) (有觸點或無觸點 )作行程檢測元件，當(dāng)機(jī)械手運行到定位點時，行程開關(guān)發(fā)信號，切斷動力源或接通制動器，從而使機(jī)械手運行到定位點。 2023/2/12 45 2023/2/12 45 45 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 2023/10/31 (二 )轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)軸承 ? 球軸承是機(jī)器人和機(jī)械手結(jié)構(gòu)中最常用的軸承。 2023/2/12 43 2023/2/12 43 43 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 2023/10/31 ? 滾動導(dǎo)軌的特點： ? 1）摩擦小，特別是不隨速度變化； ? 2）尺寸小； ? 3）剛度高，承載能力大； ? 4）精度和精度保持性高； ? 5）潤滑簡單； ? 6）容易制造成標(biāo)準(zhǔn)件； ? 7）滾動導(dǎo)軌易加頂載，消除間隙、增加剛度。 2023/2/12 40 2023/2/12 40 40 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 2023/10/31 ? 普通滑動導(dǎo)軌、液壓動壓滑動導(dǎo)軌的特點： ? 具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低的優(yōu)點 ? 但是它必須留有間隙以便潤滑，而機(jī)器人載荷的大小和方向變化很快，間隙的存在又將會引起坐標(biāo)位置的變化和有效載荷的變化； ? 另外．這種導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)又隨著速度的變化而變化，在低速時，容易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象等缺點 2023/2/12 41 2023/2/12 41 41 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 2023/10/31 ? 液壓靜壓滑動導(dǎo)軌的特點： ? 靜壓導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生預(yù)載荷，能完全消除間隙，具有高剛度、低摩擦、高阻尼等優(yōu)點，但是它需要單獨的液壓系統(tǒng)和回收潤滑油的機(jī)構(gòu)。 2023/2/12 38 2023/2/12 38 38 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 2023/10/31 一、移動關(guān)節(jié)導(dǎo)軌及傳動關(guān)節(jié)軸承 (一 )移動關(guān)節(jié)導(dǎo)軌 1．工業(yè)機(jī)器人對移動導(dǎo)軌的要求 ? (1)間隙小或能消除間隙； ? (2)在垂直于運動方向上的剛度高； ? (3)摩擦系數(shù)低并不隨速度變化， ? (4)高阻尼； ? (5)移動導(dǎo)軌和其輔助元件尺寸小、慣量低。 2023/2/12 35 2023/2/12 35 35 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 2023/10/31 3 3 3m O GSVm?0M ??332 2 2 2 3 2 3mSV m O BmO V m O G m O O???2 2 2 3 2 32m O G m O OOVm??2023/2/12 36 2023/2/12 36 36 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 2023/10/31 2023/2/12 37 2023/2/12 37 37 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 2023/10/31 ? 用戶要求機(jī)器人速度高、加速度 (減速度 )特性好、運動平穩(wěn)、精度高、承載能力大。 2023/2/12 34 2023/2/12 34 34 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 2023/10/31 ? （ 1) 質(zhì)量平衡技術(shù) ? 通常采用平行四邊形機(jī)構(gòu)構(gòu)成平衡系統(tǒng)。 ? (6)借助平衡系統(tǒng)能使機(jī)器人運行穩(wěn)定，降低地面安裝要求。 ? (4)借助平衡系統(tǒng)能減少動力學(xué)方程中內(nèi)部耦合項和非線性項，改進(jìn)機(jī)器人動力