2机器人本体结构

2.机器人本体结构ENTER2.1概述2.2机身及臂部结构2.3腕部及手部结构2.4传动及行走机构本章主要内容2.1概述2.1.1机器人本体的基本结构形式2.1.2机器人本体材料的选择章目录2.1.1机器人本体的基本结构形式节目录章目录2.1.2机器人本体材料的选择材料选择基本要求强度高阻尼大弹性模量大重量轻经济性好节目录章目录节目录章目录本节完2.2.1机身结构的基本形式和特点2.2.2臂部结构的基本形式和特点2.2机身及臂部结构2.2.3机器人的平稳性和臂杆平衡方法章目录1.机身的典型结构（1）回转与升降机身单杆活塞气缸驱动链传动机构双杆活塞气缸驱动链传动机构节目录章目录2.2.1机身结构的基本形式和特点（2）回转与俯仰机身节目录章目录2.机身驱动力(力矩)计算（2）回转运动驱动力矩的计算（1）垂直升降运动驱动力的计算节目录章目录qmgPFFWqmgMMMg0MJt节目录章目录（3）升降立柱下降不卡死(不自锁)的条件计算偏重力臂的大小iiiGLLG偏重力矩WL根据升降立柱平衡条件有N1FhWL升降立柱依靠自重下降而不引起卡死的条件m1m2N122LWFFFfWfh2hfL即：3.机身设计要注意的问题（1）刚度和强度大，稳定性要好（2）运动灵活，导套不宜过短，避免卡死（3）驱动方式适宜（4）结构布置合理节目录章目录1.臂部的典型机构（1）臂部伸缩机构1—手部2—夹紧缸3—油缸4—导向柱5—运行架6—行走车轮7—轨道8—支座四导向柱式臂伸缩机构节目录章目录2.2.2臂部结构的基本形式和特点（2）手臂俯仰运动机构1—手部2—夹紧缸3—升降缸4—小臂5，7—摆动缸6—大臂8—立柱摆动缸驱动连杆俯仰臂机构节目录章目录（3）手臂回转与升降机构手臂回转与升降机构常采用回转缸与升降缸单独驱动，适用于升降行程短而回转角度小于360°的情况，也有采用升降缸与气马达-锥齿轮传动的结构。2.机器人手臂材料的选择优先选择强度大而密度小的材料做手臂。其中，非金属材料有尼龙、聚乙烯（PEH）和碳素纤维等；金属材料以轻合金（特别是铝合金）为主。节目录章目录3.臂部设计要注意的问题承载能力强刚度高导向性能好重量轻、转动惯量小合理设计与腕和机身的连接部位节目录章目录2.2.3机器人的平稳性和臂杆平衡方法1.质量平衡方法节目录章目录333mOGSVm2223332mOGmOGOVm0M2.弹簧力平衡方法节目录章目录01sinMFr22sin(90)cossinrrll0()Fkll0120()coskllrrMl本节完2.3.1腕部结构的基本形式和特点2.3.2手部结构的基本形式和特点2.3腕部及手部结构章目录2.3.1腕部结构的基本形式和特点手腕关节的滚转和弯转节目录章目录1.腕部自由度节目录章目录手腕的坐标系和自由度6种3自由度手腕的结合方式示意图节目录章目录2.RRR手腕3R手腕关节远程传动示意3R手腕结构示意节目录章目录3.腕部的典型结构（1）单自由度回转运动手腕1—回转缸；2—定片；3—腕回转轴；4—动片；5—手部节目录章目录回转油缸直接驱动的单自由度腕部结构（2）二自由度手腕1）双回转油缸驱动的腕部l—手部2—中心轴3—固定中心轴4—定片5—摆动回转缸6—动片7—回转轴8—回转缸节目录章目录具有回转与摆动的二自由度腕部结构2）齿轮传动二自由度腕部齿轮传动回转和俯仰型腕部原理1，2，3，4，5，6—锥齿轮7—壳体8—手腕9—手爪节目录章目录（3）三自由度手腕1）液压直接驱动三自由度手腕节目录章目录2）齿轮链轮传动三自由度腕部1—油缸；2—链轮；3，4—锥齿轮；5，6—花键轴T；7—传动轴S；8—腕架;9—行星架；10，11，22，24—圆柱齿轮；12，13，14，15，16，17，18，20—锥齿轮；19—摆动轴；21，23—双联圆柱齿轮；25—传动轴B节目录章目录4.设计腕部时应注意的问题结构紧凑、重量轻动作灵活、平稳，定位精度高强度、刚度高设计合理的与臂和手部的连接部位节目录章目录2.3.2手部结构的基本形式和特点1.机器人手部的特点（1）手部与手腕相连处可拆卸（2）手部是机器人末端操作器（3）手部的通用性比较差（4）手部是一个独立的部件节目录章目录2.手部的分类（1）按用途平面钳爪夹持圆柱零件专用工具:喷枪，焊具节目录章目录（2）按夹持原理节目录章目录（3）按手指或吸盘数目吸盘式手爪按吸盘数目单吸盘式手爪多吸盘式手爪按手指关节单关节手指手爪多关节手指手爪按手指数目二指手爪多指手爪三指手爪节目录章目录柔性手指手爪（4）按智能化普通式（无传感器）智能式（有传感器）节目录章目录3.手爪设计和选用的要求手爪设计和选用的要求被抓握的对象几何参数工件尺寸可能给予抓握表面的数目可能给予抓握表面的位置和方向夹持表面之间的距离夹持表面的几何形状机械特性质量材料固有稳定性表面质量和品质表面状态工件温度物料馈送器或储存装置机器人作业顺序手爪和机器人匹配环境条件4.手爪的典型结构（1）机械式手爪V形爪钳节目录章目录气动手爪1—扇形齿轮2—齿条3—活塞4—气缸5—爪钳四种手爪传动机构（2）磁力吸盘l—磁盘2—防尘盖3—线圈4—外壳体节目录章目录（3）真空式吸盘真空吸盘控制系统1—电动机2—真空泵3、4—电磁阀5—吸盘6—通大气气流负压吸盘挤气负压吸盘1—吸盘架2—压盖3—密封垫4—吸盘5—工件节目录章目录挤气负压吸盘工作原理节目录章目录自适应性吸盘异形吸盘节目录章目录（4）真空吸盘的新设计本节完2.4.1传动机构的基本形式和特点2.4.2行走机构的基本形式和特点2.4传动及行走机构章目录2.4.1传动机构的基本形式和特点1.关节分为转动关节和移动关节。节目录章目录转动关节2.机器人传动机构（1）齿轮传动行星齿轮传动节目录章目录谐波齿轮传动采用液压静压谐波发生器的谐波传动1—凸轮2—柔轮3—小孔（2）丝杠传动滚动丝杠的基本组成1—丝杠；2—螺母；3—滚珠；4—导向槽节目录章目录丝杠螺母传动的手臂升降机构1—电动机；2—蜗杆；3—臂架；4—丝杠；5—蜗轮；6—箱体；7—花键套（3）带传动与链传动齿形带形状钢带传动（4）绳传动与钢带传动节目录章目录（5）杆、连杆与凸轮传动节目录章目录凸轮机构连杆机构采用钢带传动的ADEPT机器人节目录章目录（6）流体传动油缸和齿轮齿条手臂机构气缸和齿轮齿条增倍手臂机构1—运动齿条；2—齿轮；3—活塞杆3.传动件的定位和消隙（1）传动件的定位电气开关定位机械挡块定位伺服定位系统利用插销定位的结构1—行程节流阀2—定位圆盘3—插销4—定位油缸节目录章目录（2）传动件的消隙1）消隙齿轮2）柔性齿轮消隙节目录章目录节目录章目录3）对称传动消隙双谐波传动消隙方法1—电动机；2—小齿轮；3'，3—减速传动齿轮；4'，4—轴；5'，5—齿轮；6—齿轮1，2—齿轮箱；3，4，5—齿轮；6—电动机；7—同步带；8—压紧轮；9—同步带传动3节目录章目录4）偏心机构消隙5）齿廓弹性覆层消隙偏心消隙机构齿廓弹性覆层消隙2.4.2行走机构的基本形式和特点典型行走机构：1.具有三组轮子的轮系节目录章目录2.两足步行式机器人节目录章目录WHL-11双足机器人两足步行式机器人行走机构原理节目录章目录四足缩放式腿步行机器人的平面几何模型六足缩放式腿步行机器人3.四足、六足及多足步行式机器人4.履带式行走机器人节目录章目录容易上下台阶的履带式行走机器人壁面爬行机器人节目录章目录本章完5.其他行走机器人车轮和脚混合式的移动机器人总目录