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机器人机械结构.ppt

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1,第2章 机器人的机械结构,2.1 机身和臂部2.2 腕部和手部结构2.3 传动部件设计,2,2.1 机身和臂部,一.机身和臂部的作用 机身是直接连接支承传动手臂和行走机构的部件,机身可以是固定的,也可以是行走式的 手臂部件用来支承腕部(关节)和手部(包括工件和工具),并带动它们在空间运动,3,二.机身和臂部设计应注意问题,1.刚度:抵抗变形的能力 (1)合理选择截面形状和轮廓尺寸--封闭空心截面抗弯抗扭能力较实心和开口截面大;工字钢的抗弯强度比园截面大 (2)提高支承刚度和接触刚度 (3)合理布置作用力的位置和方向-减小弯曲变形 2.精度 影响因素:装配精度,导向精度,刚度,耐磨性 3.平稳性: (1)应结构紧凑,质量轻,减少惯性力 (2)注意重心的位置 4.其他:传动链力求简短;元件布置合理紧凑,4,三.机身和臂部的配置形式,1.横梁式 机身设计成横梁式,用于悬挂手臂,直移式运动,占地面积小,能有效的利用空间 (1)单臂悬挂式 手臂可沿横梁移动,也可上下伸缩,5,(2)双臂悬挂式(a),a.双臂平行布置,上料道与下料道分别设在机床的两侧,双臂能同时动作,两臂同步沿横梁移动,缩短辅助时间,b.双臂交叉配置,两臂轴线交于机床的中心,两臂交错伸缩进行上下料,并同时沿横梁移动,c.双臂交叉配置,悬伸梁式,横梁长度较a,b短,双臂位于横梁的同一侧,6,(2).双臂悬挂式(b),双臂回转型,双臂交叉且绕同轴回转,分别负责上下料(主要是盘状零件),只需一个动力源,结构紧凑,动作范围大,7,2.立柱式,(1)单臂配置 固定的立柱上配置单个臂,一般臂部水平或倾斜安装在立柱的顶部。右图为立柱式浇注机器人,以平行四边形铰接的四连杆机构作为臂部,实现俯仰运动。浇包始终铅垂,该装置结构简单,稳定可靠,8,,右图为铣端面,打中心孔机 床的上料机器人,臂架2带动 臂3绕机身立柱1回转,同时, 通过行星齿轮使臂3绕臂架2的 轴线回转,手部夹持中心的轨 迹为一空间曲线,能迅速地将 工件从料架送到机床的夹具上, 但惯性较大,适用于中小型工件,9,(2)双臂配置,双臂同步升降和回转机器人,两臂互成直角,当两臂下降时,上料手在料道上取料,下料手从机床两顶尖取下工件。两臂上升后转900再下降,上料手将毛坯放到顶尖间,下料手放工件,双臂同步回转机器人,两臂的伸缩分别驱动用来完成较大行程的提升与转位工作,双臂对称布置,较平稳,双臂水平交叉配置机器人,它通过两臂同时升降,交错伸缩,实现一手上料,一手下料,10,,双臂立柱式机器人,双臂 位于机身的前后两侧,可 同时绕立柱轴线回转和绕 水平轴作方向相反的俯仰 运动。,11,3.机座式(1),12,机座式(2),可将几台机器围绕机器人布置,该机器人负责传送工件,13,4.屈伸式,大小臂在垂直于机床轴线的平面上运动,借助腕部旋转900,把工件放到机床顶尖间,大小臂回转平面垂直,14,1.升降回转型机身结构,四.机身的结构形式,15,2.升降台式,活塞杆11带动 下移轴 8左右移动,通过连杆 使平台升降,16,2.俯仰式,4是回转油缸, 7是俯仰油缸,17,3.直移型机身结构直移型型机器人多为悬挂式的,其机身实际上就是手臂的横梁,18,4.类人机器人机身,它没有直移型的升降装置,而是靠腿部和腰部的屈伸运动实现升降。须有驱动肩关节,腰关节,腿部的驱动装置,19,五.机械臂的典型结构,1.手臂直线运动的机构 常见方式: 行程小时:采用油缸或气缸直接驱动; 当行程较大时:可采用油缸或气缸驱动齿条传动的倍增机构或采用步进电机或伺服电机驱动,并通过丝杆螺母来转换为直线运动。 典型结构: 电机驱动的丝杆螺母直线结构,20,电机驱动丝杆螺母直线运动结构图例,21,2.手臂的回转运动机构,常见方式: 常见的有齿轮传动机构,链轮传动机构,活塞及连杆传动机构等。 曲柄滑块机构: 典型机构: 液压缸—连杆回转机构: 齿轮驱动回转机构:,22,,23,双臂机器人手臂结构图例:,运动特点: 手臂关节的回转运动是通过液压缸-连杆机构实现。控制活塞的行程就控制了手臂摆角的大小。,1—铰接活塞缸 2—连杆 3—手臂 4—支承架,24,齿轮传动机构(1),25,齿轮传动机构(2),26,3.关节型机械臂的结构(1),存在的运动型式: 机身的旋转运动; 肩关节和肘关节的摆动; 腕关节的俯仰和旋转运动; 5轴关节型机器人。,27,五轴关节型机器人手臂运动图例(1):,,,,,,,,,腰转,肩转,肘转,俯仰,偏转,腰转姿态,28,,,肩关节、肘关节与手腕的协调,五轴关节型机器人手臂运动图例(2):,29,3.关节型机械臂的结构(2),各运动的实现: 腕部的旋转: 电机M5→减速器R5→链轮副C5→锥齿轮副G5→旋转运动n5 腕部俯仰: 电机M4→减速器R4→链轮副
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