典型機(jī)器人結(jié)構(gòu)示例

1、典型機(jī)器人結(jié)構(gòu)示例典型機(jī)器人結(jié)構(gòu)示例 主講 周蘭引言：n本講主要介紹美國Unimation公司的產(chǎn)品：PUMA262型關(guān)節(jié)式通用機(jī)器人。一、一、PUMA262型機(jī)器人簡介型機(jī)器人簡介1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： nPUMA262型機(jī)器人是一個(gè)關(guān)節(jié)型型機(jī)器人是一個(gè)關(guān)節(jié)型：主體結(jié)構(gòu)三個(gè)自由度（腰轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)）以及手腕的三個(gè)自由度（俯仰、偏轉(zhuǎn)、回轉(zhuǎn)）都是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。n傳動(dòng)精度高，結(jié)構(gòu)小巧緊湊，重量輕，工作范圍大，適應(yīng)性廣。PUMA262型機(jī)器人結(jié)構(gòu)圖：關(guān)節(jié)1關(guān)節(jié)2關(guān)節(jié)3關(guān)節(jié)4關(guān)節(jié)5關(guān)節(jié)62應(yīng)用場合：應(yīng)用場合：n廣泛用于醫(yī)藥、食品、電子、機(jī)械等行業(yè)，從事包裝、材料配制、安裝，以及小型機(jī)電元件的裝配、

2、搬運(yùn)、噴涂、機(jī)器加載、試驗(yàn)、檢查等工作。3主要技術(shù)參數(shù)（主要技術(shù)參數(shù)（1）：）：n結(jié)構(gòu)型式：結(jié)構(gòu)型式：關(guān)節(jié)式n自由度數(shù)：自由度數(shù)：6n運(yùn)動(dòng)范圍：運(yùn)動(dòng)范圍：1 23 4 56 3083142925782445343主要技術(shù)參數(shù)（主要技術(shù)參數(shù)（2）：）：n最大速度：最大速度：1.23m/sn腕部最大載荷：腕部最大載荷：1n驅(qū)動(dòng)方式：驅(qū)動(dòng)方式：直流伺服電機(jī)n操作方式：操作方式：示教再現(xiàn)二、主要構(gòu)成二、主要構(gòu)成1立柱和基座（立柱和基座（1）：）： ：用于支承整個(gè)臂部和腕部，同時(shí)大臂帶動(dòng)小臂和腕部繞固定于立柱上的水平軸作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。立柱為薄臂鋁管制成，內(nèi)部安裝了關(guān)節(jié)1的回轉(zhuǎn)軸及其軸承、軸承座。1立柱和基座

3、（立柱和基座（2）：）： ：支承整個(gè)立柱以上部分，同時(shí)與作業(yè)現(xiàn)場固定聯(lián)接?；涎b有關(guān)節(jié)1的驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及基座內(nèi)部為該關(guān)節(jié)的兩級(jí)直齒圓柱齒輪減速器；基座上有小臂的定位夾板，兩個(gè)控制手爪裝置的氣動(dòng)閥。整個(gè)基座是一個(gè)鋁制的整體鑄件。立柱和基座圖例：立柱和基座圖例：2大臂：大臂：n主要由內(nèi)部鋁制的整體鑄件骨架外加薄鋁蓋板構(gòu)成。大臂上裝有肩關(guān)節(jié)（關(guān)節(jié)2）、肘關(guān)節(jié)（關(guān)節(jié)3）的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，內(nèi)部裝有相應(yīng)的減速機(jī)構(gòu)。大臂圖例：大臂圖例：3小臂：小臂：n小臂端部連著手腕，內(nèi)部裝有俯仰運(yùn)動(dòng)（關(guān)節(jié)5）、偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（關(guān)節(jié)4）、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（關(guān)節(jié)6）的驅(qū)動(dòng)電機(jī)及部分減速齒輪。小臂圖例（小臂圖例（1）：）：小臂圖例（小臂圖例（2）

4、：）：4手腕：手腕：n一端連著小臂，另一端連著手部。需完成三個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。整個(gè)手腕由三個(gè)部分構(gòu)成：實(shí)現(xiàn)手部回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部分；實(shí)現(xiàn)手腕、手部俯仰運(yùn)動(dòng)部分；實(shí)現(xiàn)整個(gè)手腕偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部分。手腕圖例：手腕圖例：三、主要運(yùn)動(dòng)三、主要運(yùn)動(dòng)1腰轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：腰轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)： n運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)：n關(guān)節(jié)電機(jī)1Z1/Z2Z3/Z4Z4與立柱空心軸相連實(shí)現(xiàn)腰轉(zhuǎn)n結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：n軸38為一對(duì)軸承支承的懸臂軸；n齒輪33與空心軸31固聯(lián)，空心軸由兩個(gè)推力軸承限制其軸向位移。軸套30起軸承座的作用。腰轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)原理圖：腰轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)原理圖：腰轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖：腰轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖：2肩關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)（肩關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)（1）：）：n肩關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)即是大臂繞固定于立柱的水平軸的

5、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。n運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)：n關(guān)節(jié)電機(jī)2聯(lián)軸器傘齒輪Z5/Z6直齒輪Z7/Z8直齒輪Z9/Z10直齒輪Z10與立柱固聯(lián)直齒輪Z10不能旋轉(zhuǎn)小齒輪Z9自轉(zhuǎn)又公轉(zhuǎn)帶動(dòng)大臂繞立柱水平軸旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)肩轉(zhuǎn)2肩關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)（肩關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)（2）：）：n結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：n在俯視圖和AA示圖中，后殼蓋9與立柱空心軸31螺紋聯(lián)接，空心軸10與后殼蓋9螺紋聯(lián)接，空心軸10固定不動(dòng)。n齒輪17與后殼蓋9螺紋聯(lián)接，齒輪17固定不動(dòng)，當(dāng)小齒輪16與之嚙合時(shí)，只能是自轉(zhuǎn)又公轉(zhuǎn)，由于軸14支承在大臂上，帶動(dòng)大臂繞水平軸10旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)肩關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。肩關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)原理圖：肩關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)原理圖：肩關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖（肩關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖（1）：）：肩關(guān)節(jié)運(yùn)

6、動(dòng)結(jié)構(gòu)圖（肩關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖（2）：）：肩關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖（肩關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖（3）：）：3肘關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)：肘關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)：n肘關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)主要是小臂繞大臂的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。n運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)：n關(guān)節(jié)電機(jī)3聯(lián)軸器聯(lián)軸器傘齒輪Z11/Z12直齒輪Z13/Z14直齒輪Z15/Z16齒輪Z16與小臂骨架固聯(lián)帶動(dòng)小臂旋轉(zhuǎn)n結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：n齒輪與小臂骨架固聯(lián)，齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直接帶動(dòng)小臂，完成肘關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。肘關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)原理圖：肘關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)原理圖：肘關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖（肘關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖（1）：）：肘關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖（肘關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖（2）：）：肘關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖（肘關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖（3）：）：肘關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖（肘關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖（4）：）：小臂

7、固聯(lián)于大臂骨架4手腕的俯仰運(yùn)動(dòng)：手腕的俯仰運(yùn)動(dòng)：n運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)：n關(guān)節(jié)電機(jī)5聯(lián)軸器直齒輪Z2 1/Z2 2傘齒輪Z17/Z18齒輪18與手腕活動(dòng)部分固聯(lián)與手爪連接部分與手腕活動(dòng)部分固聯(lián)帶動(dòng)手腕活動(dòng)部分連同手爪連接部分旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)完成俯仰運(yùn)動(dòng)n結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：n當(dāng)進(jìn)行俯仰運(yùn)動(dòng)時(shí)，有附加的手部回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其實(shí)現(xiàn)過程如下：n當(dāng)手腕部分俯仰而無其它的運(yùn)動(dòng)時(shí)回轉(zhuǎn)電機(jī)6不動(dòng)齒輪Z27不動(dòng)俯仰運(yùn)動(dòng)時(shí)齒輪Z28的傳動(dòng)軸由于安裝在手腕活動(dòng)部分也要繞軸線5旋轉(zhuǎn)齒輪Z28自轉(zhuǎn)向后傳遞手腕有附加回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)手腕的俯仰運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)原理圖：手腕的俯仰運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)原理圖：俯仰運(yùn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)手腕的俯仰運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖：手腕的俯仰運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖：5手腕的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：手

8、腕的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：n運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)：n關(guān)節(jié)電機(jī)6聯(lián)軸器傘齒輪Z25/Z26傘齒輪Z27/Z28直齒輪Z29/Z30手腕實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)n結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)： n圖中所示的方向與偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的方向相同，這是一個(gè)特殊的時(shí)刻。當(dāng)手腕俯仰至與手爪連接部分向上時(shí)，便成為手部的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。手腕的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)原理圖：手腕的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)原理圖：俯仰運(yùn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)手腕的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖：手腕的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖：6手腕的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（手腕的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（1）：）：n運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)：n關(guān)節(jié)電機(jī)4直齒輪Z17/Z18聯(lián)軸器聯(lián)軸器直齒輪Z19/Z20直齒輪Z20與手腕固定部分相連帶動(dòng)手腕固定部分連同手腕活動(dòng)部分及手腕回轉(zhuǎn)部分一同旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。n結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：n

9、手腕完成偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)有兩個(gè)附加運(yùn)動(dòng)，一個(gè)是手腕的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，一個(gè)是手腕的俯仰運(yùn)動(dòng)。6手腕的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（手腕的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（2）：）：n附加回轉(zhuǎn)附加回轉(zhuǎn)：n手腕實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)手腕活動(dòng)部分偏轉(zhuǎn)齒輪Z27、Z26的軸支承在手腕活動(dòng)部分并隨手腕活動(dòng)部分偏轉(zhuǎn)（4）關(guān)節(jié)電機(jī)6不動(dòng)齒輪Z25不動(dòng)齒輪Z27、Z26繞4公轉(zhuǎn)又自轉(zhuǎn)傳至齒輪Z30手腕有附加回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)n附加俯仰運(yùn)動(dòng)：附加俯仰運(yùn)動(dòng)：n手腕實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)手腕活動(dòng)部分偏轉(zhuǎn)齒輪Z18與手腕活動(dòng)部分固聯(lián)并隨手腕活動(dòng)部分偏轉(zhuǎn)（4）關(guān)節(jié)電機(jī)5不動(dòng)齒輪Z17不動(dòng)齒輪Z18繞4公轉(zhuǎn)又自轉(zhuǎn)手腕有附加俯仰運(yùn)動(dòng)手腕的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)原理圖：手腕的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)原理圖：俯仰運(yùn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)回

10、轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)手腕的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖：手腕的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)圖：四、四、PUMA262機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)1大臂的結(jié)構(gòu)圖（大臂的結(jié)構(gòu)圖（1）：）： 主要問題：1、機(jī)器人的主要構(gòu)成。2、分析存在的主要運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人的類型。3、各機(jī)器人主體部分的傳動(dòng)路線及傳動(dòng)特點(diǎn)。4、當(dāng)機(jī)器人手腕處于什么位置時(shí)，三個(gè)運(yùn)動(dòng)退化為兩個(gè)運(yùn)動(dòng)。1大臂的結(jié)構(gòu)圖（大臂的結(jié)構(gòu)圖（2）：）： 2小臂的結(jié)構(gòu)圖（小臂的結(jié)構(gòu)圖（1）：）：2小臂的結(jié)構(gòu)圖（小臂的結(jié)構(gòu)圖（2）：）：3回轉(zhuǎn)基座的結(jié)構(gòu)圖（回轉(zhuǎn)基座的結(jié)構(gòu)圖（1）：）：五、典型零部件五、典型零部件1彈性管聯(lián)軸器（彈性管聯(lián)軸器（1）：）： n結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：n屬于小型聯(lián)軸器，是將一段管子的中部加

11、工出螺旋槽，即成為彈性管聯(lián)軸器。管子的材料主要為各類銅合金或不銹鋼等具有較高彈性、疲勞強(qiáng)度和塑性好的材料。n聯(lián)軸器中段的螺旋槽，使其在軸向、周向都有較大的柔性，能朝任何方向彎曲。能補(bǔ)償兩軸不同軸的偏斜及軸向長度的偏差。還能起到緩和沖擊、衰減振動(dòng)的作用。1彈性管聯(lián)軸器（彈性管聯(lián)軸器（2）：）： n安裝：安裝：n彈性管的兩端為夾緊軸的結(jié)構(gòu)，有兩個(gè)螺釘，一個(gè)用來頂緊軸，防止軸相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；另一個(gè)用來鎖緊，防止軸的軸向松動(dòng)。n使用：使用：nPUMA262機(jī)器人轉(zhuǎn)軸的連接上，便使用著這種聯(lián)軸器。彈性管聯(lián)軸器圖例：彈性管聯(lián)軸器圖例：2電磁制動(dòng)閘（電磁制動(dòng)閘（1）：）： ：n主要由電磁鐵、磁性活動(dòng)壓塊、錐形塊，

12、彈簧、定位板等構(gòu)成。n工作原理：工作原理：n當(dāng)手臂切斷電源時(shí)，彈簧1把活動(dòng)壓塊6緊壓錐形塊4，而錐形塊4與軸5固聯(lián)，由于摩擦，軸5被鎖住。當(dāng)手臂電源接通時(shí)，電磁鐵8通電產(chǎn)生磁力，把活動(dòng)壓塊6吸向電磁鐵，與錐形鐵4脫開，軸5便能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。2電磁制動(dòng)閘（電磁制動(dòng)閘（2）：）： n應(yīng)用：n為 了 保 證 手 臂 操 作 過 程 的 安 全 可 靠 ，PUMA262機(jī)器人在關(guān)節(jié)1、2、3電機(jī)軸上各裝有一個(gè)電磁制動(dòng)閘。當(dāng)給閘起作用時(shí)，使手臂保持原有的姿態(tài)。電磁制動(dòng)閘圖例：電磁制動(dòng)閘圖例：PT-600弧焊機(jī)器人：nPT-600型機(jī)器人是五自由度關(guān)節(jié)型弧焊機(jī)器人。采用直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)、微機(jī)控制，結(jié)構(gòu)緊湊，工作范圍大，不僅用于弧焊作業(yè)，還可用于搬運(yùn)和裝配作業(yè)。PT-600弧焊機(jī)器