工業(yè)機(jī)器人及應(yīng)用全套課件完整版ppt教學(xué)教程最新最全

1、工業(yè)機(jī)器人及應(yīng)用項(xiàng)目一、任務(wù) 1一、機(jī)器人的一般概念1. 機(jī)器人的產(chǎn)生機(jī)器人凡是用來代替人的機(jī)器，都屬于機(jī)器人的范疇。機(jī)器人不一定類人。 概念辨析：機(jī)器、機(jī)床 只是工具，不能代替人。名詞的由來 Robot = Robota（捷克語） = 奴隸、苦力。 提出：1921，捷克作家Karel apek（卡雷爾恰佩克） Robotics = 機(jī)器人學(xué)（學(xué)科名）。 提出：1942，美國科幻小說家Isaac Asimov（艾薩克阿西莫夫） 。 機(jī)器人（研發(fā)）三原則要點(diǎn)： 不得傷害人類 ； 執(zhí)行人的命令 ； 能夠自我保護(hù)。 最早的產(chǎn)品 Unimate（美國，1959年）。 性質(zhì)：工業(yè)機(jī)器人（用于工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境

2、的機(jī)器人）。2. 機(jī)器人的發(fā)展 第一代：行為需人演示、教導(dǎo)（示教），但能記錄并復(fù)制（再現(xiàn)）動(dòng)作。 示教（Teach. in）機(jī)器人。 第二代：有一定傳感器，能進(jìn)行簡單分析、推理，適當(dāng)調(diào)整行為。 感知機(jī)器人。 第三代：有大量傳感器，能進(jìn)行復(fù)雜分析、推理，自主決定行為。 智能機(jī)器人。 要點(diǎn)： 判別機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)：是否能離開人獨(dú)立工作。 只要能代替人的機(jī)器，都屬于機(jī)器人范疇。 洗碗機(jī)、掃地機(jī)、理療機(jī)、無人飛機(jī)、火星探測車、無人潛水器都是機(jī)器人。 最早研制的機(jī)器人是工業(yè)機(jī)器人。 工業(yè)機(jī)器人以第一代為主；服務(wù)機(jī)器人屬于第三代。3. 機(jī)器人的分類 按應(yīng)用場合，分工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人兩類； 見 P6圖1-2

3、-1。 工業(yè)機(jī)器人（Industrial Robots，簡稱IR） ： 用于工業(yè)環(huán)境的可編程、多用途自動(dòng)化設(shè)備 ； 作業(yè)環(huán)境、要求為已知，產(chǎn)品以第一代機(jī)器人居多； 用來代替人工操作，保障人身安全、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 主要產(chǎn)品： 加工類：焊接、切割、拋光、研磨等粗加工。 目的：保障人身安全與健康，不是、也不能用于精密加工（與CNC機(jī)床不同）！ 裝配類：噴涂、油漆、電子元件插接（3C行業(yè)）等； 目的：保障人身健康、代替重復(fù)勞動(dòng)、提高生產(chǎn)效率。 搬運(yùn)類：物品輸送、裝卸等； 目的：提高自動(dòng)化程度、避免繁重作業(yè)。 包裝類：分揀、包裝（食品、藥品行業(yè)），碼垛等； 目的：保障安全衛(wèi)生、提高自動(dòng)化

4、程度。 服務(wù)機(jī)器人（Service Robots） ： 服務(wù)于人類非生產(chǎn)性活動(dòng)的機(jī)器人總稱； 作業(yè)環(huán)境為未知，大多具備“行走”功能，產(chǎn)品技術(shù)要求高，以第二、三代機(jī)器人居多； 市場廣闊、潛力巨大，產(chǎn)品占機(jī)器人的95%以上。 主要產(chǎn)品： 個(gè)人/家庭機(jī)器人（Personal/Domestic Robots）：洗碗、掃地、麻將機(jī)等。 軍事機(jī)器人（Military Robots） : 無人駕駛飛行器（無人機(jī)）、機(jī)器人武裝戰(zhàn)車、多功能后勤保障機(jī)器人、機(jī)器人戰(zhàn)士等。 醫(yī)療機(jī)器人 （medical treatment Robots ）：診斷、手術(shù)或手術(shù)輔助、康復(fù)機(jī)器人等 。 場地機(jī)器人（Field Robot

5、s）：用于科學(xué)研究和公共事業(yè)服務(wù)的、可進(jìn)行大范圍作業(yè)的機(jī)器人。如太空探測、水下作業(yè)、危險(xiǎn)作業(yè)、消防救援、園林作業(yè)等。4.各國水平 美國： 機(jī)器人發(fā)源地，水平遙遙領(lǐng)先，產(chǎn)品以第三代機(jī)器人為主，占全球60%以上市場。 著名企業(yè)： 個(gè)人/家用機(jī)器人：iRobot 、Neato等。 醫(yī)療機(jī)器人：Intuitive Surgical（直覺外科）等。 軍事機(jī)器人：Lockheed Martin（洛克希德馬?。oston Dynamics（波士頓動(dòng)力，已被Google并購）等 場地機(jī)器人： Boeing（波音） 、 NASA （ National Aeronautics and Space Admini

6、stration ，美國宇航局）、Remotec 等 。BigDog-LS3（軍事）Curiosity火星車（場地） Care-O-Bot4（家庭） 日本： 工業(yè)機(jī)器人及減速器、個(gè)人/家用機(jī)器人，產(chǎn)量第一（占50%）、護(hù)理（醫(yī)療）機(jī)器人水平領(lǐng)先。 著名企業(yè)： 工業(yè)機(jī)器人&機(jī)器人減速器：FANUC （發(fā)那科）、YASKAWA（安川）、KAWASAKI（川崎）等。 個(gè)人/家用&護(hù)理機(jī)器人：Panasonic（松下）、HONDA（本田）、Riken Institute（理化學(xué)研究所）等。 歐盟： 著名企業(yè)： 工業(yè)機(jī)器人：ABB（瑞典&瑞士） 、KUKA（庫卡，德）、REIS（徠斯，KUKA成員） 。

7、 服務(wù)機(jī)器人：德國宇航中心、Karcher、Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automatic（弗勞恩霍夫制造技術(shù)自動(dòng)化研究所）等。 中國： 工業(yè)機(jī)器人：全球最大的市場。 2014年：全球22.5萬，中國 5.7萬、占25.3%； 2015年：全球24.8萬，中國6.7萬、占27%； 2016年：全球29.4萬，中國8.7萬、占30%； 2017年：全球38萬， 中國14.1萬、占37%。 軍事、場地機(jī)器人：處于世界先進(jìn)水平。 練一練 ： 完成P17技能訓(xùn)練項(xiàng)目一、任務(wù) 2一、工業(yè)機(jī)器人組成與特點(diǎn)1. 系統(tǒng)組成（P1

8、7、圖2-1-1 ） 后述內(nèi)容中，工業(yè)機(jī)器人簡稱“機(jī)器人” 機(jī)電設(shè)備 = 機(jī)械 + 電氣 機(jī)械部分 本體（必需） 又稱操作機(jī)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)； 包括機(jī)械部件、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳感器等 ； 由關(guān)節(jié)（Joint）和連桿（Link）連接而成； 關(guān)節(jié)：可回轉(zhuǎn)、擺動(dòng)的間接連接機(jī)構(gòu)（轉(zhuǎn)動(dòng)副）； 連桿：連接關(guān)節(jié)的剛性構(gòu)件。 執(zhí)行器（必需） 用于作業(yè)的工具； 安裝在機(jī)器人末端關(guān)節(jié)上； 可以根據(jù)需要更換。 變位器（可選） 擴(kuò)大機(jī)器人作業(yè)范圍（增加自由度）的輔助機(jī)構(gòu)； 包括機(jī)械部件、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳感器等 ； 有回轉(zhuǎn)、直線兩類，通常為14軸?；剞D(zhuǎn)變位器直線變位器關(guān)節(jié)執(zhí)行器連桿本體 電氣部分 控制器 功能與數(shù)控系統(tǒng)

9、相同； 產(chǎn)生機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡控制脈沖； 控制軸數(shù)較多（通常6軸）。 操作單元 機(jī)器人的操作面板；又稱示教器； 結(jié)構(gòu)簡單、采用手持式結(jié)構(gòu)。 驅(qū)動(dòng)器 將控制脈沖轉(zhuǎn)換為電機(jī)轉(zhuǎn)角； 多采用交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 控制器、驅(qū)動(dòng)器安裝在控制柜內(nèi)示教器控制柜2. 基本特點(diǎn) 擬人 結(jié)構(gòu)形態(tài)類似人類； 部件稱腰、手臂（上、下臂）、手腕（手腕、爪）； 傳感器以視覺、聽覺、觸覺為主（智能機(jī)器人）。 柔性 有完整、獨(dú)立的控制系統(tǒng)； 可通過編程來改變其動(dòng)作和行為； 可安裝不同的執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)用。 通用 可通過程序改變動(dòng)作； 可通過執(zhí)行器改變功能。3. 工業(yè)機(jī)器人 PK 數(shù)控機(jī)床 相同點(diǎn) 控制要求（軌跡控制）、控制系統(tǒng)結(jié)

10、構(gòu)相同； 定義類似：可編程、可定位、多用途設(shè)備。 區(qū)別 作用 CNC機(jī)床：工作母機(jī)，零件加工的必需設(shè)備； IR：服務(wù)于機(jī)床、代替人工操作的輔助設(shè)備。 地位 CNC機(jī)床：國民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)的基礎(chǔ)； IR：自動(dòng)化制造的配套設(shè)備。 價(jià)值 CNC機(jī)床：占裝備總價(jià)的85%以上，最高可達(dá)數(shù)億； IR：在裝備總價(jià)的10%左右，最高為數(shù)十萬。 形態(tài) CNC機(jī)床：直線運(yùn)動(dòng)軸為主，回轉(zhuǎn)、擺動(dòng)為輔； IR：回轉(zhuǎn)、擺動(dòng)軸為主，直線運(yùn)動(dòng)為輔。 性能 CNC機(jī)床：高精度輪廓加工，多為0.001mm級(jí)； IR：粗略軌跡運(yùn)動(dòng)，多為0.1mm級(jí)。 控制 CNC機(jī)床：一般5軸及以下，準(zhǔn)確輪廓運(yùn)動(dòng)； IR：一般6軸及以上，粗略軌跡運(yùn)動(dòng)。

11、 軟件 CNC機(jī)床：笛卡爾坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)為主，相對(duì)簡單； IR：多軸擺動(dòng)空間合成運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)復(fù)雜。 結(jié)論：不在同一體量。4. 工業(yè)機(jī)器人 PK 機(jī)械手PLC機(jī)械手機(jī)器人控制系統(tǒng) 相同點(diǎn) 作用相同，都是自動(dòng)化制造的輔助設(shè)備； 定義類似：機(jī)器人=可編程的機(jī)械手。 區(qū)別 控制 機(jī)械手：由CNC系統(tǒng)的PLC控制，無獨(dú)立控制系統(tǒng)； IR：有獨(dú)立的控制系統(tǒng)。 作用 機(jī)械手：單功能、固定用途和動(dòng)作； IR：可操作、可編程，多功能、多用途。 驅(qū)動(dòng) 機(jī)械手： PLC開關(guān)量控制，液壓、氣動(dòng)系統(tǒng)為主； IR：軌跡插補(bǔ)控制，必須用伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。二、工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)形態(tài)1. 垂直串聯(lián)（Vertical Articulated ）

12、 要點(diǎn) 最常見結(jié)構(gòu)，1973年KUKA研發(fā)； 關(guān)節(jié)沿垂直方向串聯(lián)，數(shù)量5-7個(gè)； 通用性好，可用于各種場合。 關(guān)節(jié)名稱S（或J1）：腰（Swing ）回轉(zhuǎn)；L（或J2）：下臂（Lower Arm ）擺動(dòng)；U（或J3）：上臂（Upper Arm ）擺動(dòng)；R（或J4）：腕回轉(zhuǎn)（Wrist Rolling ）；B（或J5）：腕擺動(dòng)（Wrist Bending ）；T（或J6）：手回轉(zhuǎn)（Turning ）。 關(guān)節(jié)數(shù)量可根據(jù)實(shí)際需要增減（如5、7）。 名詞說明 機(jī)身：S/L/U（J1/J2/J3）軸，主要用于機(jī)器人作業(yè)工具定位，稱為定位機(jī)構(gòu)； 手腕：R/B/T（J4/J5/J6）軸，主要用來調(diào)整作業(yè)工具

13、方向，稱為定向機(jī)構(gòu)。 回轉(zhuǎn)（Roll）：轉(zhuǎn)動(dòng)范圍一般大于270 ； 擺動(dòng)（Bend）：轉(zhuǎn)動(dòng)范圍一般小于等于270 。2. 水平串聯(lián)（Horizontal Articulated ） 要點(diǎn) 典型結(jié)構(gòu)為日本山梨大學(xué)1978年研發(fā)，稱SCARA（Selective Compliance Assembly Robot Arm） ， 關(guān)節(jié)以水平串聯(lián)為主（23個(gè)），總數(shù) 4-5個(gè)； 速度快，多用于輕載、平面作業(yè)（3C、食品、藥品）。Z3. 并聯(lián)（Parallel ） 要點(diǎn) 基本結(jié)構(gòu)為6連桿運(yùn)動(dòng)，1965年英國Stewart研發(fā)（簡稱Stewart平臺(tái)）； 簡化結(jié)構(gòu)為3連桿擺動(dòng)（常用） ，1985年瑞士研發(fā)

14、（簡稱 Delta結(jié)構(gòu)）。Stewart平臺(tái)Delta結(jié)構(gòu) Stewart平臺(tái)至少6個(gè)直線升降軸、控制復(fù)雜，多用于重載搬運(yùn)工業(yè)機(jī)器人，較少采用。 Delta機(jī)身為3軸擺動(dòng)結(jié)構(gòu)、手腕安裝在機(jī)身上，控制簡單；一般采用倒掛式安裝，多用于食品、藥品行業(yè)的輕載包裝（分揀）工業(yè)機(jī)器人；三、工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)性能 參見P26、表1.2-1 主要參數(shù)：工作范圍（作業(yè)空間）、承載能力、自由度、運(yùn)動(dòng)速度、定位精度。1. 工作范圍（Working Range） 要點(diǎn) 是工業(yè)機(jī)器人TRP點(diǎn)能夠運(yùn)動(dòng)的區(qū)域。 TRP：工具參考點(diǎn)（Tool Reference Point），機(jī)器人工具安裝的基準(zhǔn)位置手腕工具安裝法蘭中心。 典

15、型結(jié)構(gòu)機(jī)器人的TRP點(diǎn)位置如下圖： TRP TRP TRP垂直串聯(lián)DeltaSCARA 通常場合可用“作業(yè)半徑R”簡單表示。 工作范圍大多是不規(guī)則形狀、不完整空間。 垂直串聯(lián)結(jié)構(gòu)（包括球坐標(biāo)、圓柱坐標(biāo)）的作業(yè)死區(qū)較大，稱“部分范圍作業(yè)”機(jī)器人。R=740RR SCARA、Delta結(jié)構(gòu)（以及直角坐標(biāo)）機(jī)器人的作業(yè)死區(qū)較小，稱“全范圍作業(yè)”機(jī)器人。2. 承載能力（Payload） 要點(diǎn) 機(jī)器人可承受的最大負(fù)載（質(zhì)量、轉(zhuǎn)矩或切削力）； 實(shí)際承載能力與負(fù)載的重心位置有關(guān)，樣本數(shù)據(jù)通常是假設(shè)負(fù)載重心位于TRP點(diǎn)時(shí)的最大理論值。 承載能力6kg機(jī)器人的允許負(fù)載圖：尺寸基準(zhǔn) TRP負(fù)載重心ZL100300

16、6kg1kg3. 自由度（Degree of Freedom ） 要點(diǎn) 機(jī)器人能產(chǎn)生的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)（相對(duì)于地面），包括直線、回轉(zhuǎn)、擺動(dòng)； 自由度實(shí)際就是機(jī)器人系統(tǒng)的總控制軸數(shù)； 自由度包括變位器運(yùn)動(dòng)，使用變位器可增加自由度； 自由度不包括執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)（如刀具旋轉(zhuǎn)等） ； 自由度越多，運(yùn)動(dòng)越靈活； 有6個(gè)自由度，理論上可實(shí)現(xiàn)3維空間的任意運(yùn)動(dòng)； 自由度可用規(guī)定的符號(hào)表示。 見P33、圖2.3-6。4. 速度與精度 要點(diǎn) 程序速度是機(jī)器人TCP點(diǎn)相對(duì)與大地的運(yùn)動(dòng)速度； TCP：工具控制點(diǎn)（Tool Control Point），有時(shí)稱工具中心點(diǎn)（Tool Center Point），是機(jī)器人作業(yè)位置

17、和運(yùn)動(dòng)控制目標(biāo)點(diǎn) ； 樣本參數(shù)為機(jī)器人空載時(shí)，各關(guān)節(jié)所能達(dá)到的最大回轉(zhuǎn)速度的形式表示； TCP速度（程序速度）是所有參與運(yùn)動(dòng)的關(guān)節(jié)軸的速度合成值； 速度反映機(jī)器人工作效率，速度越高、效率越高。 精度以TCP實(shí)際位置和理論位置的誤差表示； 通常以重復(fù)定位精度的形式表示； 測量標(biāo)準(zhǔn)與CNC機(jī)床不同，即使數(shù)值相同，實(shí)際誤差遠(yuǎn)大于CNC機(jī)床； 機(jī)器人不是高精度設(shè)備，不能用于精密加工。 練一練 ： 完成P34技能訓(xùn)練。項(xiàng)目二、任務(wù) 1 重要概念：機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度低、轉(zhuǎn)矩大，而伺服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)矩小，必須使用大比例減速器。機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu) = 減速器 + 連桿一、垂直串聯(lián)機(jī)器人1. 機(jī)身結(jié)構(gòu)（S/L/U

18、軸）要點(diǎn)中、小型機(jī)器人（絕大多數(shù)）采用減速器直接驅(qū)動(dòng)，機(jī)身結(jié)構(gòu)相同；大型、重型機(jī)器人有時(shí)采用連桿驅(qū)動(dòng)機(jī)身。中、小型大型、重型典型結(jié)構(gòu)剖析下臂基座&腰上臂基座 見P43、圖2.1-9 減速器 安裝底座腰 見P43、圖2.1-10 腰體 基座 電機(jī) 電機(jī)座下臂 見P43、圖2.1-11 腰體 減速器 電機(jī) 下臂上臂 見P44、圖2.1-12上臂 減速器 電機(jī) 下臂大型機(jī)器人結(jié)構(gòu)1 S軸采用同步皮帶傳動(dòng)、手腕電機(jī)后置（后驅(qū)）減速器同步皮帶 S軸電機(jī)手腕電機(jī)目的： 減小S軸電機(jī)； 平衡上臂重力； 提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。大型機(jī)器人結(jié)構(gòu)2 S軸采用同步皮帶傳動(dòng)、上臂連桿驅(qū)動(dòng)減速器同步皮帶 S軸電機(jī) U軸電機(jī) 連

19、桿目的： 減小S、U軸電機(jī)； 降低機(jī)器人重心； 提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。2. 手腕結(jié)構(gòu)（R/B/T軸）基本形式RBR、BBR(或BRR )、3R（見P40、圖2.1-4）；中小型機(jī)器人以RBR最常用。 R =Roll（回轉(zhuǎn)軸） B= Bend（擺動(dòng)軸）RBR 3RBBR、BRR傳動(dòng)系統(tǒng)小型機(jī)器人：前驅(qū)（上臂轉(zhuǎn)、B/T電機(jī)在上臂前端）；大中型機(jī)器人：后驅(qū)（腕轉(zhuǎn)、B/T電機(jī)在上臂后端）。 見P41，圖2.1-5、圖2.1-6上臂回轉(zhuǎn)B/T電機(jī)位置前驅(qū)腕部回轉(zhuǎn)B/T電機(jī)位置后驅(qū)前驅(qū)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單、外形緊湊；傳動(dòng)鏈短、傳動(dòng)精度高；電機(jī)規(guī)格受限，承載能力低，適合小型機(jī)器人；電機(jī)安裝空間小、散熱差，維修困難；上臂前

20、端重量大、重心遠(yuǎn)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差。后驅(qū)特點(diǎn)電機(jī)規(guī)格不受限，承載能力強(qiáng)，適合大中型機(jī)器人；電機(jī)安裝空間大、散熱好，維修方便；上臂重力平衡，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好；傳動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜、傳動(dòng)鏈長、傳動(dòng)精度較低。典型結(jié)構(gòu)剖析1（前驅(qū)）R軸 見P44、圖2.1-13電機(jī)減速器連接軸上臂回轉(zhuǎn)段上臂固定段B軸 見P45、圖2.1-14電機(jī)減速器同步帶擺動(dòng)體T軸 見P46、圖2.1-16電機(jī)同步帶中間部件擺動(dòng)體減速器典型結(jié)構(gòu)剖析2（后驅(qū)）主要部件 （P42，圖2.1-7、圖2.1-8）上臂手腕二、SCARA、Delta結(jié)構(gòu)機(jī)器人1. SCARA結(jié)構(gòu)要點(diǎn)通過23個(gè)水平回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)平面定位，1個(gè)直線關(guān)節(jié)（軸）進(jìn)行垂直定位；手臂沿水

21、平方向串聯(lián)伸展、軸線相互平行；手臂回轉(zhuǎn)電機(jī)可前置在關(guān)節(jié)部位（前驅(qū)），也可統(tǒng)一后置在基座部位（后驅(qū)） ；結(jié)構(gòu)簡單、外形輕巧、定位精度高、運(yùn)動(dòng)速度快；垂直行程短，適合平面作業(yè)；多用于3C行業(yè)電路板裝配，食品藥品搬運(yùn) 。典型結(jié)構(gòu)剖析1（前驅(qū)） P47、圖2.1-7外觀電機(jī)、減速器安裝結(jié)構(gòu)簡單、層次清晰、垂直行程大、裝配維修容易；體積大，轉(zhuǎn)臂重心遠(yuǎn)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差；適合上部運(yùn)動(dòng)空間不受限的輕量作業(yè)。 典型結(jié)構(gòu)剖析2（后驅(qū)）轉(zhuǎn)臂輕巧、體積小、運(yùn)動(dòng)速度快、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好；垂直行程小、電機(jī)裝配、維修不方便；適合上部運(yùn)動(dòng)空間受限的平面、輕量作業(yè)。 2. Delta結(jié)構(gòu) 分?jǐn)[動(dòng)驅(qū)動(dòng)、直線驅(qū)動(dòng)2類；以擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)為常用

22、。擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)要點(diǎn)機(jī)身通過3個(gè)垂直擺動(dòng)關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)空間定位；手腕直接安裝在擺動(dòng)平臺(tái)上，形式不限；一般采用倒掛式安裝；結(jié)構(gòu)簡單、控制容易、運(yùn)動(dòng)速度快；垂直行程短，承載能力小，適合平面輕量作業(yè)；多用于3C行業(yè)、食品藥品行業(yè)的搬運(yùn)、分揀 。 練一練 ： 完成P48技能訓(xùn)練項(xiàng)目二、任務(wù) 2 基本概念：機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單，配套部件種類單一；關(guān)鍵部件：諧波減速器（哈默納科）、RV減速器（納博特斯克），占機(jī)械成本7080%。其他專業(yè)廠生產(chǎn)的功能部件：CRB軸承；同步帶、滾珠絲杠、直線導(dǎo)軌（通用，數(shù)控課程介紹）。一、諧波減速器1. 基本概念要點(diǎn)美國C . W. Musser（馬瑟）1955年發(fā)明 ；日本Harmonic

23、Drive System（哈默納科）是全球最早、最大、最著名，幾乎唯一的生產(chǎn)企業(yè)；國內(nèi)已有產(chǎn)品，但性能差距十分大。全稱諧波齒輪傳動(dòng)裝置（Harmonic gear drive）；諧波齒輪傳動(dòng)裝置可用于減速，也可用于升速；在機(jī)器人上，總是用于減速，故稱諧波減速器；是目前減速比最大（可達(dá)320 ）的減速器。 概念辨析：速比、傳動(dòng)比、減速比概念辨析（ 非常重要！）速比 國外（如日本）常用術(shù)語 速比 = 輸出轉(zhuǎn)速 / 輸入轉(zhuǎn)速 減速器的“速比”總是小于1。傳動(dòng)比 國內(nèi)常用術(shù)語 傳動(dòng)比 = 輸入轉(zhuǎn)速 / 輸出轉(zhuǎn)速 減速器的“傳動(dòng)比”總是大于1。減速比 國內(nèi)、外通用術(shù)語 減速比 = 輸入轉(zhuǎn)速 / 輸出轉(zhuǎn)速

24、 減速器的“減速比”總是大于1。2. 結(jié)構(gòu)與原理基本結(jié)構(gòu) 非常簡單，只要?jiǎng)傒?、柔輪、諧波發(fā)生器3個(gè)部件。諧波發(fā)生器柔輪剛輪剛輪（Circular Spline） 有連接孔的剛性內(nèi)齒圈；齒數(shù)比柔輪略多（一般多2或4個(gè)）；有時(shí)直接加工在CRB軸承上（單元型減速器）。 柔輪（Flex Spline） 薄壁金屬彈性外齒圈 ，減速器關(guān)鍵部件；齒形與剛輪相同，齒數(shù)比剛輪少2或4個(gè)）；柔輪可以制成類似水杯（Cup）、禮帽（Silk Hat） 、薄餅（Pancake）等形狀。 諧波發(fā)生器（Wave Generator ）內(nèi)芯為橢圓凸輪，外圈為彈性薄壁滾珠軸承；凸輪與輸入軸可采用柔性聯(lián)軸器、剛性法蘭連接。變速原

25、理 參見P51、圖2.2-2。諧波發(fā)生器回轉(zhuǎn)柔輪一齒、一齒與剛輪嚙合 由于柔輪、剛輪只能一齒一齒嚙合，如柔輪齒數(shù)少于剛輪，回轉(zhuǎn)一圈后，柔輪基準(zhǔn)齒將偏移剛輪基準(zhǔn)齒一個(gè)齒差（2或4齒）。 結(jié)論： 可將諧波發(fā)生器（輸入）的360回轉(zhuǎn)變成柔輪（輸出）一個(gè)齒差的偏轉(zhuǎn)，輸出/輸入速比為： i =（ Z c Z f ）/ Z f Z c：剛輪齒數(shù)；Z f ：柔輪齒數(shù) 定義: 基本減速比 R = 1/ i = Z f / （ Z c Z f ） 以符號(hào) “-” 表示輸出與輸入轉(zhuǎn)向相反。 典型應(yīng)用：速比 i = -1/ R減速比：-R速比 i = 1/ （R + 1）減速比：R+1諧波發(fā)生器輸入諧波發(fā)生器輸入剛

26、輪固定剛輪輸出柔輪輸出柔輪固定主要特點(diǎn)承載能力強(qiáng)、傳動(dòng)精度高。 基本概念：同時(shí)嚙合的齒數(shù)越多，承載能力越強(qiáng)、傳動(dòng)精度越高。 普通齒輪：同時(shí)嚙合齒12對(duì)（27%），傳動(dòng)精度61510-4rad ； 諧波減速器：同時(shí)嚙合齒數(shù)十對(duì)（30%），傳動(dòng)精度1.5410-4rad 。 數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)軸精度：210-5rad。 非常重要！ 1 arc min = 1 /60 = 2.9110-4rad 1 arc sec = 1 /3600 = 4.8510-6rad 傳動(dòng)比大，但傳動(dòng)效率較低 。 基本概念： 普通齒輪：傳動(dòng)比810，傳動(dòng)效率9098%； 諧波減速器：傳動(dòng)比30320，傳動(dòng)效率4090%； 重要

27、！提高減速比、工作溫度和輸出轉(zhuǎn)矩，可提高效率。結(jié)構(gòu)簡單，體積小、重量輕、使用壽命長。 只有3個(gè)零件，壽命700010000h（哈默納科）傳動(dòng)平穩(wěn)，無沖擊、噪聲小 ，安裝調(diào)整方便 。對(duì)材料（特別柔輪）要求極高。 國產(chǎn)諧波減速器還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到7000h。3. 可選結(jié)構(gòu) 柔輪形狀、輸入連接方式可選。柔輪形狀 水杯形（Cup type） 禮帽形（Silk Hat type） 薄餅形（Pancake type）水杯形（Cup type ）外徑小、剛性好；不能為“中空” 結(jié)構(gòu)，對(duì)連接面要求較高。禮帽形（ Silk Hat type ） 端面敞開、安裝方便，對(duì)連接面要求較低；可采用“中空”結(jié)構(gòu)； 外徑大、剛性

28、較差 。 薄餅形（ Pancake type ） 超薄型減速器特殊結(jié)構(gòu)，可大大減少軸向尺寸； 不能直接固定或連接負(fù)載，必須使用第2剛輪 ； 承載能力強(qiáng)，安裝要求特殊，連續(xù)工作要求油潤滑（脂潤滑：減速器平均輸入轉(zhuǎn)速、負(fù)載率ED% 10%、運(yùn)行時(shí)間 10min）。輸入連接方式 可選柔性軸孔（帶聯(lián)軸器）、剛性軸孔、剛性法蘭。柔性軸孔剛性軸孔剛性法蘭凸輪軸承軸套聯(lián)軸器軸承凸輪柔性軸孔（標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu) ）輸入軸與軸套孔采用平鍵連接、軸套與凸輪通過奧爾德姆聯(lián)軸器（Oldmans Coupling） 連接；具有偏心自動(dòng)調(diào)整功能，對(duì)輸入軸和減速器的同軸度要求低；聯(lián)軸器存在間隙，不能為“中空”結(jié)構(gòu)。 奧爾德姆聯(lián)軸器（

29、十字滑塊聯(lián)軸器）原理輸入十字滑塊輸出剛性軸孔連接軸孔直接加工在凸輪體上，輸入軸與凸輪采用平鍵連接；不能為“中空” 結(jié)構(gòu)；剛性、無間隙連接，不具備自動(dòng)調(diào)心功能。剛性法蘭連接面、孔直接加工在凸輪體上，輸入軸與凸輪用法蘭（內(nèi)孔、端面定位）連接、螺釘固定；輸入軸可為“中空” 結(jié)構(gòu)；剛性、無間隙連接，不具備自動(dòng)調(diào)心功能。4. 產(chǎn)品型式部件型（Component type ）只提供剛輪、柔輪、諧波發(fā)生器3個(gè)部件；規(guī)格全、價(jià)格低、使用靈活；減速器需用戶現(xiàn)場安裝，裝配要求高；支承柔輪的輸出軸承需用戶設(shè)計(jì)、安裝；需用戶充填潤滑脂、維護(hù)工作量大；柔輪形狀、輸入連接方式可選。 常用產(chǎn)品： 標(biāo)準(zhǔn)水杯形、標(biāo)準(zhǔn)禮帽形、標(biāo)

30、準(zhǔn)博餅形。標(biāo)準(zhǔn)水杯形（P56、圖2.2-9）標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)；柔輪為水杯形，輸入為柔性軸孔連接。剛輪凸輪軸套柔輪輸入軸平鍵標(biāo)準(zhǔn)禮帽形（P56、圖2.2-10）標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)；柔輪為禮帽形，輸入為柔性軸孔連接。剛輪凸輪軸套柔輪輸入軸平鍵標(biāo)準(zhǔn)薄餅形（P57、圖2.2-11）標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)；柔輪為薄壁外齒圈、通過1:1傳動(dòng)的剛輪S連接負(fù)載（或固定）；輸入為剛性軸孔連接。剛輪S凸輪柔輪輸入軸平鍵剛輪D單元型（Unit type ）減速器、CRB軸承、殼體統(tǒng)一設(shè)計(jì)，可整體安裝；剛輪、柔輪間有CRB軸承；可直接連接負(fù)載；帶有密封殼體，工作可靠性高；無需用戶現(xiàn)場組裝，使用簡單、方便；無需用戶充填潤滑脂，維護(hù)工作量小；輸入連接可

31、選擇標(biāo)準(zhǔn)軸孔、中空軸、標(biāo)準(zhǔn)軸。 變形產(chǎn)品：簡易單元型（Simple unit type ）單元型的簡化結(jié)構(gòu)，有CRB軸承，但無殼體；性能、價(jià)格介于部件型、單元型之間；減速器無需用戶現(xiàn)場組裝，但潤滑脂需用戶充填；柔輪均為禮帽形，輸入連接可為標(biāo)準(zhǔn)軸孔、中空軸。標(biāo)準(zhǔn)單元型（P57、圖2.2-12）水杯形柔輪、柔性軸孔輸入，剛輪與殼體一體。剛輪凸輪CRB柔輪連接板中空軸單元型（P58、圖2.2-13）禮帽形柔輪，輸入軸中空、用前后端蓋支承、密封。剛輪中空軸&凸輪CRB柔輪端蓋端蓋軸輸入單元型（P58、圖2.2-14）禮帽形柔輪、標(biāo)準(zhǔn)軸輸入，有前后端蓋支承、密封。剛輪輸入軸CRB柔輪端蓋端蓋凸輪簡易標(biāo)準(zhǔn)

32、單元（P58、圖2.2-15）禮帽形柔輪、標(biāo)準(zhǔn)軸孔輸入，無前后支承、密封端蓋。剛輪CRB柔輪凸輪簡易中空單元（P59、圖2.2-16）禮帽形柔輪、標(biāo)準(zhǔn)軸孔輸入，無前后支承、密封端蓋。剛輪中空軸&凸輪CRB柔輪其他產(chǎn)品齒輪箱型（Gear head type ）可直接安裝電機(jī)、直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載（P35圖2.2-7）?；剞D(zhuǎn)執(zhí)行器（Rotary Actuator ）電機(jī)、減速器集成一體，典型機(jī)電一體化。 練一練 ： 完成 P68，技能訓(xùn)練三、RV減速器1. 基本概念要點(diǎn)旋轉(zhuǎn)矢量（Rotary Vector）減速器的簡稱 ；日本Nabtesco Corporation（納博特斯克）1985年研發(fā)；減速原理

33、= 擺線針輪減速 + 行星齒輪減速；納博特斯克是全球最早、最大、最著名，幾乎唯一的RV減速器生產(chǎn)企業(yè)；國內(nèi)有山寨產(chǎn)品，但性能差距十分大；實(shí)際也可用于升速；在機(jī)器人上，總是用于減速，故稱RV減速器。2. 結(jié)構(gòu)與原理基本結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，包括行星齒輪、曲軸、擺線針輪3大部分。輸入太陽輪行星齒輪2. 行星齒輪曲軸RV齒輪3. RV齒輪針齒銷針輪 傳動(dòng)路線太陽輪（輸入軸）帶動(dòng)行星齒輪（2或3個(gè)）旋轉(zhuǎn) ； 第一級(jí)、正齒輪減速；行星齒輪帶動(dòng)曲軸（2或3根）旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)曲軸帶動(dòng)RV齒輪（2片）擺動(dòng)；RV齒輪通過針齒銷推動(dòng)針輪偏轉(zhuǎn)； 簡單RV減速器有時(shí)直接將RV齒輪、針輪做成齒輪，省略針齒銷。 RV齒輪和針輪存在齒差

34、（一般為1） ，RV齒輪旋轉(zhuǎn)一周，只能推動(dòng)針輪偏轉(zhuǎn)一個(gè)齒差。 第二級(jí)、差動(dòng)齒輪變速。變速原理 觀看原理視頻曲軸回轉(zhuǎn)RV齒輪和針輪嚙合位置（最高點(diǎn)）一齒、一齒順時(shí)針移動(dòng)針齒銷推動(dòng)針輪緩慢偏轉(zhuǎn) 差動(dòng)齒輪變速原理曲軸回轉(zhuǎn)360，針輪偏移1個(gè)齒差 結(jié)論： 可將曲軸（行星齒輪）的360回轉(zhuǎn)變成針輪（輸出）一個(gè)齒差的偏轉(zhuǎn)。 第一級(jí)（正齒輪減速）輸出/輸入速比 i 1 = Z 1 / Z 2 Z 1：太陽輪齒數(shù)；Z2：行星齒輪齒數(shù)第二級(jí)（差動(dòng)齒輪變速，針輪輸出時(shí)） i 2 =（ Z 4 Z 3 ）/ Z 4 Z 4 ：針輪齒數(shù)（針齒銷數(shù)）；Z3 ：RV齒輪齒數(shù) 如齒差為1，則（ Z 4 Z 3 ）= 1 i

35、 2 =（ Z 4 Z 3 ）/ Z 4 = 1 / Z 4 總變速比（針輪輸出/太陽輪輸入，齒差為1） i =（ Z 1 / Z 2 ）（1 / Z 4 ）= Z 1 / ( Z 2 Z 4 )變速比 定義: 基本減速比 R = 1 + ( Z 2 Z 4 ) / Z 1 以符號(hào) “-” 表示輸出與輸入轉(zhuǎn)向相反。 典型應(yīng)用：速比 i = - 1 / (R 1)減速比：-（ R 1 ）太陽輪輸入針輪輸出RV齒輪固定針輪固定RV齒輪輸出太陽輪輸入速比 i = 1 / R減速比：R主要特點(diǎn)（相比諧波減速器）減速比較大、結(jié)構(gòu)剛性更好。 原因：齒差小（通常為1）、2級(jí)減速（減速比相乘，R= 30260

36、）；針齒銷直徑較大、剛性高（諧波齒輪減速器柔輪為薄壁、小齒）。傳動(dòng)間隙較大、傳動(dòng)精度較低。 原因：2級(jí)齒輪傳動(dòng) + 曲軸擺動(dòng)，必然存在間隙；降低傳動(dòng)精度。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝、調(diào)試、維修不及諧波減速器方便。 原因：零件多、不能分離安裝。 結(jié)論：諧波減速器：適合手腕（小體積、高精度）；RV減速器：適合機(jī)身（高剛性、大轉(zhuǎn)矩）。3. 產(chǎn)品型式 有基本型 、單元型（分標(biāo)準(zhǔn)型、緊湊型、中空型）、齒輪箱型（分高速型、標(biāo)準(zhǔn)型、基座型）3大類。基本型（Original type ） P94、圖4.3-1, P99、圖4.3-4； 由外向內(nèi)（徑向）可分針輪層、RV齒輪層、芯軸層3層，每一層均可旋轉(zhuǎn)。針輪層RV齒輪層芯

37、軸層針輪層由針輪和針齒銷組成；針輪是加工有法蘭和安裝孔的內(nèi)齒圈；針齒銷用來代替齒輪直接嚙合，減小摩擦阻力。 RV齒輪層（最復(fù)雜）包括RV齒輪、端蓋、輸出法蘭、曲軸組件等；RV齒輪、端蓋、輸出法蘭均為中空結(jié)構(gòu)，中間用來安裝芯軸；端蓋和輸出法蘭用來安裝曲軸支承軸承，兩者通過法蘭上的腳狀支架（23個(gè)）連為一體；腳狀支架所空出的空間用來安裝曲軸；RV齒輪套在腳狀支架外圓上，可偏擺、不能回轉(zhuǎn)； 曲軸組數(shù)量與減速器規(guī)格（輸出轉(zhuǎn)矩大小）有關(guān)，小規(guī)格2組，中、大規(guī)格為3組。 芯軸層包括芯軸和太陽輪，安裝在減速器中心；中空型減速器的芯軸為空心軸；同規(guī)格減速器的減速比，通過正齒輪速比改變；減速比大、太陽直徑小，芯

38、軸、太陽輪一體；太陽輪齒輪直接加工在芯軸上；減速比小、太陽直徑大，芯軸、太陽輪分離；太陽輪套在芯軸上。芯軸為花鍵軸，太陽輪的外圈為齒輪、內(nèi)圈為花鍵。單元型標(biāo)準(zhǔn)單元型 P99、圖4.3-5 采用標(biāo)準(zhǔn)單元型結(jié)構(gòu)，減速器端蓋、輸出法蘭和針輪間，有1對(duì)（2只）高剛性、角接觸球軸承（和基本型的區(qū)別）； 減速器可直接安裝、并連接負(fù)載，使用更方便 。輸出軸承緊湊單元型 P100、圖4.3-6 減速器端蓋、輸出法蘭和針輪間，同樣有1對(duì)（2只）高剛性、角接觸球軸承； 芯軸（太陽輪）安裝在輸出法蘭側(cè)、不穿越減速器；減速器外徑小、結(jié)構(gòu)緊湊； 減速器可直接安裝、并連接負(fù)載。中空單元型 P100、圖4.3-7 端蓋、R

39、V齒輪、輸出法蘭結(jié)構(gòu)同標(biāo)準(zhǔn)單元型，但中空直徑更大； 太陽輪為中空雙聯(lián)齒輪，安裝在輸出法蘭側(cè)； 減速器中空區(qū)域，可以安裝電纜、管線。齒輪箱型高速型（ P101、圖4.3-8 ）可直接安裝電機(jī)、使減速器電機(jī)一體化；輸出可以為軸或法蘭；減速比小 、輸出轉(zhuǎn)速高。軸輸出法蘭輸出標(biāo)準(zhǔn)型（ P102、圖4.3-9圖4.3-11 ） 帶有芯軸及其連接、支承部件，減速器可為中空；輸入軸方向可選擇與減速器同軸（平行）、垂直2種；輸入可選擇聯(lián)軸器、標(biāo)準(zhǔn)軸2種連接形式。同軸（平行）垂直（正交）聯(lián)軸器輸入標(biāo)準(zhǔn)軸輸入聯(lián)軸器輸入基座型（ P103、圖4.3-12 ） 又稱扁平型，帶有芯軸及其連接、支承部件；輸入軸方向與減速

40、器垂直，減速器本體為中空；用于大型、重載減速，基座設(shè)計(jì)有地腳螺釘孔，可直接在地面、墻面安裝，直接作為機(jī)器人基座使用。 練一練 ： 完成 P110，練習(xí)一（15）（19）1. 基本概念要點(diǎn)旋轉(zhuǎn)矢量（Rotary Vector）減速器的簡稱 ；日本Nabtesco Corporation（納博特斯克）1985年研發(fā)；減速原理 = 擺線針輪減速 + 行星齒輪減速；納博特斯克是全球最早、最大、最著名，幾乎唯一的RV減速器生產(chǎn)企業(yè)；實(shí)際也可用于升速；在機(jī)器人上，總是用于減速，故稱RV減速器。項(xiàng)目二、任務(wù) 32. 結(jié)構(gòu)與原理基本結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，包括行星齒輪、曲軸、擺線針輪3大部分。輸入太陽輪行星齒輪2. 行星

41、齒輪曲軸RV齒輪3. RV齒輪針齒銷針輪 傳動(dòng)路線太陽輪（輸入軸）帶動(dòng)行星齒輪（2或3個(gè)）旋轉(zhuǎn) ； 第一級(jí)、正齒輪減速；行星齒輪帶動(dòng)曲軸（2或3根）旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)曲軸帶動(dòng)RV齒輪（2片）擺動(dòng)；RV齒輪通過針齒銷推動(dòng)針輪偏轉(zhuǎn)； 簡單RV減速器有時(shí)直接將RV齒輪、針輪做成齒輪，省略針齒銷。 RV齒輪和針輪存在齒差（一般為1） ，RV齒輪旋轉(zhuǎn)一周，只能推動(dòng)針輪偏轉(zhuǎn)一個(gè)齒差。 第二級(jí)、差動(dòng)齒輪變速。變速原理 觀看原理視頻曲軸回轉(zhuǎn)RV齒輪和針輪嚙合位置（最高點(diǎn)）一齒、一齒順時(shí)針移動(dòng)針齒銷推動(dòng)針輪緩慢偏轉(zhuǎn) 差動(dòng)齒輪變速原理曲軸回轉(zhuǎn)360，針輪偏移1個(gè)齒差 結(jié)論： 可將曲軸（行星齒輪）的360回轉(zhuǎn)變成針輪（輸出

42、）一個(gè)齒差的偏轉(zhuǎn)。 第一級(jí)（正齒輪減速）輸出/輸入速比 i 1 = Z 1 / Z 2 Z 1：太陽輪齒數(shù)；Z2：行星齒輪齒數(shù)第二級(jí)（差動(dòng)齒輪變速，針輪輸出時(shí)） i 2 =（ Z 4 Z 3 ）/ Z 4 Z 4 ：針輪齒數(shù)（針齒銷數(shù)）；Z3 ：RV齒輪齒數(shù) 如齒差為1，則（ Z 4 Z 3 ）= 1 i 2 =（ Z 4 Z 3 ）/ Z 4 = 1 / Z 4 總變速比（針輪輸出/太陽輪輸入，齒差為1） i =（ Z 1 / Z 2 ）（1 / Z 4 ）= Z 1 / ( Z 2 Z 4 )變速比 定義: 基本減速比 R = 1 + ( Z 2 Z 4 ) / Z 1 以符號(hào) “-” 表

43、示輸出與輸入轉(zhuǎn)向相反。 典型應(yīng)用：速比 i = - 1 / (R 1)減速比：-（ R 1 ）太陽輪輸入針輪輸出RV齒輪固定針輪固定RV齒輪輸出太陽輪輸入速比 i = 1 / R減速比：R主要特點(diǎn)（相比諧波減速器）減速比較大、結(jié)構(gòu)剛性更好。 原因：齒差小（通常為1）、2級(jí)減速（減速比相乘，R= 30260）；針齒銷直徑較大、剛性高（諧波齒輪減速器柔輪為薄壁、小齒）。傳動(dòng)間隙較大、傳動(dòng)精度較低。 原因：2級(jí)齒輪傳動(dòng) + 曲軸擺動(dòng)，必然存在間隙；降低傳動(dòng)精度。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝、調(diào)試、維修不及諧波減速器方便。 原因：零件多、不能分離安裝。 結(jié)論：諧波減速器：適合手腕（小體積、高精度）；RV減速器：適合

44、機(jī)身（高剛性、大轉(zhuǎn)矩）。3. 產(chǎn)品型式 有基本型 、單元型（分標(biāo)準(zhǔn)型、緊湊型、中空型）、齒輪箱型（分高速型、標(biāo)準(zhǔn)型、基座型）3大類?；拘停∣riginal type ） P72、圖2.3-1, P78、圖2.3-9； 由外向內(nèi)（徑向）可分針輪層、RV齒輪層、芯軸層3層，每一層均可旋轉(zhuǎn)。針輪層RV齒輪層芯軸層針輪層由針輪和針齒銷組成；針輪是加工有法蘭和安裝孔的內(nèi)齒圈；針齒銷用來代替齒輪直接嚙合，減小摩擦阻力。 RV齒輪層（最復(fù)雜）包括RV齒輪、端蓋、輸出法蘭、曲軸組件等；RV齒輪、端蓋、輸出法蘭均為中空結(jié)構(gòu)，中間用來安裝芯軸；端蓋和輸出法蘭用來安裝曲軸支承軸承，兩者通過法蘭上的腳狀支架（23個(gè)

45、）連為一體；腳狀支架所空出的空間用來安裝曲軸；RV齒輪套在腳狀支架外圓上，可偏擺、不能回轉(zhuǎn)； 曲軸組數(shù)量與減速器規(guī)格（輸出轉(zhuǎn)矩大小）有關(guān)，小規(guī)格2組，中、大規(guī)格為3組。 芯軸層包括芯軸和太陽輪，安裝在減速器中心；中空型減速器的芯軸為空心軸；同規(guī)格減速器的減速比，通過正齒輪速比改變；減速比大、太陽直徑小，芯軸、太陽輪一體；太陽輪齒輪直接加工在芯軸上；減速比小、太陽直徑大，芯軸、太陽輪分離；太陽輪套在芯軸上。芯軸為花鍵軸，太陽輪的外圈為齒輪、內(nèi)圈為花鍵。單元型標(biāo)準(zhǔn)單元型 P78、圖2.3-10 采用標(biāo)準(zhǔn)單元型結(jié)構(gòu)，減速器端蓋、輸出法蘭和針輪間，有1對(duì)（2只）高剛性、角接觸球軸承（和基本型的區(qū)別）；

46、 減速器可直接安裝、并連接負(fù)載，使用更方便 。輸出軸承緊湊單元型 P79、圖2.3-11 減速器端蓋、輸出法蘭和針輪間，同樣有1對(duì)（2只）高剛性、角接觸球軸承； 芯軸（太陽輪）安裝在輸出法蘭側(cè)、不穿越減速器；減速器外徑小、結(jié)構(gòu)緊湊； 減速器可直接安裝、并連接負(fù)載。中空單元型 P79、圖2.3-12 端蓋、RV齒輪、輸出法蘭結(jié)構(gòu)同標(biāo)準(zhǔn)單元型，但中空直徑更大； 太陽輪為中空雙聯(lián)齒輪，安裝在輸出法蘭側(cè)； 減速器中空區(qū)域，可以安裝電纜、管線。齒輪箱型高速型（ P77、圖2.3-7 ）可直接安裝電機(jī)、使減速器電機(jī)一體化；輸出可以為軸或法蘭；減速比小 、輸出轉(zhuǎn)速高。軸輸出法蘭輸出標(biāo)準(zhǔn)型（ P77、圖2.3

47、-6 ） 帶有芯軸及其連接、支承部件，減速器可為中空；輸入軸方向可選擇與減速器同軸（平行）、垂直2種；輸入可選擇聯(lián)軸器、標(biāo)準(zhǔn)軸2種連接形式。同軸（平行）垂直（正交）聯(lián)軸器輸入標(biāo)準(zhǔn)軸輸入聯(lián)軸器輸入基座型（ P77、圖2.3-8 ） 又稱扁平型，帶有芯軸及其連接、支承部件；輸入軸方向與減速器垂直，減速器本體為中空；用于大型、重載減速，基座設(shè)計(jì)有地腳螺釘孔，可直接在地面、墻面安裝，直接作為機(jī)器人基座使用。 練一練 ： 完成 P9293技能訓(xùn)練項(xiàng)目三、任務(wù) 1 基本概念：產(chǎn)量小，沒有統(tǒng)一的編程標(biāo)準(zhǔn)、語言、格式；無導(dǎo)向部件（導(dǎo)軌），很難描述運(yùn)動(dòng)、只能示教；粗略控制、定位點(diǎn)基本靠目測。一、程序與編程1.

48、編程方法 不同廠家的機(jī)器人，雖程序不同，但方法一致： FANUC、安川：程序結(jié)構(gòu)、編程方法類似，指令不同； ABB：RAPID語言，結(jié)構(gòu)最復(fù)雜（可參見ABB工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)全集，人民郵電出版社、2020。 概念辨析示教編程一種編程方法（最簡單），通過手動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)、人機(jī)對(duì)話操作，將機(jī)器人位置、運(yùn)動(dòng)要求告知控制器（示教）；控制器記錄、保存運(yùn)動(dòng)過程，在需要時(shí)重復(fù)相同動(dòng)作（再現(xiàn)）；再現(xiàn)運(yùn)行的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度，可與示教操作不同；雖然，示教編程必須在機(jī)器人現(xiàn)場、在線進(jìn)行，但不能將其稱為“現(xiàn)場編程”或“在線編程”?，F(xiàn)場編程只表明編程場所，是否在機(jī)器人現(xiàn)場（車間）；不限定編程方法，可采用示教、也可采用虛擬仿

49、真。在線、離線編程只表明設(shè)備的電氣連接狀態(tài)，機(jī)器人控制器與編程設(shè)備有電氣連接（電纜線）：在線；無連接：離線。不限定編程方法，可采用示教、也可采用虛擬仿真。虛擬仿真用仿真軟件的機(jī)器人虛擬運(yùn)動(dòng)，代替示教操作的機(jī)器人實(shí)際運(yùn)動(dòng)，生成程序的一種方法；與編程場所、是否存在電氣連接無關(guān)。 結(jié)論： 機(jī)器人編程方法只有示教、虛擬仿真2種，其他的提法都不夠嚴(yán)謹(jǐn)。2. RAPID程序結(jié)構(gòu)任務(wù)（Task）包含一項(xiàng)作業(yè)所需的全部指令和數(shù)據(jù)，是一個(gè)完整的RAPID應(yīng)用程序。由若干程序模塊、系統(tǒng)模塊組成；簡單系統(tǒng)通常只有一個(gè)任務(wù)；復(fù)雜控制系統(tǒng)，可同步執(zhí)行多個(gè)任務(wù)；任務(wù)的屬性，可通過任務(wù)特性參數(shù)定義。程序模塊（Program

50、 module）RAPID應(yīng)用程序的主體，它程序數(shù)據(jù)（Program data）、作業(yè)程序（Routine，ABB說明書稱例行程序）；程序數(shù)據(jù)用來定義移動(dòng)目標(biāo)位置、工具、工件、作業(yè)參數(shù)等指令操作數(shù)；作業(yè)程序是用來控制機(jī)器人動(dòng)作。系統(tǒng)模塊（System module）用來定義控制系統(tǒng)功能和參數(shù)的程序；定義機(jī)器人系統(tǒng)的軟硬件功能；定義機(jī)器人規(guī)格結(jié)構(gòu)；由程序（Routine）和數(shù)據(jù)（System data）組成；由工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)廠家定義，用戶一般不可更改；在控制系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)自動(dòng)加載；與用戶編程無關(guān)。二、程序模塊格式1. 組成標(biāo)題（Header）程序的簡要說明文本；可根據(jù)實(shí)際需要添加、無強(qiáng)制性要求；以

51、字符“%”作為開始、結(jié)束標(biāo)記。注釋（comment）為了方便程序閱讀所附加的說明文本；注釋只能顯示，而不具備任何其他功能；可根據(jù)要求自由添加或省略；以符號(hào)“！”（指令COMMENT的簡寫）作為起始標(biāo)記；以換行符結(jié)束。指令（Instruction）系統(tǒng)的控制命令，用來定義系統(tǒng)需要執(zhí)行的操作。 如：PERS tooldata tMIG1 := 用來定義系統(tǒng)的工具數(shù)據(jù)tMIG1； MoveJ p1, v100, z30, 用來定義機(jī)器人運(yùn)動(dòng)等。標(biāo)識(shí)（identifier）又稱名稱，它是應(yīng)用程序構(gòu)成元素的識(shí)別標(biāo)記。 如：PERS tooldata tMIG1 := ，tMIG1工具數(shù)據(jù)名； VAR s

52、peeddata vrapid := ，vrapid移動(dòng)速度名。32字、首字符必須為字母，不能使用空格、保留字；不可重復(fù)使用，不能僅通過大小寫區(qū)分。2. 格式主模塊 MODULE 模塊名稱（屬性）； / 模塊聲明（起始） 模塊注釋 程序數(shù)據(jù)定義 主程序 子程序 1 子程序 n ENDMODULE / 模塊結(jié)束 三、作業(yè)程序格式1. 程序格式主程序Main program PROC 主程序名稱（參數(shù)表） / 程序聲明 程序注釋 一次性執(zhí)行子程序 WHILE TRUE DO 循環(huán)子程序 執(zhí)行等待指令 ENDWHILE ERROR 錯(cuò)誤處理程序 ENDIF ENDPROC普通程序PROC（Proce

53、dures） PROC 程序名稱（參數(shù)表） / 程序聲明 程序指令 ENDPROC功能程序FUNC（Functions） FUNC 數(shù)據(jù)類型 功能名稱（參數(shù)表） / 程序聲明 程序數(shù)據(jù)定義 程序指令 RETURN 返回?cái)?shù)據(jù) ENDFUNC中斷程序TRAP（Trap routines） / 程序聲明 TRAP 程序名稱（參數(shù)表） 程序指令 END TRAP 2. 程序聲明格式 使用范圍 限定調(diào)用該程序的模塊，可為全局（GLOBAL）或局域（LOCAL）；系統(tǒng)默認(rèn)GLOBAL（可省略）； 局域程序只能由本模塊調(diào)用，優(yōu)先級(jí)高于全局程序； 局域程序的結(jié)構(gòu)、編程方法與全局程序并無區(qū)別。程序類型 可選擇普

54、通（PROC）、功能（FUNC）和中斷（TRAP）。程序名稱 程序的識(shí)別標(biāo)記，按RAPID標(biāo)識(shí)規(guī)定定義； 功能程序FUNC的名稱前必須定義返回?cái)?shù)據(jù)的類型。程序參數(shù) 用于參數(shù)化程序，在名稱后的括號(hào)內(nèi)附加（見后述）； 不使用參數(shù)的普通程序PROC需要保留括號(hào)； 中斷程序TRAP不能使用參數(shù)，名稱后不能加括號(hào)； 功能程序FUNC必須使用參數(shù)。 3. 程序參數(shù)格式 選擇標(biāo)記 無前綴：必需參數(shù)； 前綴“”：可選參數(shù)； 可選參數(shù)通常用于以函數(shù)命令Present（當(dāng)前值）作為判斷條件的IF指令。訪問模式 參數(shù)轉(zhuǎn)換方式：IN（輸入）、INOUT（輸入/輸出）； IN參數(shù)系統(tǒng)默認(rèn)、可省略 IN； 需要指定初始值

55、； 不能在程序中改變參數(shù)值（數(shù)值不變）。 INOUT參數(shù)。 必須加 INOUT； 需要指定初始值； 可以在程序中改變參數(shù)值（數(shù)值可變）。數(shù)據(jù)性質(zhì)定義使用方法及保存、賦值、更新要求（見后述）；可為VAR（程序變量）、PERS（永久數(shù)據(jù)）；VAR（程序變量）為系統(tǒng)默認(rèn)，無需標(biāo)注。數(shù)據(jù)類型用來規(guī)定參數(shù)的數(shù)據(jù)格式， 十進(jìn)制數(shù)值 num、邏輯狀態(tài) bool等。參數(shù)/數(shù)組名稱參數(shù)識(shí)別標(biāo)記，數(shù)組名稱后需要加“*”。排斥參數(shù)用“”分隔，只能選擇其中之一；通常用于以Present作為判斷條件的IF指令。4. 數(shù)據(jù)性質(zhì)常量CONST 具有恒定的值，程序執(zhí)行完成可繼續(xù)保持； 必須通過數(shù)據(jù)定義指令定義； 通常在模塊中

56、定義； 定義示例賦值指令：CONST num a := 3；表達(dá)式：CONST num index := a + 6；數(shù)組（1階、3元數(shù)組）：CONST pos seq3 := 0, 0, 0, 0, 0, 500, 0, 0,1000; “:=”為賦值符，相當(dāng)于等號(hào)“=”。永久數(shù)據(jù)PERS 可定義初始值，數(shù)值可利用程序改變、結(jié)果能保存； 只能在模塊中定義，主程序、子程序可使用、改變； 可利用賦值指令、函數(shù)命令或表達(dá)式定義或修改； 全局永久數(shù)據(jù)未定義初始值，系統(tǒng)將自動(dòng)取0（空白）。 定義示例賦值指令：PERS num a := 3；表達(dá)式：PERS num index := a + 6；數(shù)組（

57、1階、3元數(shù)組）：PERS pos seq3 := 0, 0, 0, 0, 0, 500, 0, 0,1000;永久數(shù)據(jù)PERS 可定義初始值，數(shù)值可利用程序改變、結(jié)果能保存； 只能在模塊中定義，主程序、子程序可使用、改變； 可利用賦值指令、函數(shù)命令或表達(dá)式定義或修改； 全局永久數(shù)據(jù)未定義初始值，系統(tǒng)將自動(dòng)取0（空白）。 定義示例賦值指令：PERS num a := 3；表達(dá)式：PERS num index := a + 6；數(shù)組（1階、3元數(shù)組）：PERS pos seq3 := 0, 0, 0, 0, 0, 500, 0, 0,1000;程序變量VAR 可在模塊、程序中自由定義、自由使用；

58、 數(shù)值只對(duì)指定的程序有效； 程序執(zhí)行完成后，變量值將被自動(dòng)清除； 可通過程序中的賦值指令、函數(shù)命令或表達(dá)式定義或修改。 定義示例賦值指令：VAR num counter ; / counter=0 VAR pos pStart := 100, 100, 50 ;表達(dá)式：VAR num index := a + b數(shù)組（1階、3元數(shù)組）：VAR pos seq3 := 0, 0, 0, 0, 0, 500, 0, 0,1000; 四、普通程序執(zhí)行與調(diào)用1. 一次性執(zhí)行 在主程序起始位置編制； 以無條件調(diào)用指令調(diào)用； 子程序無條件調(diào)用指令ProcCall可直接省略； 只需要在程序行編寫子程序名稱。

59、 調(diào)用示例 rCheckHomePos ; /無條件調(diào)用子程序rCheckHomePos rWelding； /無條件調(diào)用子程序rWelding2. 循環(huán)執(zhí)行 一般通過條件循環(huán)指令“WHILEDO”實(shí)現(xiàn)； 循環(huán)條件可使用判別、比較式、邏輯狀態(tài)； 如果循環(huán)條件直接定義為“TRUE”，將無限重復(fù)WHILE至ENDWHILE間的指令。 調(diào)用示例 WHILE 循環(huán)條件 DO 子程序名稱（子程序調(diào)用指令） 執(zhí)行等待指令 ENDWHILE ENDPROC3. 重復(fù)調(diào)用 一般通過指令FOR實(shí)現(xiàn)，重復(fù)次數(shù)由計(jì)數(shù)器指定； 子程序調(diào)用指令（名稱）編寫在指令FOR至ENDFOR之間； 可附加正（加）或負(fù)（減）整數(shù)S

60、TEP，執(zhí)行FOR至ENDFOR間的指令，計(jì)數(shù)值可加一個(gè)STEP； 省略STEP時(shí)，默認(rèn)“STEP = 1”。 調(diào)用示例 FOR 計(jì)數(shù)器 FROM 起始值 TO結(jié)束值 STEP增量 DO 子程序名稱（子程序調(diào)用指令） ENDFOR4. IF條件調(diào)用 IFTHEN指令：子程序調(diào)用指令編寫在IF與ENDIF間，如滿足IF條件，調(diào)用子程序；否則，跳過子程序； 調(diào)用示例 IF reg15 THEN work1 ; / reg15時(shí)執(zhí)行子程序work1 ENDIF IFTHENELSE指令：IF條件滿足，執(zhí)行IF與ELSE間的子程序、跳過ELSE與ENDIF間的子程序；IF條件不滿足，跳過IF與ELSE