機(jī)器人學(xué)及其智能控制第2章-機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與執(zhí)課件

機(jī)器人學(xué)及其智能控制

第二章機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)器人學(xué)及其智能控制

第二章機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)工業(yè)機(jī)器人常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)形式 移動(dòng)機(jī)器人常見(jiàn)的移動(dòng)機(jī)構(gòu) 機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu) 機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)

絲杠傳動(dòng)

絲杠傳動(dòng)有滑動(dòng)式、滾珠式和靜壓式等。機(jī)器人傳動(dòng)用的絲杠具備結(jié)構(gòu)緊湊、間隙小和傳動(dòng)效率高等特點(diǎn)。1.滾珠絲杠

滾珠絲杠的絲杠和螺母之間裝了很多鋼球，絲杠或螺母運(yùn)動(dòng)時(shí)鋼球不斷循環(huán)，運(yùn)動(dòng)得以傳遞。因此，即使絲杠的導(dǎo)程角很小，也能得到90％以上的傳動(dòng)效率。

機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)絲杠傳動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)2.行星輪式絲杠已經(jīng)開(kāi)發(fā)了以高載荷和高剛性為目的的行星輪式絲杠。該絲杠多用于精密機(jī)床的高速進(jìn)給，從高速性和高可靠性來(lái)看，也可用在大型機(jī)器人的傳動(dòng)，其原理如圖2.2所示。螺母與絲杠軸之間有與絲杠軸嚙合的行星輪，裝有7～8套行星輪的系桿可在螺母內(nèi)自由回轉(zhuǎn)，行星輪的中部有與絲杠軸嚙合的螺紋，其兩側(cè)有與內(nèi)齒輪嚙合的齒。將螺母固定，驅(qū)動(dòng)絲杠軸，行星輪便邊自轉(zhuǎn)邊相對(duì)于內(nèi)齒輪公轉(zhuǎn)，并使絲杠軸沿軸向移動(dòng)。行星輪式絲杠具有承載能力大、剛度高和回轉(zhuǎn)精度高等優(yōu)點(diǎn)，由于采用了小螺距，因而絲杠定位精度也高。

機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)2.行星輪式絲杠機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪的種類齒輪靠均勻分布在輪邊上的齒的直接接觸來(lái)傳遞扭矩。通常，齒輪的角速度比和軸的相對(duì)位置都是固定的。因此，輪齒以接觸柱面為節(jié)面，等間隔地分布在圓周上。隨軸的相對(duì)位置和運(yùn)動(dòng)方向的不同，齒輪有多種類型。

機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7/31/20236操作機(jī)類型直角坐標(biāo)型圓柱坐標(biāo)型極坐標(biāo)型多關(guān)節(jié)型7/30/20236操作機(jī)類型直角坐標(biāo)型7/31/20237直角坐標(biāo)型(PPP)7/30/20237直角坐標(biāo)型(PPP)7/31/20238圓柱坐標(biāo)型(RPP)7/30/20238圓柱坐標(biāo)型(RPP)7/31/20239極坐標(biāo)型(RRP)7/30/20239極坐標(biāo)型(RRP)7/31/202310多關(guān)節(jié)型(RRR)7/30/202310多關(guān)節(jié)型(RRR)7/31/202311典型操作機(jī)直角坐標(biāo)機(jī)器人圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人極坐標(biāo)型機(jī)器人多關(guān)節(jié)機(jī)器人并聯(lián)機(jī)器人7/30/202311典型操作機(jī)直角坐標(biāo)機(jī)器人7/31/202312直角坐標(biāo)型關(guān)節(jié)配置7/30/202312直角坐標(biāo)型7/31/202313圓柱坐標(biāo)型關(guān)節(jié)配置7/30/202313圓柱坐標(biāo)型7/31/202314極坐標(biāo)型關(guān)節(jié)配置7/30/202314極坐標(biāo)型7/31/202315水平關(guān)節(jié)型關(guān)節(jié)配置7/30/202315水平關(guān)節(jié)16

在機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)器通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)傳動(dòng)裝置(一般為減速器)，再通過(guò)關(guān)節(jié)軸帶動(dòng)桿件運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人一般有兩種運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)——轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和移(直)動(dòng)關(guān)節(jié)。為了進(jìn)行位置和速度控制，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中還包括位置和速度檢測(cè)元件。檢測(cè)元件類型很多，但都要求有合適的精度、連接方式以及有利于控制的輸出方式。對(duì)于伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，檢測(cè)元件常與電機(jī)直接相聯(lián)；對(duì)于液壓驅(qū)動(dòng)，則常通過(guò)聯(lián)軸器或銷軸與被驅(qū)動(dòng)的桿件相聯(lián)。驅(qū)動(dòng)—傳動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成16在機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)器通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)傳動(dòng)裝置171—碼盤(pán)；2—測(cè)速機(jī)；3—電機(jī)；4—聯(lián)軸器；5—傳動(dòng)裝置；6—轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)；7—桿8—電機(jī)；

9—聯(lián)軸器；10—螺旋副；11—移動(dòng)關(guān)節(jié)；12—電位器(或光柵尺)

伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)——伺服電機(jī)+聯(lián)軸節(jié)+減速器+運(yùn)動(dòng)反饋元件171—碼盤(pán)；8—電機(jī)；伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)——伺服電機(jī)+181．電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器

電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的能源簡(jiǎn)單，速度變化范圍大，效率高，速度和位置精度都很高。但它們多與減速裝置相聯(lián)，直接驅(qū)動(dòng)比較困難。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器又可分為直流(DC)、交流(AC)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。直流伺服電機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn)，但它的電刷易磨損，且易形成火花。隨著技術(shù)的進(jìn)步，近年來(lái)交流伺服電機(jī)正逐漸取代直流伺服電機(jī)而成為機(jī)器人的主要驅(qū)動(dòng)器。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)多為開(kāi)環(huán)控制，控制簡(jiǎn)單但功率不大，多用于低精度小功率機(jī)器人系統(tǒng)。181．電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器19直流伺服電機(jī)與驅(qū)動(dòng)放大器步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)放大器交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)放大器19直流伺服電機(jī)與驅(qū)動(dòng)放大器步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)放大器交流伺202.液壓驅(qū)動(dòng)器

液壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是功率大，可省去減速裝置而直接與被驅(qū)動(dòng)的桿件相連，結(jié)構(gòu)緊湊，剛度好，響應(yīng)快，伺服驅(qū)動(dòng)具有較高的精度。但需要增設(shè)液壓源，易產(chǎn)生液體泄漏，不適合高、低溫場(chǎng)合，故液壓驅(qū)動(dòng)目前多用于特大功率的機(jī)器人系統(tǒng)。

液壓馬達(dá)液壓擺動(dòng)馬達(dá)液壓控制閥液壓泵202.液壓驅(qū)動(dòng)器液壓馬達(dá)液壓擺動(dòng)馬達(dá)液壓控制閥液壓泵213．氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器氣壓驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，清潔，動(dòng)作靈敏，具有緩沖作用。但與液壓驅(qū)動(dòng)器相比，功率較小，剛度差，噪音大，速度不易控制，所以多用于精度不高的點(diǎn)位控制機(jī)器人。

氣動(dòng)馬達(dá)氣動(dòng)擺動(dòng)馬達(dá)氣缸氣泵氣動(dòng)三大件氣動(dòng)控制閥213．氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器氣動(dòng)馬達(dá)氣動(dòng)擺動(dòng)馬達(dá)氣缸氣泵氣動(dòng)三大件氣動(dòng)22

3．其它驅(qū)動(dòng)器

作為特殊的驅(qū)動(dòng)裝置，有壓電晶體、形狀記憶合金、壓電微驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手223．其它驅(qū)動(dòng)器壓電微驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人形狀記憶合金驅(qū)23

驅(qū)動(dòng)器的選擇應(yīng)以作業(yè)要求、生產(chǎn)環(huán)境為先決條件，以價(jià)格高低、技術(shù)水平為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。一般說(shuō)來(lái)，目前負(fù)荷為100kg以下的,可優(yōu)先考慮電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器。只須點(diǎn)位控制且功率較小者，或