機械臂結構設計原理ppt (1)

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1、機械臂結構 一、臂部設計的基本要求 1承載能力足： 手臂是支承手腕的部件，設計時不僅要考慮抓取物體的重量或攜帶工具的重量，還要考慮運動時的動載荷及轉動慣性。 2剛度高：為了防止臂部在運動過程中產生過大的變形，手臂的截面形狀要合理選擇。截面的彎曲剛度一般比圓截面大，空心管的彎曲剛度和扭轉剛度都比實心軸大得多。 工字鋼（GB706-88）：1、工字鋼的型號與高度尺寸h有關，如：10號工字鋼即指其高度尺寸為100mm。2、其它參數如截面積、單位長度的理論質量、截面靜力矩等可查相應的設計手冊。3、工字鋼的長度按長度系列購買。如：519m。 槽鋼（GB707-88）1、槽鋼的型號與高度尺寸h有關，如：1

2、0號槽鋼即指其高度尺為100mm。2、其它參數如截面積、單位長度的理論質量、截面靜力矩等可查相應的設計手冊。 3、導向性能好，定位精度高：為防止手臂在直線運動中，沿運動軸線發(fā)生相對轉動，應設置導向裝置。同時要采用一定形式的緩沖措施。 4重量輕、轉動慣量?。簽樘岣邫C器人的運動速度，要盡量減少臂部運動部分的重量，以減少整個手臂對回轉軸的轉動慣量。 5合理設計與腕部和機身的連接部位：臂部的安裝形式和位置不僅關系到機器人的強度、剛度和承載能力，而且還直接影響到機器人的外觀。 二、機械臂的運動形式 1直角坐標型：臂部由三個相互正交的移動副組成。帶動腕部分別沿X、Y、Z三個坐標軸的方向作直線移動。結構簡單

3、，運動位置精度高。但所占空間較大，工作范圍相對較小。 2圓柱坐標型：臂部由一個轉動副和兩個移動副組成。相對來說，所占空間較小，工作范圍較大，應用較廣泛。 3關節(jié)型：由動力型旋轉關節(jié)和前、下兩臂組成。關節(jié)型機器人以臂部各相鄰部件的相對角位移為運動坐標。動作靈活，所占空間小，工作范圍大，能在狹窄空間內饒過各種障礙物。 4極坐標型：臂部由兩個轉動副和一個移動副組成。產生沿手臂軸X的直線移動，繞基座軸Y的轉動和繞關節(jié)軸Z的擺動。其手臂可作繞Z軸的俯仰運動，能抓取地面上的物體。 三、典型機械臂結構 1手臂直線運動機構常見方式： 行程小時：采用油缸或汽缸直接驅動；當行程較大時：可采用或汽缸驅動齒條傳動的倍

4、增機構或采用步進電機或伺服電機驅動，并通過絲桿螺母來轉換為直線運動。典型結構：油缸驅動的手臂結構電機驅動的絲桿螺母結構 油缸齒條機構圖例： 油缸驅動的手臂伸縮運動結構圖例：特點：工作行程長，抓重大，適合于抓舉工件形狀不規(guī)則、有偏轉力矩的場合。 電機驅動絲桿螺母直線運動結構圖例： 2手臂的回轉運動機構 常見方式： 常見的有齒輪傳動機構，鏈輪傳動機構，活塞及連桿傳動機構等。 曲柄滑塊：假設滑塊是主動件，當滑塊沿一定的導軌移動時，可以推動曲柄做擺動或圓周運動。 典型機構： 液壓缸連桿回轉：齒輪驅動回轉： 平面四桿機構圖例： 平面四桿機構雙曲柄機構雙搖桿機構 平面四桿機構演變圖例：曲柄滑塊機構 雙臂機

5、器人手臂結構圖例：1鉸接活塞缸2連桿3手臂 4支承架運動特點：手臂關節(jié)的回轉運動是通過液壓缸-連桿機構實現?？刂苹钊男谐叹涂刂屏耸直蹟[角的大小。 齒輪驅動回轉機構圖例： 3關節(jié)型機械臂的結構（1）存在的運動型式： 機身的旋轉運動；肩關節(jié)和肘關節(jié)的擺動；腕關節(jié)的俯仰和旋轉運動；各運動的協(xié)調： 稱為5軸關節(jié)型機器人。 五軸關節(jié)型機器人手臂運動圖例（1）： 腰轉肩轉肘轉俯仰偏轉腰轉姿態(tài) 五軸關節(jié)型機器人手臂運動圖例（2）：肩關節(jié)、肘關節(jié)與手腕的協(xié)調 3關節(jié)型機械臂的結構（2）各運動的實現： 腕部的旋轉：電機M5減速器R5鏈輪副C5錐齒輪副G5旋轉運動n5腕部俯仰：電機M4減速器R4鏈輪副C4俯仰運

6、動n4肘關節(jié)擺動：電機M3兩級同步帶傳動B3、B3減速器R3肘關節(jié)擺動n 3肩關節(jié)的擺動：電機M2同步帶傳動B2減速器R2肩關節(jié)擺動n2 關節(jié)型機器人傳動 系統(tǒng)圖： 腕部旋轉局部圖例：n電機M5減速器R5鏈輪 副C5錐齒輪副G5旋轉運動n5 腕部俯仰局部圖例：n電機M4減速器R4鏈輪副C4俯仰運動n4 肩關節(jié)局部圖例： n電機M2同步帶傳動B2減速器R2肩關節(jié)擺動n2 四、機械臂的控制 1、伺服系統(tǒng)的分類：液壓伺服系統(tǒng)：機械臂各關節(jié)的運動通常由液壓伺服閥控制液壓缸實現。電動伺服系統(tǒng)：機械臂各關節(jié)的運動通常由步進電機或直流電機驅動。 肘關節(jié)局部圖例：n電機M3兩級同步帶傳動B3、B3減速器R3肘關節(jié)擺動n3 伺服直線液壓缸圖例： 電動伺服控制系統(tǒng)圖例：