1、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(yndng)時的動載荷及轉動慣性。第1頁/共37頁第一頁，共38頁。2剛度(n d)高 為了防止臂部在運動過程(guchng)中產生過大的變形，手臂的截面形狀要合理選擇。工字型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。 第2頁/共37頁第二頁，共38頁。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(lln)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

2、購買。如：519m。第3頁/共37頁第三頁，共38頁。槽鋼(co n)（GB707-88）1、槽鋼的型號與高度尺寸h有關，如：10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(shj)手冊。3、鋼結構第4頁/共37頁第四頁，共38頁。3、導向(do xin)性能好，定位精度高 為防止手臂在直線運動中，沿運動軸線發生相對轉動，應設置(shzh)導向裝置。同時要采用一定形式的緩沖措施。第5頁/共37頁第五頁，共38頁。4重量輕、轉動慣量小 為提高機器人的運動速度，要盡量減少臂部運動部分的重量，以減少整個手臂(shu b)對回轉軸的轉動慣量。第

3、6頁/共37頁第六頁，共38頁。5合理設計與腕部和機身(j shn)的連接部位 臂部的安裝形式和位置(wi zhi)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。第7頁/共37頁第七頁，共38頁。二、機械臂的運動(yndng)形式第8頁/共37頁第八頁，共38頁。1直角坐標(zh jio zu bio)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(zhxin)移動。結構簡單，運動位置精度高。但所占空間較大，工作范圍相對較小。第9頁/共37頁第九頁，共38頁。2圓柱(yunzh)坐標型 臂部由一個轉動副和兩個(lin )移動副組成。相

4、對來說，所占空間較小，工作范圍較大，應用較廣泛。第10頁/共37頁第十頁，共38頁。3關節(gunji)型 由動力型旋轉關節和前、下兩臂組成。關節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(gngzu)范圍大，能在狹窄空間內饒過各種障礙物。第11頁/共37頁第十一頁，共38頁。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的轉動和繞關節軸Z的擺動 。 其 手 臂 可 作繞Z軸的俯仰運動(yndng)，能抓取地面上的物體。第12頁/共37頁第十二頁，共38頁。三、典型機械(jxi)

5、臂結構第13頁/共37頁第十三頁，共38頁。1手臂(shu b)直線運動機構 常見方式： 行程小時：采用油缸或氣缸直接驅動； 當行程較大時：可采用油缸或氣缸驅動齒條傳動的倍增機構或采用步進電機(dinj)或伺服電機(dinj)驅動，并通過絲桿螺母來轉換為直線運動。 典型結構： 油缸驅動的手臂伸縮運動結構 電機(dinj)驅動的絲桿螺母直線運動結構 第14頁/共37頁第十四頁，共38頁。油缸齒條(ch tio)機構圖例：第15頁/共37頁第十五頁，共38頁。油缸驅動(q dn)的手臂伸縮運動結構圖例：四根導向柱的臂部伸縮機構： 手臂的垂直伸縮運動由油缸3驅動。特點：工作行程長，抓重大，適合于抓舉

6、工件形狀不規則、有偏轉(pinzhun)力矩的場合。1手部 2夾緊缸；3油缸；4導向(do xin)柱；5運行架；6行走車輪；7軌道；8支座 第16頁/共37頁第十六頁，共38頁。電機(dinj)驅動絲桿螺母直線運動結構圖例：第17頁/共37頁第十七頁，共38頁。2手臂的回轉運動(yndng)機構 常見方式(fngsh)： 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。 曲柄滑塊機構： 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： 液壓缸連桿回轉機構： 齒輪驅動回轉機構： 第18頁/共37頁第十八頁，共38頁。平面(pngmin)四桿機構圖

7、例：平面(pngmin)四桿機構雙曲柄(qbng)機構雙搖桿機構第19頁/共37頁第十九頁，共38頁。平面(pngmin)四桿機構演變圖例：曲柄(qbng)滑塊機構 平面四桿機構的的演變不僅要滿足運動方面的要求，而且(r qi)要滿足受力和結構上的要求。第20頁/共37頁第二十頁，共38頁。雙臂機器人手臂(shu b)結構圖例：1鉸接活塞缸2連桿3手臂(shu b)4支承架運動特點：手臂關節的回轉運動是通過液壓缸-連桿機構實現(shxin)。控制活塞的行程就控制了手臂擺角的大小。第21頁/共37頁第二十一頁，共38頁。齒輪(chln)驅動回轉機構圖例：第22頁/共37頁第二十二頁，共38頁。3

8、關節(gunji)型機械臂的結構（1） 存在的運動型式： 機身的旋轉(xunzhun)運動； 肩關節和肘關節的擺動； 腕關節的俯仰和旋轉(xunzhun)運動； 各運動的協調： 稱為5軸關節型機器人。 第23頁/共37頁第二十三頁，共38頁。五軸關節(gunji)型機器人手臂運動圖例（1）：腰轉肩轉肘轉俯仰(fyng)偏轉(pinzhun)腰轉姿態第24頁/共37頁第二十四頁，共38頁。五軸關節(gunji)型機器人手臂運動圖例（2）：肩關節、肘關節與手腕(shuwn)的協調第25頁/共37頁第二十五頁，共38頁。3關節(gunji)型機械臂的結構（2） 各運動的實現： 腕部的旋轉(xunzh

9、un)： 電機M5減速器R5鏈輪副C5錐齒輪副G5旋轉(xunzhun)運動n5 腕部俯仰： 電機M4減速器R4鏈輪副C4俯仰運動n4 肘關節擺動： 電機M3兩級同步帶傳動B3、B3減速器R3肘關節擺動n3 肩關節的擺動： 電機M2同步帶傳動B2減速器R2肩關節擺動n2第26頁/共37頁第二十六頁，共38頁。關節(gunji)型機器人傳動 系統圖：第27頁/共37頁第二十七頁，共38頁。關節(gunji)型機器人腕部旋轉局部圖：n電機M5減速器R5鏈輪 副C5錐齒輪副G5旋轉(xunzhun)運動n5第28頁/共37頁第二十八頁，共38頁。關節型機器人腕部俯仰(fyng)局部圖：n電機M4減速

10、器R4鏈輪副C4俯仰(fyng)運動n4第29頁/共37頁第二十九頁，共38頁。關節(gunji)型機器人肘關節(gunji)局部圖：n電機M3兩級同步帶傳動(chundng)B3、B3減速器R3肘關節擺動n3第30頁/共37頁第三十頁，共38頁。關節(gunji)型機器人肩關節(gunji)局部圖例：n電機(dinj)M2同步帶傳動B2減速器R2肩關節擺動n2第31頁/共37頁第三十一頁，共38頁。四、機械(jxi)臂的控制第32頁/共37頁第三十二頁，共38頁。1、伺服系統的分類(fn li) 液壓伺服系統 機械臂各關節的運動通常由液壓伺服閥控制(kngzh)液壓缸實現。 電動伺服系統 機

11、械臂各關節的運動通常由步進電機或直流電機驅動。第33頁/共37頁第三十三頁，共38頁。伺服直線(zhxin)液壓缸圖例：第34頁/共37頁第三十四頁，共38頁。電動伺服控制系統(kn zh x tn)圖例：第35頁/共37頁第三十五頁，共38頁。作業(zuy)：1、設計三種機器人小臂相對于大臂的直線運動方案，動力源為電機驅動，用示意圖表達。2、畫出型號為20a的工字鋼的截面形狀，并標注(bio zh)出有關幾何參數。3、解釋液壓伺服系統和電動伺服系統的組成及工作原理。第36頁/共37頁第三十六頁，共38頁。謝謝您的觀看(gunkn)！第37頁/共37頁第三十七頁，共38頁。NoImage內容(nirng)總結1承載能力足。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。