第六講轉動關節和移動關節演示文稿第一頁，共三十八頁。優選第六講轉動關節和移動關節第二頁，共三十八頁。一、關節

第三頁，共三十八頁。1．定義

機器人中聯結運動部分的機構稱為關節。第四頁，共三十八頁。2．分類

按照關節的運動方式不同，關節分為轉動關節和移動關節。轉動關節實現兩個部件之間的相對回旋運動；移動關節實現兩個部件之間的相對直線運動。第五頁，共三十八頁。二、轉動關節

第六頁，共三十八頁。1．作用

轉動關節既用于聯接各運動機構，又傳遞各機構間的回轉運動（或擺動）。對于機器人而言，主要用于基座與臂部、臂部之間、臂部和手腕等之間的有相對運動要求的聯接部件上。第七頁，共三十八頁。2．組成：

回轉關節由驅動機構、回轉軸和軸承組成。

第八頁，共三十八頁。3．常見結構形式（1）

驅動機構和回轉軸同軸式：

屬于直接驅動回轉軸，有較高的定位精度。為了減輕重量，要求選擇小型減速器并增加臂部的剛性。適用于水平多關節型機器人。驅動機構與回轉軸正交式：重量大的減速機構安裝在基座上，通過臂部內的齒輪、鏈條來傳遞運動。適用于要求臂部結構緊湊的場合。第九頁，共三十八頁。轉動關節結構示例（1）同軸式正交式第十頁，共三十八頁。3．常見結構形式（2）

外部驅動機構驅動臂部的形式：適合于傳遞大扭矩的回轉運動，采用的傳動機構有滾珠絲桿、液壓缸和汽缸。驅動電機安裝在關節內部的形式：這種方式亦稱為直接驅動方式。第十一頁，共三十八頁。轉動關節結構示例（2）：外部驅動直接驅動第十二頁，共三十八頁。4．機器人用軸承（1）

薄壁四點接觸球軸承：

相當于兩套單列角接觸球軸承，能夠承受雙向推力載荷。從截面上看，其內外滾道的輪廓均由兩段半徑相同的圓弧相交而成，每段圓弧與鋼球的接觸角都是30°。這種軸承除能承受軸向、徑向載荷外，還能承受傾覆力矩，特別適合于受力狀態復雜而空間位置和質量又受到限制的情況。第十三頁，共三十八頁。角接觸球軸承：單個使用時只能承受一個方向的軸向載荷，同時還能夠承受一定的徑向載荷。這種軸承必須在承受軸向載荷的狀態下使用，通常成對安裝使用。當面對面或背對背安裝時，可以承受徑向載荷和雙向軸向載荷。當串聯安裝時，只能承受很大的單向軸向載荷。第十四頁，共三十八頁。角接觸球軸承示例：瑣口在外圈瑣口在內圈瑣口在外圈背靠背瑣口在外圈面對面瑣口在外圈串聯第十五頁，共三十八頁。薄壁四點接觸球軸承圖例：第十六頁，共三十八頁。4．機器人用軸承（2）薄壁交叉滾子軸承：

這種軸承相當于由兩套推力圓錐滾子軸承組合而成，滾子呈交叉垂直排列，內圈有兩個相互垂直的滾道，外圈為雙半外圈。能夠承受軸向、徑向和力矩聯合載荷，并具有更高的剛度。第十七頁，共三十八頁。圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承必須在承受軸向載荷的狀態下使用，可以采用面對面或背對背的方式成對使用。有較大的徑向和軸向承載能力。第十八頁，共三十八頁。圓錐滾子軸承圖例：基本型面對面安裝背對背安裝第十九頁，共三十八頁。薄壁交叉滾子軸承圖例：第二十頁，共三十八頁。三、移動關節

第二十一頁，共三十八頁。1．構成

移動關節由直線運動機構和在整個運動范圍內起直線導向作用的直線導軌部分組成。

第二十二頁，共三十八頁。2．對導軌的要求

導軌副之間間隙小，而且可調，并能消除間隙。

在垂直方向上具有足夠的剛度。摩擦系數小且不隨速度變化等。第二十三頁，共三十八頁。3．導軌副常見形式

滑動導軌滾動導軌靜壓導軌磁性懸浮導軌

由于機器人在速度和精度方面要求高，一般采用結構緊湊且價格低廉的滾動導軌。第二十四頁，共三十八頁。直線導軌種類示例：滑動導軌滾動導軌靜壓導軌磁懸浮導軌第二十五頁，共三十八頁。

4．機器人用典型滾動導軌結構簡介

直線運動球軸承：

由外圈、保持架和在外圈和軸之間的幾列鋼球組成。外圈相對軸作往復直線運動，而鋼球借助保持架通道引導循環，在外滾道中往復滾動。直線滾動導軌：由導軌體、滑塊、滾珠、保持器和端蓋組成。導軌固定在不運動的部件上，滑塊固定在運動部件上。

第二十六頁，共三十八頁。直線運動球軸承圖例（1）：第二十七頁，共三十八頁。直線運動球軸承圖例（2）：第二十八頁，共三十八頁。直線滾動導軌示例：第二十九頁，共三十八頁。四、傳動件的定位

第三十頁，共三十八頁。1．電氣開關定位

定位原理：

電氣開關定位是利用電氣開關（有觸點或無觸點）作行程檢測元件，當機械手運行到定位點時，行程開關發出信號，切斷動力源或接通制動器，從而使機械手獲得定位。分類：液壓驅動機械手需定位時：機械手運行至定位點，行程開關發出信號，電磁換向閥關閉油路實現定位。電機驅動機械手需定位時：機械手運行至定位點，行程開關發出信號，電氣系統激勵電磁制動器進行制動而定位。第三十一頁，共三十八頁。2．機械擋塊定位

是在行程終點設置機械擋塊，當機械手減速運動至終點時，緊靠擋塊而定位。

第三十二頁，共三十八頁。3．伺服定位系統

前面兩種定位方法只適用于兩點或多點定位，而在任意點定位時，要使用伺服定位系統。它可以根據輸入指令的變化控制位移，獲得良好的運動特性。不僅適用于點位控制，也適合于連續軌跡控制。

第三十三頁，共三十八頁。五、傳動件的消隙

第三十四頁，共三十八頁。1、需要消隙的理由傳動機構存在的間隙，稱為側隙。傳動間隙的存在，影響著機器人的重復定位精度和平穩性；對機器人控制系統而言，傳動間隙導致顯著的非線性變化、振動和不穩定性。第三十五頁，共三十八頁。2、產生間隙