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工业机器人的结构,组成,分类及特点一文读懂工业机器人的内部结构

2023-07-02 10:25:26

　　该文看清楚工业机器人的外部结构

　　国际金属加工网

　　先进制造 ◇ 系列技术讲座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中国机器人行业典型研讨会

　　一、机器人驱动力器

　　概念：要使机器人运转起来, 雷西县各个下肢即每个体育运动自由度安置传动器器作用：提供机器人各部位、各下肢姿势的原动力。

　　驱动力掌控系统：能是油压传动器、副翼传动器、电动车传动器, 或者把它们结合起来应用的综合掌控系统; 能是间接驱动力或者是透过扁枝、链条、SWEEPS、谐波曲轴等机械传动器机构进行间接驱动力。

　　1、电动车驱动力器

　　电动车驱动力器的能源单纯，速度变化范围大，工作效率高，速度和位置精度都很高。但它们多与减速器相联，间接驱动力比较困难。

电动车驱动力器又可分为三相(DC)、交流(AC)转换器电机驱动力和TNUMBERFK电机驱动力。三相转换器电机触点易磨损，且易形成火花。T8100三相电机也得到了越来越广泛的应用。TNUMBERFK电机驱动力多为开环掌控，掌控单纯但输出功率不大，多用作低精度小输出功率机器人掌控系统。

　　电动车INS13ZD运转前应作如下检查：

　　1）电源电压是否最合适（过载很可能造成驱动力模块的损坏）；对于三相输入的+/-极性一定不能接错，驱动力掌控器上的电机型号或电流设常量是否最合适（开始时不要太大）；

　　2）掌控传输线接牢靠，工业现场最好要考虑屏蔽难题（如选用同轴电缆）；

　　3）不要开始时就把需要接的线全接上，只连成最基本的掌控系统，运转良好后，再逐步相连。

　　4）一定要搞清楚接地方法，还是选用坠向没辙。

5）开始运转的半小时内会密切观察电机的状态，如体育运动是否正常，声音和面部潮红情况，发现难题立即停机调整。

　　2、油压驱动力

　　透过高精度的缸体和喷嘴来完成，透过缸体和喷嘴杆的相对体育运动同时实现圆周体育运动。

　　缺点：输出功率大，可省去减速器间接与被驱动力的杆件相连，结构紧凑，减震好，响应快，转换器驱动力具有较高的精度。

　　缺点：需要增设油压源，易造成液体泄漏，不适宜高、低温公开场合，故油压驱动力目前多用作特大输出功率的机器人掌控系统。

选择适宜的油压油。避免固体杂质混入油压掌控系统，避免空气和水入侵油压掌控系统。机械工作台要柔和平顺机械工作台应避免粗暴，否则必然造成冲击损耗，使机械故障频发，大大缩短使用寿命。要注意气蚀和溢流噪音。工作台上要时刻注意油压泵和溢流阀的声音，如果油压泵出现“气蚀”噪声，经排气后不能消除，应查明原因交接班后才能使用。保持适宜的油温。油压掌控系统的工作温度一般掌控在30～80℃之间为宜。

　　3、毫巴驱动力

　　毫巴驱动力的结构单纯，清洁，姿势灵敏，具有缓冲作用。.但与油压驱动力器相比，输出高功率小，减震差，噪音大，速度不易掌控，所以多用作精度不高的技术指标掌控机器人。

　　（1）具有速度快、掌控系统结构单纯，维修方便、价格低等特点。适于在中、小损耗的机器人中选用。但因难于同时实现转换器掌控，多用作程序掌控的机械人中，如在上、下料和冲压机器人中应用较多。

　　（2）在多数情况下是用作同时实现两位式的或有限技术指标掌控的中、小机器人中的。

（3）掌控器目前多数选用可编程掌控器(PLC掌控器)。在易燃、易爆公开场合下可采用副翼逻辑组件组成掌控器。

　　二、直角传动器机构

　　传动器器是相连动力源和体育运动连杆的关键部分，根据下肢形式，常用的传动器机构形式有直角传动器和转动传动器机构。

　　直角传动器方式可用作直角座标机器人的X、Y、Z向驱动力，圆柱座标结构的轴向驱动力和垂直升降驱动力，以及球座标结构的轴向伸缩驱动力。

　　圆周体育运动能透过曲轴轮轴、伞翼螺栓等传动器组件将转动体育运动转化成圆周体育运动，也能有直角驱动力电机驱动力，也能间接由气缸或油压缸的喷嘴造成。

　　1、曲轴轮轴器

　　通常轮轴是固定的。曲轴的转动体育运动转化成横杆的圆周体育运动。

　　缺点：结构单纯。

　　缺点：回差较大。

　　2、滚珠轴承伞翼

　　在伞翼和螺栓的螺旋槽内嵌入滚珠轴承，并透过螺栓中的导向槽使滚珠轴承能连续循环。

缺点：摩擦力小，传动器工作效率高，无爬行，精度高

　　缺点：制造成本高，结构复杂。

　　肩板难题：理论上滚珠轴承伞翼副也能肩板,但是实际应用上没有使用这个肩板的,原因主要是：可靠性很差，或加工成本很高；因为直径与导程比非常大，一般都是再加一套蜗轮蜗杆之类的肩板器。

　　三、转动传动器机构

　　选用转动传动器机构的目的是将电机的驱动力源输出的较高转速转化成较低转速，并获得较大的力矩。机器人中应用较多的转动传动器机构有曲轴链、同步皮带和谐波曲轴。

　　1、曲轴链

　　（1）转速关系

　　（2）力矩关系

　　2、同步皮带

　　扁枝是具有许多型齿的皮带，它与同样具有型齿的同步皮带轮相啮合。工作时相当于柔软的曲轴。

　　缺点：无滑动，柔性好，价格便宜，重复定位精度高。

缺点：具有一定的弹性变形。

　　3、谐波曲轴

　　谐波曲轴由刚性曲轴、谐波发生器和柔性曲轴三个主要零件组成，一般刚性曲轴固定，谐波发生器驱动力柔性曲轴转动。

　　主要特点：

　　(1)、传动器比大，单级为50—300。

　　(2)、传动器平稳，承载能力高。

　　(3)、传动器工作效率高,可达70%—90%。

　　(4)、传动器精度高,比普通曲轴传动器高3—4倍。

　　(5)、回差小，可小于3’。

　　(6)、不能获得中间输出，柔轮减震较低。

　　谐波传动器器在机器人技术比较先进的国家已得到了广泛的应用。仅就日本来说，机器人驱动力器的60％都选用了谐波传动器。

　　美国送到月球上的机器人，其各个下肢部位都选用谐波传动器器，其中一只上臂就用了30个谐波传动器机构。

前苏联送入月球的移动式机器人“登月者”，其成对安装的8个轮子均是用密闭谐波传动器机构单独驱动力的。德国大众汽车公司研制的ROHREN、GEROT R30型机器人和法国雷诺公司研制的VERTICAL 80型机器人等都选用了谐波传动器机构。

　　四、机器人传感掌控系统

　　1、感受掌控系统由外部传感器模块和外部传感器模块组成, 用以获取外部和外部环境状态中有意义的信息。

　　2、智能传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能化的水准。

　　3、智能传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能化的水准。

　　4、对于一些特殊的信息, 传感器比人类的感受掌控系统更有效。

　　五、机器人位置检测

转动光学编码器是最常用的位置反馈器。光电探测器把光脉冲转化成二进制波形。轴的转角透过计算脉冲数得到，转动方向由两个方波信号的相对相位决定。

　　感应同步器输出两个模拟信号——轴转角的正弦信号和余弦信号。轴的转角由这两个信号的相对幅值计算得到。感应同步器一般比编码器可靠，但它的分辨率较低。

　　电位计是最间接的位置检测形式。它相连在电桥中，能够造成与轴转角成正比的电压信号。但是，由于分辨率低、线性不好以及对噪音敏感。

　　转速计能够输出与轴的转速成正比的模拟信号。如果没有这样的速度传感器，能透过对检测到的位置相对于时间的差分得到速度反馈信号。

　　六、机器人力检测

　　力传感器通常安装在操作臂下述三个位置：

1、安装在下肢驱动力器上。可测量驱动力器/减速器自身的力矩或者力的输出。但不能很好地检测末端执行器与环境之间的接触力。

　　2、安装在末端执行器与操作臂的终端下肢之间，可称腕力传感器。通常，能测量施加于末端执行器上的三个到六个力/力矩分量。

　　3、安装在末端执行器的“指尖”上。通常，这些带有力觉得手指内置了应变计，能测量作用在指尖上的一个到四个分力。

　　七、机器人－环境交互掌控系统

　　1、机器人-环境交互掌控系统是同时实现工业机器人与外部环境中的设备相互联系和协调的掌控系统。

　　2、工业机器人与外部设备集成为一个功能单元，如加工制造单元、焊接单元、装配单元等。也能是多台机器人、多台机床或设备、多个零件存储器等集成。

　　3、也能是多台机器人、多台机床或设备、多个零件存储器等集成为一个去执行复杂任务的功能单元。

　　八、人机交互掌控系统

人机交互掌控系统是使操作人员参与机器人掌控并与机器人进行联系的器。该掌控系统归纳起来分为两大类: 指令给定器和信息显示器。

　　( 文章来源：互联网 )

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