2.4-转动关节和移动关节优秀PPT.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,转动关节和移动关节,1,引言,机器人是运动的，各个部位都需要能源和动力，设计和选择良好的传动部件是非常重要的。这涉及到,关节形式的确定,、,传动方式,的选择、,传动部件的定位,和,消隙,等多个方面。,2,一、关节,3,1,定义：,机器人中联结运动部分的机构称为,关节,。,4,2,分类：,按照关节的运动方式不同，关节分为,转动关节,和,移动关节,。,转动关节实现两个部件之间的相对,回旋运动,；移动关节实现两个部件之间的相对,直线运动,。,5,二、转动关节,6,1,作用：,转动关节,既用于,联接,各运动机构，又,传递,各机构间的回转运动（或摆动）。,对于机器人而言,，主要用于基座与臂部、臂部之间、臂部和手腕等之间的有相对运动要求的联接部件上。,7,2,组成：,回转关节由,驱动机构,、,回转轴,和,轴承,组成。,8,3,常见结构形式（1）：,驱动机构和回转轴,同轴式,：,属于直接驱动回转轴，有较高的定位精度。为了减轻重量，要求选择,小型减速器并增加臂部的刚性,。适用于水平多关节型机器人。,驱动机构与回转轴正交式,：,重量大的减速机构安装在基座上，通过臂部内的齿轮、链条来传递运动。适用于,要求臂部结构紧凑的场合,。,9,转动关节结构示例（1）：,同轴式,正交式,10,正交与同轴关节,11,12,3,常见结构形式（2）：,外部驱动机构驱动臂部的,形式,：,适合于传递大扭矩的回转运动，采用的传动机构有滚珠丝杆、液压缸和汽缸。,驱动电机安装在关节内部的形式：,这种方式亦称为直接驱动方式。,13,转动关节结构示例（2）：,外部驱动,直接驱动,14,2,关节驱动方式（1）：,分为直接驱动和间接驱动两种方式。,直接驱动：,直接驱动的机器人也叫,DDR,（,Direct drive robot,），,一般指驱动,电机通过机械接口直接与关节连接,（例如步进电机、伺服电机驱动式）。,特点,驱动电机和关节之间没有速度和转矩的转换。,A,机械传动精度高；,B,振动小，结构刚性好；,C,结构紧凑，可靠性高；,D,电机的重量会增加转动负担。,15,关节直接驱动图例：,16,力矩电机,17,力矩电机,18,2,关节驱动方式（2）：,间接驱动方式：,大部分机器人是间接驱动方式。由于驱动器的输出转矩大大小于驱动关节所要求的转矩，所以必须使用减速器。,间接驱动特点：,可以获得一个比较大的力矩；,可以减轻关节的负担；,可以把电机作为一个平衡质量；,增加了传动误差；,结构庞大。,19,关节机器人,核心部件,-rv,减速,20,机器人关节,21,4,机器人用轴承（1）：,薄壁四点接触球轴承：,相当于两套单列角接触,球轴承,，能够承受双向推力载荷,。从截面上看，其内外滚道的轮廓均由两段半径相同的圆弧相交而成，每段圆弧与钢球的接触角都是,30,。这种轴承除能承受轴向、径向载荷外，还能承受倾覆力矩，特别适合于受力状态复杂而空间位置和质量又受到限制的情况。,22,角接触球轴承：,单个使用时只能,承受一个方向的轴向载荷,，同时还能够承受一定的径向,载荷,。,这种轴承必须在承受轴向载荷的状态下使用，,通常成对安装使用,。,当,面对面,或,背对背,安装时，可以承受径向载荷和双向轴向载荷。,当串联安装时,，只能承受很大的单向轴向载荷。,23,角接触球轴承示例：,琐口在外圈,琐口在内圈,琐口在外,圈背靠背,琐口在外,圈面对面,琐口在外,圈串联,24,机器人用轴承（2）：,薄壁交叉滚子轴承：,这种轴承相当于,由两套推力,圆锥,滚子轴承组合而成,，滚子呈交叉垂直排列，内圈有两个相互垂直的滚道，外圈为双半外圈。能够承受轴向、径向和力矩联合载荷，并具有更高的刚度。,25,圆锥滚子轴承：,圆锥滚子,轴承,必须在承受轴向载荷的状态下使用,，可以采用面对面或背对背的方式成对使用。,有较大的,径向和轴向,承载能力。,26,圆锥滚子轴承图例：,基本型,面对面安装,背对背安装,27,三、移动关节,28,1,构成：,移动关节由,直线运动机构,和在整个运动范围内起直线导向作用的,直线导轨,部分组成。,29,2,对导轨的要求：,导轨副之间,间隙小,且可调，并能消除间隙。,在垂直方向上具有足够的,刚度,。,摩擦系数小,且不随速度变化等。,30,3,导轨副常见形式：,滑动导轨,滚动导轨,静压导轨,磁性悬浮导轨,由于机器人在速度和精度方面要求高，一般采用结构紧凑且价格低廉的滚动导轨。,31,直线导轨种类示例：,滑动导轨,滚动导轨,静压导轨,磁悬浮导轨,32,4,机器人用典型滚动导轨结构简介,：,直线运动球,轴承,：,由外圈、保持架和在外圈和轴之间的几列钢球组成。外圈相对轴作往复直线运动，而钢球借助保持架通道引导循环，在外滚道中往复滚动。,直线滚动,导轨,：,由导轨体、滑块、滚珠、保持器和端盖组成。导轨固定在不运动的部件上，滑块固定在运动部件上。,33,直线滚动导轨,示例：,34,四、传动件的定位,35,1,电气开关定位：,定位原理：,电气开关定位是利用电气开关（有触点或无触点）作行程检测元件，当机械手运行到定位点时，行程开关发出信号，切断动力源或接通制动器，从而使机械手获得定位。,分类：,液压驱动机械手需定位时：,机械手运行至定位点，行程开关发出信号，电磁换向阀关闭油路实现定位。,电机驱动机械手需定位时：,机械手运行至定位点，行程开关发出信号，电气系统激励电磁制动器进行制动而定位。,36,2,机械挡块定位：,是在行程终点设置机械挡块，当机械手减速运动至终点时，,紧靠挡块而定位,。,37,插销定位结构示例：,38,3,伺服定位系统：,前面两种定位方法只适用于两点或多点定位，而在任意点定位时，要使用伺服定位系统。,它可以根据输入指令的变化控制位移，获得良好的运动特性,。不仅适用于点位控制，也适合于连续轨迹控制。,39,五、传动件的消隙,40,1、需要消隙的理由,传动机构存在的间隙，称为,侧隙,。,传动间隙的存在，影响着机器人的重复定位精度和平稳性；对机器人控制系统而言，传动间隙导致显著的非线性变化、振动和不稳定性。,41,2、产生间隙的原因：,由于制造和装配误差所产生的间隙；,为适应热膨胀而特意留出的间隙。,42,3、消隙的措施：,提高制造和装配精度；,设计可调整传动间隙的机构；,设置弹性补偿零件。,43,偏心套调整法图例：,44,45,双片薄齿轮错齿调整法,垫片错齿调整,轴向压簧错齿调整,1,、,2-,薄片齿轮；,3-,宽齿轮；,4-,垫片,1,、,2-,薄片齿轮；,3-,宽齿轮；,4-,调整螺母；,5-,弹簧,提高关键零件的装配精度以保证整体精度,