第2章工业机器人的机械结构.ppt

第2章 工业机器人的机械结构教学目标工业机器人技术与应用1.熟悉工业机器人的常见技术指标2.掌握工业机器人的机械结构及各部分的功能3.正确分析工业机器人的传动机构及传动路线目录页 PAGE OF CONTENT2.1工业机器人机身结构2.2工业机器人臂部结构2.3工业机器人腕部结构2.4工业机器人手部结构2.5工业机器人驱动与传动工业机器人机身结构2.1工工业业机机器器人人机机身身是是直直接接连连接接、支支承承和和传传动动手手臂臂及及行行走走机机构构的的部部件件。它它是是由由臂臂部部运运动动（升升降降、平平移移、回回转转和和俯俯仰仰）机机构构及及有有关关的的导导向向装装置置、支支撑撑件件等等组成。组成。1回转与升降型机身结构回转与升降型机身结构回转与升降型机身结构主要由实现臂部的回转与升降型机身结构主要由实现臂部的回转回转和和升降升降运动的机构组成。运动的机构组成。工业机器人机身结构2.12回转与俯仰型机身机构回转与俯仰型机身机构回回转转与与俯俯仰仰型型机机器器人人的的机机身身主主要要由由实实现现手手臂臂左左右右回回转转和和上上下下俯俯仰仰运运动动的的部部件组成，它用手臂的俯仰运动部件代替手臂的升降运动部件。件组成，它用手臂的俯仰运动部件代替手臂的升降运动部件。手臂俯仰驱动缸安置示意图工业机器人机身结构2.13直移型机身结构直移型机身结构直直移移型型机机器器人人多多为为悬悬挂挂式式的的，其其机机身身实实际际上上就就是是悬悬挂挂手手臂臂的的横横梁梁。为为使使手手臂能沿横梁平移，除了要有驱动和传动机构外，臂能沿横梁平移，除了要有驱动和传动机构外，导轨导轨是一个重要的构件。是一个重要的构件。4类人机器人型机身结构类人机器人型机身结构类类人人机机器器人人的的机机身身上上除除装装有有驱驱动动臂臂部部的的运运动动装装置置外外，还还应应装装有有驱驱动动腿腿部部运运动动的的装置和腰部关节。装置和腰部关节。工业机器人机身结构2.1工业机器人机身结构2.1没有手臂的双足机器人Cassie工业机器人臂部结构2.2手手臂臂部部件件（简简称称臂臂部部）是是机机器器人人的的主主要要执执行行部部件件，它它的的作作用用是是支支撑撑腕腕部部和和手手部部，并并带带动动它它们们在在空空间间运运动动，工工业业机机器器人人腕腕部部的的空空间间位位置置及及其其工工作作空空间间都与臂部的运动和臂部的参数有关都与臂部的运动和臂部的参数有关。一、机器人臂部的组成一、机器人臂部的组成机机器器人人的的手手臂臂主主要要包包括括臂臂杆杆以以及及与与其其伸伸缩缩、屈屈伸伸或或自自转转等等运运动动有有关关的的构构件件，如传动机构、驱动装置、导向定位装置、支撑联接和位置检测元件等。如传动机构、驱动装置、导向定位装置、支撑联接和位置检测元件等。根根据据臂臂部部的的运运动动和和布布局局、驱驱动动方方式式、传传动动和和导导向向装装置置的的不不同同可可分分为为：伸伸缩缩型型臂臂部部结结构构，转转动动伸伸缩缩型型臂臂部部结结构构，屈屈伸伸型型臂臂部部结结构构，其其他他专专用用的的机机械械传传动臂部结构动臂部结构。工业机器人臂部结构2.2二、机器人二、机器人机身和臂部的配置机身和臂部的配置机身和臂部的配置机身和臂部的配置形式基本上反映了机器人的总体布局。形式基本上反映了机器人的总体布局。1横梁式配置横梁式配置机机身身设设计计成成横横梁梁式式，用用于于悬悬挂挂手手臂臂部部件件通通常常分分为为单单臂臂悬悬挂挂式式和和双双臂臂悬悬挂挂式式两两种种。具具有有占占地地面面积积小小、能能有有效效利利用用空空间间、动动作作简简单直观等单直观等优点。优点。a）单臂悬挂式 b）双臂悬挂式工业机器人臂部结构2.2二、机器人二、机器人机身和臂部的配置机身和臂部的配置2立柱式配置立柱式配置立立柱柱式式机机器器人人多多采采用用回回转转型型、俯俯仰仰型型或或屈屈伸伸型型的的运运动动型型式式，是是一一种种常常见见的的配配置形式。通常分为置形式。通常分为单臂式和双臂式单臂式和双臂式两种。两种。具具有有占占地地面面积积小小而而工工作范围大的特点。作范围大的特点。a）单臂式 b）双臂式工业机器人臂部结构2.2二、机器人二、机器人机身和臂部的配置机身和臂部的配置3机座式配置机座式配置机机身身设设计计成成机机座座式式，这这种种机机器器人人可可以以是是独独立立的的、自自成成系系统统的的完完整整装装置置，可可以以随意安放和搬动。随意安放和搬动。a）单臂回转式 b）双臂回转式 c）多臂回转式工业机器人臂部结构2.2二、机器人二、机器人机身和臂部的配置机身和臂部的配置4屈伸式配置屈伸式配置屈伸式机器人的臂部由大小臂组成，大小臂间有相对运动，称为屈伸臂。屈伸式机器人的臂部由大小臂组成，大小臂间有相对运动，称为屈伸臂。a）平面屈伸式 b）立体屈伸式工业机器人臂部结构2.2三、机器人臂部机构三、机器人臂部机构机器人的手臂由机器人的手臂由大臂、小臂大臂、小臂（或多臂）构成。（或多臂）构成。1手臂直线运动机构手臂直线运动机构1手部 2夹紧缸 3油缸 4导向柱 5运行架 6行走车轮 7导轨 8支座机机器器人人手手臂臂的的伸伸缩缩、升升降降及及横横向向（或或纵纵向向）移移动动均均属属于于直直线线运运动动，而而实实现现手手臂臂往往复复直直线线活活塞塞和和连连杆杆机机构构等等运运动动的的机机构形式构形式较多。较多。工业机器人臂部结构2.2三、机器人臂部机构三、机器人臂部机构2臂部俯仰机构臂部俯仰机构1手部 2夹紧缸 3升降缸 4小臂 5、7摆动气缸 6大臂 8立柱机机器器人人手手臂臂的的俯俯仰仰运运动动一一般般采采用用活活塞塞（气气）缸缸与与连连杆杆机机构构联联用用来来实现。实现。铰接活塞缸实现手臂俯仰运动结构示意图 工业机器人臂部结构2.2三、机器人臂部机构三、机器人臂部机构3臂部回转与升降机构臂部回转与升降机构手手臂臂回回转转与与升升降降机机构构常常采采用用回回转转缸缸与与升升降降缸缸单单独独驱驱动动，适适用用于于升升降降行行程程短短而而回回转角度小于转角度小于360的情况，也有采用升降缸与气动马达的情况，也有采用升降缸与气动马达-锥齿轮传动的结构。锥齿轮传动的结构。工业机器人腕部结构2.3腕腕部部是是联联接接手手臂臂和和手手部部的的结结构构部部件件，它它的的主主要要作作用用是是确确定定手手部部的的作作业业方方向向。因因此它具有独立的自由度，以满足机器人手部完成复杂的此它具有独立的自由度，以满足机器人手部完成复杂的姿态调整姿态调整。要确定手部的作业方向，一般需要三个自由度，这三个回转方向为要确定手部的作业方向，一般需要三个自由度，这三个回转方向为：臂转臂转：指腕部绕：指腕部绕小臂轴线方向的旋转，也称作腕部旋转小臂轴线方向的旋转，也称作腕部旋转；腕腕摆摆：指指手手部部绕绕垂垂直直小小臂臂轴轴线线方方向向进进行行旋旋转转，腕腕摆摆分分为为俯俯仰仰和和偏偏转转，其中同时具有俯仰和偏转运动的称作其中同时具有俯仰和偏转运动的称作双腕摆双腕摆；手转手转：指：指手部绕自身的轴线方向手部绕自身的轴线方向旋转。旋转。工业机器人腕部结构2.3腕腕部部的的结结构构多多为为上上述述三三个个回回转转方方式式的的组组合合，组组合合的的方方式式可可以以有有多多种种形形式式，常常用用的腕部组合方式有的腕部组合方式有臂转臂转腕摆腕摆手转结构手转结构，臂转臂转双腕摆双腕摆手转结构手转结构等。等。腕部关节配置图a）臂转、腕摆、手转结构 b）臂转、双腕摆、手转结构工业机器人腕部结构2.3一、机器人一、机器人手腕的典型结构手腕的典型结构a）臂转R手腕 b）俯仰B手腕 c）偏转B手腕 d）T手腕1手腕的分类手腕的分类（1）单自由度手腕）单自由度手腕R关关节节：组组成成转转动动副副关关节节的的两两个个构构件件自自身身几几何何回回转转中中心心和和转转动动副副回回转转轴轴线线重重合合，多数情况下，手腕的关节轴线与手臂的纵轴线多数情况下，手腕的关节轴线与手臂的纵轴线共线。共线。B关关节节:组组成成转转动动副副关关节节的的两两个个构构件件自自身身几几何何回回转转中中心心和和转转动动副副回回转转轴轴线线垂垂直直，多数情况下，关节轴线与手臂及手的轴线相互多数情况下，关节轴线与手臂及手的轴线相互垂直。垂直。工业机器人腕部结构2.3一、机器人一、机器人手腕的典型结构手腕的典型结构二自由度手腕a）BR手腕 b）BB手腕 c）RR手腕1手腕的分类手腕的分类（2）二自由度手腕）二自由度手腕工业机器人腕部结构2.3一、机器人一、机器人手腕的典型结构手腕的典型结构1手腕的分类手腕的分类（3）3自由度手腕自由度手腕工业机器人腕部结构2.3一、机器人一、机器人手腕的典型结构手腕的典型结构2手腕的典型结构手腕的典型结构（1）单自由度回转运动手腕）单自由度回转运动手腕回转油缸直接驱动的单自由度腕部结构1-回转油缸 2-定片 3-腕回转轴 4-动片 5-手腕工业机器人腕部结构2.3一、机器人一、机器人手腕的典型结构手腕的典型结构2手腕的典型结构手腕的典型结构（2）双自由度回转运动手腕）双自由度回转运动手腕工业机器人腕部结构2.3一、机器人一、机器人手腕的典型结构手腕的典型结构2手腕的典型结构手腕的典型结构（3）三自由度回转运动手腕）三自由度回转运动手腕 KUKA IR-662/100型机器人手腕传动图工业机器人腕部结构2.3二、二、柔顺手腕结构柔顺手腕结构柔柔顺顺手手腕腕是是顺顺应应现现代代机机器器人人装装配配作作业业产产生生的的一一项项技技术术，它它主主要要被被应应用用于于机机器器人人轴轴孔孔装装配配作作业业中中。柔柔顺顺手手腕腕可可主主动动或或被被动动的的调调整整装装配配体体之之间间的的相相对对位位姿姿，补补偿偿装配误差，以顺利完成装配作业。装配误差，以顺利完成装配作业。移动摆动柔顺手腕 柔顺手腕动作过程工业机器人手部结构2.4一、工业机器人一、工业机器人手部的特点手部的特点手手部部是是装装在在机机器器人人手手腕腕末末端端法法兰兰上上直直接接抓抓握握工工件件或或执执行行作作业业的的部部件件。机机器器人人的的手部也叫末端执行器，它分为两类：手部也叫末端执行器，它分为两类：手部和专用操作器手部和专用操作器。1手部与手腕相连处可拆卸手部与手腕相连处可拆卸根根据据夹夹持持对对象象的的不不同同，手手部部结结构构会会有有差差异异，通通常常一一个个机机器器人人配配有有多多个个手手部部装装置置或工具，因此要求手部与手腕处的接头具有或工具，因此要求手部与手腕处的接头具有通用性和互换性通用性和互换性。2手部是机器人末端操作器手部是机器人末端操作器可可以以是是类类人人的的手手爪爪，也也可可以以是是进进行行专专业业作作业业的的工工具具，比比如如装装在在机机器器人人手手腕腕上上的的喷枪、焊枪等。喷枪、焊枪等。工业机器人手部结构2.4一、工业机器人一、工业机器人手部的特点手部的特点3手部的通用性比较差手部的通用性比较差机机器器人人手手部部通通常常是是专专用用的的装装置置，比比如如：一一种种手手爪爪往往往往只只能能抓抓握握一一种种或或几几种种在在形状、尺寸、重量等方面相近似的工件；一种工具只能执行一种作业任务。形状、尺寸、重量等方面相近似的工件；一种工具只能执行一种作业任务。4手部是一个独立的部件手部是一个独立的部件假假如如把把手手腕腕归归属属于于手手臂臂，那那么么机机器器人人机机械械系系统统的的三三大大件件就就是是机机身身、手手臂臂和和手手部部。手手部部对对于于整整个个工工业业机机器器人人来来说说是是完完成成作作业业好好坏坏、作作业业柔柔性性好好坏坏的的关关键键部部件之一。件之一。工业机器人手部结构2.4二、工业机器人手部的分类二、工业机器人手部的分类1按用途分类按用途分类（1）手爪）手爪手爪具有一定的通用性，它的主要功能是：抓住工件手爪具有一定的通用性，它的主要功能是：抓住工件握持工件握持工件释放释放工件。工件。（2）专用操作器）专用操作器专专用用操操作作器器也也称称作作工工具具，是是进进行行某某种种作作业业的的专专用用工工具具，如如机机器器人人涂涂装装用用喷喷枪枪、机机器器人焊接用焊枪人焊接用焊枪等。等。工业机器人手部结构2.4二、工业机器人手部的分类二、工业机器人手部的分类2按夹持方式分类按夹持方式分类手部按照夹持方式划分，可以分为手部按照夹持方式划分，可以分为外夹式、内撑式和内外夹持式外夹式、内撑式和内外夹持式三类。三类。3按工作原理分类按工作原理分类（1）夹持类手）夹持类手部，通常部，通常又叫机械手爪，分靠又叫机械手爪，分靠摩擦力夹持和吊钩承重摩擦力夹持和吊钩承重两种。两种。（2）吸附类手部：吸附类手部有）吸附类手部：吸附类手部有磁力类吸盘和磁力类吸盘和真空（气吸）类真空（气吸）类吸盘吸盘两种。两种。磁磁力力类类吸吸盘盘主主要要是是磁磁力力吸吸盘盘，有有电电磁磁吸吸盘盘和和永永磁磁吸吸盘盘两两种种。真真空空类类吸吸盘盘主主要要是是真真空空式式吸吸盘盘，根根据据形形成成真真空空的的原原理理可可分分为为真真空空吸吸盘盘、流流负负压压吸吸盘盘和挤气负压吸盘和挤气负压吸盘三种。三种。工业机器人手部结构2.4工业机器人手部结构2.4二、工业机器人手部的分类二、工业机器人手部的分类4按手指或吸盘数目分类按手指或吸盘数目分类按手指数目可分为二指手爪及多指手爪。按手指数目可分为二指手爪及多指手爪。三指手 多关节柔性手指手爪工业机器人手部结构2.4二、工业机器人手部的分类二、工业机器人手部的分类5.按智能化分类按智能化分类按手部的智能化划分，可以分为普通式手爪和智能化手爪两类。按手部的智能化划分，可以分为普通式手爪和智能化手爪两类。普普通通式式手手爪爪不不具具备备传传感感器器。智智能能化化手手爪爪具具备备一一种种或或多多种种传传感感器器，如如力力传传感感器器、触觉传感器及滑觉传感器等，手爪与传感器集成成为智能化手爪。触觉传感器及滑觉传感器等，手爪与传感器集成成为智能化手爪。工业机器人手部结构2.4三、工业机器人三、工业机器人的夹持式手部的夹持式手部1夹钳式手部夹钳式手部由由手手指指（手手爪爪）和和驱驱动动机机构构、传传动动机机构构及及连连接接与与支支承承元元件件组组成成，能能通通过过手手爪爪的的开开闭闭动动作作实实现现对对物物体体的的夹持。夹持。夹钳式手部的组成1-手指 2-传动机构 3-驱动装置 4-支架 5-工件工业机器人手部结构2.4三、工业机器人三、工业机器人的夹持式手部的夹持式手部1夹钳式手部夹钳式手部（1）手指）手指夹钳式手的指端a)V形指 b)平面指 c)尖指 d)特形指手手指指是是直直接接与与工工件件接接触触的的部部件件。手手部部松松开开和和夹夹紧紧工工件件，就就是是通通过过手手指指的的张张开开与闭合来实现的。与闭合来实现的。工业机器人手部结构2.4三、工业机器人三、工业机器人的夹持式手部的夹持式手部1夹钳式手部夹钳式手部（2）传动）传动机构：机构：传传动动机机构构是是向向手手指指传传递递运运动动和和动动力力，以以实实现现夹夹紧紧和和松松开开动动作作的的机机构构。根根据据手手指指开开合合的的动动作作特特点点分分为为回回转转型型和和平平移移型型。回回转转型型又又分分为为一一支支点点回回转转和和多多支支点点回回转转。根据手爪夹紧是摆动还是平动，又可分为根据手爪夹紧是摆动还是平动，又可分为摆动回转型和平动回转型摆动回转型和平动回转型。1）回转型传动机构）回转型传动机构a)斜楔杠杆式 b)滑槽式杠杆回转型 c)双支点连接杠杆式 d)齿条齿轮杠杆式a)1-壳体 2-斜楔驱动杆 3-滚子 4-圆柱销 5-拉簧 6-铰销 7-手指 8-工件b)1-驱动杆 2-圆柱销 3-铰销 4-手指 5-V形指 6-工件c)1-壳体 2-驱动杆 3-铰销 4-连杆 5、7-圆柱销 6-手指 8-V形指 9-工件 d)1-壳体 2-驱动杆 3-小轴 4-扇齿轮 5-手指 6-V形指 7-工件工业机器人手部结构2.4b 滑槽杠杆式抓取机构工业机器人手部结构2.4c 双支点连接杠杆式工业机器人手部结构2.4三、工业机器人三、工业机器人的夹持式手部的夹持式手部1夹钳式手部夹钳式手部（2）传动）传动机构：机构：平平移移型型夹夹钳钳式式手手部部是是通通过过手手指指的的指指面面作作直直线线往往复复运运动动或或平平面面移移动动来来实实现现张张开开或或闭闭合合动动作作的的，常常用用于于夹夹持持具具有有平平行行平平面面的的工工件件（如如箱箱体体等等）。根根据据其其结结构构，可可分分平平面面平平行行移移动动机机构构和和直直线线往复移动机构往复移动机构两种类型。两种类型。2）平移型传动机构）平移型传动机构平移型传动机构a）平面平行移动机构 b）直线往复移动机构1-驱动器 2-驱动元件 3-主动摇杆 4-从动摇杆 5-手指工业机器人手部结构2.4平面平行移动机构工业机器人手部结构2.4三、工业机器人三、工业机器人的夹持式手部的夹持式手部2钩托式手部钩托式手部它它的的主主要要特特征征是是不不靠靠夹夹紧紧力力来来夹夹持持工工件件，而而是是利利用用手手指指对对工工件件钩钩、托托、捧捧等等动作来托持工件。动作来托持工件。钩托式手部a)无驱动装置 b)有驱动装置1-齿条 2-齿轮 3-手指 4-销子 5-液压缸 6、7-杠杆手指工业机器人手部结构2.4三、工业机器人三、工业机器人的夹持式手部的夹持式手部3弹簧式手部弹簧式手部弹弹簧簧式式手手部部靠靠弹弹簧簧力力的的作作用用将将工工件件夹夹紧紧，手手部部不不需需要要专专用用的的驱驱动动装装置置，结结构构简简单单。它它的的使使用用特特点点是是工工件件进进入入手手指指和和从从手手指指中中取取下下工工件件都都是是强强制制进进行行的的。由由于于弹弹簧簧力力有有限限，故故只只适适于于夹夹持轻小工件。持轻小工件。弹簧式手部1-工件 2-套筒 3-弹簧片 4-扭簧 5-销钉 6-螺母 7-螺钉工业机器人手部结构2.4四、四、工业机器人的吸附式手部工业机器人的吸附式手部1气吸附式手部气吸附式手部由由吸吸盘盘、吸吸盘盘架架及及进进排排气气系系统统组组成成，利利用用吸吸盘盘内内的的压压力力和和大大气气压压之之间间的的压压力力差差而而工工作作。具具有有结结构构简简单单、重重量量轻轻、使使用用方方便便可可靠靠、对对工工件件表表面面没没有有损损伤伤、吸吸附附力力分分布布均均匀匀等等优优点点。广广泛泛应应用用于于非非金金属属材材料料或或不不可可有有剩剩磁磁的的材材料料的吸附。但要求物体表面较平整光滑，无孔无凹槽，冷搬运环境。的吸附。但要求物体表面较平整光滑，无孔无凹槽，冷搬运环境。按按形形成成压压力力差差的的原原理理，可可分分为为真真空空吸吸附附、气气流流负负压压气气吸吸附附、挤挤压压排排气气式式等等3种。种。工业机器人手部结构2.4四、四、工业机器人的吸附式手部工业机器人的吸附式手部1气吸附式手部气吸附式手部1）真空吸附取料手）真空吸附取料手取取料料时时，碟碟形形橡橡胶胶吸吸盘盘与与物物体体表表面面接接触触，橡橡胶胶吸吸盘盘在在边边缘缘既既起起到到密密封封作作用用，又又起起到到缓缓冲冲作作用用，然然后后真真空空抽抽气气，吸吸盘盘内内腔腔形形成成真真空空，吸吸取取物物料料。放放料料时时，管管路路接接通通大大气气，失失去去真真空空，物物体体放放下下。为为避避免免在在取取、放放料料时时产产生生撞撞击击，有有的的还在支承杆上配有弹簧缓冲。还在支承杆上配有弹簧缓冲。1-橡胶吸盘 2-固定环 3-垫片 4-支撑杆 5-基板 6-螺母工业机器人手部结构2.4四、四、工业机器人的吸附式手部工业机器人的吸附式手部1气吸附式手部气吸附式手部2）气流负压吸附取料手）气流负压吸附取料手气气流流负负压压吸吸附附取取料料手手是是利利用用流流体体力力学学的的原原理理，当当需需要要取取物物时时，压压缩缩空空气气高高速速流流经经喷喷嘴嘴5时时，其其出出口口处处的的气气压压低低于于吸吸盘盘腔腔内内的的气气压压，于于是是腔腔内内的的气气体体被被高高速速气气流流带带走走而而形形成成负负压压，完完成成取取物物动动作作；当当需需要要释释放放时时，切切断断压压缩缩空空气气即可。即可。b）1-橡胶吸盘 2-心套 3-通气螺钉 4-支撑杆 5-喷嘴 6-喷嘴套工业机器人手部结构2.4四、四、工业机器人的吸附式手部工业机器人的吸附式手部1气吸附式手部气吸附式手部2）气流负压吸附取料手）气流负压吸附取料手利利用用负负压压吸吸附附取取料料的的还还有有球球形形取取料料手手，它它的的握握持持部部件件是是一一个个填填充充了了研研磨磨咖咖啡啡粉粉的的气球。气球。工业机器人手部结构2.4四、四、工业机器人的吸附式手部工业机器人的吸附式手部1气吸附式手部气吸附式手部3）挤压排气式取料手）挤压排气式取料手取取料料时时吸吸盘盘压压紧紧物物体体，橡橡胶胶吸吸盘盘变变形形，挤挤出出腔腔内内多多余余的的空空气气，取取料料手手上上升升，靠靠橡橡胶胶吸吸盘盘的的恢恢复复力力形形成成负负压压，将将物物体体吸吸住住；释释放放时时，压压下下拉拉杆杆3，使使吸吸盘盘腔腔与与大大气气相相连连通通而失去负压。而失去负压。c）1-橡胶吸盘 2-弹簧 3-拉杆工业机器人手部结构2.4四、四、工业机器人的吸附式手部工业机器人的吸附式手部2磁吸附式手部磁吸附式手部磁磁吸吸附附式式手手部部是是利利用用永永久久磁磁铁铁或或电电磁磁铁铁通通电电后后产产生生的的电电磁磁吸吸力力取取料料，因因此此只只能能对对铁铁磁磁物物体体起起作作用用；另另外外，对对某某些些不不允允许许有有剩剩磁磁的的零零件件要要禁禁止止使使用用。所所以以，磁磁吸吸附附式式取取料料手手的的使使用有一定的局限性。用有一定的局限性。电磁工作原理1-线圈 2-铁芯 3-衔铁工业机器人手部结构2.4五、五、仿生多指灵巧手仿生多指灵巧手1柔性手柔性手手手指指传传动动部部分分由由牵牵引引钢钢丝丝绳绳及及摩摩擦擦滚滚轮轮组组成成，每每个个手手指指由由两两根根钢钢丝丝绳绳牵牵引引，一一侧侧为为握握紧紧，另一侧为放松。另一侧为放松。工业机器人手部结构2.4五、五、仿生多指灵巧手仿生多指灵巧手2多指灵巧手多指灵巧手手手指指传传动动部部分分由由牵牵引引钢钢丝丝绳绳及及摩摩擦擦滚滚轮轮组组成成，每每个个手手指指由由两两根根钢钢丝丝绳绳牵牵引引，一一侧侧为为握握紧紧，另另一一侧侧为为放放多多指指灵灵巧巧手手有有多多个个手手指指，每每个个手手指指有有3个个回回转转关关节节，每每一一个个关关节节的的自自由由度度都都是是独独立立控控制制的的。因因此此，几几乎乎人人手手指指能能完完成成的的各各种种复复杂杂动动作作它它都都能能模模仿仿，诸诸如如拧拧螺螺钉钉、弹弹钢钢琴琴、作作礼仪手势等动作松。礼仪手势等动作松。多指灵巧手多指灵巧手工业机器人驱动与传动2.5一、一、驱动装置驱动装置1液压驱动装置液压驱动装置液液压压驱驱动动装装置置输输出出力力矩矩大大，可可省省去去减减速速装装置置，直直接接与与被被驱驱动动的的杆杆件件相相连连，结结构构紧紧凑凑，刚刚度度好好，但但是是响响应应较较慢慢，驱驱动动精精度度不不高高。需需要要增增设设液液压压源源，易易产产生生液液体体泄漏，不适合高、低温场合。故液压驱动目前多用于特大功率的机器人系统。泄漏，不适合高、低温场合。故液压驱动目前多用于特大功率的机器人系统。2气动驱动装置气动驱动装置气气压压驱驱动动的的结结构构简简单单，清清洁洁，动动作作灵灵敏敏，具具有有缓缓冲冲作作用用，但但与与液液压压驱驱动动装装置置相相比比，输输出出力力矩矩较较小小，刚刚度度差差，噪噪音音大大，速速度度不不易易控控制制，所所以以多多用用于于精精度度不不高高的的点位控制机器人。点位控制机器人。工业机器人驱动与传动2.5一、一、驱动装置驱动装置3电动驱动装置电动驱动装置电电动动驱驱动动装装置置的的能能源源简简单单，速速度度变变化化范范围围，效效率率高高，速速度度和和位位置置精精度度都都很很高高。但但它它们们多多与与减减速速装装置置相相连连，直直接接驱驱动动比比较较困困难难，电电动动驱驱动动装装置置又又可可分分为为直直流流（DC）、交流（）、交流（AC）伺服电机驱动和步进电机）伺服电机驱动和步进电机驱动。驱动。电动驱动装置)直流有刷电机 )盘式直流无刷电机 )步进电机 )伺服电机工业机器人驱动与传动2.5一、一、驱动装置驱动装置工业机器人驱动与传动2.5一、一、驱动装置驱动装置工业机器人驱动与传动2.5一、一、驱动装置驱动装置工业机器人驱动与传动2.5一、一、驱动装置驱动装置工业机器人驱动与传动2.5二二、传动机构传动机构1直线驱动机构直线驱动机构（1）齿轮齿条装置）齿轮齿条装置工业机器人驱动与传动2.5二二、传动机构传动机构1直线驱动机构直线驱动机构（2）滚珠丝杠）滚珠丝杠滚滚珠珠丝丝杠杠的的摩摩擦擦力力很很小小且且运运动动响响应应速速度度快快。传传动动效效率率高高，消消除除了了低低速速运运动动时时的的爬行爬行现象现象。工业机器人驱动与传动2.5二二、传动机构传动机构1直线驱动机构直线驱动机构（3）液压传动液压传动（4）同步带滑台）同步带滑台工业机器人驱动与传动2.5二二、传动机构传动机构2旋转传动机构旋转传动机构（1）轮系）轮系轮轮系系是是由由两两个个或或两两个个以以上上的的齿齿轮轮组组成成的的传传动动机机构构，它它不不但但可可以以传传递递运运动动角角位位移移和和角角速速度度，而而且且可可以以传传递力和力矩。递力和力矩。工业机器人驱动与传动2.5二二、传动机构传动机构2旋转传动机构旋转传动机构（2）同步齿形带）同步齿形带工业机器人驱动与传动2.5二二、传动机构传动机构2旋转传动机构旋转传动机构（3）谐波减速器）谐波减速器谐波齿轮传动机构由刚性齿轮、谐波发生器和柔性齿轮三个主要零件谐波齿轮传动机构由刚性齿轮、谐波发生器和柔性齿轮三个主要零件组成。组成。工业机器人驱动与传动2.5二二、传动机构传动机构2旋转传动机构旋转传动机构（3）谐波减速器）谐波减速器工业机器人驱动与传动2.5二二、传动机构传动机构2旋转传动机构旋转传动机构（4）RV减速器减速器相相比比于于谐谐波波减减速速器器，RV减减速速器器具具有有更更高高的的刚刚度度和和回回转转精精度度。因因此此在在关关节节型型机机器器人人中中，一一般般将将RV减减速速器器放放置置在在机机座座、大大臂臂、肩肩部部等等重重负负载载的的位位置置；而而将将谐谐波波减减速速器器放放置置在在小小臂臂、腕腕部部或或手手部部；行行星星减减速速器器一一般般用用在在直直角角坐坐标标机机器器人人上上。同同时时，RV减减速速机机较较机机器器人人中中常常用用的的谐谐波波传传动动具具有有高高得得多多的的疲疲劳劳强强度度、刚度和寿命，而且回差精度刚度和寿命，而且回差精度稳定。稳定。工业机器人驱动与传动2.5二二、传动机构、传动机构3工业机器人的制动器工业机器人的制动器许许多多机机器器人人的的机机械械臂臂都都需需要要在在各各关关节节处处安安装装制制动动器器，其其作作用用是是：在在机机器器人人停停止止工工作作时时，保保持持机机械械臂臂的的位位置置不不变变；在在电电源源发发生生故故障障时时，保保护护机机械械臂臂和和它它周周围的物体不发生碰撞。围的物体不发生碰撞。制制动动器器通通常常是是按按失失效效抱抱闸闸方方式式工工作作的的，即即要要放放松松制制动动器器就就必必须须接接通通电电源源，否否则则，各各关关节节不不能能产产生生相相对对运运动动。它它的的主主要要目目的的是是在在电电源源出出现现故故障障时时起起保保护护作作用。其缺点是在工作期间要不断花费电力使制动器放松。用。其缺点是在工作期间要不断花费电力使制动器放松。工业机器人驱动与传动2.5二二、传动机构、传动机构3工业机器人的制动器工业机器人的制动器电磁失电制动器1-磁轭 2-线圈 3-弹簧 4-衔铁 5-螺栓释放 6-空心螺栓 7-安装螺钉 8-制动盘 9-花键套 10-电机端面思考与习题2.6一、填空题1.机器人机身和臂部的配置形式有 、和 。2.腕部是联接 和 的结构部件，它的主要作用是确定手部的 。3.若手腕的关节轴线与手臂的纵轴线共线，该手腕关节称为 ，若手腕的关节轴线与手臂的纵轴线垂直，该手腕关节称为 。4.手部按其抓握原理可以分为 和 。5.主要有三种驱动方式：、和 。二、判断题1.臂部是机器人的主要执行部件，它的作用是支撑腕部和手部，确定手部的位姿。（）2.工业机器人的手部为专用部件，通用性比较差。（）3.一般将RV减速器放置在机座、大臂、肩部等重负载的位置，而将谐波减速器放置在小臂、腕部或手部。（）思考与习题2.6三、简答题1图2-42所示的机器人为何种坐标类型的机器人？2试述精度、重复精度和分辨率之间的关系和区别？3机器人机械结构由哪几部分组成，每一部分的作用是什么？4机器人的俯仰型机身机构是如何工作的？5机器人腕部机构的转动方式有哪几种？6试述机器人的手部机构的特点，机器人手部有哪些种类？7夹持类手部、吸附类手部和仿人类手部分别适用于哪些作业场合？8夹持类手部有哪几类？夹钳式手部由哪几个部分组成？图2-42 习题1图THANK YOU