机器人技术 驱动方法2013

No.1第五章机器人的驱动方式第一部分机器人的驱动机构第二部分机器人的驱动方法No.2第五章机器人的驱动方式液压驱动器气压驱动器驱动器种类：电驱动新型驱动器重量、功率－重量比驱动系统性能：刚度和柔性减速齿轮的使用全液压重载机器人FDP-40型非开挖导向钻机器人No.3第五章机器人的驱动方式电动机液压驱动器驱动器种类：气压驱动器形状记忆金属驱动器磁致伸缩驱动器重量、功率－重量比驱动系统性能：刚度和柔性减速齿轮的使用No.4第一部分驱动机构一、直线驱动机构二、旋转驱动机构三、直线驱动和旋转驱动的选用和制动No.5应用范围直角坐标型（直移型）第一部分驱动机构No.6应用范围第一部分驱动机构圆柱坐标型（回转型）No.7应用范围第一部分驱动机构球坐标型（俯仰型）No.8应用范围第一部分驱动机构关节型（屈伸型）No.9一、直线驱动机构1、齿轮齿条装置No.101、齿轮齿条装置一、直线驱动机构No.111、齿轮齿条装置一、直线驱动机构1-齿条2-齿轮3-工件齿轮齿条移动式手爪撑竿跳小车直角坐标机器人No.122、普通丝杠一、直线驱动机构No.133、滚珠丝杠——工作原理一、直线驱动机构No.143、滚珠丝杠——滚珠的循环方式一、直线驱动机构No.153、滚珠丝杠——滚珠的循环方式一、直线驱动机构No.163、滚珠丝杠——特点传动效率高、摩擦损失小运动具有可逆性传动精度高磨损小、寿命长结构较复杂，成本偏高tantan一、直线驱动机构No.171、齿轮链由两个或两个以上的齿轮组成的传动机构，它不但可以传递运动角位移和角速度，而且可以传递力和力矩。二、旋转驱动机构No.181、齿轮链——齿轮的种类与应用二、旋转驱动机构No.19平面—直齿轮内啮合齿轮传动两齿轮的转动方向相同外啮合齿轮传动两齿轮的转动方向相反二、旋转驱动机构No.20平面—平行轴斜齿圆柱齿轮传动二、旋转驱动机构轮齿与其轴线倾斜一个角度曲齿No.21平面—人字齿轮传动二、旋转驱动机构由两个螺旋角方向相反的斜齿轮组成No.22空间—（圆）锥齿轮传动二、旋转驱动机构用于两相交轴之间的传动曲线齿No.23空间—交错轴斜齿轮传动二、旋转驱动机构用于传递两交错轴之间的运动No.24平面—行星齿轮传动二、旋转驱动机构No.25空间—蜗杆传动二、旋转驱动机构用于传递两交错轴之间的运动，其两轴的交错角一般为90ºNo.261、齿轮链——齿轮传动形式二、旋转驱动机构二级传动（同向）一级传动（反向）No.271、齿轮链——齿轮传动形式二、旋转驱动机构一级传动（同向）三级传动（反向）No.281、齿轮链——齿轮传动形式二、旋转驱动机构齿轮传动比应满足驱动部件与负载之间的位移、转矩及转速的匹配要求，总传动比公式为：maxrLinnrn——驱动电机的额定转速maxLn——负载所需的最大工作转速No.291、齿轮链二、旋转驱动机构TNR－力矩－齿轮角位移－齿轮齿数－齿轮半径－角速度No.301、齿轮链二、旋转驱动机构iiooiiooioioiooiTTRRNNRRNN能量关系,总功相等啮合齿轮转过的圆周距离相等齿轮的齿数与半径正比齿轮的齿数与转动角速度反比ooiiooiiooiiNTTNNNNN力矩：＝角位移：＝角速度：＝No.311、齿轮链二、旋转驱动机构通过动力学分析有：2iooiJNNJJ＝oiJJJ－系统总的等效转动惯量－输出轴系统的总惯量－输入轴系统的总惯量No.321、齿轮链二、旋转驱动机构齿轮机构使用中的两个问题：齿轮链的引入会改变系统的等效转动惯量，减小驱动电机的响应时间，使伺服系统容易控制；在引入齿轮链的同时，由于齿轮间隙误差，会导致机器人的手臂定位误差增加，且引起伺服系统的不稳定性。No.331、齿轮链二、旋转驱动机构各级传动比的最佳分配原则：最小等效转动惯量原则——前小后大重量最轻原则——前大后小输出轴的转角误差最小原则——减速前小后大，且末端尽量大原则的选择。No.341、齿轮链二、旋转驱动机构中央空调风管清洗机器人六脚步行机器人No.352、同步皮带二、旋转驱动机构带传动机构链传动机构No.362、同步皮带二、旋转驱动机构No.372、同步皮带二、旋转驱动机构No.382、同步皮带——特点二、旋转驱动机构传动比准确、传动效率高（可达98％）；传动平稳、噪音低；能高速传动，线速度可达40～80m/s；使用寿命长、维护保养方便；制造工艺复杂，成本高；中心距大；承受冲击；轴上压力小。No.39二、旋转驱动机构2、同步皮带——应用仪器、仪表计算机行业汽车行业纺织机械粮食机械机床石油机械No.40二、旋转驱动机构2、同步皮带——设计计算c1Pn设计功率小带轮转速m模数1z小带轮齿数111211211'601000cntdmzndiddndnvpbFFvK1212a0.5d+da2d+d大小带轮的中心距：查图查表No.41二、旋转驱动机构2、同步皮带——设计计算No.42二、旋转驱动机构2、同步皮带——设计计算No.433、谐波齿轮——结构二、旋转驱动机构No.44二、旋转驱动机构3、谐波齿轮——工作原理No.453、谐波齿轮——传动比0HrgHrrgrnzninzz0gHrHgggrznninzz二、旋转驱动机构No.46二、旋转驱动机构3、谐波齿轮——工作特点传动比大承载能力大传动精度高传动平稳基本上无冲击振动传动效率较高结构简单、体积小、质量小No.47二、旋转驱动机构3、谐波齿轮——应用航空航天工业机器人化工、冶金起重运输汽车行业纺织机械粮食机械机床No.481、驱动方式的选用三、直线驱动和旋转驱动的选用和制动直线驱动：直线气缸是最廉价的动力源。旋转关节：目前机器人设计中首选驱动方式。No.492、制动器作用：在机器人停止工作时，保持机械臂的位置不变，在电源发生故障时，保护机械臂和它周围的物体不发生碰撞。工作方式：失效抱闸。三、直线驱动和旋转驱动的选用和制动No.50进口机器人焊接手2、制动器三、直线驱动和旋转驱动的选用和制动码垛机器人微型机器人脊椎内诊治疾病No.51第二部分驱动方法一、液压驱动器二、气压驱动器三、电驱动器直流电动机驱动步进电动机驱动直流电源和功率放大器形状记忆合金驱动器电磁致伸缩驱动器压电效应驱动器人工肌肉四、新型驱动器No.52一、液压驱动1、液压驱动的概念No.53一、液压驱动1、液压驱动的概念医疗手术台专用标准举升系统No.542、液压驱动系统的特点——优点单位面积压力高，体积小，具有大的推力或转矩；可压缩性小，工作平稳可靠，位置精度高；力、速度和方向易实现自动控制；具有防锈性和润滑性能，寿命长。一、液压驱动No.552、液压驱动系统的特点——缺点油液的粘度随温度变化，影响工作性能，高温易燃烧爆炸；易泄漏，造价高；需要相应的供油系统及滤油装置。一、液压驱动No.562、液压驱动系统的应用一、液压驱动Unimation机器人Versatran机器人No.573、液压装置的构成一、液压驱动No.584、液压油缸一、液压驱动No.594、液压油缸－往复式单杆型油缸一、液压驱动1-缸底2-弹簧挡圈3-套环4-卡环5-活塞6-型密封圈7-支承环8-挡圈9-形密封圈10-缸筒11-管接头12-导向套13-缸盖14-防尘圈15-活塞杆16-定位螺钉17-耳环单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。如图所示是一种单活塞液压缸。其两端进出口油口A和B都可通压力油或回油，以实现双向运动，故称为双作用缸。No.604、液压油缸－往复式双杆型油缸一、液压驱动1—活塞杆2—压盖3—缸盖4—缸筒5—活塞6—密封圈双活塞杆液压缸结构双活塞杆液压缸的两端都有活塞伸出，如图所示。其组成与单活塞杆液压缸基本相同。缸筒与缸盖用法兰连接，活塞与缸筒内壁之间采用间隙密封。No.614、液压油缸－往复式双杆型油缸一、液压驱动No.624、液压油缸一、液压驱动FpAQvAWFvQp往复式双杆型油缸No.634、液压马达一、液压驱动齿轮马达No.644、液压马达一、液压驱动齿轮马达No.654、液压马达一、液压驱动叶片马达图3-13单作用叶片工作原理压油吸油No.664、液压马达一、液压驱动径向柱塞式马达No.674、液压马达一、液压驱动径向柱塞式马达22VpTQVWQpT-马达的输出力矩V-旋转一周排出工作油体积△p-出入口压力差-转子角速度Q-工作油流量W-马达输出功率No.685、液压伺服系统一、液压驱动液压伺服系统基本结构No.695、液压伺服系统一、液压驱动液压伺服系统基本结构No.706、电液伺服阀——喷嘴挡板伺服阀一、液压驱动No.716、电液伺服阀——射流管伺服阀一、液压驱动No.727、摆动油缸一、液压驱动No.737、摆动油缸一、液压驱动No.747、液压伺服马达一、液压驱动滑阀伺服马达No.75二、气压驱动1、气压驱动的概念No.76二、气压驱动2、气压驱动的应用可调缓冲中型系列气缸德国FESTO气缸No.77二、气压驱动2、气压驱动的应用活塞式气动马达叶片式气动马达No.78二、气压驱动采用双气缸的气动卸料机构2、气压驱动的应用气动夹紧装置气动攻丝机No.79二、气压驱动2、气压驱动的应用No.80二、气压驱动2、气压驱动的应用六个自由度多功能气动搬运机械手No.812、气压驱动系统的特点——优点二、气压驱动粘度小，易达到高速；利用集中站供气，不必添加动力设备；无污染，安全，可高温作业；工作压力低，制造要求比液压元件低。No.822、气压驱动系统的特点——缺点二、气压驱动要获得较大的出力，其结构要相对增大；工作平稳性差，速度控制困难，准确的位置控制难；很难解决除水问题，零件易生锈；噪声污染。No.833、气压驱动系统的构成二、气压驱动No.843、气压驱动系统的构成二、气压驱动No.85单作用双作用单作用双作用单活塞杆双活塞杆机械耦合（无杆气缸）磁性耦合（磁性气缸）绳索、钢索有活塞杆无活塞杆单活塞双活塞活塞式膜片式平膜式皮囊汽缸4、汽缸——分类二、气压驱动No.864、汽缸——普通汽缸二、气压驱动No.874、汽缸——普通汽缸二、气压驱动汽缸的平均耗气量：2220.140.1DdLpqNvtNo.884、汽缸——无杆汽缸二、气压驱动No.894、汽缸——手指汽缸二、气压驱动No.905、气动马达二、气压驱动No.916、气动控制阀二、气压驱动气动控制阀是用来控制和调节压缩空气的压力、流量和方向的，使气动执行元件获得要求的力、动作速度和改变运动方向，并按规定的程序工作。控制阀按其作用和功能分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀三大类。No.926、气动控制阀二、气压驱动No.936、气动控制阀二、气压驱动No.947、气压驱动的控制结构二、气压驱动No.957、气压驱动的控制结构二、气压驱动No.96动力电动机伺服电动机三、电机驱动No.97三、电机驱动直流电动机一个方向或反向连续旋转、运动连续平滑、没有位置控制能力；步进电动机通过脉冲实现步进、单向旋转、每给一个脉冲实现一个步距、自身有一定的位置控制能力。No.98三、电机驱动一般直流电动机和位置反馈、速度反馈形成一个整体，即直流伺服电机。直流电动机可利用继电器开关或采用功率放大器来实现驱动控制。直流伺服电动机具有启动转矩大、体积小、重量轻、转速易控制、效率高等优点，其可达到很大的力矩/重量比，远高于步进电机。No.99一、伺服电机的选择二、电机的转矩特性三、总传动比的选择三、电机驱动——直流电动机驱动No.100一、伺服电机的选择1.初选电机能够提供负载所需要的瞬时转矩和转速电机的热定额问题，通常以负载的均方根功率作为确定电机发热功率的基础No.101一、伺服电机的选择1.初选电机m1.5~2.5LPLPMPm1.5~2.5LrLrMP工作在峰值下：工作在变载荷下：rmPP额定功率：负载峰值力矩负载峰值转速传动装置的效率负载均方根力