工业机器人技术-工业机器人机械结构

第三章☞重要概念：机器人运动速度低、转矩大，而伺服电机的输出转速高、转矩小，必须使用大比例减速器。机器人机械结构=减速器+连杆一、垂直串联机器人1.机身结构（S/L/U轴）要点中、小型机器人（绝大多数）采用减速器直接驱动，机身结构相同；大型、重型机器人有时采用连杆驱动机身。中、小型大型、重型典型结构剖析下臂基座&腰上臂基座☞见P57、图3.3-4减速器安装底座腰☞见P57、图3.3-4腰体基座电机电机座下臂☞见P60、图3.3-8腰体减速器电机下臂上臂☞见P61、图3.3-10上臂减速器电机下臂大型机器人结构1☞S轴采用同步皮带传动、手腕电机后置（后驱）减速器同步皮带S轴电机手腕电机目的：减小S轴电机；平衡上臂重力；提高结构稳定性。大型机器人结构2☞S轴采用同步皮带传动、上臂连杆驱动减速器同步皮带S轴电机U轴电机连杆目的：减小S、U轴电机；降低机器人重心；提高结构稳定性。2.手腕结构（R/B/T轴）基本形式RBR、BBR(或BRR)、3R（见P42、图3.1-10）；中小型机器人以RBR最常用。☞R=Roll（回转轴）B=Bend（摆动轴）RBR3RBBR、BRR传动系统小型机器人：前驱（上臂转、B/T电机在上臂前端）；大中型机器人：后驱（腕转、B/T电机在上臂后端）。☞见P43、图3.1-11,P45、图3.1-13上臂回转B/T电机位置前驱腕部回转B/T电机位置后驱前驱特点结构简单、外形紧凑；传动链短、传动精度高；电机规格受限，承载能力低，适合小型机器人；电机安装空间小、散热差，维修困难；上臂前端重量大、重心远，结构稳定性差。后驱特点电机规格不受限，承载能力强，适合大中型机器人；电机安装空间大、散热好，维修方便；上臂重力平衡，结构稳定性好；传动系统复杂、传动链长、传动精度较低。典型结构剖析1（前驱）R轴☞见P64、图3.3-14电机减速器连接轴上臂回转段上臂固定段B/T轴传动总图☞见P62、图3.3-12B轴电机T轴电机同步带同步带摆动体上臂减速器中间部件减速器B轴☞见P65、图3.3-15电机减速器同步带摆动体T轴☞见P66、图3.3-16电机同步带中间部件摆动体减速器典型结构剖析2（后驱）主要部件（P45、图3.1-14，P47、图3.1-16）上臂手腕传动系统（P47、图3.1-17）B轴T轴二、SCARA、Delta结构机器人1.SCARA结构要点通过2~3个水平回转关节实现平面定位，1个直线关节（轴）进行垂直定位；手臂沿水平方向串联伸展、轴线相互平行；手臂回转电机可前置在关节部位（前驱），也可统一后置在基座部位（后驱）；结构简单、外形轻巧、定位精度高、运动速度快；垂直行程短，适合平面作业；多用于3C行业电路板装配，食品药品搬运。典型结构剖析1（前驱）☞P51、图3.2-1，P52、图3.2-2外观电机、减速器安装结构简单、层次清晰、垂直行程大、装配维修容易；体积大，转臂重心远，结构稳定性较差；适合上部运动空间不受限的轻量作业。典型结构剖析2（后驱）☞P51、图3.2-1，P53、图3.2-3转臂轻巧、体积小、运动速度快、结构稳定性好；垂直行程小、电机装配、维修不方便；适合上部运动空间受限的平面、轻量作业。2.Delta结构☞分摆动驱动、直线驱动2类；以摆动驱动为常用。摆动驱动要点机身通过3个垂直摆动关节实现空间定位；手腕直接安装在摆动平台上，形式不限；一般采用倒挂式安装；结构简单、控制容易、运动速度快；垂直行程短，承载能力小，适合平面轻量作业；多用于3C行业、食品药品行业的搬运、分拣。