工业机器人的机械结构系统设计

? ?五斗工业机器人机械结构系统由机座、手臂、手腕、末端执行器和移载装置组成。移载装置只在要求的工作空间很大时才有。手臂、手腕由驱动系统通过传动机构带动,以实现机器人末端执行器在空间中所要求的位置和姿态。

? ?由于五斗机器人系统自由度多,其机械系统的结构比较复杂,下面分别介绍工业机器人的机座、手臂、手腕以及末端执行器的结构特点和设计。

? ?五斗工业机器人的手臂和机座工业机器人的手臂由动力关节和连接杆件构成,用以支承和调整手腕和末端执行器的位置。手臂部件一般具有2-3个自由度(回转、俯仰、升降或伸缩),包括驱动装置、传动机构定位导向装置、支承连接件和检测元件等。手臂部件自身重量较大,还要承受手腕、末端执行器和工件的重量以及在运动中产生的动载荷,故其受力情况较复杂。手臂结构形式应根据其自由度数、运动形式、承受的载荷和运动精度要求等因素来确定。机器人手臂通常支承在机座上,机座主要有回转机座和升降机座两种,用以实现手臂的整体回转或升降,机座可视为一种特殊的手臂。

五斗机械人的设计要求

? ? 1.手臂结构设计要求

1)手臂的结构和尺寸应满足机器人完成作业任务提出的工作空间要求。工作空间的形状

和大小与手臂的长度、手臂关节的转角范围密切相关(关于工作空间问题前面已讨论)。

2)根据手臂所受载荷和结构的特点,合理选择手臂截面形状和高强度轻质材料。如常采

用空心的薄壁矩形框体或圆管以提高其抗弯刚度和扭转刚度,减轻自身的重量。空心结构内部可以方便地安置机器人的驱动系统。

3)尽量减小手臂重量和相对其关节回转轴的转动惯量和偏重力矩,以减小驱动装置的负

荷;减少运转的动载荷与冲击,提高手臂运动的响应速度。

4)要设法减小机械间隙引起的运动误差,提高运动的精确性和运动刚度。采用缓冲和限

位装置提高定位精度。

? ? 2.机座结构设计要求

1)要有足够大的安装基面,以保证机器人工作时的稳定性。

2)机座承受机器人全部重量和工作载荷,应保证足够的刚度和承载能力。

3)机座轴系及传动链的精度和刚度对末端执行器的运动精度影响最大。因此机座与手臂

的连接要有可靠的定位基准面,要有调整轴承间隙和传动间隙的调整机构。

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