1、 2.1 機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)& 第二章第二章 機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)2.1.1 2.1.1 機(jī)器人的自由度機(jī)器人的自由度1 1）剛體的自由度）剛體的自由度 任何空間剛體都具有六個(gè)自由度，即可以任意運(yùn)動(dòng)。任何空間剛體都具有六個(gè)自由度，即可以任意運(yùn)動(dòng)。2 2）機(jī)器人的自由度）機(jī)器人的自由度 機(jī)器人靠末端執(zhí)行器工作，末端執(zhí)行器具有六個(gè)自由度，機(jī)器人靠末端執(zhí)行器工作，末端執(zhí)行器具有六個(gè)自由度，即可保證其靈活運(yùn)動(dòng)，即可保證其靈活運(yùn)動(dòng)，3 3個(gè)位置、個(gè)位置、3 3個(gè)姿態(tài)自由度。個(gè)姿態(tài)自由度。3 3）自由度與機(jī)動(dòng)性）自由度與機(jī)動(dòng)性 一般來(lái)說(shuō)自由度越多，機(jī)器

2、人越靈巧。一般來(lái)說(shuō)自由度越多，機(jī)器人越靈巧。2.1.2 2.1.2 機(jī)器人的穩(wěn)定性機(jī)器人的穩(wěn)定性 穩(wěn)定性是指系統(tǒng)、裝置或工具運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，沒(méi)有振蕩問(wèn)題。穩(wěn)定性是指系統(tǒng)、裝置或工具運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，沒(méi)有振蕩問(wèn)題。 對(duì)機(jī)械系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是指系統(tǒng)的自激振蕩，比如機(jī)床工作時(shí)，對(duì)機(jī)械系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是指系統(tǒng)的自激振蕩，比如機(jī)床工作時(shí)，由于主軸系統(tǒng)產(chǎn)生的動(dòng)載使床身產(chǎn)生振蕩。由于主軸系統(tǒng)產(chǎn)生的動(dòng)載使床身產(chǎn)生振蕩。 對(duì)電子系統(tǒng)也是指其自激振蕩，如信號(hào)發(fā)生器，但它產(chǎn)生對(duì)電子系統(tǒng)也是指其自激振蕩，如信號(hào)發(fā)生器，但它產(chǎn)生的振蕩是等幅振蕩，從李亞普諾夫穩(wěn)定性理論來(lái)說(shuō)，這種振蕩的振蕩是等幅振蕩，從李亞普諾夫穩(wěn)定性理論來(lái)說(shuō)，這種振蕩屬于極限環(huán)

3、，是穩(wěn)定的，但實(shí)際上是不穩(wěn)定的。屬于極限環(huán)，是穩(wěn)定的，但實(shí)際上是不穩(wěn)定的。 對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，穩(wěn)定性是指除上述兩者外，還包括機(jī)對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，穩(wěn)定性是指除上述兩者外，還包括機(jī)電耦合振蕩，如末端機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)分辨率和控制偏差矛盾時(shí)產(chǎn)電耦合振蕩，如末端機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)分辨率和控制偏差矛盾時(shí)產(chǎn)生控制上的來(lái)回抖動(dòng)即為耦合振蕩。生控制上的來(lái)回抖動(dòng)即為耦合振蕩。2.1.3 2.1.3 機(jī)器人的空間分辨率機(jī)器人的空間分辨率是指描述機(jī)器人工具末端運(yùn)動(dòng)所達(dá)到的最小運(yùn)動(dòng)增量。是指描述機(jī)器人工具末端運(yùn)動(dòng)所達(dá)到的最小運(yùn)動(dòng)增量。2.1.3 2.1.3 機(jī)器人的精度（定位精度）機(jī)器人的精度（定位精度） 用下列三個(gè)因素的集合來(lái)

4、描述精度：用下列三個(gè)因素的集合來(lái)描述精度：1 1）各控制部件的分辨率；）各控制部件的分辨率；2 2）各機(jī)械部件的偏差；）各機(jī)械部件的偏差；3 3）最近到達(dá)點(diǎn)距目標(biāo)位置的差。）最近到達(dá)點(diǎn)距目標(biāo)位置的差。 示教時(shí)，精度只與機(jī)械偏差有關(guān)；示教時(shí)，精度只與機(jī)械偏差有關(guān)； 離線(xiàn)編程時(shí)，與分辨率、機(jī)械偏差、接近能力有關(guān)。離線(xiàn)編程時(shí)，與分辨率、機(jī)械偏差、接近能力有關(guān)。2.1.4 2.1.4 重復(fù)精度（重復(fù)性）重復(fù)精度（重復(fù)性） 指機(jī)器人重復(fù)到達(dá)某一位置的能力或精確程度。指機(jī)器人重復(fù)到達(dá)某一位置的能力或精確程度。 前面三個(gè)概念的區(qū)別：前面三個(gè)概念的區(qū)別：1 1）空間分辨率描述機(jī)器人所能控制的末端工具的最小運(yùn)動(dòng)

5、增量，）空間分辨率描述機(jī)器人所能控制的末端工具的最小運(yùn)動(dòng)增量，閉環(huán)情況下它是受編碼器的分辨率決定的，開(kāi)環(huán)情況下它是由閉環(huán)情況下它是受編碼器的分辨率決定的，開(kāi)環(huán)情況下它是由步進(jìn)電機(jī)的步距角或分辨率決定的；步進(jìn)電機(jī)的步距角或分辨率決定的；2 2）精度是指一定分辨率下，機(jī)器人對(duì)某目標(biāo)的接近能力；）精度是指一定分辨率下，機(jī)器人對(duì)某目標(biāo)的接近能力；3 3）重復(fù)性描述機(jī)器人重復(fù)到達(dá)同一目標(biāo)時(shí)實(shí)際的位置誤差范圍）重復(fù)性描述機(jī)器人重復(fù)到達(dá)同一目標(biāo)時(shí)實(shí)際的位置誤差范圍（位置分散程度）。（位置分散程度）。4 4）一般來(lái)說(shuō)，重復(fù)性要比精度好。）一般來(lái)說(shuō)，重復(fù)性要比精度好。2.1.5 2.1.5 工作空間、工作速度、

6、工作負(fù)載、控制工作空間、工作速度、工作負(fù)載、控制方式和驅(qū)動(dòng)方式方式和驅(qū)動(dòng)方式1 1）工作空間：是指手臂或手部安裝點(diǎn)所能到達(dá)的所有空間區(qū)域。）工作空間：是指手臂或手部安裝點(diǎn)所能到達(dá)的所有空間區(qū)域。2 2）工作速度：在一載荷下，機(jī)器人手部接口或安裝點(diǎn)在單位時(shí)）工作速度：在一載荷下，機(jī)器人手部接口或安裝點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)移動(dòng)的空間距離。間內(nèi)移動(dòng)的空間距離。3 3）工作負(fù)載：高速運(yùn)動(dòng)時(shí)所能抓取的工件重量。）工作負(fù)載：高速運(yùn)動(dòng)時(shí)所能抓取的工件重量。4 4）控制模式：）控制模式：引導(dǎo)或點(diǎn)到點(diǎn)示教模式；連續(xù)軌跡示教模式；軟引導(dǎo)或點(diǎn)到點(diǎn)示教模式；連續(xù)軌跡示教模式；軟件編程模式；自主模式。件編程模式；自主模式。5）

7、驅(qū)動(dòng)方式：關(guān)節(jié)執(zhí)行器的動(dòng)力源形式，電機(jī)、液壓、氣壓等）驅(qū)動(dòng)方式：關(guān)節(jié)執(zhí)行器的動(dòng)力源形式，電機(jī)、液壓、氣壓等驅(qū)動(dòng)方式。驅(qū)動(dòng)方式。 2.2 機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)1 1）手部：手爪或末端操作器。）手部：手爪或末端操作器。工業(yè)機(jī)器人的手部（亦稱(chēng)抓取機(jī)構(gòu)）是用來(lái)握持工件或工工業(yè)機(jī)器人的手部（亦稱(chēng)抓取機(jī)構(gòu)）是用來(lái)握持工件或工具的部件。手部機(jī)構(gòu)是多種多樣的。常用手部按其握持原理具的部件。手部機(jī)構(gòu)是多種多樣的。常用手部按其握持原理分為如下兩類(lèi)：分為如下兩類(lèi)：1.夾持類(lèi)：內(nèi)撐式和外夾式（夾鉗式、勾托式和彈簧式），夾持類(lèi)：內(nèi)撐式和外夾式（夾鉗式、勾托式和彈簧式），還可按運(yùn)動(dòng)方式分為手指回轉(zhuǎn)型和指面平移

8、型。還可按運(yùn)動(dòng)方式分為手指回轉(zhuǎn)型和指面平移型。2.吸附類(lèi)：氣吸式和磁吸式。吸附類(lèi)：氣吸式和磁吸式。夾鉗式手部中較多的是回轉(zhuǎn)型手部，其手指就是一對(duì)（或夾鉗式手部中較多的是回轉(zhuǎn)型手部，其手指就是一對(duì)（或幾對(duì)）杠桿，一般再同斜楔、滑槽、連桿、齒輪、蝸輪蝸桿幾對(duì)）杠桿，一般再同斜楔、滑槽、連桿、齒輪、蝸輪蝸桿或螺桿等機(jī)構(gòu)組成復(fù)合式杠桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用以改變傳動(dòng)比、或螺桿等機(jī)構(gòu)組成復(fù)合式杠桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用以改變傳動(dòng)比、傳力比及運(yùn)動(dòng)方向等。傳力比及運(yùn)動(dòng)方向等。 手指回轉(zhuǎn)型夾鉗式手部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)手指回轉(zhuǎn)型夾鉗式手部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)平移型夾鉗式手部是通過(guò)手指的指面作直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)或平平移型夾鉗式手部是通過(guò)手指的指面作直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)

9、或平面移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)張開(kāi)或閉合動(dòng)作的，常用于夾持具有平行平面面移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)張開(kāi)或閉合動(dòng)作的，常用于夾持具有平行平面的工件（或工具），其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。的工件（或工具），其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。 手指平移型夾鉗式手部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)手指平移型夾鉗式手部傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 其它型式的手部其它型式的手部2 2）手腕：連接手部和手臂的部分。）手腕：連接手部和手臂的部分。單自由度手腕單自由度手腕 SCARA水平關(guān)節(jié)裝配機(jī)器人多采用單自由度手骯。水平關(guān)節(jié)裝配機(jī)器人多采用單自由度手骯。SCARA 機(jī)器人機(jī)器人 SCARA 機(jī)器人操作機(jī)的手腕只有繞垂直軸的一個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)器人操作機(jī)的手腕只有繞垂直軸的一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。為了減輕操作機(jī)的懸臂重量，手腕的驅(qū)動(dòng)

10、電機(jī)固自由度。為了減輕操作機(jī)的懸臂重量，手腕的驅(qū)動(dòng)電機(jī)固結(jié)在機(jī)架上。手腕轉(zhuǎn)動(dòng)的目的在于調(diào)整裝配件的方位。由結(jié)在機(jī)架上。手腕轉(zhuǎn)動(dòng)的目的在于調(diào)整裝配件的方位。由于傳動(dòng)為兩級(jí)等徑輪齒形帶，所以大、小臂的轉(zhuǎn)動(dòng)不影響于傳動(dòng)為兩級(jí)等徑輪齒形帶，所以大、小臂的轉(zhuǎn)動(dòng)不影響末端執(zhí)行器的水平方位，而該方位的調(diào)整完全取決于腕轉(zhuǎn)末端執(zhí)行器的水平方位，而該方位的調(diào)整完全取決于腕轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，這是該種傳動(dòng)方式的主要優(yōu)點(diǎn)，特別適合動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，這是該種傳動(dòng)方式的主要優(yōu)點(diǎn)，特別適合于電子線(xiàn)路板的插件作業(yè)。于電子線(xiàn)路板的插件作業(yè)。 兩自由度手腕兩自由度手腕 兩自由度手腕關(guān)節(jié)有兩種常見(jiàn)的配置形式，即匯交兩自由度手腕關(guān)節(jié)有兩種常

11、見(jiàn)的配置形式，即匯交式和偏置式。式和偏置式。1 法蘭；法蘭；2 錐齒輪軸；錐齒輪軸；3 錐齒輪；錐齒輪；8，4 彈簧；彈簧；5，7 鏈輪；鏈輪；6，9軸承；軸承；10一轉(zhuǎn)殼一轉(zhuǎn)殼匯交式兩自由度手腕匯交式兩自由度手腕輸入輸入1 法蘭；法蘭；2 轉(zhuǎn)殼；轉(zhuǎn)殼；3、6 錐齒輪軸；錐齒輪軸；4 小臂；小臂；5、7 鏈輪，鏈輪，8 鏈；鏈；9、10 彈簧彈簧偏置式兩自由度手腕偏置式兩自由度手腕輸入輸入三自由度手腕三自由度手腕三自由度手腕的結(jié)構(gòu)形式繁多。三自由度手腕是在兩自由三自由度手腕的結(jié)構(gòu)形式繁多。三自由度手腕是在兩自由度手腕的基礎(chǔ)上加一個(gè)整個(gè)手腕相對(duì)于小臂的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度度手腕的基礎(chǔ)上加一個(gè)整個(gè)手腕相對(duì)于

12、小臂的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度而形成的。而形成的。三自由度手腕是三自由度手腕是“萬(wàn)向萬(wàn)向”型手腕，可以完成兩自由度手腕型手腕，可以完成兩自由度手腕很多無(wú)法完成的作業(yè)。近年來(lái)，大多數(shù)關(guān)節(jié)型機(jī)器人都采很多無(wú)法完成的作業(yè)。近年來(lái)，大多數(shù)關(guān)節(jié)型機(jī)器人都采用了三自由度手腕。用了三自由度手腕。輸入輸入輸入輸入3 3）臂部：連接機(jī)身和手腕的部分，有時(shí)也將機(jī)身包括在內(nèi)，）臂部：連接機(jī)身和手腕的部分，有時(shí)也將機(jī)身包括在內(nèi)， 其結(jié)構(gòu)型式包括其結(jié)構(gòu)型式包括5 5種：種： 直角坐標(biāo)式、柱坐標(biāo)式、球坐標(biāo)式、關(guān)節(jié)坐標(biāo)式和平面關(guān)節(jié)直角坐標(biāo)式、柱坐標(biāo)式、球坐標(biāo)式、關(guān)節(jié)坐標(biāo)式和平面關(guān)節(jié)式。式。4 4）機(jī)身：機(jī)器人的基礎(chǔ)部分，起支撐作用。）機(jī)

13、身：機(jī)器人的基礎(chǔ)部分，起支撐作用。 5 5）行走機(jī)構(gòu)：）行走機(jī)構(gòu)： 輪式、足式、履帶式、蛇行、游行和飛行。輪式、足式、履帶式、蛇行、游行和飛行。 2.3 機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 在機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)器通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)傳動(dòng)裝置在機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)器通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)傳動(dòng)裝置( (一般為減速器一般為減速器) )，再通過(guò)關(guān)節(jié)軸帶動(dòng)桿件運(yùn)動(dòng)。，再通過(guò)關(guān)節(jié)軸帶動(dòng)桿件運(yùn)動(dòng)。 機(jī)器人一般有兩種運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)器人一般有兩種運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和移轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和移( (直直) )動(dòng)關(guān)動(dòng)關(guān)節(jié)，其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)也就包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和直線(xiàn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。節(jié)，其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)也就包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和直線(xiàn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 為了

14、進(jìn)行位置和速度控制，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中還包括位置和速為了進(jìn)行位置和速度控制，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中還包括位置和速度檢測(cè)元件。檢測(cè)元件類(lèi)型很多，但都要求有合適的精度、度檢測(cè)元件。檢測(cè)元件類(lèi)型很多，但都要求有合適的精度、連接方式以及有利于控制的輸出方式。對(duì)于伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，連接方式以及有利于控制的輸出方式。對(duì)于伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，檢測(cè)元件常與電機(jī)直接相聯(lián)；對(duì)于液壓驅(qū)動(dòng)，則常通過(guò)聯(lián)軸檢測(cè)元件常與電機(jī)直接相聯(lián)；對(duì)于液壓驅(qū)動(dòng)，則常通過(guò)聯(lián)軸器或銷(xiāo)軸與被驅(qū)動(dòng)的桿件相聯(lián)。器或銷(xiāo)軸與被驅(qū)動(dòng)的桿件相聯(lián)。 2.3.1 2.3.1 驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成傳動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成1碼盤(pán)；碼盤(pán)；2 測(cè)速機(jī)；測(cè)速機(jī)；3 電機(jī)；電機(jī)；4 聯(lián)軸器；聯(lián)軸器；5 傳動(dòng)

15、裝置；傳動(dòng)裝置；6 轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)；轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)；7 桿桿 8 電機(jī)；電機(jī)； 9 聯(lián)軸器；聯(lián)軸器；10 螺旋副；螺旋副；11 移動(dòng)關(guān)節(jié)；移動(dòng)關(guān)節(jié)；12 電位器電位器 (或光柵尺或光柵尺) 1 1電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器 電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的能源簡(jiǎn)單，速度變化范圍大，效率高，速電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的能源簡(jiǎn)單，速度變化范圍大，效率高，速度和位置精度都很高。但它們多與減速裝置相聯(lián)，直接驅(qū)度和位置精度都很高。但它們多與減速裝置相聯(lián)，直接驅(qū)動(dòng)比較困難。動(dòng)比較困難。 電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器又可分為直流電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器又可分為直流 (DC)、交流、交流(AC)伺服電機(jī)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 直流伺服電機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn)，但它的電刷易磨損

16、，且易直流伺服電機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn)，但它的電刷易磨損，且易形成火花。隨著技術(shù)的進(jìn)步，近年來(lái)交流伺服電機(jī)正逐漸形成火花。隨著技術(shù)的進(jìn)步，近年來(lái)交流伺服電機(jī)正逐漸取代直流伺服電機(jī)而成為機(jī)器人的主要驅(qū)動(dòng)器。取代直流伺服電機(jī)而成為機(jī)器人的主要驅(qū)動(dòng)器。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)多為開(kāi)環(huán)控制，控制簡(jiǎn)單但功率不大，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)多為開(kāi)環(huán)控制，控制簡(jiǎn)單但功率不大，多用于低精度小功率機(jī)器人系統(tǒng)。多用于低精度小功率機(jī)器人系統(tǒng)。2.3.2 2.3.2 驅(qū)動(dòng)器的類(lèi)型和特點(diǎn)驅(qū)動(dòng)器的類(lèi)型和特點(diǎn)2. 液壓驅(qū)動(dòng)器液壓驅(qū)動(dòng)器 液壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是功率大，可省去減速液壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是功率大，可省去減速裝置而直接與被驅(qū)動(dòng)的桿件相連，結(jié)構(gòu)緊裝置而直接與被驅(qū)動(dòng)

17、的桿件相連，結(jié)構(gòu)緊湊，剛度好，響應(yīng)快，伺服驅(qū)動(dòng)具有較高湊，剛度好，響應(yīng)快，伺服驅(qū)動(dòng)具有較高的精度。但需要增設(shè)液壓源，易產(chǎn)生液體的精度。但需要增設(shè)液壓源，易產(chǎn)生液體泄漏，不適合高、低溫場(chǎng)合，故液壓驅(qū)動(dòng)泄漏，不適合高、低溫場(chǎng)合，故液壓驅(qū)動(dòng)目前多用于特大功率的機(jī)器人系統(tǒng)。目前多用于特大功率的機(jī)器人系統(tǒng)。 3氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器 氣壓驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，清潔，動(dòng)作靈敏，具有緩沖作用。氣壓驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，清潔，動(dòng)作靈敏，具有緩沖作用。但與液壓驅(qū)動(dòng)器相比，功率較小，剛度差，噪音大，速度不但與液壓驅(qū)動(dòng)器相比，功率較小，剛度差，噪音大，速度不易控制，所以多用于精度不高的點(diǎn)位控制機(jī)器人。易控制，所以多用于精度不高的

18、點(diǎn)位控制機(jī)器人。 4其它驅(qū)動(dòng)器其它驅(qū)動(dòng)器 作為特殊的驅(qū)動(dòng)裝置，有壓電晶體、形狀記憶合金、作為特殊的驅(qū)動(dòng)裝置，有壓電晶體、形狀記憶合金、 驅(qū)動(dòng)器的選擇應(yīng)以作業(yè)要求、生產(chǎn)環(huán)境為先決條件，驅(qū)動(dòng)器的選擇應(yīng)以作業(yè)要求、生產(chǎn)環(huán)境為先決條件，以?xún)r(jià)格高低、技術(shù)水平為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。一般說(shuō)來(lái)，目前負(fù)以?xún)r(jià)格高低、技術(shù)水平為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。一般說(shuō)來(lái)，目前負(fù)荷為荷為100 kg以下的以下的, ,可優(yōu)先考慮電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器；只須點(diǎn)位控可優(yōu)先考慮電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器；只須點(diǎn)位控制且功率較小者，可采用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器；負(fù)荷較大或機(jī)器制且功率較小者，可采用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器；負(fù)荷較大或機(jī)器人周?chē)延幸簤涸吹膱?chǎng)合，可采用液壓驅(qū)動(dòng)器。人周?chē)延幸簤涸吹膱?chǎng)合，可采用液壓驅(qū)

19、動(dòng)器。 對(duì)于驅(qū)動(dòng)器來(lái)說(shuō)，最重要的是要求起動(dòng)力矩大，調(diào)速對(duì)于驅(qū)動(dòng)器來(lái)說(shuō)，最重要的是要求起動(dòng)力矩大，調(diào)速范圍寬，慣量小，尺寸小，同時(shí)還要有性能好的、與之范圍寬，慣量小，尺寸小，同時(shí)還要有性能好的、與之配套的數(shù)字控制系統(tǒng)。配套的數(shù)字控制系統(tǒng)。 機(jī)器人幾乎使用了目前出現(xiàn)的絕大多數(shù)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中機(jī)器人幾乎使用了目前出現(xiàn)的絕大多數(shù)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中最常用的為諧波傳動(dòng)、最常用的為諧波傳動(dòng)、RV擺線(xiàn)針輪行星傳動(dòng)和滾動(dòng)螺旋傳擺線(xiàn)針輪行星傳動(dòng)和滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)。動(dòng)。2.3.3 2.3.3 機(jī)器人的常用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)器人的常用傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 機(jī)器人傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本要求機(jī)器人傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本要求：(1) 結(jié)構(gòu)緊湊，即體積最小、重量最輕；結(jié)

20、構(gòu)緊湊，即體積最小、重量最輕；(2) 傳動(dòng)剛度大，即承受扭矩時(shí)角度變形要小，以傳動(dòng)剛度大，即承受扭矩時(shí)角度變形要小，以提高整機(jī)的提高整機(jī)的 固有頻率，固有頻率，降低整機(jī)的低頻振動(dòng)；降低整機(jī)的低頻振動(dòng)；(3) 回差小，即由正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)時(shí)空行程要小，以得到較高的位回差小，即由正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)時(shí)空行程要小，以得到較高的位 置控制精度；置控制精度；(4) 壽命長(zhǎng)、價(jià)格低。壽命長(zhǎng)、價(jià)格低。 一、諧波傳動(dòng)工作原理一、諧波傳動(dòng)工作原理 諧波傳動(dòng)是利用一個(gè)構(gòu)件的可控制的彈性變形來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)諧波傳動(dòng)是利用一個(gè)構(gòu)件的可控制的彈性變形來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的傳遞。諧波傳動(dòng)通常由三個(gè)基本構(gòu)件械運(yùn)動(dòng)的傳遞。諧波傳動(dòng)通常由三個(gè)基本構(gòu)件(俗稱(chēng)

21、三大俗稱(chēng)三大件件)組成，包括一個(gè)有內(nèi)齒的剛輪，一個(gè)工作時(shí)可產(chǎn)生徑組成，包括一個(gè)有內(nèi)齒的剛輪，一個(gè)工作時(shí)可產(chǎn)生徑向彈性變形并帶有外齒的柔輪和一個(gè)裝在柔輪內(nèi)部、呈橢向彈性變形并帶有外齒的柔輪和一個(gè)裝在柔輪內(nèi)部、呈橢圓形、外圈帶有滾動(dòng)軸承的波發(fā)生器。柔輪的外齒圓形、外圈帶有滾動(dòng)軸承的波發(fā)生器。柔輪的外齒數(shù)數(shù)少于少于剛輪的內(nèi)齒剛輪的內(nèi)齒數(shù)數(shù)。在波發(fā)生器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，相應(yīng)于長(zhǎng)軸方向的柔。在波發(fā)生器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，相應(yīng)于長(zhǎng)軸方向的柔輪外齒正好完全嚙入剛輪的內(nèi)齒；在短軸方向，則外齒全輪外齒正好完全嚙入剛輪的內(nèi)齒；在短軸方向，則外齒全脫開(kāi)內(nèi)齒。當(dāng)剛輪固定，波發(fā)生器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，柔輪的外齒將脫開(kāi)內(nèi)齒。當(dāng)剛輪固定，波發(fā)生器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，柔

22、輪的外齒將依次嚙入和嚙出剛輪的內(nèi)齒，柔輪齒圈上的任一點(diǎn)的徑向依次嚙入和嚙出剛輪的內(nèi)齒，柔輪齒圈上的任一點(diǎn)的徑向位移將呈近似于余弦波形的變化，所以這種傳動(dòng)稱(chēng)作諧波位移將呈近似于余弦波形的變化，所以這種傳動(dòng)稱(chēng)作諧波傳動(dòng)。傳動(dòng)。當(dāng)剛輪固定、發(fā)生器主動(dòng)、柔輪從動(dòng)時(shí)，諧波齒輪傳動(dòng)的傳當(dāng)剛輪固定、發(fā)生器主動(dòng)、柔輪從動(dòng)時(shí)，諧波齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比為動(dòng)比為 i=-z1/(z2-z1)式中式中 z2、z1-分別為剛輪與柔輪的齒數(shù)。分別為剛輪與柔輪的齒數(shù)。 諧波傳動(dòng)的主要特點(diǎn)諧波傳動(dòng)的主要特點(diǎn)(1) 傳動(dòng)比大，單級(jí)為傳動(dòng)比大，單級(jí)為50300，雙級(jí)可達(dá)，雙級(jí)可達(dá)2 2x106。(2)傳動(dòng)平穩(wěn)，承載能力高，傳遞單位扭矩

23、的體積和重量小。傳動(dòng)平穩(wěn)，承載能力高，傳遞單位扭矩的體積和重量小。 在相同的工作條件下，體積可減小在相同的工作條件下，體積可減小20一一50。(3)齒面磨損小而均勻，傳動(dòng)效率高。當(dāng)結(jié)構(gòu)合理，潤(rùn)滑良好齒面磨損小而均勻，傳動(dòng)效率高。當(dāng)結(jié)構(gòu)合理，潤(rùn)滑良好時(shí)，對(duì)時(shí)，對(duì)i = =100的傳動(dòng)，效率可達(dá)的傳動(dòng)，效率可達(dá)0.85。(4)傳動(dòng)精度高。在制造精度相同的情況下，諧波傳動(dòng)的精度傳動(dòng)精度高。在制造精度相同的情況下，諧波傳動(dòng)的精度可比普通齒輪傳動(dòng)高一級(jí)。若齒面經(jīng)過(guò)很好的研磨，則諧波齒可比普通齒輪傳動(dòng)高一級(jí)。若齒面經(jīng)過(guò)很好的研磨，則諧波齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)精度要比普通齒輪傳動(dòng)高輪傳動(dòng)的傳動(dòng)精度要比普通齒輪傳動(dòng)高

24、4倍。倍。(5)回差小。精密諧波傳動(dòng)的回差一般可小于回差小。精密諧波傳動(dòng)的回差一般可小于3，甚至可以，甚至可以實(shí)現(xiàn)無(wú)回差傳動(dòng)。實(shí)現(xiàn)無(wú)回差傳動(dòng)。(6)可以通過(guò)密封壁傳遞運(yùn)動(dòng)。這是其他傳動(dòng)機(jī)構(gòu)難實(shí)現(xiàn)的?？梢酝ㄟ^(guò)密封壁傳遞運(yùn)動(dòng)。這是其他傳動(dòng)機(jī)構(gòu)難實(shí)現(xiàn)的。(7)諧波傳動(dòng)不能獲得中間輸出，并且杯式柔輪剛度較低。諧波傳動(dòng)不能獲得中間輸出，并且杯式柔輪剛度較低。二、二、RV擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)原理擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)原理RV擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)裝置，是由一級(jí)行星輪系再串聯(lián)一級(jí)擺擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)裝置，是由一級(jí)行星輪系再串聯(lián)一級(jí)擺線(xiàn)針輪減速器組合而成的。線(xiàn)針輪減速器組合而成的。漸開(kāi)線(xiàn)行星齒輪和曲柄軸連成一體漸開(kāi)線(xiàn)行星齒輪和曲柄軸連成一體,

25、如果漸開(kāi)線(xiàn)中心輪順時(shí)針?lè)饺绻麧u開(kāi)線(xiàn)中心輪順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn),那么行星輪在公轉(zhuǎn)的同時(shí)那么行星輪在公轉(zhuǎn)的同時(shí),還要逆時(shí)針自轉(zhuǎn)還要逆時(shí)針自轉(zhuǎn),通過(guò)曲柄帶通過(guò)曲柄帶動(dòng)擺線(xiàn)輪作偏心運(yùn)動(dòng)動(dòng)擺線(xiàn)輪作偏心運(yùn)動(dòng),此時(shí)擺線(xiàn)輪在其軸線(xiàn)逆時(shí)針公轉(zhuǎn)的同時(shí)此時(shí)擺線(xiàn)輪在其軸線(xiàn)逆時(shí)針公轉(zhuǎn)的同時(shí),還將在針齒的作用下反向自轉(zhuǎn)還將在針齒的作用下反向自轉(zhuǎn),即順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)即順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),這時(shí)通過(guò)曲柄軸這時(shí)通過(guò)曲柄軸將擺線(xiàn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)等速傳給輸出盤(pán)。將擺線(xiàn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)等速傳給輸出盤(pán)。 126261612zzi743437374zzi6407RV擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)主要特點(diǎn)擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)主要特點(diǎn)與諧波傳動(dòng)相比，與諧波傳動(dòng)相比，RV擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)除了具有相同的速

26、比擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)除了具有相同的速比大、同軸線(xiàn)傳動(dòng)、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高等待點(diǎn)外，最顯著的特大、同軸線(xiàn)傳動(dòng)、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高等待點(diǎn)外，最顯著的特點(diǎn)是剛性好，傳動(dòng)剛度較諧波傳動(dòng)要大點(diǎn)是剛性好，傳動(dòng)剛度較諧波傳動(dòng)要大26倍，但重量卻增倍，但重量卻增加了加了13倍。倍。該減速器特別適用于操作機(jī)上的第一級(jí)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)該減速器特別適用于操作機(jī)上的第一級(jí)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(腰關(guān)節(jié)腰關(guān)節(jié))，這時(shí)自重是坐落在底座上的，充這時(shí)自重是坐落在底座上的，充分分發(fā)揮了高剛度作用，可以發(fā)揮了高剛度作用，可以大大提高整機(jī)的固有頻率，降低振動(dòng)；在頻繁加、減速的運(yùn)大大提高整機(jī)的固有頻率，降低振動(dòng)；在頻繁加、減速的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可以提高響應(yīng)速度并降低能量

27、消耗。動(dòng)過(guò)程中可以提高響應(yīng)速度并降低能量消耗。 三、滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)三、滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)是在具有螺旋槽的絲杠與螺母之間放入適當(dāng)?shù)臐L動(dòng)螺旋傳動(dòng)是在具有螺旋槽的絲杠與螺母之間放入適當(dāng)?shù)臐L珠。使絲杠與螺母之間由滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦的一種螺旋滾珠。使絲杠與螺母之間由滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦的一種螺旋傳動(dòng)，滾珠在工作過(guò)程中順螺旋槽傳動(dòng)，滾珠在工作過(guò)程中順螺旋槽(滾道滾道)滾動(dòng)，故必須設(shè)置滾滾動(dòng)，故必須設(shè)置滾珠的返回通道，才能循環(huán)使用。為了消除回差珠的返回通道，才能循環(huán)使用。為了消除回差(空回空回)，螺母分，螺母分成兩段，以墊片、雙螺母或齒差調(diào)整兩段螺母的相對(duì)軸向位置，成兩段，以墊片、雙螺母或齒差調(diào)整兩段

28、螺母的相對(duì)軸向位置，從而消除間隙和施加預(yù)緊力，使得在有額定抽間負(fù)荷時(shí)也能使從而消除間隙和施加預(yù)緊力，使得在有額定抽間負(fù)荷時(shí)也能使回差為零。其中用的最多的是雙螺母式，而齒差式最為可靠?；夭顬榱恪Ｆ渲杏玫淖疃嗟氖请p螺母式，而齒差式最為可靠。1一齒輪；一齒輪；2一返回裝置；一返回裝置；3一鍵；一鍵； 4一滾珠；一滾珠；5一絲杠；一絲杠；6一螺母；一螺母；7支座支座 滾動(dòng)螺旋特點(diǎn)：滾動(dòng)螺旋特點(diǎn)： (1)摩擦小、效率高。一般情況下，傳動(dòng)的效率在摩擦小、效率高。一般情況下，傳動(dòng)的效率在90以上。以上。 (2)動(dòng)、靜摩擦系數(shù)相差極小，傳動(dòng)平穩(wěn)，靈敏度高。動(dòng)、靜摩擦系數(shù)相差極小，傳動(dòng)平穩(wěn)，靈敏度高。 (3)磨損小、壽命長(zhǎng)。磨損小、壽命長(zhǎng)。 (4)可以通過(guò)預(yù)緊消除軸向間隙，提高軸向剛度?？梢酝?/p>