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工业机器人的基本工作原理,工业机器人结构系统

OaXG_jingzhengl 来源:未知 作者:李倩 2018-11-15 08:48 次阅读

机器人是最典型的机电一体化数字化装备,威廉希尔官方网站 附 加值高,应用范围广,作为先进制造业的支撑威廉希尔官方网站 和信 息化社会的新兴产业,将对未来生产和社会发展起越来 越重要的作用。从20世纪下半叶起,世界机器人产业 一直保持着稳步增长的良好势头。根据发达国家产业 发展与升级的历程和工业机器人产业化发展趋势,到 2015年中国机器人市场的容量约达十几万台套。

1工业机器人的基本工作原理

工业机器人是一种生产装备,其基本功能是提供 作业所须的运动和动力.其基本工作原理是通过操作机 上各运动构件的运动.自动地实现手部作业的动作功能 及威廉希尔官方网站 要求。因此在基本功能及基本工作原理上,工业 机器人与机床有相同之处:二者的末端执行器都有位置 变化要求,而且都是通过坐标运动来实现末端执行器的 位置变化要求。当然机器人也有其独特的要求,是按关 节形式运动为主,同时机器人的灵活性要求很高,其刚 度、精度要求相对较低。

2工业机器人结构系统

2.1工业机器人构造

从功能角度分析可将机器人分解成四个部分:操作 机、末端执行器、传感系统、控制器。 操作机:是由机座、手臂和手腕、传动机构、驱动 系统等组成.其功能是使手腕具有某种工作空间,并调 整手腕使末端执行器实现作业任务要求的动作。 末端执行器:也叫工业机器人的手部,它是安装在 工业机器人手腕上直接抓握工件或执行作业的部件。 感器系统:是指要机器人与人一样有效的完成工 作。必须对外界状况进行判断的感觉功能。与机器人控 制最紧密相关的是触觉。视觉适合于检测对象是否存 在,检测其大概的位置、姿势等状态。相比之下,触觉 协助视觉.能够检测出对象更细微的状态。 控制器:机器人控制系统是机器人的大脑,是决定 机器人功能和性能的主要因素。主要是控制工业机器人 在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动 作的时间等。具有编程简单、软件菜单操作、友好的人 机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点。在机器 人中采用的控制系统有:点位的和轮廓的;同步的和异 步的;数字的和interwetten与威廉的赔率体系 的。可根据机器人的威廉希尔官方网站 与经济要 求及工艺任务的特点来选择控制系统的具体方案。

2.2主要结构尺寸

根据A II—V6L型工业机器人的主要参数进行设计。 主要结构尺寸如图I所示。机器人的工作范围见图2。

3.1手腕结构的确定

手腕是联接手臂和末端执行器的部件,其功能是在 手臂和机座实现了末端执行器在作业空间的三个位置坐 标(自由度)的基础上,再由手腕来实现末端执行器在 作业空间的三个姿态(方位)坐标,即实现三个旋转自 由度。通过机械接口,联接并支承末端执行器。根据机 器人的作业要求来决定其应具有的自由度数目。

3.2基本参数的确定

确定了空间结构和手腕结构后,可确定手腕回转、 手腕摆动及手腕旋转三个姿态的自由度。其参数见表l (参数来于SSA2000工业机器人)。

选择型号为SGMAH-0IA,额定功率为IOOW,额定转 矩为0.318N·m。额定转速为3000rlmin,重量为0.7kg的 交流伺服电动机。 (2)B轴和T轴电机的选择。根据设计要求取相同型 号的电机.选择型号为SGMAH-01A交流伺服电动机。

3.4传动比的确定

3.5谐波减速器的选择

谐波齿轮减速器是一种新型的机械传动变速机构。 与普通齿轮传动相比,具有体积小,重量轻,结构简单. 它与传动比相当的普通减速器比较,其零件减少50%。 体积和重量均减少l,3左右或更多。传动比范围大(单级 传动比为40~350,多级传动比可达1600~100000),传 动效率高(单级传动效率饥≥85%),传动精度高.承载能 力强等特点。 根据所选择的电机.选择型号为SGMAH—OIA。额 定功率为loo W,额定转矩为0.318 N·m,额定转速为 3000 drain的交流伺服电动机。同时选择XBl谐波减速 机,机型为25,减速比为40,输出力矩为1.0N·m,输 入转速为3000 r/min。为了订货和维修方便,三轴均采 用同一种减速器。

3.6壳体的设计

机座部分采用铸铝材料,方形结构,臂厚5~12mm。 机身部分采用铸铝材料,圆筒形结构,臂厚-8mm。大 臂外壳采用铸铝材料.厚度均为6-Smm。小臂箱体和小 臂外壳采用铸铝材料,结构为方形,侧面为铸件其它三 面为铸铝板材。手腕外壳和手腕箱体采用铸铝材料,结构为方形,两侧面、背面、底面为铸件,端面和正面为 铸铝板材。臂厚5-8ram。其它部分具体尺寸由结构决 定.见图3。

4机器人轴承设计

球轴承是机器人和机械手机构中最常用的轴承。它 能承受径向和轴向载荷。摩擦较小。其机器人专用轴承 四点接触式设计以及高精度加工。这种轴承比同等轴径 的常规中系列四点接触轴承轻25倍。它的内圈(或外 圈)由两个半圈精确拼配而成,而其整体外围(或内圈) 的沟曲率半径较小,使钢球与内、外圈在四个“点”上 接触。既加大了径向负荷能力.又能以紧凑的尺寸承受 很的两个方向的轴向负荷,并且有很好的两个方向的轴 向限位能力,因为它的轴向游隙相对较小。而其接触角 (一般取为35。)又较大。 工业机器人专用薄壁四点接触球轴承通常有带密封 圈和不带密封圈的结构形式(见图4)。其主要由内圈、外 围、保持架、钢球或非接触式密封圈组成。内、外圈均 为整体结构。钢球与内、外因沟道呈四点接触.保持架

5结束语

各种工业机器人可以以单机形式使用,也可以作为 生产系统中的一种构成部分使用。随着社会需求发展的 变化,工业生产多品种小批量方向发展,对制造系统的 柔性要求越来越高。工业机器人灵活性好。因此在柔性 制造系统内各种应用越来越多。

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原文标题:工业机器人结构设计,最典型的机电一体化数字化装备

文章出处:【微信号:jingzhenglizixun,微信公众号:机器人博览】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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