工业机器人机械系统设计.ppt

第四章工业机器人机械系统设计工业机器人机械系统设计是工业机器人设计的重要部分，其它系统的设计应有自己的独立要求，但还必须与机械系统相匹配，相辅相成，组成一个完整的机器人系统。虽然工业机器人不同于专用设备，它具有较强的灵活性，但是，要设计和制造什么活都能干的机器人是不现实的。不同应用领域的工业机器人机械系统设计上的差异比工业机器人其它系统设计上的差异大得多。因此，使用要求是工业机器人机械系统设计的出发点。动力源是单独被划分出来的，并且考虑到电动驱动、液压驱动、气动驱动已在其它课程中进行了学习，所以，动力源设计在此不再讲述了。§4一l工业机器人总体设计一、主体结构设计工业机器人主体结构设计的主要问题是选择由连杆件和运动副组成的坐标形式。最广泛使用的工业机器人坐标形式有2直角坐标式、圆柱坐标式、球面坐标式(极坐标式)、关节坐标式(包括平面关节式)。1.直角坐标式机器人直角坐标式机器人主要用于生产设备的上下料，也可用于高精度的装配和检测作业，大约占工业机器人总数的14%左右。一般直角坐标式机器人的手臂能垂直主下移动(Z方向运动),并可沿滑架和横梁上的导轨进行水平面内二维移动(X和y方向运动)。直角坐标式机器人主体结构具有三个自由度,而手腕自由度的多少可视用途而定。直角坐标式机器人的优点是：(1)结构简单。(2)容易编程。(3)采用直线滚动导轨后,速度高,定位精度高。(4)在X，Y和Z三个坐标轴方向上的运动没有桐合作用，对控制系统设计相对容易些。但是，由于直角坐标式机器人必须采用导轨，带来许多问题，其主要缺点是：(1)导轨丽的防护比较困难,不能像转动关节的轴承那样密封得很好。(2)导轨的支承结构增加了机器人的重量,并减少了有效工作范围。(3)为了减少摩擦需要用很长的直线滚动导轨,价格高。(4)结构尺寸与有效工作范围相比显得庞大。(5)移动部件的惯量比较大,增加了驱动装置的尺寸和能量消耗。近来一种起重机台架式直角坐标机器人的应用越来越多，在直角坐标式机器人中的比重正在增加(见图4-1)。在像装配飞机构件这样的大车间中，这种起重机台架式直角坐标机器人的X和y坐标轴方向移动距离分别可达100m和40m，沿Z坐标轴方向可达5m，成为目前最大的机器人。并且，因为仅仅台架的立柱占据了安装位置，所以它能很好地利用车间的空间。