机电一体化技术第6章.ppt

机电一体化技术 第6章,株洲职业技术学院 2010年3月,岗位责任体系概述,第6章 机械手机电传动与控制,在手工装配生产中或人工操作过程中，人类的手部是最主要的装配工具，手部可以非常灵活的将产品、工件从一个地方抓取到另一个地方，能够进行灵活的设备操作。在自动化装配生产线上，有大量的场合需要将单个或多个工件快速的从一个位置准确的抓取移动到目标位置。在恶劣或危险的工作环境，由于对人身健康的影响，也需要用机械来代替人力。这些地方都应用到了机械手或机器人来完成动作，那么机械手、机器人是怎样实现其机械运动呢？又采用了那些控制方式呢？,岗位责任体系概述,第6章 机械手机电传动与控制6.2 基础知识,6.2.1 机械手的结构类型,机械手主要由手部和运动机构组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。,岗位责任体系概述,第6章 机械手机电传动与控制6.2 基础知识,6.2.1 机械手的结构类型,1一个自由度的机械手 单自由度摆动机械手是一种结构最简单的机械手，通常由一个摆动运动来组成 单自由度摆动机械手大量使用在各种自动化专机上，制造成本低廉，而且由于摆动气缸所占用的运动空间较小，因此此类机械手特别适合于要求自动化专机的结构非常紧凑的场合。,岗位责任体系概述,第6章 机械手机电传动与控制6.2 基础知识,6.2.1 机械手的结构类型,2两个自由度的机械手平移机械手,（a） （b） 图6-3 二自由度平移机械手 a-外形结构图；b-运动轨迹图；,岗位责任体系概述,第6章 机械手机电传动与控制6.2 基础知识,6.2.1 机械手的结构类型,3两个自由度的机械手摆动机械手,（a） （b） 图6-4 二自由度摆动机械手原理示意图与运动轨迹 a-原理图；b-运动轨迹图 1-工件输送系统；2-工件夹具；3-摆动机械手,岗位责任体系概述,第6章 机械手机电传动与控制6.2 基础知识,6.2.1 机械手的结构类型,4三个自由度的机械手 三自由度机械手较前面两种类型的二自由度机械手结构更复杂，但它是在二自由度机械手的基础上实现的，只是比二自由度机械手增加了一个方向的运动。,（1）摇臂式自动取料机械手 典型的摇臂式自动取料机械手，其运动由X、Y两个相互垂直方向的直线运动与一个摆动运动组合而成。,岗位责任体系概述,第6章 机械手机电传动与控制6.2 基础知识,6.2.1 机械手的结构类型,4三个自由度的机械手,（2）横行式自动取料机械手 所谓横行式三自由度取料机械手就是在结构上采用X、Y、Z三个相互垂直方向的直线运动搭接而成的取料机械手。,岗位责任体系概述,第6章 机械手机电传动与控制6.2 基础知识,6.2.2 机械手的结构组成,机械手都主要或全部包含了以下结构部分：驱动部件、传动部件、导向部件、换向机构、取料机构、缓冲结构、行程控制部件等,1驱动部件 （1）气缸驱动,岗位责任体系概述,第6章 机械手机电传动与控制6.2 基础知识,6.2.2 机械手的结构组成,1驱动部件 （1）气缸驱动 （2）电机驱动,岗位责任体系概述,第6章 机械手机电传动与控制6.2 基础知识,6.2.2 机械手的结构组成,1驱动部件 （1）气缸驱动 （2）电机驱动 （3）驱动连接结构 电机与负载轴的连接 气缸活塞杆与负载的连接,岗位责任体系概述,第6章 机械手机电传动与控制6.2 基础知识,6.2.2 机械手的结构组成,2传动部件 在使用电机的场合，工程上主要采用以下传动部件实现回转运动与直线运动之间的运动转换：同步带（同步带轮），齿轮（齿条），滚珠丝杠机构。,3导向部件 常用的标准化导向部件有：直线导轨机构、直线轴承直线轴机构、直线运动单元等。,岗位责任体系概述,第6章 机械手机电传动与控制6.2 基础知识,6.2.2 机械手的结构组成,4换向部件 在使用电机的场合，工程上主要采用以下传动部件实现回转运动与直线运动之间的运动转换：同步带（同步带轮），齿轮（齿条），滚珠丝杠机构。 （1）回转换向 （2）翻转换向,岗位责任体系概述,第6章 机械手机电传动与控制6.2 基础知识,6.2.2 机械手的结构组成,5取料部件 （1）真空吸盘吸取 （2）气动手指 （3）机械杠杆机构,岗位责任体系概述,第6章 机械手机电传动与控制6.2 基础知识,6.2.2 机械手的结构组成,6缓冲结构 缓冲结构与缓冲措施是保证机械手运动平稳的必要措施。,7行程控制 保证机械手准确抓取工件、准确卸料 （1）金属限位块 （2）行程开关 （3）磁感应开关 （4）接近开关,岗位责任体系概述,第6章 机械手机电传动与控制6.2 基础知识,6.2.3 工业机器人的基本组成与技术参数,机器人为一种比普通机械手功能更强大、智能更高的自动化装置，机器人一般是由伺服电机组成多关节、多自由度的机构，一般为4、5、6个自由度,岗位责任体系概述,第6章 机械手机电传动与控制6.2 基础知识,6.2.3 工业机器人的基本组成与技术参数,1基本组成 如图6-18所示，工业机器人系统由 3 大部分 6 个子系统组成。 3 大部分是：机械部分、传感部分、控制部分。 6 个子系统是：驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人一环境交互系统、人一机交互系统、控制系统,岗位责任体系概述,第6章 机械手机电传动与控制6.2 基础知识,6.2.3 工业机器人的基本组成与技术参数,2机器人的技术参数 工业机器人的主要技术参数一般都应有：自由度、重复定位精度、工作范围、最大工作速度、承载能力等。,岗位责任体系概述,第6章 机械手机电传动与控制6.2 基础知识,6.2.4 工业机器人的分类,1按机器人的结构分类 （1）5 种基本坐标式机器人 （2）两种冗余自由度结构机器人 2按机器人研究进程分类 （1）第一代机器人具有示教再现功能 （2）第二代机器人不仅具有内部传感器而且具有外部传感器，能获取外部环境信息。 （3）第三代机器人具有多种智能传感器，能感知和领会外部环境信息，包括具有理解像人下达的语言指令这样的能力。 3按机器人的控制方式分类 （1）点位式 （2）轨迹式 （3）力（力矩）控制方式 （4）智能控制方式,岗位责任体系概述,第6章 机械手机电传动与控制6.2 基础知识,6.2.5 工业机器人的结构,1机械结构的基本组成,1-手部；2-手腕；3-手臂；4-机身,岗位责任体系概述,第6章 机械手机电传动与控制6.2 基础知识,6.2.5 工业机器人的结构,2机身和臂部结构 （1）机身结构 机身是直接联接、支承和传动手臂及行走机构的部件。它由臂部运动（升降、平移、回转和俯仰）机构及有关的导向装置、支撑件等组成。 （2）臂部结构 手臂部件（简称臂部）是机器人的主要执行部件，它的作用是支承腕部和手部，并带动它们在空间运动。机器人的臂部主要包括臂杆以及与其伸缩、屈伸或自转等运动有关的构件，如传动机构、驱动装置、导向定位装置、支承联接和位置检测元件等。 （3）机身和臂部的配置形式 横梁式配置 立柱式配置 机座式 屈伸式,岗位责任体系概述,第6章 机械手机电传动与控制6.2 基础知识,6.2.5 工业机器人的结构,3手腕结构 手腕是联接手臂和手部的结构部件，它的主要作用是确定手部的作业方向。因此它具有独立的自由度，以满足机器人手部完成复杂的姿态。 4手部结构 （1）夹持类手部 （2）吸附类手部 （3）仿人手部 5行走结构 （1）车轮式行走机构 （2）履带式行走机构 （3）足式行走机构,岗位责任体系概述,第6章 机械手机电传动与控制6.2 基础知识,6.2.5 工业机器人的结构,6机器人的驱动方式 （1）液压驱动 （2）气压驱动 （3）电动机驱动,岗位责任体系概述,第6章 机械手机电传动与控制6.2 基础知识,6.2.6 工业机器人的控制,1控制系统的基本类型 （1）程序控制系统 （2）适应性控制系统 （3）