(2.6.1)-2.6机器人的传动机构

第二章：机器人机械结构2.6传动机构工业机器人的驱动源通过传动部件来驱动关节的移动或转动，从而实现机身、手臂和手腕的运动。因此，传动部件是构成工业机器人的重要部件。那么，工业机器人的传动机构有哪些，它们的工作原理又是如何呢？驱动机构(drive

mechanism)用于把驱动元件的运动传递到机器人的关节和动作部位，按实现的运动方式，机器人的传动机构可分为直线传动机构和旋转传动机构两种。直线运动可以直接由气压缸或液压缸和活塞产生，也可以采用齿轮齿条、丝杠、螺母等传动元件由旋转运动转换得到。（1）齿轮齿条装置通常齿条是固定不动的，当齿轮转动时，齿轮轴连同拖板沿齿条方向做直线运动，这样，齿轮的旋转运动就转换成为拖板的直线运动，拖板是由导杆或导轨支承的，该装置的回差较大。（2）普通丝杠装置普通丝杠驱动采用一个旋转的精密丝杠驱动一个螺母轴向移动，从而将丝杠的旋转运动转换成螺母的直线运动。由于普通丝杠的摩擦力较大、效率低、惯性大、在低速时容易产生爬行现象、精度低、回差大，所以在机器人中很少采用。

2.6.1直线传动机构第二章：机器人机械结构（3）滚珠丝杠装置滚珠丝杠的摩擦力很小且运动响应速度快。由于是滚动摩擦，所以摩擦力较小，因此传动效率较高，同时可消除低速运动时的爬行现象，在装配时施加一定的预紧力，可消除回差。（4）液压（气压）缸装置压(气压)缸是将液压泵(空气压缩机)输出的压力能转换为机械能，做直线往复运动的执行元件，使用液压(气压)缸可以很容易地实现直线运动。液压(气压)缸主要由缸筒、缸盖、活塞、活塞杆和密封装置等部件构成，活塞和缸筒采用精密滑动配合，压力(压缩空气)从液压（气压）缸的一端进入，把活塞推向液压（气压)缸的另一端，从而实观直线端动。2.6.1直线传动机构第二章：机器人机械结构齿轮齿条传动装置滚珠丝杠传动装置2.6.1直线传动机构第二章：机器人机械结构液压缸装置2.6.1直线传动机构第二章：机器人机械结构

多数普通电动机和伺服电动机都能够直接产生旋转运动，但其输出力矩比所要求的力矩小，转速比所要求的转速高，因此需要采用齿轮链、皮带传动装置或其他运动传动机构，把较高的转速转换成较低的转速，并获得较大的力矩。（1）齿轮机构齿轮机构是由两个或两个以上的齿轮组成的传动机构。它不但可以传递运动角位移角速度，而且可以传递力和力矩，现以具有两个齿轮的齿轮机构为例，说明其中的传动转换关系。总功相等：Ti*θi=To*θo圆周相等：Ri*θi=Ro*θo齿数与半径成正比：Zi/Zo=Ri/Ro齿数与转动角速度成反比：Zi/Zo=ψo/ψi两轴之间运动转换关系：力矩：To=Ti*Zo/Zi；角位移：θo=θi*Zi/Zo；角速度：ψo=ψi*Zi/Zo最后通过动力学分析，便可以得到，在与驱动电动机相连的输入轴上，系统总的等效转动惯量为：Jθ=Jo*(Zi/Zo)^2+Ji。2.6.2旋转传动机构第二章：机器人机械结构使用齿轮机构的注意事项:①齿轮机构的引入会减小系统的等效转动惯量，从而使驱动电动机的响应时间缩短，这样，伺服系统就更加容易控制。由公式可知，输出轴的转动惯量转换到驱动电动机上的等效转动惯量的下降与输入，输出齿轮齿数比的平方成正比。②齿轮的误差将导致机器人手臂的定位误差增加，而且，假如不采取补偿措施间隙误差还会引起伺服系统的不稳定。齿轮传动实物图2.6.2旋转传动机构第二章：机器人机械结构（2）同步带传动同步带传动用来传递平行轴间的运动或将回转运动转换成直线运动，在机器人中的作用主要为前者。在工业机器人中，同步带传动主要用来传递平行轴间的运动。同步传送带和带轮的接触面都制成相应的齿形，靠啮合传递功率，其传动原理如图所示，齿的节距用包络带轮时的圆节距t表示。同步带传动的传动比计算公式为：i=n2/n1=z1/z2；式中:n1为主动轮转速(r/min)；n2为被动轮转速(r/min)；z1为主动轮齿数；z2为被动轮齿数。

2.6.2旋转传动机构第二章：机器人机械结构1—主动轮；2—从动轮；3—传送带同步带的传动原理同步带传动的优点传动比较准确且平稳速比范围