2.第二章 工业机器人的传动与结构

02工业机器人及其应用工业机器人的传动与结构主编：郗安民

何春燕机械工业出版社目录第一节工业机器人的传动系统第二节PUMA-262型通用机器人结构第三节MP6垂直关节型机器人第四节直角坐标型机器人结构第五节SCARA机器人结构形式第六节工业机器人用减速器

第一节工业机器人的传动系统机器人的传动关系是用传动系统图表示出来的。图中各种传动元件用简单的规定符号代表。规定的符号详见国家标准《机械制图（GB/T4460-1984）》中的机动示意图中的符号。图中各传动元件是按照运动传递的先后顺序以展开图的形式画出来的，它只表示传动关系，不代表各传动元件的实际尺寸和空间位置。

垂直多关节六自由度机器人由六台交流伺服电动机分别传动六套机构,形成六个独立的运动,我们分别称之为S轴、L轴、U轴、R轴、B轴和T轴。一、Motoman-MP6垂直关节型机器人传动系统一、Motoman-MP6垂直关节型机器人传动系统S轴呈竖直位置,整机的活动部分绕该轴回转,M1→R1,使机器人腰部旋转,回转角度为340°。L轴呈水平位置，M2→R2，使机器人的下臂摆动,摆动角度为240°。一、Motoman-MP6垂直关节型机器人传动系统U轴呈水平位置,

M3→R3,和拉杆使机器人的上臂摆动,角度为270°。R轴位于上臂中心,内藏在上臂后部的M4→R4，使机器人上臂的前段旋转,角度为360°。B轴位于上臂的最前端,内藏于上臂前部的电动机M5→R5,使机器人的手腕摆动,角度为270°。T轴位于手腕的中心,内藏在上臂前部的M6→R6，使机器人的手腕旋转,角度为400°为便于设计,指定了R轴,B轴和T轴中心线的交点P为参考点,也称为基点P。二、PUMA-262型工业机器人的传动系统PUMA-262型机器人是一种精密轻型关节机器人，具有传动精度高、结构紧凑、工作范围大和适应广等特点，可用于小型机电元件装配、包装、搬运、喷涂等作业。PUMA-262的外观图，显示出了各轴的位置、数量、可转角度以及机器人的主要构成部件。六个自由度为腰、大臂、小臂、手腕Ⅰ、手腕Ⅱ和手腕Ⅲ。

二、PUMA-262型工业机器人的传动系统第二节PUMA-262型通用机器人结构

腰部电机的输出轴与齿轮轴39相连，齿轮轴上的小齿轮与双联齿轮37的大齿轮啮合。而其小齿轮则与固连在空心轴31上的大齿轮33啮合，空心轴带动机器人的大臂及前端各部件转动，形成机器人的“腰部旋转”。双联齿轮37装在中间轴38上，中间轴由两个轴安装在底座上，空心轴31亦装在中间轴38上，其上部与大臂2的旋转支座连接。一、腰部结构二、大臂和小臂结构

大臂内装有大臂和小臂的驱动电机（见图），电机6是大臂驱动电机，电机轴端的联轴器和轴与锥齿轮26连接，通过一对锥齿轮和二级直齿轮传递运动，而最后一个大齿轮固定在立柱上，在大齿轮不转动的情况下，反带大臂转动（见图A-A），各轴均用轴承安装在大臂的壳体上，并消除安装间隙。二、大臂和小臂结构

大臂内的另一个电机是小臂驱动电机，电机轴端通过弹性管联轴器7、直传轴8和又一联轴器传动外齿轮，也是通过一对锥齿轮和二级直齿轮传递运动，而最后一个大齿轮与小臂是固定连接的，从而驱动小臂和其轴承相对于大臂转动，安装锥齿轮20的齿轮轴21，安装直齿轮23的齿轮轴19都是由轴承支撑在大臂壳体上（见图E-E）。三、手腕结构1-手腕，2、3、9、16、19-M3螺钉，4-壳体，5、29-M2螺钉，6-传动轴，7-压块，8-联轴器，10-电机，11-小钩块，12-空心轴，13-大齿轮，14-端盖，15-气嘴，17、23、31-轴承，18-衬套，20、22、25、26-齿轮，21、24、27-轴，28-前盖，30-垫圈，32-偏心村套三、手腕结构

手腕Ⅰ电机轴上安装直齿轮，通过一对直齿轮啮合带动由两个联轴器联接的直轴，在直轴的另一端，再通过一对直齿轮啮合形成二级传动，而最后一个直齿轮与手腕Ⅰ部件固接，便实现了手腕Ⅰ的转动。

手腕Ⅱ也是两级转动，与手腕Ⅰ不同的是，第一级为直齿轮，第二级为锥齿轮，最后的一个锥齿轮与球形壳体连接，这样，手腕Ⅱ电机便可带动手腕Ⅱ（球形壳）相对于手腕Ⅰ而转动了。

手腕Ⅲ采用三级齿轮传动，第一级和第二级为锥齿轮，第三级为直齿轮，最后的直齿轮与机器人末端的手腕Ⅲ法兰联接，这样手腕Ⅲ电机便可以带动手腕Ⅲ（安装末端执行器的法兰）相对于手腕Ⅱ转动了。四、结构特点1.消除齿轮间隙的调整机构2.弹性万向联轴器

松开锁紧螺钉,转动偏心衬套,以调整齿轮啮合的中心距.消除传动间隙,最后锁紧螺钉

中段刻有弹簧式螺旋槽。两端夹紧轴，一个螺钉用来顶轴,防止轴转动;一个用来锁紧,防止轴向松动。其在轴向、周向都有较大的柔性,能补偿两轴不同轴的偏斜以及轴向长度偏差。四、结构特点3.电磁制动闸当手臂电源被切断时,弹簧1把活动压块6紧压锥形块4,而锥形块4与轴5是固联的,由于摩擦,轴5被锁住。当手臂电源接通时,电磁铁8通电产生磁力,把活动压块6吸向电磁铁,即与锥形块4脱开,于是轴5便能自由转动。四、结构特点4.机体结构简单,重量轻(1)大、小臂均采用薄壁与整体骨架构成的结构型式,有利于提高刚度,减轻重量。手臂外壁与铸件骨架采用铰接,使连接件减少,工艺简单,减轻了重量。(2)轴承外环定位简单。(3)采用薄壁轴承与滑动铜衬套,以减少结构尺寸,减轻重量。(4)有些小尺寸齿轮与轴加工成一体,减少连接件,增加了传递刚度。(5)大、小臂、手腕部结构密度大,很少有多余空隙。四、结构特点5.工作范围大,适应性广PUMA-262除了自身立柱所占空间以外,它的工作空间几乎是它的手臂长度所能达到的全球空间。6.重复定位精度高结构上采取了刚性齿轮传动,调整齿轮间隙机构,弹性万向联轴器;工艺上加工精密,多用整体铸件。第三节MP6垂直关节型机器人结构在工业机器人应用中使用最多的机器人类型是垂直关节型六自由度机器人，多用于搬运、装配、弧焊、点焊、切割、研磨和喷涂等作业。下面介绍MOTDOMANMP6型机器人六轴的结构。1-电动机；2-连接板；3-减速器；4-交叉短圆柱滚子轴承；5-内齿盘一、S轴结构电动机轴插入RV减速器的输入孔内,通过连接板,将电动机壳体和减速器壳体连成一体,然后把连接板安装在机器人腰部的转动壳体上;内齿盘装在固定座内,减速器的输入齿轮与内齿盘啮合。当电动机轴欲旋转时,受到固定内齿的限制转动不得,这就迫使电动机减速器体反向旋转。在底座和活动体之间安装一个推力向心交叉短圆柱滚子轴承,内圈由内压盖环与活动体连接,外圈由外压盖环与固定底座压紧。在圆周方向上,固定体上装着两个极限行程开关和两个限位死挡块,活动体上装着压板和撞块,使S轴在340º的范围内运动。1-L轴电动机；2-L轴减速器；3-下臂下端左侧；4-下臂下端右侧；5-U轴电动机；6-U轴减速器；7-连杆；8-拉杆二、L轴和U轴结构L轴：机器人下臂下端的左侧与L轴减速器的输出转盘连接,右侧固连的小轴通过一个圆锥滚子轴承支承在U轴的连杆内,连杆端部则与U轴减速器输出转盘固连。当电动机旋转时,下臂绕减速器中心摆动,并在极限位置上安装了限位的挡块。1-L轴电动机；2-L轴减速器；3-下臂下端左侧；4-下臂下端右侧；5-U轴电动机；6-U轴减速器；7-连杆；8-拉杆二、L轴和U轴结构U轴：减速器输出转盘和连杆连接,电动机通过连杆带动拉杆下端,拉杆的上端和上臂铰支连接,下臂、上臂、拉杆和连杆四个构件形成平行四边形机构。电动机驱动上臂绕U轴摆动。连杆与拉杆也采用铰支方式(安装两个圆锥滚子轴承);销轴与拉杆孔采取过盈配合,右侧的压盖用于调整轴承间隙;拉杆与上臂的连接也是铰支结构,与连杆与拉杆的连接相同;上臂支承在下臂凸起的双立板内的圆锥滚子轴承上,轴承两端的闷盖可以调整轴承的间隙,同时也起密封防尘作用。三、R轴结构1-上臂；2-R轴电动机；3-谐波减速器；4-圆锥滚子轴承；5-上臂前段；6-调节螺母；7-下臂；8-拉杆上臂分成前后两段,如图所示。后段铰支在下臂上,前段相对于后段转动。R轴的电动机装在后端内部,谐波减速器的输出轴与上臂前段连接,前段通过圆锥滚子轴承支承在后段的中隔板上,轴承前部的调节螺母用于调整轴承间隙。1-T轴电动机；2-同步齿形带；3-手腕；4-T轴谐波减速器；5-手腕法兰盘；6-B轴中心；7-同步齿形带；8-皮带张紧螺钉；9-B轴电动机四、B轴和T轴的结构B轴：手腕通过一对圆锥滚子轴承支承在上臂的前部。B轴的电动机运动经一对锥齿轮和同步齿形带传到B轴中心轴上,这个中心轴也是谐波减速器的输入轴,减速器的输出转盘与手腕连接。锥齿轮轴和B轴中心轴由向心球轴承支承。1-T轴电动机；2-同步齿形带；3-手腕；4-T轴谐波减速器；5-手腕法兰盘；6-B轴中心；7-同步齿形带；8-皮带张紧螺钉；9-B轴电动机四、B轴和T轴的结构T轴：机器人手腕转动(即T轴)的传动路线是:T轴电动机→锥齿轮→同步齿形带轮→锥齿轮→谐波减速器→手腕(T轴)。同步齿形带轮轴的结构与B轴结构类似,谐波减速器的输入轴由一对向心球轴承支承在减速器的输出壳体内,而输出壳体则由一对圆锥滚子轴承支承在手腕的外层壳体内,手腕前部的法兰用于连接相应的末端执行器。第四节直角坐标型机器人结构注塑机的取料机器人是为注塑生产自动化专门配备的，主要有旋转式和平行行走式两种，后者属于直角坐标型机器人，驱动方式有气动、步进电机或伺服电机等。一、总体结构名称参数机器人主手的最大抓取重量是2kg主副手Y轴移动距离为1230mm主手X轴方向可移动距离为200mmZ轴可移动距离为600mm副手的X轴方向可移动距离为100mm副手Z轴可移动距离为670mm定位精度±0.3mm二、Y向横移和X向纵移机构1-滚珠丝杠机构；2-线性滑块；3-直线导轨；4-电感式接近开关；5-金属感应板

机器人的Y方向运动对移动的距离精度要求不高，而且移动速度达到500mm/s即可，所以使用86BYG250-80型的步进电机经弹性联轴器、滚珠丝杠螺母驱动运动台架。

台架的导向使用直线导轨部件，两根直线导轨固定在机器人基座上，台架与直线滑块和滚珠丝杠的螺母连接，由此带动台架在导轨上作往复的直线运动。三、升降机构1-限位挡块；2-油压吸振器；3-直线轴承；4-直线轴；5-气缸；6-连杆机构；7-真空吸盘机构主副手的Z轴方向的升降运动钧采用气缸驱动，主手气缸型号CG1F40-600，副手气缸型号CG1F40-670。主手臂局部示意如图所示，主副手的移动距离不大，而且只需克服工件和手部的重力，所以选用内径40mm的气缸。三、升降机构1-气缸；2-机器人固定座；3-线性滑块；4-直线导轨；5-导轨固定板Z方向升降的导向采用单直线导轨双滑块型结构，滑块固定在X方向移动的固定座上，导轨带动抓取机构升降运动，选用EGW20CA,导轨长度1000mm。主副手在Z方向的运动也采用油压吸振器缓冲机构与金属限位挡块，实现运动末端的缓冲与精确定位。四、手爪类型主手手爪气动夹具主手采用真空吸盘以竖直姿态的抓取工件，然后手腕转动90°，将工件以水平的姿态释放，这里选用CM2D-25-65的简易气缸来实现手腕转动。副手用于抓取水口，由于抓取力不大，因此选用1615D型气动手指。第五节SCARA机器人结构形式

SCARA是一种水平关节型的工业机器人，一般是四个自由度，结构形式上有两大类：

一类的运动顺序是转动—转动—升降—转动；

另一类的运动顺序是升降—转动—转动—转动。前者一般是小型的机器人；后者一般是较大型的机器人。一、总体构成1-基座；2-大臂电机；3-小臂电机；4-主轴旋转电机；5-主轴升降电机；6-同步带；7-大臂；8-同步带；9-同步带；10-小臂；11-滚珠丝杠

这个SCARA机器人有四个自由度，也就是有四个独立的运动，即：大臂旋转关节为Ｉ轴，小臂旋转关节为Ⅱ轴，主轴的上下移动为Ⅲ轴，主轴的旋转为Ⅳ轴。一、总体构成二、大臂旋转关节1-基座；2-接插件固定架；3-C型支架；4-大臂限位块；5-小臂电机；6-固定法兰；7-深沟球轴承；8-大臂；9-主动带轮；10-行星减速器；11-固定法兰；12-大臂电机C型支架与机器人底座固连成一体，驱动电机从下方与底座连接，行星减速器从上方固定在C型支架上，驱动电机与减速器同轴传动。

大臂安装在减速器的输出盘上，电机经过减速机减速后带动大臂旋转。在C型支架上装有两个限位挡块，用来实现大臂在±115°范围内的转动限位。在法兰6与大臂之间装有一个起辅助支撑的轴承7，减轻了大臂对减速器的弯矩，改善了受力状态。1-基座；2-接插件固定架；3-C型支架；4-大臂限位块；5-小臂电机；6-固定法兰；7-深沟球轴承；8-大臂；9-主动带轮；10-行星减速器；11-固定法兰；12-大臂电机小臂旋转的驱动电机与其减速器是分开安装的，电机安装在法兰6上，而这个法兰安装在C型支架上，与机器人底座和C型支架成为一体，电机轴上装有主动齿形带轮9。减速器固定在大臂的前端，被动齿形带轮装在其输入轴上，小臂安装在减速器的输出盘上。电机通过主被动带轮间的带传动和减速器带动小臂转动，小臂转动范围为±140°，也使用限位挡块限位。三、小臂旋转关节四、主轴升降和旋转关节1-Ⅲ轴电机；2-Ⅳ轴电机；3-电机底座；4-Ⅳ轴主动轮；5-Ⅲ轴主动轮；6-小臂谐波减速器；7-限位块；8-小臂本体；9-Ⅲ轴同步带；10-Ⅳ轴同步带；11-张紧调节螺栓１-花键部件；２-花键部件同步带从动轮；３-支架；４-丝杠部件同步带从动；５-滚珠丝杆部件；６-丝杠轴四、主轴升降和旋转关节主轴的升降运动Ⅲ轴伺服电机１转动，通过同步带带动丝杠部从动轮４转动，从而带动丝杠螺母转动，此时Ⅳ轴伺服电机２不转动，便实现主轴的上下移动。主轴的螺旋运动Ⅳ轴伺服电机２转动，通过同步带轮带动花键螺母转动，同时Ⅲ轴伺服电机１不转动，实现主轴的螺旋运动。主轴的旋转运动Ⅳ轴伺服电机２转动，通过同步带轮２带动花键螺母转动，同时Ⅲ轴伺服电机１也转动，反向补偿由花键螺母转动引起的主轴升降量，便实现了主轴的旋转运动.第六节工业机器人用减速器机器人对减速器提出了较高要求:（1）减速比大，甚至可达数百；（2）重量轻，结构要紧凑；（3）精度高，回差要小。目前工业机器人使用的减速器主要有两种，即谐波齿轮减速器和RV减速器。一、谐波齿轮减速器1-输入轴；2-柔性齿轮外齿圈；3-刚性齿轮内齿圈；4-谐波发生器；5-柔性齿轮；6-刚性齿轮；7-输出轴一、谐波齿轮减速器（1）基本构件内齿刚轮+外齿柔轮+波发生器（2）传动关系

柔轮Zg<刚轮Zb

波发生器长轴处，柔刚轮齿啮合；

短轴处，柔刚轮齿脱开啮合

柔轮齿圈任一点径向位移呈近似于余弦波形变化

波发生器一周，柔轮反向转ΔZ/Zg周

一、谐波齿轮减速器

一、谐波齿轮减速器

扁平型谐波减速器实质：两级传动（共用柔轮、波发生器）传动比：第一级Zb1,Zg1；第二级Zb2,Zg2取Zg1=Zg2=Zb2∴i=-(Zb1-Zg1)/Zg特点：大大缩短减速器轴向长度

一、谐波齿轮减速器结构简单、体积小、重量轻。传动比范围大。运动精度高、承载能力大。运动平稳、无冲击、噪声小。齿侧间隙可以调整。二、RV减速器1-中心轮；2-行星轮；3-曲柄轴；4-摆线轮；5-针齿销；6-针轮壳体；7-输出轴；8-支承圆盘；9-输出块RV(rot-vector)减速器由第一级渐开线圆柱齿轮行星减速机构和第二级摆线针轮行星减速机构两部分组成，为一封闭差动轮系。RV减速器具有结构紧凑、传动比大、振动小、噪声低、能耗低的特点。

与机器人的谐波齿轮减速器相比，具有高得多的疲劳强度、刚度和寿命，而且回差精度稳定，不像谐波齿轮减速器那样随着使用时间增长运动精度就会显著降低。二、RV减速器1-曲柄轴；2-输出块；3-针齿销；4-摆线轮；5-针轮壳体通常摆线轮的齿数比针齿销数少一个，且齿距相等。如果曲柄轴旋转一圈，摆线轮与固定的针轮相啮合，沿与曲柄轴相反的方向转过一个针齿销，形成自转。摆线轮的自转运动通过支承圆盘上的输出块带动输出轴运动，实现第二级减速输出。二、RV减速器(1)传动比大通过改变第一级减速装置中中心轮和行星轮的齿数，可以方便地获得范围较大的传动比，其常用的传动比范围为=0.85~0.92.(6)回差小

运动精度高传动比大传动效率高承载能力大刚度大回差小目录第一节工业机器人的传动系统第二节PUMA-262型通用机器人结构第三节MP6垂直关节型机器人第四节直角坐标型机器人结构第五节SCARA机器人结构形式第六节工业机器人用减速器

第一节工业机器人的传动系统机器人的传动关系是用传动系统图表示出来的。图中各种传动元件用简单的规定符号代表。规定的符号详见国家标准《机械制图（GB/T4460-1984）》中的机动示意图中的符号。图中各传动元件是按照运动传递的先后顺序以展开图的形式画出来的，它只表示传动关系，不代表各传动元件的实际尺寸和空间位置。

垂直多关节六自由度机器人由六台交流伺服电动机分别传动六套机构,形成六个独立的运动,我们分别称之为S轴、L轴、U轴、R轴、B轴和T轴。一、Motoman-MP6垂直关节型机器人传动系统一、Motoman-MP6垂直关节型机器人传动系统S轴呈竖直位置,整机的活动部分绕该轴回转,M1→R1,使机器人腰部旋转,回转角度为340°。L轴呈水平位置，M2→R2，使机器人的下臂摆动,摆动角度为240°。一、Motoman-MP6垂直关节型机器人传动系统U轴呈水平位置,

M3→R3,和拉杆使机器人的上臂摆动,角度为270°。R轴位于上臂中心,内藏在上臂后部的M4→R4，使机器人上臂的前段旋转,角度为360°。B轴位于上臂的最前端,内藏于上臂前部的电动机M5→R5,使机器人的手腕摆动,角度为270°。T轴位于手腕的中心,内藏在上臂前部的M6→R6，使机器人的手腕旋转,角度为400°为便于设计,指定了R轴,B轴和T轴中心线的交点P为参考点,也称为基点P。二、PUMA-262型工业机器人的传动系统PUMA-262型机器人是一种精密轻型关节机器人，具有传动精度高、结构紧凑、工作范围大和适应广等特点，可用于小型机电元件装配、包装、搬运、喷涂等作业。PUMA-262的外观图，显示出了各轴的位置、数量、可转角度以及机器人的主要构成部件。六个自由度为腰、大臂、小臂、手腕Ⅰ、手腕Ⅱ和手腕Ⅲ。

二、PUMA-262型工业机器人的传动系统第二节PUMA-262型通用机器人结构

腰部电机的输出轴与齿轮轴39相连，齿轮轴上的小齿轮与双联齿轮37的大齿轮啮合。而其小齿轮则与固连在空心轴31上的大齿轮33啮合，空心轴带动机器人的大臂及前端各部件转动，形成机器人的“腰部旋转”。双联齿轮37装在中间轴38上，中间轴由两个轴安装在底座上，空心轴31亦装在中间轴38上，其上部与大臂2的旋转支座连接。一、腰部结构二、大臂和小臂结构

大臂内装有大臂和小臂的驱动电机（见图），电机6是大臂驱动电机，电机轴端的联轴器和轴与锥齿轮26连接，通过一对锥齿轮和二级直齿轮传递运动，而最后一个大齿轮固定在立柱上，在大齿轮不转动的情况下，反带大臂转动（见图A-A），各轴均用轴承安装在大臂的壳体上，并消除安装间隙。二、大臂和小臂结构

大臂内的另一个电机是小臂驱动电机，电机轴端通过弹性管联轴器7、直传轴8和又一联轴器传动外齿轮，也是通过一对锥齿轮和二级直齿轮传递运动，而最后一个大齿轮与小臂是固定连接的，从而驱动小臂和其轴承相对于大臂转动，安装锥齿轮20的齿轮轴21，安装直齿轮23的齿轮轴19都是由轴承支撑在大臂壳体上（见图E-E）。三、手腕结构1-手腕，2、3、9、16、19-M3螺钉，4-壳体，5、29-M2螺钉，6-传动轴，7-压块，8-联轴器，10-电机，11-小钩块，12-空心轴，13-大齿轮，14-端盖，15-气嘴，17、23、31-轴承，18-衬套，20、22、25、26-齿轮，21、24、27-轴，28-前盖，30-垫圈，32-偏心村套三、手腕结构

手腕Ⅰ电机轴上安装直齿轮，通过一对直齿轮啮合带动由两个联轴器联接的直轴，在直轴的另一端，再通过一对直齿轮啮合形成二级传动，而最后一个直齿轮与手腕Ⅰ部件固接，便实现了手腕Ⅰ的转动。

手腕Ⅱ也是两级转动，与手腕Ⅰ不同的是，第一级为直齿轮，第二级为锥齿轮，最后的一个锥齿轮与球形壳体连接，这样，手腕Ⅱ电机便可带动手腕Ⅱ（球形壳）相对于手腕Ⅰ而转动了。

手腕Ⅲ采用三级齿轮传动，第一级和第二级为锥齿轮，第三级为直齿轮，最后的直齿轮与机器人末端的手腕Ⅲ法兰联接，这样手腕Ⅲ电机便可以带动手腕Ⅲ（安装末端执行器的法兰）相对于手腕Ⅱ转动了。四、结构特点1.消除齿轮间隙的调整机构2.弹性万向联轴器

松开锁紧螺钉,转动偏心衬套,以调整齿轮啮合的中心距.消除传动间隙,最后锁紧螺钉

中段刻有弹簧式螺旋槽。两端夹紧轴，一个螺钉用来顶轴,防止轴转动;一个用来锁紧,防止轴向松动。其在轴向、周向都有较大的柔性,能补偿两轴不同轴的偏斜以及轴向长度偏差。四、结构特点3.电磁制动闸当手臂电源被切断时,弹簧1把活动压块6紧压锥形块4,而锥形块4与轴5是固联的,由于摩擦,轴5被锁住。当手臂电源接通时,电磁铁8通电产生磁力,把活动压块6吸向电磁铁,即与锥形块4脱开,于是轴5便能自由转动。四、结构特点4.机体结构简单,重量轻(1)大、小臂均采用薄壁与整体骨架构成的结构型式,有利于提高刚度,减轻重量。手臂外壁与铸件骨架采用铰接,使连接件减少,工艺简单,减轻了重量。(2)轴承外环定位简单。(3)采用薄壁轴承与滑动铜衬套,以减少结构尺寸,减轻重量。(4)有些小尺寸齿轮与轴加工成一体,减少连接件,增加了传递刚度。(5)大、小臂、手腕部结构密度大,很少有多余空隙。四、结构特点5.工作范围大,适应性广PUMA-262除了自身立柱所占空间以外,它的工作空间几乎是它的手臂长度所能达到的全球空间。6.重复定位精度高结构上采取了刚性齿轮传动,调整齿轮间隙机构,弹性万向联轴器;工艺上加工精密,多用整体铸件。第三节MP6垂直关节型机器人结构在工业机器人应用中使用最多的机器人类型是垂直关节型六自由度机器人，多用于搬运、装配、弧焊、点焊、切割、研磨和喷涂等作业。下面介绍MOTDOMANMP6型机器人六轴的结构。1-电动机；2-连接板；3-减速器；4-交叉短圆柱滚子轴承；5-内齿盘一、S轴结构电动机轴插入RV减速器的输入孔内,通过连接板,将电动机壳体和减速器壳体连成一体,然后把连接板安装在机器人腰部的转动壳体上;内齿盘装在固定座内,减速器的输入齿轮与内齿盘啮合。当电动机轴欲旋转时,受到固定内齿的限制转动不得,这就迫使电动机减速器体反向旋转。在底座和活动体之间安装一个推力向心交叉短圆柱滚子轴承,内圈由内压盖环与活动体连接,外圈由外压盖环与固定底座压紧。在圆周方向上,固定体上装着两个极限行程开关和两个限位死挡块,活动体上装着压板和撞块,使S轴在340º的范围内运动。1-L轴电动机；2-L轴减速器；3-下臂下端左侧；4-下臂下端右侧；5-U轴电动机；6-U轴减速器；7-连杆；8-拉杆二、L轴和U轴结构L轴：机器人下臂下端的左侧与L轴减速器的输出转盘连接,右侧固连的小轴通过一个圆锥滚子轴承支承在U轴的连杆内,连杆端部则与U轴减速器输出转盘固连。当电动机旋转时,下臂绕减速器中心摆动,并在极限位置上安装了限位的挡块。1-L轴电动机；2-L轴减速器；3-下臂下端左侧；4-下臂下端右侧；5-U轴电动机；6-U轴减速器；7-连杆；8-拉杆二、L轴和U轴结构U轴：减速器输出转盘和连杆连接,电动机通过连杆带动拉杆下端,拉杆的上端和上臂铰支连接,下臂、上臂、拉杆和连杆四个构件形成平行四边形机构。电动机驱动上臂绕U轴摆动。连杆与拉杆也采用铰支方式(安装两个圆锥滚子轴承);销轴与拉杆孔采取过盈配合,右侧的压盖用于调整轴承间隙;拉杆与上臂的连接也是铰支结构,与连杆与拉杆的连接相同;上臂支承在下臂凸起的双立板内的圆锥滚子轴承上,轴承两端的闷盖可以调整轴承的间隙,同时也起密封防尘作用。三、R轴结构1-上臂；2-R轴电动机；3-谐波减速器；4-圆锥滚子轴承；5-上臂前段；6-调节螺母；7-下臂；8-拉杆上臂分成前后两段,如图所示。后段铰支在下臂上,前段相对于后段转动。R轴的电动机装在后端内部,谐波减速器的输出轴与上臂前段连接,前段通过圆锥滚子轴承支承在后段的中隔板上,轴承前部的调节螺母用于调整轴承间隙。1-T轴电动机；2-同步齿形带；3-手腕；4-T轴谐波减速器；5-手腕法兰盘；6-B轴中心；7-同步齿形带；8-皮带张紧螺钉；9-B轴电动机四、B轴和T轴的结构B轴：手腕通过一对圆锥滚子轴承支承在上臂的前部。B轴的电动机运动经一对锥齿轮和同步齿形带传到B轴中心轴上,这个中心轴也是谐波减速器的输入轴,减速器的输出转盘与手腕连接。锥齿轮轴和B轴中心轴由向心球轴承支承。1-T轴电动机；2-同步齿形带；3-手腕；4-T轴谐波减速器；5-手腕法兰盘；6-B轴中心；7-同步齿形带；8-皮带张紧螺钉；9-B轴电动机四、B轴和T轴的结构T轴：机器人手腕转动(即T轴)的传动路线是:T轴电动机→锥齿轮→同步齿形带轮→锥齿轮→谐波减速器→手腕(T轴)。同步齿形带轮轴的结构与B轴结构类似,谐波减速器的输入轴由一对向心球轴承支承在减速器的输出壳体内,而输出壳体则由一对圆锥滚子轴承支承在手腕的外层壳体内,手腕前部的法兰用于连接相应的末端执行器。第四节直角坐标型机器人结构注塑机的取料机器人是为注塑生产自动化专门配备的，主要有旋转式和平行行走式两种，后者属于直角坐标型机器人，驱动方式有气动、步进电机或伺服电机等。一、总体结构名称参数机器人主手的最大抓取重量是2kg主副手Y轴移动距离为1230mm主手X轴方向可移动距离为200mmZ轴可移动距离为600mm副手的X轴方向可移动距离为100mm副手Z轴可移动距离为670mm定位精度±0.3mm二、Y向横移和X向纵移机构1-滚珠丝杠机构；2-线性滑块；3-直线导轨；4-电感式接近开关；5-金属感应板

机器人的Y方向运动对移动的距离精度要求不高，而且移动速度达到500mm/s即可，所以使用86BYG250-80型的步进电机经弹性联轴器、滚珠丝杠螺母驱动运动台架。

台架的导向使用直线导轨部件，两根直线导轨固定在机器人基座上，台架与直线滑块和滚珠丝杠的螺母连接，由此带动台架在导轨上作往复的直线运动。三、升降机构1-限位挡块；2-油压吸振器；3-直线轴承；4-直线轴；5-气缸；6-连杆机构；7-真空吸盘机构主副手的Z轴方向的升降运动钧采用气缸驱动，主手气缸型号CG1F40-600，副手气缸型号CG1F40-670。主手臂局部示意如图所示，主副手的移动距离不大，而且只需克服工件和手部的重力，所以选用内径40mm的气缸。三、升降机构1-气缸；2-机器人固定座；3-线性滑块；4-直线导轨；5-导轨固定板Z方向升降的导向采用单直线导轨双滑块型结构，滑块固定在X方向移动的固定座上，导轨带动抓取机构升降运动，选用EGW20CA,导轨长度1000mm。主副手在Z方向的运动也采用油压吸振器缓冲机构与金属限位挡块，实现运动末端的缓冲与精确定位。四、手爪类型主手手爪气动夹具主手采用真空吸盘以竖直姿态的抓取工件，然后手腕转动90°，将工件以水平的姿态释放，这里选用CM2D-25-65的简易气缸来实现手腕转动。副手用于抓取水口，由于抓取力不大，因此选用1615D型气动手指。第五节SCARA机器人结构形式

SCARA是一种水平关节型的工业机器人，一般是四个自由度，结构形式上有两大类：

一类的运动顺序是转动—转动—升降—转动；

另一类的运动顺序是升降—转动—转动—转动。前者一般是小型的机器人；后者一般是较大型的机器人。一、总体构成1-基座；2-大臂电机；3-小臂电机；4-主轴旋转电机；5-主轴升降电机；6-同步带；7-大臂；8-同步带；9-同步带；10-小臂；11-滚珠丝杠

这个SCARA机器人有四个自由度，也就是有四个独立的运动，即：大臂旋转关节为Ｉ轴，小臂旋转关节为Ⅱ轴，主轴的上下移动为Ⅲ轴，主轴的旋转为Ⅳ轴。其中机器人大臂长为350ｍｍ，小臂长为300ｍｍ。一、总体构成二、大臂旋转关节1-基座；2-接插件固定架；3-C型支架；4-大臂限位块；5-小臂电机；6-固定法兰；7-深沟球轴承；8-大臂；9-主动带轮；10-行星减速器；11-固定法兰；12-大臂电机C型支架与机器人底座固连成一体，驱动电机从下方与底座连接，行星减速器从上方固定在C型支架上，驱动电机与减速器同轴传动。

大臂安装在减速器的输出盘上，电机经过减速机减速后带动大臂旋转。在C型支架上装有两个限位挡块，用来实现大臂在±115°范围内的转动限位。在法兰6与大臂之间装有一个起辅助支撑的轴承7，减轻了大臂对减速器的弯矩，改善了受力状态。1-基座；2-接插件固定架；3-C型支架；4-大臂限位块；5-小臂电机；6-固定法兰；7-深沟球轴承；8-大臂；9-主动带轮；10-行星减速器；11-固定法兰；12-大臂电机小臂旋转的驱动电机与其减速器是分开安装的，电机安装在法兰6上，而这个法兰安装在C型支架上，与机器人底座和C型支架成为一体，电机轴上装有主动齿形带轮9。减速器固定在大臂的前端，被动齿形带轮装在其输入轴上，小臂安装在减速器的输出盘上。电机通过主被动带轮间的带传动和减速器带动小臂转动，小臂转动范围为±140°，也使用限位挡块限位。三、小臂旋转关节四、主轴升降和旋转关节1-Ⅲ轴电机；2-Ⅳ轴电机；3-电机底座；4-Ⅳ轴主动轮；5-Ⅲ轴主动轮；6-小臂谐波减速器；7-限位块；8-小臂本体；9-Ⅲ轴同步带；10-Ⅳ轴同步带；11-张紧调节螺栓１-花键部件；２-花键部件同步带从动轮；３-支架；４-丝杠部件同步带从动；５-滚珠丝杆部件；６-丝杠轴四、主轴升降和旋转关节主轴的升降运动Ⅲ轴伺服电机１转动，通过同步带带动丝杠部从动轮４转动，从而带动丝杠螺母转动，此时Ⅳ轴伺服电机２不转动，便实现主轴的上下移动。主轴的螺旋运动Ⅳ轴伺服电机２转动，通过同步带轮带动花键螺母转动，同时Ⅲ轴伺服电机１不转动，实现主轴的螺旋运动。主轴的旋转运动Ⅳ轴伺服电机２转动，通过同步带轮２带动花键螺母转动，同时Ⅲ轴伺服电机１也转动，反向补偿由花键螺母转动引起的主轴升降量，便实现了主轴的旋转运动.第六节工业机器人用减速器机器人对减速器提出了较高要求:（1）减速比大，甚至可达数百；（2）重量轻，结构要紧凑；（3）精度高，回差要小。目前工业机器人使用的减速器主要有两种，即谐波齿轮减速器和RV减速器。一、谐波齿轮减速器1-输入轴；2-柔性齿轮外齿圈；3-刚性齿轮内齿圈；4-谐波发生器；5-柔性齿轮；6-刚性齿轮；7-输出轴一、谐波齿轮减速器（1）基本构件内齿刚轮+外齿柔轮+波发生器（2）传动关系

柔轮Zg<刚轮Zb

波发生器长轴处，柔刚轮齿啮合；

短轴处，柔刚轮齿脱开啮合

柔轮齿圈任一点径向位移呈近似于余弦波形变化

波发生器一周，柔轮反向转ΔZ/Zg周

一、谐波齿轮减速器

一、谐波齿轮减速器

扁平型谐波减速器实质：两级传动（共用柔轮、波发生器）传动比：第一级Zb1,Zg1；第二级Zb2,Zg2取Zg1=Zg2=Zb2∴i=-(Zb1-Zg1)/Zg特点：大大缩短减速器轴向长度

一、谐波齿轮减速器结构简单、体积小、重量轻。传动比范围大。运动精度高、承载能力大。运动平稳、无冲击、噪声小。齿侧间隙可以调整。二、RV减速器1-中心轮；2-行星轮；3-曲柄轴；4-摆线轮；5-针齿销；6-针轮壳体；7-输出轴；8-支承圆盘；9-输出块RV(rot-vector)减速器由第一级渐开线圆柱齿轮行星减速机构和第二级摆线针轮行星减速机构两部分组成，为一封闭差动轮系。RV减速器具有结构紧凑、传动比大、振动小、噪声低、能耗低的特点。

与机器人的谐波齿轮减速器相比，具有高得多的疲劳强度、刚度和寿命，而且回差精度稳定，不像谐波齿轮减速器那样随着使用时间增长运动精度就会显著降低。二、RV减速器1-曲柄轴；2-输出块；3-针齿销；4-摆线轮；5-针轮壳体通常摆线轮的齿数比针齿销数少一个，且齿距相等。如果曲柄轴旋转一圈，摆线轮与固定的针轮相啮合，沿与曲柄轴相反的方向转过一个针齿销，形成自转。摆线轮的自转运动通过支承圆盘上的输出块带动输出轴运动，实现第二级减速输出。二、RV减速器(1)传动比大通过改变第一级减速装置中中心轮和行星轮的齿数，可以方便地获得范围较大的传动比，其常用的传动比范围为=0.85~0.92.(6)回差小

运动精度高传动比大传动效率高承载能力大刚度大回差小目录第一节工业机器人的传动系统第二节PUMA-262型通用机器人结构第三节MP6垂直关节型机器人第四节直角坐标型机器人结构第五节SCARA机器人结构形式第六节工业机器人用减速器

第一节工业机器人的传动系统机器人的传动关系是用传动系统图表示出来的。图中各种传动元件用简单的规定符号代表。规定的符号详见国家标准《机械制图（GB/T4460-1984）》中的机动示意图中的符号。图中各传动元件是按照运动传递的先后顺序以展开图的形式画出来的，它只表示传动关系，不代表各传动元件的实际尺寸和空间位置。

垂直多关节六自由度机器人由六台交流伺服电动机分别传动六套机构,形成六个独立的运动,我们分别称之为S轴、L轴、U轴、R轴、B轴和T轴。一、Motoman-MP6垂直关节型机器人传动系统一、Motoman-MP6垂直关节型机器人传动系统S轴呈竖直位置,整机的活动部分绕该轴回转,M1→R1,使机器人腰部旋转,回转角度为340°。L轴呈水平位置，M2→R2，使机器人的下臂摆动,摆动角度为240°。一、Motoman-MP6垂直关节型机器人传动系统U轴呈水平位置,

M3→R3,和拉杆使机器人的上臂摆动,角度为270°。R轴位于上臂中心,内藏在上臂后部的M4→R4，使机器人上臂的前段旋转,角度为360°。B轴位于上臂的最前端,内藏于上臂前部的电动机M5→R5,使机器人的手腕摆动,角度为270°。T轴位于手腕的中心,内藏在上臂前部的M6→R6，使机器人的手腕旋转,角度为400°为便于设计,指定了R轴,B轴和T轴中心线的交点P为参考点,也称为基点P。二、PUMA-262型工业机器人的传动系统PUMA-262型机器人是一种精密轻型关节机器人，具有传动精度高、结构紧凑、工作范围大和适应广等特点，可用于小型机电元件装配、包装、搬运、喷涂等作业。PUMA-262的外观图，显示出了各轴的位置、数量、可转角度以及机器人的主要构成部件。六个自由度为腰、大臂、小臂、手腕Ⅰ、手腕Ⅱ和手腕Ⅲ。

二、PUMA-262型工业机器人的传动系统第二节PUMA-262型通用机器人结构

腰部电机的输出轴与齿轮轴39相连，齿轮轴上的小齿轮与双联齿轮37的大齿轮啮合。而其小齿轮则与固连在空心轴31上的大齿轮33啮合，空心轴带动机器人的大臂及前端各部件转动，形成机器人的“腰部旋转”。双联齿轮37装在中间轴38上，中间轴由两个轴安装在底座上，空心轴31亦装在中间轴38上，其上部与大臂2的旋转支座连接。一、腰部结构二、大臂和小臂结构

大臂内装有大臂和小臂的驱动电机（见图），电机6是大臂驱动电机，电机轴端的联轴器和轴与锥齿轮26连接，通过一对锥齿轮和二级直齿轮传递运动，而最后一个大齿轮固定在立柱上，在大齿轮不转动的情况下，反带大臂转动（见图A-A），各轴均用轴承安装在大臂的壳体上，并消除安装间隙。二、大臂和小臂结构

大臂内的另一个电机是小臂驱动电机，电机轴端通过弹性管联轴器7、直传轴8和又一联轴器传动外齿轮，也是通过一对锥齿轮和二级直齿轮传递运动，而最后一个大齿轮与小臂是固定连接的，从而驱动小臂和其轴承相对于大臂转动，安装锥齿轮20的齿轮轴21，安装直齿轮23的齿轮轴19都是由轴承支撑在大臂壳体上（见图E-E）。三、手腕结构1-手腕，2、3、9、16、19-M3螺钉，4-壳体，5、29-M2螺钉，6-传动轴，7-压块，8-联轴器，10-电机，11-小钩块，12-空心轴，13-大齿轮，14-端盖，15-气嘴，17、23、31-轴承，18-衬套，20、22、25、26-齿轮，21、24、27-轴，28-前盖，30-垫圈，32-偏心村套三、手腕结构

手腕Ⅰ电机轴上安装直齿轮，通过一对直齿轮啮合带动由两个联轴器联接的直轴，在直轴的另一端，再通过一对直齿轮啮合形成二级传动，而最后一个直齿轮与手腕Ⅰ部件固接，便实现了手腕Ⅰ的转动。

手腕Ⅱ也是两级转动，与手腕Ⅰ不同的是，第一级为直齿轮，第二级为锥齿轮，最后的一个锥齿轮与球形壳体连接，这样，手腕Ⅱ电机便可带动手腕Ⅱ（球形壳）相对于手腕Ⅰ而转动了。

手腕Ⅲ采用三级齿轮传动，第一级和第二级为锥齿轮，第三级为直齿轮，最后的直齿轮与机器人末端的手腕Ⅲ法兰联接，这样手腕Ⅲ电机便可以带动手腕Ⅲ（安装末端执行器的法兰）相对于手腕Ⅱ转动了。四、结构特点1.消除齿轮间隙的调整机构2.弹性万向联轴器

松开锁紧螺钉,转动偏心衬套,以调整齿轮啮合的中心距.消除传动间隙,最后锁紧螺钉

中段刻有弹簧式螺旋槽。两端夹紧轴，一个螺钉用来顶轴,防止轴转动;一个用来锁紧,防止轴向松动。其在轴向、周向都有较大的柔性,能补偿两轴不同轴的偏斜以及轴向长度偏差。四、结构特点3.电磁制动闸当手臂电源被切断时,弹簧1把活动压块6紧压锥形块4,而锥形块4与轴5是固联的,由于摩擦,轴5被锁住。当手臂电源接通时,电磁铁8通电产生磁力,把活动压块6吸向电磁铁,即与锥形块4脱开,于是轴5便能自由转动。四、结构特点4.机体结构简单,重量轻(1)大、小臂均采用薄壁与整体骨架构成的结构型式,有利于提高刚度,减轻重量。手臂外壁与铸件骨架采用铰接,使连接件减少,工艺简单,减轻了重量。(2)轴承外环定位简单。(3)采用薄壁轴承与滑动铜衬套,以减少结构尺寸,减轻重量。(4)有些小尺寸齿轮与轴加工成一体,减少连接件,增加了传递刚度。(5)大、小臂、手腕部结构密度大,很少有多余空隙。四、结构特点5.工作范围大,适应性广PUMA-262除了自身立柱所占空间以外,它的工作空间几乎是它的手臂长度所能达到的全球空间。6.重复定位精度高结构上采取了刚性齿轮传动,调整齿轮间隙机构,弹性万向联轴器;工艺上加工精密,多用整体铸件。第三节MP6垂直关节型机器人结构在工业机器人应用中使用最多的机器人类型是垂直关节型六自由度机器人，多用于搬运、装配、弧焊、点焊、切割、研磨和喷涂等作业。下面介绍MOTDOMANMP6型机器人六轴的结构。1-电动机；2-连接板；3-减速器；4-交叉短圆柱滚子轴承；5-内齿盘一、S轴结构电动机轴插入RV减速器的输入孔内,通过连接板,将电动机壳体和减速器壳体连成一体,然后把连接板安装在机器人腰部的转动壳体上;内齿盘装在固定座内,减速器的输入齿轮与内齿盘啮合。当电动机轴欲旋转时,受到固定内齿的限制转动不得,这就迫使电动机减速器体反向旋转。在底座和活动体之间安装一个推力向心交叉短圆柱滚子轴承,内圈由内压盖环与活动体连接,外圈由外压盖环与固定底座压紧。在圆周方向上,固定体上装着两个极限行程开关和两个限位死挡块,活动体上装着压板和撞块,使S轴在340º的范围内运动。1-L轴电动机；2-L轴减速器；3-下臂下端左侧；4-下臂下端右侧；5-U轴电动机；6-U轴减速器；7-连杆；8-拉杆二、L轴和U轴结构L轴：机器人下臂下端的左侧与L轴减速器的输出转盘连接,右侧固连的小轴通过一个圆锥滚子轴承支承在U轴的连杆内,连杆端部则与U轴减速器输出转盘固连。当电动机旋转时,下臂绕减速器中心摆动,并在极限位置上安装了限位的挡块。1-L轴电动机；2-L轴减速器；3-下臂下端左侧；4-下臂下端右侧；5-U轴电动机；6-U轴减速器；7-连杆；8-拉杆二、L轴和U轴结构U轴：减速器输出转盘和连杆连接,电动机通过连杆带动拉杆下端,拉杆的上端和上臂铰支连接,下臂、上臂、拉杆和连杆四个构件形成平行四边形机构。电动机驱动上臂绕U轴摆动。连杆与拉杆也采用铰支方式(安装两个圆锥滚子轴承);销轴与拉杆孔采取过盈配合,右侧的压盖用于调整轴承间隙;拉杆与上臂的连接也是铰支结构,与连杆与拉杆的连接相同;上臂支承在下臂凸起的双立板内的圆锥滚子轴承上,轴承两端的闷盖可以调整轴承的间隙,同时也起密封防尘作用。三、R轴结构1-上臂；2-R轴电动机；3-谐波减速器；4-圆锥滚子轴承；5-上臂前段；6-调节螺母；7-下臂；8-拉杆上臂分成前后两段,如图所示。后段铰支在下臂上,前段相对于后段转动。R轴的电动机装在后端内部,谐波减速器的输出轴与上臂前段连接,前段通过圆锥滚子轴承支承在后段的中隔板上,轴承前部的调节螺母用于调整轴承间隙。1-T轴电动机；2-同步齿形带；3-手腕；4-T轴谐波减速器；5-手腕法兰盘；6-B轴中心；7-同步齿形带；8-皮带张紧螺钉；9-B轴电动机四、B轴和T轴的结构B轴：手腕通过一对圆锥滚子轴承支承在上臂的前部。B轴的电动机运动经一对锥齿轮和同步齿形带传到B轴中心轴上,这个中心轴也是谐波减速器的输入轴,减速器的输出转盘与手腕连接。锥齿轮轴和B轴中心轴由向心球轴承支承。1-T轴电动机；2-同步齿形带；3-手腕；4-T轴谐波减速器；5-手腕法兰盘；6-B轴中心；7-同步齿形带；8-皮带张紧螺钉；9-B轴电动机四、B轴和T轴的结构T轴：机器人手腕转动(即T轴)的传动路线是:T轴电动机→锥齿轮→同步齿形带轮→锥齿轮→谐波减速器→手腕(T轴)。同步齿形带轮轴的结构与B轴结构类似,谐波减速器的输入轴由一对向心球轴承支承在减速器的输出壳体内,而输出壳体则由一对圆锥滚子轴承支承在手腕的外层壳体内,手腕前部的法兰用于连接相应的末端执行器。第四节直角坐标型机器人结构注塑机的取料机器人是为注塑生产自动化专门配备的，主要有旋转式和平行行走式两种，后者属于直角坐标型机器人，驱动方式有气动、步进电机或伺服电机等。一、总体结构名称参数机器人主手的最大抓取重量是2kg主副手Y轴移动距离为1230mm主手X轴方向可移动距离为200mmZ轴可移动距离为600mm副手的X轴方向可移动距离为100mm副手Z轴可移动距离为670mm定位精度±0.3mm二、Y向横移和X向纵移机构1-滚珠丝杠机构；2-线性滑块；3-直线导轨；4-电感式接近开关；5-金属感应板

机器人的Y方向运动对移动的距离精度要求不高，而且移动速度达到500mm/s即可，所以使用86BYG250-80型的步进电机经弹性联轴器、滚珠丝杠螺母驱动运动台架。

台架的导向使用直线导轨部件，两根直线导轨固定在机器人基座上，台架与直线滑块和滚珠丝杠的螺母连接，由此带动台架在导轨上作往复的直线运动。三、升降机构1-限位挡块；2-油压吸振器；3-直线轴承；4-直线轴；5-气缸；6-连杆机构；7-真空吸盘机构主副手的Z轴方向的升降运动钧采用气缸驱动，主手气缸型号CG1F40-600，副手气缸型号CG1F40-670。主手臂局部示意如图所示，主副手的移动距离不大，而且只需克服工件和手部的重力，所以选用内径40mm的气缸。三、升降机构1-气缸；2-机器人固定座；3-线性滑块；4-直线导轨；5-导轨固定板Z方向升降的导向采用单直线导轨双滑块型结构，滑块固定在X方向移动的固定座上，导轨带动抓取机构升降运动，选用EGW20CA,导轨长度1000mm。主副手在Z方向的运动也采用油压吸振器缓冲机构与金属限位挡块，实现运动末端的缓冲与精确定位。四、手爪类型主手手爪气动夹具主手采用真空吸盘以竖直姿态的抓取工件，然后手腕转动90°，将工件以水平的姿态释放，这里选用CM2D-25-65的简易气缸来实现手腕转动。副手用于抓取水口，由于抓取力不大，因此选用1615D型气动手指。第五节SCARA机器人结构形式

SCARA是一种水平关节型的工业机器人，一般是四个自由度，结构形式上有两大类：

一类的运动顺序是转动—转动—升降—转动；

另一类的运动顺序是升降—转动—转动—转动。前者一般是小型的机器人；后者一般是较大型的机器人。一、总体构成1-基座；2-大臂电机；3-小臂电机；4-主轴旋转电机；5-主轴升降电机；6-同步带；7-大臂；8-同步带；9-同步带；10-小臂；11-滚珠丝杠

这个SCARA机器人有四个自由度，也就是有四个独立的运动，即：大臂旋转关节为Ｉ轴，小臂旋转关节为Ⅱ轴，主轴的上下移动为Ⅲ轴，主轴的旋转为Ⅳ轴。其中机器人大臂长为350ｍｍ，小臂长为300ｍｍ。一、总体构成二、大臂旋转关节1-基座；2-接插件固定架；3-C型支架；4-大臂限位块；5-小臂电机；6-固定法兰；7-深沟球轴承；8-大臂；9-主动带轮；10-行星减速器；11-固定法兰；12-大臂电机C型支架与机器人底座固连成一体，驱动电机从下方与底座连接，行星减速器从上方固定在C型支架上，驱动电机与减速器同轴传动。

大臂安装在减速器的输出盘上，电机经过减速机减速后带动大臂旋转。在C型支架上装有两个限位挡块，用来实现大臂在±115°范围内的转动限位。在法兰6与大臂之间装有一个起辅助支撑的轴承7，减轻了大臂对减速器的弯矩，改善了受力状态。1-基座；2-接插件固定架；3-C型支架；4-大臂限位块；5-小臂电机；6-固定法兰；7-深沟球轴承；8-大臂；9-主动带轮；10-行星减速器；11-固定法兰；12-大臂电机小臂旋转的驱动电机与其减速器是分开安装的，电机安装在法兰6上，而这个法兰安装在C型支架上，与机器人底座和C型支架成为一体，电机轴上装有主动齿形带轮9。减速器固定在大臂的前端，被动齿形带轮装在其输入轴上，小臂安装在减速器的输出盘上。电机通过主被动带轮间的带传动和减速器带动小臂转动，小臂转动范围为±140°，也使用限位挡块限位。三、小臂旋转关节四、主轴升降和旋转关节1-Ⅲ轴电机；2-Ⅳ轴电机；3-电机底座；4-Ⅳ轴主动轮；5-Ⅲ轴主动轮；6-小臂谐波减速器；7-限位块；8-小臂本体；9-Ⅲ轴同步带；10-Ⅳ轴同步带；11-张紧调节螺栓１-花键部件；２-花键部件同步带从动轮；３-支架；４-丝杠部件同步带从动；５-滚珠丝杆部件；６-丝杠轴四、主轴升降和旋转关节主轴的升降运动Ⅲ轴伺服电机１转动，通过同步带带动丝杠部从动轮４转动，从而带动丝杠螺母转动，此时Ⅳ轴伺服电机２不转动，便实现主轴的上下移动。主轴的螺旋运动Ⅳ轴伺服电机２转动，通过同步带轮带动花键螺母转动，同时Ⅲ轴伺服电机１不转动，实现主轴的螺旋运动。主轴的旋转运动Ⅳ轴伺服电机２转动，通过同步带轮２带动花键螺母转动，同时Ⅲ轴伺服电机１也转动，反向补偿由花键螺母转动引起的主轴升降量，便实现了主轴的旋转运动.第六节工业机器人用减速器机器人对减速器提出了较高要求:（1）减速比大，甚至可达数百；（2）重量轻，结构要紧凑；（3）精度高，回差要小。目前工业机器人使用的减速器主要有两种，即谐波齿轮减速器和RV减速器。一、谐波齿轮减速器1-输入轴；2-柔性齿轮外齿圈；3-刚性齿轮内齿圈；4-谐波发生器；5-柔性齿轮；6-刚性齿轮；7-输出轴一、谐波齿轮减速器（1）基本构件内齿刚轮+外齿柔轮+波发生器（2）传动关系

柔轮Zg<刚轮Zb

波发生器长轴处，柔刚轮齿啮合；

短轴处，柔刚轮齿脱开啮合

柔轮齿圈任一点径向位移呈近似于余弦波形变化

波发生器一周，柔轮反向转ΔZ/Zg周

一、谐波齿轮减速器

一、谐波齿轮减速器

扁平型谐波减速器实质：两级传动（共用柔轮、波发生器）传动比：第一级Zb1,Zg1；第二级Zb2,Zg2取Zg1=Zg2=Zb2∴i=-(Zb1-Zg1)/Zg特点：大大缩短减速器轴向长度

一、谐波齿轮减速器结构简单、体积小、重量轻。传动比范围大。运动精度高、承载能力大。运动平稳、无冲击、噪声小。齿侧间隙可以调整。二、RV减速器1-中心轮；2-行星轮；3-曲柄轴；4-摆线轮；5-针齿销；6-针轮壳体；7-输出轴；8-支承圆盘；9-输出块RV(rot-vector)减速器由第一级渐开线圆柱齿轮行星减速机构和第二级摆线针轮行星减速机构两部分组成，为一封闭差动轮系。RV减速器具有结构紧凑、传动比大、振动小、噪声低、能耗低的特点。

与机器人的谐波齿轮减速器相比，具有高得多的疲劳强度、刚度和寿命，而且回差精度稳定，不像谐波齿轮减速器那样随着使用时间增长运动精度就会显著降低。二、RV减速器1-曲柄轴；2-输出块；3-针齿销；4-摆线轮；5-针轮壳体通常摆线轮的齿数比针齿销数少一个，且齿距相等。如果曲柄轴旋转一圈，摆线轮与固定的针轮相啮合，沿与曲柄轴相反的方向转过一个针齿销，形成自转。摆线轮的自转运动通过支承圆盘上的输出块带动输出轴运动，实现第二级减速输出。二、RV减速器(1)传动比大通过改变第一级减速装置中中心轮和行星轮的齿数，可以方便地获得范围较大的传动比，其常用的传动比范围为=0.85~0.92.(6)回差小

运动精度高传动比大传动效率高承载能力大刚度大回差小目录第一节工业机器人的传动系统第二节PUMA-262型通用机器人结构第三节MP6垂直关节型机器人第四节直角坐标型机器人结构第五节SCARA机器人结构形式第六节工业机器人用减速器

第一节工业机器人的传动系统机器人的传动关系是用传动系统图表示出来的。图中各种传动元件用简单的规定符号代表。规定的符号详见国家标准《机械制图（GB/T4460-1984）》中的机动示意图中的符号。图中各传动元件是按照运动传递的先后顺序以展开图的形式画出来的，它只表示传动关系，不代表各传动元件的实际尺寸和空间位置。

垂直多关节六自由度机器人由六台交流伺服电动机分别传动六套机构,形成六个独立的运动,我们分别称之为S轴、L轴、U轴、R轴、B轴和T轴。一、Motoman-MP6垂直关节型机器人传动系统一、Motoman-MP6垂直关节型机器人传动系统S轴呈竖直位置,整机的活动部分绕该轴回转,M1→R1,使机器人腰部旋转,回转角度为340°。L轴呈水平位置，M2→R2，使机器人的下臂摆动,摆动角度为240°。一、Motoman-MP6垂直关节型机器人传动系统U轴呈水平位置,

M3→R3,和拉杆使机器人的上臂摆动,角度为270°。R轴位于上臂中心,内藏在上臂后部的M4→R4，使机器人上臂的前段旋转,角度为360°。B轴位于上臂的最前端,内藏于上臂前部的电动机M5→R5,使机器人的手腕摆动,角度为270°。T轴位于手腕的中心,内藏在上臂前部的M6→R6，使机器人的手腕旋转,角度为400°为便于设计,指定了R轴,B轴和T轴中心线的交点P为参考点,也称为基点P。二、PUMA-262型工业机器人的传动系统PUMA-262型机器人是一种精密轻型关节机器人，具有传动精度高、结构紧凑、工作范围大和适应广等特点，可用于小型机电元件装配、包装、搬运、喷涂等作业。PUMA-262的外观图，显示出了各轴的位置、数量、可转角度以及机器人的主要构成部件。六个自由度为腰、大臂、小臂、手腕Ⅰ、手腕Ⅱ和手腕Ⅲ。

二、PUMA-262型工业机器人的传动系统第二节PUMA-262型通用机器人结构

腰部电机的输出轴与齿轮轴39相连，齿轮轴上的小齿轮与双联齿轮37的大齿轮啮合。而其小齿轮则与固连在空心轴31上的大齿轮33啮合，空心轴带动机器人的大臂及前端各部件转动，形成机器人的“腰部旋转”。双联齿轮37装在中间轴38上，中间轴由两个轴安装在底座上，空心轴31亦装在中间轴38上，其上部与大臂2的旋转支座连接。一、腰部结构二、大臂和小臂结构

大臂内装有大臂和小臂的驱动电机（见图），电机6是大臂驱动电机，电机轴端的联轴器和轴与锥齿轮26连接，通过一对锥齿轮和二级直齿轮传递运动，而最后一个大齿轮固定在立柱上，在大齿轮不转动的情况下，反带大臂转动（见图A-A），各轴均用轴承安装在大臂的壳体上，并消除安装间隙。二、大臂和小臂结构

大臂内的另一个电机是小臂驱动电机，电机轴端通过弹性管联轴器