一、機(jī)器人驅(qū)動裝置

概念：要使機(jī)器人運(yùn)行起來, 需給各個關(guān)節(jié)即每個運(yùn)動自由度安置傳動裝置 作用：提供機(jī)器人各部位鉴裹、各關(guān)節(jié)動作的原動力饱狂。

驅(qū)動系統(tǒng)：可以是液壓傳動、氣動傳動塘袍、電動傳動, 或者把它們結(jié)合起來應(yīng)用的綜合系統(tǒng); 可以是直接驅(qū)動或者是通過同步帶兔升、鏈條、輪系绑接、諧波齒輪等機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行間接驅(qū)動胃余。

1、電動驅(qū)動裝置

電動驅(qū)動裝置的能源簡單柑汇，速度變化范圍大没撒，效率高，速度和位置精度都很高豫狸。但它們多與減速裝置相聯(lián)胆叁，直接驅(qū)動比較困難。

電動驅(qū)動裝置又可分為直流(DC)赂裁、交流(AC)伺服電機(jī)驅(qū)動和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動号呜。直流伺服電機(jī)電刷易磨損鞋倔，且易形成火花。無刷直流電機(jī)也得到了越來越廣泛的應(yīng)用剑征。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動多為開環(huán)控制除呵，控制簡單但功率不大，多用于低精度小功率機(jī)器人系統(tǒng)爪喘。

電動上電運(yùn)行前要作如下檢查：

1）電源電壓是否合適（過壓很可能造成驅(qū)動模塊的損壞）颜曾；對于直流輸入的+/-極性一定不能接錯，驅(qū)動控制器上的電機(jī)型號或電流設(shè)定值是否合適（開始時不要太大）秉剑；

2）控制信號線接牢靠泛豪，工業(yè)現(xiàn)場最好要考慮屏蔽問題（如采用雙絞線）；

3）不要開始時就把需要接的線全接上侦鹏，只連成最基本的系統(tǒng)诡曙，運(yùn)行良好后，再逐步連接略水。

4）一定要搞清楚接地方法价卤，還是采用浮空不接。

5）開始運(yùn)行的半小時內(nèi)要密切觀察電機(jī)的狀態(tài)渊涝，如運(yùn)動是否正常慎璧，聲音和溫升情況，發(fā)現(xiàn)問題立即停機(jī)調(diào)整跨释。

2要捐、液壓驅(qū)動

通過高精度的缸體和活塞來完成，通過缸體和活塞桿的相對運(yùn)動實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動蝎疹。

優(yōu)點(diǎn)：功率大抽述，可省去減速裝置直接與被驅(qū)動的桿件相連，結(jié)構(gòu)緊湊边饿，剛度好袄碱，響應(yīng)快，伺服驅(qū)動具有較高的精度侨识。

缺點(diǎn)：需要增設(shè)液壓源，易產(chǎn)生液體泄漏厅驼，不適合高骄熟、低溫場合，故液壓驅(qū)動目前多用于特大功率的機(jī)器人系統(tǒng)华孙。

選擇適合的液壓油宦狭。防止固體雜質(zhì)混入液壓系統(tǒng)，防止空氣和水入侵液壓系統(tǒng) 海槐。機(jī)械作業(yè)要柔和平順機(jī)械作業(yè)應(yīng)避免粗暴乘碑，否則必然產(chǎn)生沖擊負(fù)荷挖息，使機(jī)械故障頻發(fā)，大大縮短使用壽命兽肤。要注意氣蝕和溢流噪聲套腹。作業(yè)中要時刻注意液壓泵和溢流閥的聲音，如果液壓泵出現(xiàn)“氣蝕”噪聲资铡，經(jīng)排氣后不能消除电禀，應(yīng)查明原因排除故障后才能使用。保持適宜的油溫笤休。液壓系統(tǒng)的工作溫度一般控制在30～80℃之間為宜尖飞。

3、氣壓驅(qū)動

氣壓驅(qū)動的結(jié)構(gòu)簡單店雅，清潔政基，動作靈敏，具有緩沖作用闹啦。.但與液壓驅(qū)動裝置相比沮明，功率較小，剛度差亥揖，噪音大贺跟，速度不易控制，所以多用于精度不高的點(diǎn)位控制機(jī)器人绰瘾。

（1）具有速度快简骗、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，維修方便蚜雏、價格低等特點(diǎn)愕泣。適于在中、小負(fù)荷的機(jī)器人中采用附柜。但因難于實(shí)現(xiàn)伺服控制缓膀，多用于程序控制的機(jī)械人中，如在上僚料、下料和沖壓機(jī)器人中應(yīng)用較多详依。

（2）在多數(shù)情況下是用于實(shí)現(xiàn)兩位式的或有限點(diǎn)位控制的中、小機(jī)器人中的毡飒。

（3）控制裝置目前多數(shù)選用可編程控制器(PLC控制器)球毙。在易燃、易爆場合下可采用氣動邏輯元件組成控制裝置痪寻。

二螺句、直線傳動機(jī)構(gòu)

傳動裝置是連接動力源和運(yùn)動連桿的關(guān)鍵部分，根據(jù)關(guān)節(jié)形式，常用的傳動機(jī)構(gòu)形式有直線傳動和旋轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)蛇尚。

直線傳動方式可用于直角坐標(biāo)機(jī)器人的X芽唇、Y、Z向驅(qū)動取劫，圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)的徑向驅(qū)動和垂直升降驅(qū)動匆笤，以及球坐標(biāo)結(jié)構(gòu)的徑向伸縮驅(qū)動。

直線運(yùn)動可以通過齒輪齒條勇凭、絲杠螺母等傳動元件將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動疚膊，也可以有直線驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動，也可以直接由氣缸或液壓缸的活塞產(chǎn)生虾标。

1寓盗、齒輪齒條裝置

通常齒條是固定的。齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成托板的直線運(yùn)動璧函。

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單傀蚌。

缺點(diǎn)：回差較大。

2甲施、滾珠絲杠

在絲杠和螺母的螺旋槽內(nèi)嵌入滾珠互聪，并通過螺母中的導(dǎo)向槽使?jié)L珠能連續(xù)循環(huán)。

優(yōu)點(diǎn)：摩擦力小重我，傳動效率高突棉，無爬行，精度高

缺點(diǎn)：制造成本高狼谋，結(jié)構(gòu)復(fù)雜绒怯。

自鎖問題：理論上滾珠絲杠副也可以自鎖,但是實(shí)際應(yīng)用上沒有使用這個自鎖的,原因主要是：可靠性很差，或加工成本很高坑搀；因?yàn)橹睆脚c導(dǎo)程比非常大笑院，一般都是再加一套蝸輪蝸桿之類的自鎖裝置。

三溜封、旋轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)

采用旋轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)的目的是將電機(jī)的驅(qū)動源輸出的較高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成較低轉(zhuǎn)速类玉，并獲得較大的力矩。機(jī)器人中應(yīng)用較多的旋轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)有齒輪鏈踢寂、同步皮帶和諧波齒輪嫂茸。

1、齒輪鏈

（1）轉(zhuǎn)速關(guān)系

（2）力矩關(guān)系

2弄兜、同步皮帶

同步帶是具有許多型齒的皮帶药蜻，它與同樣具有型齒的同步皮帶輪相嚙合。工作時相當(dāng)于柔軟的齒輪挨队。

優(yōu)點(diǎn)：無滑動，柔性好蒿往，價格便宜盛垦，重復(fù)定位精度高湿弦。

缺點(diǎn)：具有一定的彈性變形。

3腾夯、諧波齒輪

諧波齒輪由剛性齒輪颊埃、諧波發(fā)生器和柔性齒輪三個主要零件組成，一般剛性齒輪固定蝶俱，諧波發(fā)生器驅(qū)動柔性齒輪旋轉(zhuǎn)班利。

主要特點(diǎn)：

(1)、傳動比大榨呆，單級為50—300罗标。

(2)、傳動平穩(wěn)行删，承載能力高过拿。

(3)、傳動效率高,可達(dá)70%—90%偶嘁。

(4)祸铁、傳動精度高,比普通齒輪傳動高3—4倍。

(5)是龟、回差小秦谁，可小于3’。

(6)后匀、不能獲得中間輸出以称，柔輪剛度較低。

諧波傳動裝置在機(jī)器人技術(shù)比較先進(jìn)的國家已得到了廣泛的應(yīng)用渤尚。僅就日本來說公悟，機(jī)器人驅(qū)動裝置的60％都采用了諧波傳動。

美國送到月球上的機(jī)器人催杆，其各個關(guān)節(jié)部位都采用諧波傳動裝置列林，其中一只上臂就用了30個諧波傳動機(jī)構(gòu)。

前蘇聯(lián)送入月球的移動式機(jī)器人“登月者”酪惭，其成對安裝的8個輪子均是用密閉諧波傳動機(jī)構(gòu)單獨(dú)驅(qū)動的希痴。德國大眾汽車公司研制的ROHREN、GEROT R30型機(jī)器人和法國雷諾公司研制的VERTICAL 80型機(jī)器人等都采用了諧波傳動機(jī)構(gòu)春感。

四砌创、機(jī)器人傳感系統(tǒng)

1、感受系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成, 用以獲取內(nèi)部和外部環(huán)境狀態(tài)中有意義的信息鲫懒。

2嫩实、智能傳感器的使用提高了機(jī)器人的機(jī)動性、適應(yīng)性和智能化的水準(zhǔn)。

3甲献、智能傳感器的使用提高了機(jī)器人的機(jī)動性宰缤、適應(yīng)性和智能化的水準(zhǔn)。

4晃洒、對于一些特殊的信息, 傳感器比人類的感受系統(tǒng)更有效慨灭。

五、機(jī)器人位置檢測

旋轉(zhuǎn)光學(xué)編碼器是最常用的位置反饋裝置球及。光電探測器把光脈沖轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制波形慢夸。軸的轉(zhuǎn)角通過計算脈沖數(shù)得到，轉(zhuǎn)動方向由兩個方波信號的相對相位決定化歪。

感應(yīng)同步器輸出兩個模擬信號——軸轉(zhuǎn)角的正弦信號和余弦信號咕菱。軸的轉(zhuǎn)角由這兩個信號的相對幅值計算得到。感應(yīng)同步器一般比編碼器可靠地毁，但它的分辨率較低娶匠。

電位計是最直接的位置檢測形式。它連接在電橋中唠延，能夠產(chǎn)生與軸轉(zhuǎn)角成正比的電壓信號炭答。但是，由于分辨率低袜簇、線性不好以及對噪聲敏感匾颁。

轉(zhuǎn)速計能夠輸出與軸的轉(zhuǎn)速成正比的模擬信號。如果沒有這樣的速度傳感器枷量，可以通過對檢測到的位置相對于時間的差分得到速度反饋信號帮观。

六、機(jī)器人力檢測

力傳感器通常安裝在操作臂下述三個位置：

1桃熄、安裝在關(guān)節(jié)驅(qū)動器上先口。可測量驅(qū)動器/減速器自身的力矩或者力的輸出瞳收。但不能很好地檢測末端執(zhí)行器與環(huán)境之間的接觸力碉京。

2、安裝在末端執(zhí)行器與操作臂的終端關(guān)節(jié)之間螟深，可稱腕力傳感器谐宙。通常，可以測量施加于末端執(zhí)行器上的三個到六個力/力矩分量界弧。

3凡蜻、安裝在末端執(zhí)行器的“指尖”上。通常垢箕，這些帶有力覺得手指內(nèi)置了應(yīng)變計划栓，可以測量作用在指尖上的一個到四個分力兑巾。

七、機(jī)器人－環(huán)境交互系統(tǒng)

1忠荞、機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人與外部環(huán)境中的設(shè)備相互聯(lián)系和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)闪朱。

2、工業(yè)機(jī)器人與外部設(shè)備集成為一個功能單元引妖，如加工制造單元、焊接單元佩捎、裝配單元等缚迟。也可以是多臺機(jī)器人、多臺機(jī)床或設(shè)備哑辐、多個零件存儲裝置等集成 灭奉。

3、也可以是多臺機(jī)器人妹髓、多臺機(jī)床或設(shè)備过任、多個零件存儲裝置等集成為一個去執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)的功能單元。

八姜筋、人機(jī)交互系統(tǒng)

人機(jī)交互系統(tǒng)是使操作人員參與機(jī)器人控制并與機(jī)器人進(jìn)行聯(lián)系的裝置江眯。該系統(tǒng)歸納起來分為兩大類: 指令給定裝置和信息顯示裝置。

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