典型机器人结构示例演示文稿

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机器人机身及行走机构ppt课件

控制特点：
使机器人的重心经常在接地的脚掌上，一边不断取得准静态平衡，一边稳定的步行。
结构特点：
为了能变换方向和上下台阶，一定要具备多自由度。
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两足ห้องสมุดไป่ตู้行机器人图例：
主要构成：
1—框架 2—大腿 3—小腿 4—脚 5—肩 6—肘 7—手 8—液压缸
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按行走机构的特点分：
对于无固定轨迹机器人，可分为轮式、履带式和步行式等。前两者与地面连续接触，后者与地面为间断接触。
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22
3．固定轨道式机器人运动的实现：
机器人机身底座，安装在一个可移动的拖板上，依靠丝杆螺母副的运动将来自电机的旋转运动转化为直线运动。
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23
4．车轮式行走机器人：
分类：
车轮式行走机器人通常有三轮、四轮、六轮之分。它们或有驱动轮和自位轮，或有驱动轮和转向机构，用来转弯。
适用范围：
最适合平地行走，不能跨越高度，不能爬楼梯。
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三轮行走机器人图例：
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三轮行走机器人结构及驱动：
构成：三个车轮、转向叉、驱动装置等。
驱动方案：
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回转与俯仰机身图例：
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19
三、机器人行走机构
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1．行走机构的构成：
机器人行走机构通常由驱动装置、传动装置、位置检测装置、传感器、电缆和管路等构成。
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2．行走机构的分类：
按运行轨迹分：
分为固定轨迹式和无固定轨迹式两种。固定轨迹式主要用于工业机器人

演示文稿机器人的组成结构

度。
o
第7页，共51页。
工作空间（Working space）：机器人手腕参考点或末端操作器安装点（不包括末端操作器）所能到达的所有空间区域，一般不包括末端操作器本身所能到达的区域。
第8页，共51页。
2.2工业机器人的机械结构
工业机器人的机械本体类似于具备上肢机能的机械手，由手部、腕部、臂、机身(有的包括行走机构)组成。
• 日本、美国等工业发达国家已经开发出性能优异的 DD机器人．美国Adept公司研制出带有视觉功能的四自由度平面关节型DD机器人．日本大日机工公司研制成功了五自由度关节型DD一600V机器人．其性能指标为：最大工作范围1．2 m，可搬重量5 kg，最大运动速度8．2 m／s，重复定位精度0．05 mm
3. 步行式
第34页，共51页。
4.其它移动方式
军用昆虫机器人
水下6000米无缆自治机器人
爬缆索机器人
蛇形机器人
第35页，共51页。
2.4机器人的驱动系统
2.4.1关节直接驱动方式
• 直接驱动方式是驱动器的输出轴和机器人手臂的关节轴直
接相连．间接驱动方式是驱动器经过减速器或钢丝绳、皮带、平行连杆等装置后与关节轴相连 (1)关节间接驱动方式的缺点．
• PUMA262型机器人具有六个自由度，可以进行复杂空间曲面的弧焊作业
第17页，共51页。
• 6个关节轴由6个独立的电机驱动，由图2—2可以看出，电机1通过两对齿轮传动带动立柱回转；电机2通过联轴器、一对圆锥齿轮和一对圆柱齿轮带动齿轮Z，齿轮Z绕与立柱固联的齿轮Z转动，于是形成了大臂相对于立柱的回转运动；电机3通过两
• 液(气)压马达
(2)步进电动机驱动

《机器人结构设计》课件

螺丝连接
适用于各种材料的连接，拆卸方便，但连接强度较低。
粘接
适用于塑料、玻璃等材料的连接，操作简便，但耐久性较差
。
扣件连接
适用于各种材料的连接，连接强度较高，拆卸方便。
驱动系统设计
01
02
03
电动机驱动
利用电动机产生的扭矩或直线推力驱动机器人运动。
液压驱动
利用液压油产生的压力驱动机器人运动，具有较大的推力。
详细描述
可变形机器人通过先进的材料、驱动系统和控制算法，实现自主变形和适应环境变化的能力。这种机器人可以在复杂环境中执行任务，如搜救、探测和军事行动等。
微型机器人
总结词
微型机器人是指尺寸微小的机器人，具有高度的机动性和灵活性。
详细描述
微型机器人在微纳操作、医疗、环保等领域具有广泛的应用前景。通过精密制造和智能控制技术，微型机器人可以实现复杂的运动和操作功能，如细胞操作、药物输送等。
02
足式机器人由腿部、关节、电机、控制器和身体等部分组成，
可以通过调节电机的输出实现机器人的步态控制。
足式机器人在人机交互、影视特效、反恐等领域有广泛应用。
03
飞行机器人
飞行机器人是一种能够在空中飞行的机器人，具有高度的机动性和灵活性。
飞行机器人在航拍、侦查、搜救等领域有广泛应用。
飞行机器人通常由机翼、电机、控制器和机身等部分组成，通过调节电机的输出实现机器人的升降、俯仰、偏航等动作。
环境中能够正常运行。
工业机器人
工业机器人是一种用于工业生产的机器人，如焊接机器人、装配
机器人等。
工业机器人的结构设计需要考虑机器人的负载能力、精度、稳定

典型机器人结构示例

典型机器人结构示例1.机械结构：机械结构是机器人的身体部分，负责支撑和保护机器人的内部电子和机械元件。

典型的机械结构包括机器人的骨架、关节和末端执行器等。

机器人的骨架提供了整体的结构支撑，使机器人具有稳定的运动能力。

关节是机器人的运动轴，使机器人能够实现各种不同的运动。

末端执行器是机器人的“手”，用于完成各种任务。

2.控制系统：控制系统是机器人的大脑，负责控制机器人的运动和执行任务。

典型的控制系统包括硬件和软件两部分。

硬件包括运动控制器和传感器接口等，用于接收传感器数据，并通过控制器控制机械结构的运动。

软件部分包括运动规划算法和决策逻辑等，用于计算机器人的运动轨迹和执行任务的策略。

3.感知系统：感知系统是机器人获取外部信息的重要手段。

典型的感知系统包括视觉系统、声音系统和触觉系统等。

视觉系统使用摄像头等传感器获取环境图像，并通过图像处理算法识别和跟踪目标物体。

声音系统通过麦克风等传感器获取环境的声音信号，并进行声音分析和识别。

触觉系统通过力传感器等传感器获取接触物体的力和压力信息，以实现触觉反馈和物体控制。

4.决策系统：决策系统是机器人的智能部分，负责根据感知系统的数据和任务要求做出决策。

典型的决策系统包括路径规划、动作选择和任务规划等。

路径规划算法根据机器人当前位置和目标位置，计算最佳的路径，以实现机器人的导航和避障。

动作选择算法根据机器人的状态和目标任务，选择合适的动作行为，以完成任务。

任务规划算法根据机器人的任务要求和环境信息，生成合适的任务执行策略。

5.人机交互界面：人机交互界面是机器人与人类进行沟通和交互的界面。

典型的人机交互界面包括语音交互和图形界面等。

语音交互界面通过语音识别和语音合成等技术，使机器人能够理解人类的语言指令，并用语音回答人类的问题。

图形界面通过显示屏和触摸屏等技术，提供直观的操作界面，使人类能够通过触摸和手势操作控制机器人。

机器人的各部分相互关系中，感知系统为决策系统提供环境和任务的信息，决策系统根据这些信息做出决策，并通过控制系统控制机器人的运动。

工业机器人的结构及技术参数演示

当前20页，共51页，星期二。
3．气动驱动器
气压驱动的结构简单，清洁，动作灵敏，具有缓冲作用。但与液压驱动器相比，功率较小，刚度差，噪音大，速度不易控制，所以多用于精度不高的点位控制机器人。
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１．液压驱动
优点：
1)液压容易达到较高的压力(常用液压为2.5~6.3MPa)，体积较小，可以获得较大的推力或转矩； 2)液压系统介质的可压缩性小，工作平稳可靠，并可得到较高的位置
当前32页，共51页，星期二。
4. 关节坐标型/拟人型(3R)
关节机器人的关节全都是旋转的, 类似于人的手臂,工业机
器人中最常见的结构。它的工作范围较为复杂。
关节型工业机器人
当前33页，共51页，星期二。
5. 平面关节型
SCARA机器人常用于装配作业, 最显著的特点是它们
在x-y平面上的运动具有较大的柔性, 而沿z轴具有很强
动速度。这些速度可以相同，可以不同。
当前15页，共51页，星期二。
5．表承1.3载PU能MA力562：机器人的主要技术参数
指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。
图 1.17 PUMA 562工业机器人
当前16页，共51页，星期二。
工业机器人的驱动与传动系统结构
驱动—传动系统的构成
在机器人机械系统中，驱动器通过联轴器带动传动装置(一般为减速器)，再通过关节轴带动杆件运动。
机器人工作原理
机器人的基本工作原理是示教再现；示教也称导引，即由用户导引机器人，
一步步按实际任务操作一遍，机器人在导引过程中自动记忆示教的每个动作
的位置、姿态、运动参数＼工艺参数等，并自动生成一个连续执行全部操作
的程序。完成示教后，只需给机器人一个启动命令，机器人将精确地按示教

机器人机械结构PPT演示文稿

腰转姿态
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五轴关节型机器人手臂运动图例（2）：
肩关节、肘关节与手腕的协调
2021/3/10
28
3．关节型机械臂的结构（2）
• 各运动的实现：
– 腕部的旋转：
• 电机M5→减速器R5→链轮副C5→锥齿轮副G5→旋转运动n5
– 腕部俯仰：
• 电机M4→减速器R4→链轮副C4→俯仰运动n4
– 肘关节摆动：
• 电机M3→两级同步带传动B3、B3′→减速器R3→肘关节摆动 n3
– 肩关节的摆动：
• 电机M2→同步带传动B2→减速器R2→肩关节摆动n2
2021/3/10
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腕部俯仰
关节型机器人传动系统图：
肘关节摆动
肩关节的摆动
腕部的旋转
2021/3/10
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腕部旋转局部图例：
电机M5→减速器R5→链轮副 C5→锥齿轮副G5→旋转运动n5
2021/3/10
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右图为铣端面，打中心孔机床的上料机器人，臂架2带动臂3绕机身立柱1回转，同时，通过行星齿轮使臂3绕臂架2的轴线回转，手部夹持中心的轨迹为一空间曲线，能迅速地将工件从料架送到机床的夹具上，但惯性较大，适用于中小型工件
2021/3/10
8
（2）双臂配置
双臂同步升降和回转机器人，两臂互成直角，当两臂下降时，上料手在料道上取料，下料手从机床两顶尖取下工件。两臂上升后转900再下降，上料手将毛坯放到顶尖间，下料手放工件
2021/3/10
双臂同步回转机器人，两臂的伸缩分别驱动用来完成较大行程的提升与转位工作，双臂对称布置，较平稳
双臂水平交叉配置机器人，它通过两臂同时升降，交错伸缩，实现一手上料，一手下料

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肘关节运动传动原理图：
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31
肘关节运动结构图（1）：
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32
肘关节运动结构图（2）：
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33
肘关节运动结构图（3）：
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34
固联于大臂骨架
肘关节运动结构图（4）：
小臂
.
35
4．手腕的俯仰运动：
运动传动链：
关Z部17分节/Z与1电8→手机齿腕5轮活→1动8联部与轴分手器固腕联→活动→直部带齿分动轮固手Z联腕21/活→Z2动与2→部手伞分爪齿连连同接轮手爪连接部分旋转运动→完成俯仰运动
3．肘关节运动：
肘关节的运动主要是小臂绕大臂的旋转运动。
运动传动链：
关节电机3→联轴器→联轴器→伞齿轮Z11/Z12→直齿轮Z13/Z14→直齿轮Z15/Z16→齿轮Z16与小臂骨架固联→带动小臂旋转
结构特点：
齿轮与小臂骨架固联，齿轮的旋转运动直接带动小臂，完成肘关节的旋转运动。
.
.
37
手腕的俯仰运动结构图：
.
38
5．手腕的回转运动：
运动传动链：
关齿
轮节Z电27机/Z628→→联直轴齿器轮→Z29伞/Z齿30→轮手Z2腕5/Z实26→现
伞回
转运动
结构特点：
图中所示的方向与偏转运动的方向相同，这是一个特殊的时刻。当手腕俯仰至与手爪连接部分向上时，便成为手部的回转运动。
.
15
小臂图例（1）：
.
16
小臂图例（2）：
.
17
4．手腕：
一端连着小臂，另一端连着手部。需完成三个方向的旋转运动。整个手腕由三个部分构成：实现手部回转运动部分；实现手腕、手部俯仰运动部分；实现整个手腕偏转运动部分。
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18
手腕图例：
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19
三、主要运动
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20
1．腰转运动：
运动传动链：
齿轮17与后壳盖9螺纹联接，齿轮17固定不动，当小齿轮16与之啮合时，只能是自转又公转，由于轴14支承在大臂上，带动大臂绕水平轴10旋转，实现肩关节的旋转运动。
.
25
肩关节运动传动原理图：
.
26
肩关节运动结构图（1）：
.
27
肩关节运动结构图（2）：
.
28
肩关节运动结构图（3）：
.
29
结构型式：关节式自由度数：6 运动范围：
θ1
θ2
308° 314°
θ3
θ4
292° 578°
θ5
θ6
244° 534°
.
7
3．主要技术参数（2）：
最大速度：1.23m/s 腕部最大载荷：1㎏驱动方式：直流伺服电机操作方式：示教再现
.
8
二、主要构成
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9
1．立柱和基座（1）：
立柱：用于支承整个臂部和腕部，同时
典型机器人结构示例
主讲周兰
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1
引言：
本讲主要介绍美国Unimation公司的产品：PUMA—262型关节式通用机器人。
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2
一、PUMA—262型机器人简介
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3
1．结构特点：
PUMA—262型机器人是一个关节型
机器人：主体结构三个自由度（腰转
关节、肩关节、肘关节）以及手腕的三个自由度（俯仰、偏转、回转）都是回转运动。
传动精度高，结构小巧紧凑，重量轻，工作范围大，适应性广。
.
4
关节1
PUMA—262型机器人关结节2 构图：
关节3 关节6
关节5
关节4
.
5
2．应用场合：
广泛用于医药、食品、电子、机械等行业，从事包装、材料配制、安装，以及小型机电元件的装配、搬运、喷涂、机器加载、试验、检查等工作。
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6
3．主要技术参数（1）：
结构特点：
当进行俯仰运动时，有附加的手部回转运动，其实现过程如下：
当手腕部分俯仰而无其它的运动时→回转电机6不动于自转安→→装齿向在轮后手Z2传腕7不递活动→动→手部俯腕分仰有也运附要动加绕时回轴齿转线轮运θ5Z动旋28转的→传齿动轮轴Z由28
.
36
手腕的俯仰运动传动原理图：
俯仰运动偏转运动
.
11
立柱和基座图例：
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12
2．大臂：
主要由内部铝制的整体铸件骨架外加薄铝盖板构成。大臂上装有肩关节（关节 2）、肘关节（关节3）的驱动电机，内部装有相应的减速机构。
.
13
大臂图例：
.
腕，内部装有俯仰运动（关节5）、偏转运动（关节4）、回转运动（关节6）的驱动电机及部分减速齿轮。
结构特点：
手腕完成偏转运动时有两个附加运动，一个是手腕的回转运动，一个是手腕的俯仰运动。
.
42
6．手腕的偏转运动（2）：
附加回转运动：
手腕实现偏转运动→带动手腕活动部分偏转→齿轮 Z分轮附27加偏Z、27回转Z、2转（6Z的2运θ6绕轴4）动θ支→4公承关转在节又手电自腕机转活6不→动动传部→至分齿齿并轮轮随ZZ手2350腕→不活动手动→腕齿部有
大臂带动小臂和腕部绕固定于立柱上的水平轴作回转运动。立柱为薄臂铝管制成，内部安装了关节1的回转轴及其轴承、轴承座。
.
10
1．立柱和基座（2）：
基座：支承整个立柱以上部分，同时与
作业现场固定联接。基座上装有关节1 的驱动电机以及基座内部为该关节的两级直齿圆柱齿轮减速器；基座上有小臂的定位夹板，两个控制手爪装置的气动阀。整个基座是一个铝制的整体铸件。
关节电机1→Z1/Z2→Z3/Z4→Z4与立柱空心轴相连→实现腰转
结构特点：
轴38为一对轴承支承的悬臂轴；齿轮33与空心轴31固联，空心轴由两个推
力轴承限制其轴向位移。轴套30起轴承座的作用。
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21
腰转运动传动原理图：
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22
腰转运动结构图：
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2．肩关节运动（1）：
肩关节运动即是大臂绕固定于立柱的水平轴的旋转运动。
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39
手腕的回转运动传动原理图：
俯仰运动偏转运动
回转运动
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40
手腕的回转运动结构图：
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41
6．手腕的偏转运动（1）：
运动传动链：
关节电机4→直齿轮Z17/Z18→联轴器→联轴器 → 直齿轮 Z19/Z20→ 直齿轮 Z20 与手腕固定部分相连→带动手腕固定部分连同手腕活动部分及手腕回转部分一同旋转实现偏转运动。
运动传动链：
关节电机2→联轴器→伞齿轮Z5/Z6→直齿轮 Z7/Z8→直齿轮Z9/Z10→直齿轮Z10与立柱固联 →直齿轮Z10不能旋转→小齿轮Z9自转又公转 →带动大臂绕立柱水平轴旋转→实现肩转
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24
2．肩关节运动（2）：
结构特点：
在俯视图和A—A示图中，后壳盖9与立柱空心轴31螺纹联接，空心轴10与后壳盖9螺纹联接，空心轴10固定不动。