机械手总体结构的类型.docx

1、机械手总体结构的类型机械手总体结构的类型7075硬铝！工业机器人铝合金铸件 机械手的设计要求机械手总体结构的类型工业机器人的结构形式主要有直角坐标结构， 圆柱坐标结构，球坐标结构，关节型结构四种。各结构形式及其相应的特点，分别 介绍如下。1.直角坐标机器人结构直角坐标机器人的空间运动是用三个相互垂直 的直线运动来实现的 由于直 线运动易于实现全闭环的位置控制， 所以，直角坐标机器人有可能达到很高的位 置精度（am级）。但是，这种直角坐标机器人的运动空间相 对机器人的结构尺寸来讲，是比较小的。因此，为了实现一定的运 动空间，直角坐标机器人的结构尺寸要比其他类型的机器人的结构尺寸大得多。直角坐标机

2、器人的工作空间为一空间长方体。直角坐标机器人主要用于装配作业及搬运作业，直角坐标机器人有悬臂式，龙 门式，天车式三种结构。2.圆柱坐标机器人结构圆柱坐标机器人的空间运动是用一个回转运动 及两个直线运动来实现的。这种机器人构造比较简单， 精度还可以， 常用于搬运作业。其工作空间是一个圆 柱状的空间。3.球坐标机器人结构球坐标机器人的空间运动是由两个回转运动和 一个直线运动来实现的。这种机器人结构简单、成本较低，但精度不很高。 要应用于搬运作业。其工作空间是一个类球形的空间。4.关节型机器人结构关节型机器人的空间运动是由三个回转运动实 现的。关节型机器人动作灵活，结构紧凑，占地面积小。相对机器人本

3、体尺 寸，其工作空间比较大。此种机器人在工业中应用十分广泛，如焊接、喷漆、搬 运、装配等作业，都广泛采用这种类型的机器人。手臂的设计要求机器人手臂的作用，是在一定的载荷和一定的速 度下，实现在机器人所要求的工作空间内的运动。在进行机器人手臂设计时， 要遵循下述原则；1.应尽可能使机器人手臂各关节轴相互平行；相互 垂直的轴应尽可能相交于一点，这样可以使机器人运动学正逆运算简化， 有利于机器人的控制2.机器人手臂的结构尺寸应满足机器人工作空间的要求。工作空间的形状和大小与机器人手臂的长度，手臂关节的转动范围有密切的关系。但机器人手臂末端工作空间并没有考虑机器人手腕的空间姿态要求， 如果对机器人手腕

4、的姿态提出具体的要求，则其手臂末端可实现的空间要小于上 述没有考虑手腕姿态的工作空间。3.为了提高机器人的运动速度与控制精度，应在保证机器人手臂有足够强度和刚度的条件下，尽可能在结构上、材料上设法减轻手臂的重量。力求选用高强度的轻质材料，通常选用高强度铝合金制造机器人手 臂。目前，在国外，也在研究用 碳纤维复合材料制造机器人手臂。碳纤维复合材料抗拉强度高，抗振性好，比重小（其比重相当于钢的1/4，相当于铝合金的2/3），但是，其价格昂贵，且在性能稳定性及制造复杂形状工件的工艺上尚存在问题，故还未能在生产实际中推广应用。目前比较有效的办法是用有限元法进行机器人手臂结构的优化设计。在保证所需强度与

5、刚度的情况下，减轻机器人手臂 的重量。机器人各关节的轴承间隙要尽可能小，以减小机械间隙所造成的运动误差。因此，各关节都应有工作可靠、便于调整的轴承间 隙调整机构。5.机器人的手臂相对其关节回转轴应尽可能在重 量上平衡，这对减小电机负载和提高机器人手臂运动的响应速度是非常有利的。 在设计机器人的手臂时，应尽可能利用在机器人上安装的机电元器件与装置的 重量来减小机器人手臂的不平衡 重量，必要时还要设计平衡机构来平衡手臂残余 的不平衡重量。6.机器人手臂在结构上要考虑各关节的限位开关 和具有一定缓冲能力的机械限位块，以及驱动装置，传动机构及其它元件的安腰座结构的设计要求工业机器人腰座，就是圆柱坐标机

6、器人，球坐标 机器人及关节型机器人的回转基座。它是机器人的第一个回转关节，机器 人的运动部分全部安装在腰座上，它承受了机器人的全部重量。在设计机器人腰座结构时，要注意以下设计 原则：1、 腰座要有足够大的安装基面，用以保证机 器人在工作时整体安装的稳定性。2、 腰座要承受机器人全部的重量和载荷，因 此，机器人的机座和腰部轴及轴承的结构要有足 够大的强度和刚度，以保证其承载能力。3 、机器人的腰座是机器人的第一个回转关 节，它对机器人末端的运动精度影响最大，因此, 在设计时要特别注意腰部轴系及传动链的精度 与刚度的保证。4、腰部的回转运动要有相应的驱动装置， 他 包括驱动器电动、液压及气动）及减

7、速器。驱动 装置一般都带有速度与位置传感器，以及制动5、腰部结构要便于安装调整。腰部与机器人 手臂的联合要有可靠的定位基准面， 以保证各关节的相互位置精度。要设有调整机 构，用来调整腰部轴承间隙及减速器的传动间 隙。6、为了减轻机器人运动部分的惯量，提高机 器人的控制精度一般腰部回转运动部分的壳体 是由比重较小的铝合金材料制成，而不运动的基座是用铸铁或铸钢材料制成 手腕结构的设计要求1、 机器人手腕的自由度数，应根据作业需要来 设计。机器人手腕自由度数目愈多，各关节的运 动角度愈大，则机器人腕部的灵活性愈高，机器 人对对作业的适应能力也愈强。但是，自由度的 增加，也必然会使腕部结构更复杂，机器

8、人的控 制更困难，成本也会增加。因此，手腕的自由度 数，应根据实际作业要求来确定。在满足作业要 求的前提下，应使自由度数尽可能的少。一般的机器人手腕的 自由度数为2至3个，有的需要更多的自由度， 而有的机器人手腕不需要自由度，仅凭受臂和腰 部的运动就能实现作业要求的任务。 因此，要具 体问题具体分析，考虑 机器人的多种布局，运 动方案，选择满足要求的最简单的方案。2、 机器人腕部安装在机器人手臂的末端，在设 计机器人手腕时，应力求减少其重量和体积，结 构力求紧凑。为了减轻机器人腕部的重量，腕部 机构的驱动器采用分离传动。腕部驱动器一般安 装在手臂上，而不采用直接驱动，并选用高强度 的铝合金制造

9、。3、机器人手腕要与末端执行器相联，因此，要 有标准的联接法兰，结构上要便于装卸末端执行4、 机器人的手腕机构要有足够的强度和刚度， 以保证力与运动的传递。5、 要设有可靠的传动间隙调整机构，以减小空 回间隙，提高传动精度。6、 手腕各关节轴转动要有限位开关，并设置硬 限位，以防止超限造成机械损坏。材料导报1997年06期加入收藏获取最新航空用新型高强度铝合金彭志辉 【摘要】：主要介绍了 50多个牌号的2xxx系、7xxx 系航空用新型高强度铝合金的化学成分及开发 经历，对高强度铝合金材料的韧性、耐应力腐蚀 开裂性、耐热性、疲劳强度等特性及影响因素、 改良措施作了相应介绍，并就今后开发研究的方

10、 向提出了建设性的意见。【作者单位】：中南工业大学材料科学与工程系【关键词】：铝合金高强度航空【分类号】:V252【正文快照】：随着科学技术的发展，飞机愈来愈成为人类重要 的空中交通工具。由于飞机在高空中服役的特定 环境及飞行速度的进一步提高，对材料的比强 度、比刚度、韧性、疲劳特性、抗应力腐蚀开裂 性及耐热性等提出了愈来愈高的要求。自 1906年Wilm发现Al 一 Cu一 Mg系合金具有时效硬化 现象以来的7 xxx系列铝板材7 xxx系列铝板材：代表 7075。主要含有锌元素。也属于航空系列，是铝镁锌铜合金 ，可热处理合金，属于超硬铝合金，有良好的耐磨 性.7075铝板是经消除应力的，加工后不会变形、 翘曲.所有超大超厚的7075铝板全部经超声波 探测,可以保证无砂眼、杂质.7075铝板的热导 性高,可以缩短成型时间，提高工作效率。主要特 点是硬度大7075是高硬度、高强度的铝合金， 常用于制造飞机。