e工业机器人内部结构原理这是我见过最详细的解析!
导读:随着我们国家制造业的加快速度进行发展,慢慢的变多的工业机器人在工厂中得以应用。想要成为工业机器人方面的技术人才,一定要了解工业机器人的内部结构。接下来,我们共同来看看工业机器人都有哪些结构组成。
工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,它能自动执行工作,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。
驱动系统:可以是液压传动、气动传动、电动传动, 或者把它们结合起来应用的综合系统; 可以是直接驱动或者是通过同步带、链条、轮系、谐波齿轮等物理运动机构进行间接驱动。
优点:电动驱动装置的能源简单,速度变化范围大,效率高,速度和位置精度都很高。
分析:电动驱动装置又可分为直流(DC)、交流(AC)伺服电机驱动和步进电机驱动。直流伺服电机电刷易磨损,且易形成火花。无刷直流电机也得到了愈来愈普遍的应用。步进电机驱动多为开环控制,控制简单但功率不大,多用于低精度小功率机器人系统。
优点:通过高精度的缸体和活塞来完成,通过缸体和活塞杆相对运动实现直线运动。功率大,可省去减速装置直接与被驱动的杆件相连,结构紧密相连,刚度好,响应快,伺服驱动具有较高的精度。
缺点:需要增设液压源,易产生液体泄漏,不适合高、低温场合,故液压驱动目前多用于特大功率的机器人系统。
分析:选择比较适合的液压油。防止固体杂质混入液压系统,防止空气和水入侵液压系统。机械作业要柔和平顺机械作业应避免粗暴,否则必然产生冲击负荷,使机械故障频发,快速缩短常规使用的寿命。要注意气蚀和溢流噪声。
作业中要时刻注意液压泵和溢流阀的声音,如果液压泵出现“气蚀”噪声,经排气后不能消除,应查明原因排除一些故障后才能用。保持适宜的油温,液压系统的工作时候的温度一般控制在30~80℃之间为宜。
缺点:但与液压驱动装置相比,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。
分析:具有速度快、系统结构相对比较简单,维修方便、价格低等特点。适于在中、小负荷的机器人中采用。但因难于实现伺服控制,多用于程序控制的机械人中,如在上、下料和冲压机器人中应用较多。
在多数情况下是用于实现两位式的或有限点位控制的中、小机器人中的。控制装置目前多数选用可编程控制器(PLC控制器)。在易燃、易爆场合下可采用气动逻辑元件组成控制装置。
传动装置是连接动力源和运动连杆的关键部分,根据关节形式,常用的传动机构形式有直线传动和旋转传动机构。
直线传动方式可用于直角坐标机器人的X、Y、Z向驱动,圆柱坐标结构的径向驱动和垂直升降驱动,以及球坐标结构的径向伸缩驱动。
直线运动能够最终靠齿轮齿条、丝杠螺母等传动元件将旋转运动转换成直线运动,也可以有直线驱动电机驱动,也可以直接由气缸或液压缸的活塞产生。
自锁问题:理论上滚珠丝杠副也可以自锁,但是实际应用上没用这个自锁的,问题大多是:可靠性很差,或加工成本很高;因为直径与导程比非常大,一般都是再加一套蜗轮蜗杆之类的自锁装置。
采用旋转传动机构的目的:是将电机的驱动源输出的较高转速转换成较低转速,并获得较大的力矩。机器人中应用较多的旋转传动机构有齿轮链、同步皮带和谐波齿轮。
同步带是具有许多型齿的皮带,它与同样具有型齿的同步皮带轮相啮合。工作时相当于柔软的齿轮。
谐波齿轮由刚性齿轮、谐波发生器和柔性齿轮三个主要零件组成,一般刚性齿轮固定,谐波发生器驱动柔性齿轮旋转。
1、感受系统由内部传感器模块和外部传感器模块组成, 用以获取内部和外部环境状态中有意义的信息。
1、旋转光学编码器是最常用的位置反馈装置。光电探测器把光脉冲转化成二进制波形。轴的转角通过计算脉冲数得到,转动方向由两个方波信号的相对相位决定。
2、感应同步器输出两个模拟信号——轴转角的正弦信号和余弦信号。轴的转角由这两个信号的相对幅值计算得到。感应同步器一般比编码器可靠,但它的分辨率较低。
3、电位计是最直接的位置检测形式。它连接在电桥中,能够产生与轴转角成正比的电压信号。但是,由于分辨率低、线性不好以及对噪声敏感。
4、转速计能够输出与轴的转速成正比的模拟信号。假如没有这样的速度传感器,能够最终靠对检测到的位置相对于时间的差分得到速度反馈信号。
1、安装在关节驱动器上。可测量驱动器/减速器自身的力矩或者力的输出。但不能很好地检测末端执行器与环境之间的接触力。
2、安装在末端执行器与操作臂的终端关节之间,可称腕力传感器。通常,可以测量施加于末端执行器上的三个到六个力/力矩分量。
3、安装在末端执行器的“指尖”上。通常,这些带有力觉得手指内置了应变计,可以测量作用在指尖上的一个到四个分力。
1、机器人-环境交互系统是实现工业机器人与外部环境中的设备相互联系和协调的系统。
2、工业机器人与外部设备集成为一个功能单元,如加工制造单元、焊接单元、装配单元等。也可以是多台机器人、多台机床或设备、多个零件存储装置等集成 。
3、也可以是多台机器人、多台机床或设备、多个零件存储装置等集成为一个去执行复杂任务的功能单元。
人机交互系统是使操作人员参与机器人控制并与机器人进行联系的装置。 该系统归纳起来分为两大类: 指令给定装置和信息显示装置。