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    搬运机器人组成结构有什么

    来源:http://www.seagullrobot.com/news86392.html   发布时间:2019/6/10 11:49:00

    搬运机器人组成结构有什么

    搬运机器人由执行机构、驱动机构和控制机构三部分组成。

    1、执行机构

    1) 手部

       手部既直接与工件接触的部分,一般是回转型或平动型(多为回转型,因其结构简单)。手部多为两指(也有多指);根据需要分为外抓式和内抓式两种;也可以用负压式或真空式的空气吸盘(主要用于可吸附的,光滑表面的零件或薄板零件)和电磁吸盘。

    传力机构形式较多,常用的有:滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母式、弹簧式和重力式。本次设计的手部选择夹持类回转型结构手部。手部执行依靠杆的伸缩运动来实现其张合运动,杆的动力源来自后续驱动源的液压缸,该液压缸采用的是伸缩式液压缸,该液压缸能够节省横向的工作空间。


    2)腕部

       腕部是连接手部和臂部的部件,并可用来调节被抓物体的方位,以扩大机械手的动作范围,并使机械手变的更灵巧,适应性更强。手腕有独立的自由度。有回转运动、上下摆动、左右摆动。一般腕部设有回转运动再增加一个上下摆动即可满足工作要求,有些动作较为简单的专用机械手,为了简化结构,可以不设腕部,而直接用臂部运动驱动手部搬运工件。

    目前,应用最为广泛的手腕回转运动机构为回转液压(气)缸,它的结构紧凑,灵巧但回转角度小(一般小于?270),并且要求严格密封,否则就难保证稳定的输出扭矩。因此在要求较大回转角的情况下,采用齿条传动或链轮以及轮系结构。本次设计的搬运机器人的腕部是实现手部?180的旋转运动。

    腕部的驱动方式采用直接驱动的方式,由于腕部装在手臂的末端,所以必须设计的十分紧凑可以把驱动源装在手腕上。机器人手部的张合是由双作用单柱塞液压缸驱动的;而手腕的回转运动则由回转液压缸实现。将夹紧活塞缸的外壳与摆动油缸的动片连接在一起;当回转液压缸中不同的油腔中进油时即可实现手腕不同方向的回转。

    3)臂部

       手臂部件是机械手的重要握持部件。它的作用是支撑腕部和手部(包括工作或夹具),并带动他们做空间运动。

    臂部运动的目的:把手部送到空间运动范围内任意一点。如果改变手部的姿态(方位),则用腕部的自由度加以实现。因此,一般来说臂部具有三个自由度才能满足基本要求,即手臂的伸缩、左右旋转、升降(或俯仰)运动。

    手臂的各种运动通常用驱动机构(如液压缸或者气缸)和各种传动机构来实现,从臂部的受力情况分析,它在工作中既受腕部、手部和工件的静、动载荷,而且自身运动较为多,受力复杂。因此,它的结构、工作范围、灵活性以及抓重大小和定位精度直接影响机械手的工作性能。本次设计实现臂部的上下移动、前后伸缩、以及臂部的回转运动。手臂的运动参数:伸缩行程:1200mm;伸缩速度:83mm/s;升降行程:300mm;升降速度:67mm/s;回转范围:180~0。机器人手臂的伸缩使其手臂的工作长度发生变化,在圆柱坐标式结构中,手臂的最 大工作长度决定其末端所能达到的圆柱表面直径。伸缩式臂部机构的驱动可采用液压缸直接驱动。

    4)机座

       机座是机身机器人的基础部分,起支撑作用。对固定式机器人,直接联接在地面上,对可移动式机器人,则安装在移动结构上。机身由臂部运动(升降、平移、回转和俯仰)机构及其相关的导向装置、支撑件等组成。并且,臂部的升降、回转或俯仰等运动的驱动装置或传动件都安装在机身上。臂部的运动越多,机身的结构和受力越复杂。本次毕业设计的搬运机器人的机身选用升降回转型机身结构;臂部和机身的配置型式采用立柱式单臂配置,其驱动源来自回转液压缸。

    2、驱动机构

       驱动机构是搬运机器人的重要组成部分。根据动力源的不同,工业机械手的驱动机构大致可分为液压、气动、电动和机械驱动等四类。

    (1)液压传动。具有较大功率体积比,常用于大负载的场合;压力、流量均容易控制,可无级调速;反应灵敏,可实现连续轨迹控制,维修方便;但液体对温度变化敏感,油液泄漏易着火;中小型专用机械手或机器人都有应用,重型机械手多为液压驱动;液压元件成本较高,油路也比较复杂。

    (2)气压传动。气动系统简单,成本低,适合于节拍快、负载小且精度要求不高的场合,常用于点位控制、抓取、弹性握持和真空吸附,可高速,但冲击较严重,精 确定位困难;维修简单,能在高温、粉尘等恶劣环境中使用,泄漏无影响;中小型专用机械手或机器人都有应用。

    (3)电动。有异步电机、直流电机、步进或伺服电机等电动驱动方式。电动机使用简单,且随着材料性能的提高,电动机性能也逐渐提高,目前主要适合于中等负载,特别是适合动作复杂、运动轨迹严格的工业机器人和各种微型机器人。

    (4)制动器:

    制动器及其作用: 制动器是将机械运动部分的能量变为热能释放,从而使运动的机械速度降低或者停止的装置,它大致可分为机械制动器和电气制动起两类。 在机器人机构中,学要使用制动器的情况如下:

    ① 特殊情况下的瞬间停止和需要采取安全措施

    ② 停电时,防止运动部分下滑而破坏其他装置。

    机械制动器:

       机械制动器有螺旋式自动加载制动器、盘式制动器、闸瓦式制动器和电磁制动器等几种。其中最典型的是电磁制动器。

    在机器人的驱动系统中常使用伺服电动机,伺服电机本身的特性决定了电磁制动器是不可缺少的部件。从原理上讲,这种制动器就是用弹簧力制动的盘式制动器,只有励磁电流通过线圈时制动器打开,这时制动器不起制动作用,而当电源断开线圈中无励磁电流时,在弹簧力的作用下处于制动状态的常闭方式。因此这种制动器被称为无励磁动作型电磁制动器。又因为这种制动器常用于安全制动场合,所以也称为安全制动器。

    电气制动器

       电动机是将电能转换为机械能的装置,反之,他也具有将旋转机械能转换为电能的发电功能。换言之,伺服电机是一种能量转换装置,可将电能转换为机械能,同时也能通过其反过程来达到制动的目的。但对于直流电机、同步电机和感应电机等各种不同类型的电机,必须分别采用适当的制动电路。

    3、控制机构

       构建机器人平台的核心是建立机器人的控制系统。首先需要选择和硬件平台,控制系统硬件平台对于系统的开放性、实现方式和开发工作量有很大的影响。一般常用的控制系统硬件平台应满足:硬件系统基于标准总线机构,具有可伸缩性;硬件结构具有必要的实时计算能力;硬件系统模块化,便于添加或更改各种接口、传感器和特殊计算机等;低成本。到目前为止,一般机器人控制系统的硬件平台可以大致分为两类:基于VME总线(Versamodel Eurocard由Motorola公司1981年推出的第 一代32位工业开放标准总线)的系统和基于PC总线的系统。近年来,随着PC机性能的快速发展,可靠性大为提高,价格却大幅度降低,以PC机为核心的控制系统已广泛被机器人控制领域所接受。

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