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第二章工业机器人机械系统设计工业机器人机械系统设计2.1工业机器人总体设计机器人总体设计一般包括两个部分：系统分析与技术设计。系统分析明确机器人的目的和任务分析机器人所在系统的工作环境、机器人与已有设备的兼容性确定机器人的基本功能和设计方案，确定具体技术指标进行必要调查研究工业机器人机械系统设计2.1工业机器人总体设计机器人总体设计一般包括两个部分：系统分析与技术设计。技术设计基本参数：自由度，作业范围，运动速度，承载能力，定位精度。:基本参数、运动形式、传感系统、控制方案、机械结构运动形式：直角坐标，圆柱坐标，球（极）坐标，关节坐标，SCARA。检测传感系统方案，控制系统方案。机械结构设计。工业机器人机械系统设计2.2驱动机构驱动机构用于将驱动元件的运动传递到机器人的关节和动作部位。分为直线驱动机构和旋转驱动机构。工业机器人机械系统设计液压驱动方式易获得较大推力或扭矩工作平稳、位置精度高易实现力、速度、方向自动控制机械效率高，使用寿命长油液黏度随温度变化影响工作性能，易燃易爆液体易泄漏需要专门的供油系统优点不足2.2.1驱动方式工业机器人机械系统设计气压驱动方式空气黏度小，易达到高速使用安全，适用于恶劣工作环境价格低廉能实现过载保护单位体积能提供的动力小工作平稳性差，位置精度低除水麻烦噪声污染优点不足工业机器人机械系统设计利用电动机直接驱动机械传动装置。能源简单、使用方便、机构速度变化范围大、机械效率高、位置精度高，噪声低。电气驱动步进电机伺服电机直流伺服电机交流伺服电机电气驱动方式工业机器人机械系统设计工业机器人机械系统设计2.2驱动机构工业机器人机械系统设计2.2驱动机构常用的直线驱动机构包括：齿轮齿条装置齿条(4)固定，齿轮(3)转动时拖板(1)沿着齿条方向做直线运动。该装置的回差较大。2.2.2直线驱动机构工业机器人机械系统设计普通丝杠采用一个旋转的精密丝杠驱动一个螺母沿着丝杠轴向移动，从而将丝杠的旋转运动转化成螺母的直线运动。传动效率低、精度低、回差大。工业机器人机械系统设计滚珠丝杠-滚动螺旋传动是在具有螺旋槽的丝杠与螺母之间放入适当的滚珠，使其由滑动摩擦变为滚动摩擦的一种螺旋传动。-滚珠在工作过程中顺螺旋槽(滚道)滚动，故必须设置滚珠的返回通道，才能循环使用。为了消除回差(空回)，螺母分成两段，以垫片、双螺母或齿差调整两段螺母的相对轴向位置，从而消除间隙和施加预紧力，使回差为零。工业机器人机械系统设计滚珠丝杠工作特点工业机器人机械系统设计液压(气压)缸将液压泵(或空气压缩机)输出的压力能转换为机械能，驱动执行构件做直线往复运动。工业机器人机械系统设计2.2驱动机构2.2.3旋转驱动机构齿轮链由两个或两个以上的齿轮组成的传动机构，可以传递运动角位移和角速度，也可以传递力和力矩。常用的旋转驱动机构包括：工业机器人机械系统设计齿轮链特点(1)齿轮链的引入会减小系统等效转动惯量，使电动机的响应时间缩短，使伺服系统易于控制。输出轴等效到输入轴上的等效转动惯量与输入/输出齿轮齿数比的平方成正比。(2)齿轮间隙误差将导致机器人手臂的定位误差增加，若不采取补偿措施还会引起伺服系统的不稳定。工业机器人机械系统设计2.2驱动机构常用的旋转驱动机构包括：同步皮带用于传递平行轴间的运动或将回转运动转换成直线运动。同步皮带的传动比计算公式为：2112nzinz工业机器人机械系统设计同步皮带同步皮带传动的优点在于：传动时无滑动，传动比精确，传动平稳；速比范围大；初始拉力小，轴及轴承不易过载。同步皮带传动的限制在于：对传动机构的制造及安装要求严格，对皮带的材料要求较高，故成本较高。同步皮带传动是低惯性传动，适合于电动机和高减速比减速器之间的传动。谐波齿轮结构简单，体积、质量小；传动比范围大；运动精度高，承载能力大；运动平稳，无冲击，噪声小；齿侧间隙可以调整。i=Z2-Z1/Z2结构-摆线针轮减速机全部传动装置可分为三部分：输入部分、减速部分、输出部分。输入：1、输入轴2、180°偏心轮3、滚柱轴承减速：1、摆线轮2、针齿轮3、针...