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機(jī)械手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計.ppt

上傳人:za****8 文檔編號:14254467 上傳時間:2020-07-14 格式:PPT 頁數(shù):35 大?。?.23MB
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1、機(jī)械臂結(jié)構(gòu),上海世博軸陽光谷焊接施工,,機(jī)器人焊接陽光谷11060個節(jié)點 連接世博中國館、主題館、世博中心、演藝中心的世博軸今天上午完成了主體結(jié)構(gòu)施工。上海建工機(jī)施公司董事長張立新透露,在6個形如喇叭、距地30米高空的陽光谷的施工中,機(jī)施公司動用了機(jī)器人,焊接了11060個節(jié)點。 作為世博軸的最大亮點,6個陽光谷尺寸不一、間距不一、形狀也不完全一樣。陽光谷的基本構(gòu)建為方形鋼管,幾根鋼管連接于同一點,稱為“節(jié)點”。機(jī)施公司副總工程師陳曉明表示,陽光谷施工中采用的機(jī)器人,外形根據(jù)施工環(huán)境而改變,“編制程序后,給機(jī)器人發(fā)指令,隨后機(jī)器人開始做動作。”目前,這一套機(jī)器人施工技術(shù),已納入國家863計

2、劃。,,此前,世博軸頂部的索膜結(jié)構(gòu)也已完工。建設(shè)者總共安裝了69塊巨大的白色膜布,面積達(dá)68000平方米。如此巨大的膜布厚度僅為1毫米,但其設(shè)計張拉力每米達(dá)5噸,是當(dāng)今世界強(qiáng)度最高的膜材。世博軸是一個由商業(yè)服務(wù)、餐飲、會展服務(wù)等多功能組成的大型商業(yè)、交通綜合體。長度大約為1000米,寬約110米,跨越4條城市道路,聯(lián)系5個街區(qū),連通3個軌道交通站。在世博軸設(shè)置6個陽光谷,考慮的是把陽光和空氣引入地下,“降低”建筑密度。此外,世博軸還引入黃浦江水作冷熱源,用全生態(tài)綠色節(jié)能技術(shù)營造舒適宜人的室內(nèi)環(huán)境。世博期間,一旦面臨降雨,世博軸也能“輕松應(yīng)對”。機(jī)施公司透露,世博軸底部還設(shè)置了雨水溝渠,用來收集

3、雨水。除了滿足特大暴雨時的蓄洪要求,雨水在經(jīng)過處理后,還能用于澆灌和世博軸內(nèi)“小氣候”的調(diào)節(jié)。,一、臂部設(shè)計的基本要求,,1承載能力足:,手臂是支承手腕的部件,設(shè)計時不僅要考慮抓取物體的重量或攜帶工具的重量,還要考慮運(yùn)動時的動載荷及轉(zhuǎn)動慣性。,2剛度高:,為了防止臂部在運(yùn)動過程中產(chǎn)生過大的變形,手臂的截面形狀要合理選擇。 工字型截面的彎曲剛度一般比圓截面大,空心管的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度都比實心軸大得多。,,工字鋼(GB706-88):,1、工字鋼的型號與高度尺寸h有關(guān),如:10號工字鋼即指其高度尺寸為100mm。 2、其它參數(shù)如截面積、單位長度的理論質(zhì)量、截面靜力矩等可查相應(yīng)的設(shè)計手冊。 3、

4、工字鋼的長度按長度系列購買。如:519m。,槽鋼(GB707-88),1、槽鋼的型號與高度尺寸h有關(guān),如:10號槽鋼即指其高度尺為100mm。 2、其它參數(shù)如截面積、單位長度的理論質(zhì)量、截面靜力矩等可查相應(yīng)的設(shè)計手冊。,,3、導(dǎo)向性能好,定位精度高:,為防止手臂在直線運(yùn)動中,沿運(yùn)動軸線發(fā)生相對轉(zhuǎn)動,應(yīng)設(shè)置導(dǎo)向裝置。同時要采用一定形式的緩沖措施。,4重量輕、轉(zhuǎn)動慣量?。?為提高機(jī)器人的運(yùn)動速度,要盡量減少臂部運(yùn)動部分的重量,以減少整個手臂對回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量。,5合理設(shè)計與腕部和機(jī)身的連接部位:,臂部的安裝形式和位置不僅關(guān)系到機(jī)器人的強(qiáng)度、剛度和承載能力,而且還直接影響到機(jī)器人的外觀。,二、機(jī)械臂

5、的運(yùn)動形式,,1直角坐標(biāo)型:,臂部由三個相互正交的移動副組成。帶動腕部分別沿X、Y、Z三個坐標(biāo)軸的方向作直線移動。結(jié)構(gòu)簡單,運(yùn)動位置精度高。但所占空間較大,工作范圍相對較小。,2圓柱坐標(biāo)型:,臂部由一個轉(zhuǎn)動副和兩個移動副組成。相對來說,所占空間較小,工作范圍較大,應(yīng)用較廣泛。,3關(guān)節(jié)型:,由動力型旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和前、下兩臂組成。關(guān)節(jié)型機(jī)器人以臂部各相鄰部件的相對角位移為運(yùn)動坐標(biāo)。動作靈活,所占空間小,工作范圍大,能在狹窄空間內(nèi)饒過各種障礙物。,三、典型機(jī)械臂結(jié)構(gòu),,1手臂直線運(yùn)動機(jī)構(gòu),常見方式: 行程小時:采用油缸或汽缸直接驅(qū)動; 當(dāng)行程較大時:可采用油缸或汽缸驅(qū)動齒條傳動的倍增機(jī)構(gòu)或采用步進(jìn)電機(jī)或

6、伺服電機(jī)驅(qū)動,并通過絲桿螺母來轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動。 典型結(jié)構(gòu): 油缸驅(qū)動的手臂伸縮運(yùn)動結(jié)構(gòu) 電機(jī)驅(qū)動的絲桿螺母直線運(yùn)動結(jié)構(gòu),,油缸齒條機(jī)構(gòu)圖例:,,電機(jī)驅(qū)動絲桿螺母直線運(yùn)動結(jié)構(gòu)圖例:,,2手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動機(jī)構(gòu),常見方式: 常見的有齒輪傳動機(jī)構(gòu),鏈輪傳動機(jī)構(gòu),活塞及連桿傳動機(jī)構(gòu)等。 曲柄滑塊機(jī)構(gòu): 假設(shè)滑塊是主動件,當(dāng)滑塊沿一定的導(dǎo)軌移動時,可以推動曲柄做擺動或圓周運(yùn)動。 典型機(jī)構(gòu): 液壓缸連桿回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu): 齒輪驅(qū)動回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu):,,平面四桿機(jī)構(gòu)圖例:,平面四桿機(jī)構(gòu),雙曲柄機(jī)構(gòu),雙搖桿機(jī)構(gòu),,平面四桿機(jī)構(gòu)演變圖例:,曲柄滑塊機(jī)構(gòu),,雙臂機(jī)器人手臂結(jié)構(gòu)圖例:,1鉸接活塞缸 2連桿 3手臂 4支承架,,,,,,

7、,,,,,,,,運(yùn)動特點: 手臂關(guān)節(jié)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動是通過液壓缸-連桿機(jī)構(gòu)實現(xiàn)??刂苹钊男谐叹涂刂屏耸直蹟[角的大小。,,齒輪驅(qū)動回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)圖例:,,3關(guān)節(jié)型機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)(1),存在的運(yùn)動型式: 機(jī)身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動; 肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)的擺動; 腕關(guān)節(jié)的俯仰和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動; 各運(yùn)動的協(xié)調(diào): 稱為5軸關(guān)節(jié)型機(jī)器人。,五軸關(guān)節(jié)型機(jī)器人手臂運(yùn)動圖例(1):,,,,,,,腰轉(zhuǎn),肩轉(zhuǎn),肘轉(zhuǎn),俯仰,偏轉(zhuǎn),,腰轉(zhuǎn)姿態(tài),五軸關(guān)節(jié)型機(jī)器人手臂運(yùn)動圖例(2):,肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)與手腕的協(xié)調(diào),3關(guān)節(jié)型機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)(2),各運(yùn)動的實現(xiàn): 腕部的旋轉(zhuǎn): 電機(jī)M5減速器R5鏈輪副C5錐齒輪副G5旋轉(zhuǎn)運(yùn)動n5 腕部俯仰: 電機(jī)M4減速器R4鏈輪副C4俯仰運(yùn)動n4 肘關(guān)節(jié)擺動: 電機(jī)M3兩級同步帶傳動B3、B3減速器R3肘關(guān)節(jié)擺動n3 肩關(guān)節(jié)的擺動: 電機(jī)M2同步帶傳動B2減速器R2肩關(guān)節(jié)擺動n2,關(guān)節(jié)型機(jī)器人傳動 系統(tǒng)圖:,腕部旋轉(zhuǎn)局部圖例:,電機(jī)M5減速器R5鏈輪 副C5錐齒輪副G5旋轉(zhuǎn)運(yùn)動n5,,,腕部俯仰局部圖例:,,,電機(jī)M4減速器R4鏈輪副C4俯仰運(yùn)動n4,肘關(guān)節(jié)局部圖例:,,,電機(jī)M3兩級同步帶傳動B3、B3減速器R3肘關(guān)節(jié)擺動n3,肩關(guān)節(jié)局部圖例:,,,電機(jī)M2同步帶傳動B2減速器R2肩關(guān)節(jié)擺動n2,作業(yè):,1、設(shè)計一種機(jī)器人小臂相對于大臂的直線運(yùn)動的運(yùn)動方案,動力源為電機(jī)驅(qū)動,用示意圖表達(dá)。,

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