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【干货】通用工业机器人的内部构造解析

时间:2024-01-20   访问量:0

中国制造业发展越来越快,中国工厂用。工业机器人越来越多,如果你想成为工业机器人技术人才,工业机器人的内部结构必须了解,下面为大家介绍一下。通用工业机器人的结构。

一,机器人主动齿轮

概念:制造机器人跑步时,需要安排好各个关节的传动装置,也就是各个运动自由度。其功能是提供机器人所有部分和关节运动的原动力。

驱动系统:可以是液压驱动、气动驱动、电动驱动,也可以是它们结合的综合系统;可以直接驱动,也可以通过同步带、链条、齿轮系、谐波齿轮机械驱动。机构间接驱动。

1.电力驱动装置

本发明具有能源简单、变速范围宽、效率高、速度和位置精度高的优点。但是大部分都是连接减速装置的,很难直接驱动。

电动驱动装置可分为DC、交流伺服电机驱动和步进电机驱动。DC伺服电机的电刷容易磨损和打火。无刷DC电机也得到了广泛应用。步进电机驱动多为开环控制,控制简单但功率低,多用于低精度、低功率。机器人系统。

通电操作前,进行如下检查:

1)电源电压是否合适(过压容易造成驱动模块损坏);DC输入的正负极性一定不能错,驱动控制器上的电机型号或电流设定值是否合适(一开始不要太大);

2)控制信号线连接牢固,工业最好考虑现场的屏蔽问题(如使用双绞线);

3)不要一开始就把所有需要连接的线都连接起来,只连接成最基本的系统,运行好了再一步步连接。

4)一定要搞清楚接地方式,或者采用浮接。

5)运转开始后半小时内,密切观察电机的状态,如动作是否正常,声音、温升等,发现问题立即停机调整。

2.液压传动

由高精度气缸和活塞完成,通过气缸和活塞杆的相对运动实现直线运动。

优点:功率大,不需要减速器与从动杆直接连接,结构紧凑,刚性好,响应快,伺服驱动精度高。

缺点:需要加一个液压源,容易造成液体泄漏,不适合高低温场合,所以目前超高功率多采用液压驱动。机器人系统。

选择合适的液压油。防止固体杂质混入液压系统,防止空气和水侵入液压系统。机械运行要柔和平稳,避免粗暴操作,否则必然产生冲击载荷,造成机械故障频繁,使用寿命大大缩短。注意空化和溢流噪音。在操作过程中,随时注意液压泵和溢流阀的声音。如果液压泵的“气蚀”噪声在排气后仍不能消除,应在查明原因并排除故障后再使用。保持适当的油温。液压系统的工作温度一般控制在30 ~ 80℃之间。

3.气动驱动

气动驱动器结构简单,清洁,动作灵敏,有缓冲作用。但与液压驱动装置相比,功率较低,刚性差,噪音大,速度控制困难,多用于精度不高的点控制。机器人。

(1)速度快,系统结构简单,维护方便,价格低特性。适用于中小型负载机器人收养于。但由于实现伺服控制比较困难,所以多用于程序控制的机器人,如装卸、搬运等冲压机器人更多应用。

(2)大多数情况下,用于实现两位或有限点控制。机器人中等。

(3)目前大多数控制设备都是可编程控制器(PLC控制器)。在易燃易爆的情况下,气动逻辑元件可用于构成控制装置。

第二,线性驱动机构

传动装置是连接动力源和运动连杆的关键部件。按照联合形式,共同传递机构有直线传动和旋转传动。机构。

线性驱动模式可用于直角坐标。机器人x、Y、Z方向驱动,柱面坐标结构的径向驱动和垂直升降驱动,球面坐标结构的径向伸缩驱动。

直线运动可以通过齿轮齿条、螺母等传动元件从旋转运动转化为直线运动。也可以由直线驱动电机驱动,也可以由气缸或液压缸的活塞直接产生。

1.齿条齿轮装置

通常机架是固定的。齿轮的旋转运动被转换成托盘的线性运动。

优点:结构简单。

缺点:回报差大。

2.滚珠丝杠

滚珠嵌入丝杠螺母的螺旋槽中,滚珠可以通过螺母中的导向槽不断循环。

优点:摩擦小,传动效率高,不爬行,精度高。

缺点:制造成本高,结构复杂。

自锁问题:理论上滚珠丝杠副也可以自锁,但这种自锁在实际应用中并不多见,主要是可靠性差或者加工成本高;因为径导比很大,通常要加一套蜗轮蜗杆等自锁装置。

第三,旋转驱动机构

采用旋转传动机构本文的目的是将电机驱动源输出的较高转速转化为较低的转速,获得较大的扭矩。机器人旋转传动广泛应用于3。机构有齿轮链,同步带和谐波齿轮。

1.齿轮链

(1)速度关系

(2)扭矩关系

2、同步带

同步带是一种具有许多齿形齿的带,它与具有相同齿形齿的同步带轮相啮合。它像一个软齿轮一样工作。

优点:不滑动,弹性好,价格价格低廉,重复定位精度高。

缺点:有一定的弹性变形。

3、谐波齿轮

谐波齿轮由三个主要部分组成:刚性齿轮、谐波发生器和柔性齿轮。一般刚性齿轮是固定的,谐波发生器带动柔性齿轮转动。

主要特点:

(1)传动比大,单级50-300。

(2)传动平稳,承载能力高。

(3)传动效率高,可达70%-90%。

(4)传动精度高,比普通齿轮传动高3-4倍。

(5)返回误差小,可小于3’。

(6)得不到中间输出,柔轮刚度低。

谐波驱动装置在机器人技术先进的国家得到了广泛的应用。就日本而言,机器人60%的驱动装置采用谐波传动。

美国把它送上了月球机器人所有关节由谐波装置驱动,其中一个上臂由30次谐波驱动。机构。

前苏联送上月球的机动性机器人“登月者”,其成对安装的八个轮子全部由封闭谐波驱动。机构单独驱动。德国大众汽车公司公司开发了ROHREN和GEROT R30型号。机器人和法国雷诺公司开发了垂直80模型机器人等等。全部采用谐波传动。机构。

第四,机器人测读系统

1.感觉系统由内部传感器模块和外部传感器模块组成,用于在内部和外部环境条件下获取有意义的信息。

2.智能传感器的使用得到了改进。机器人机动性、适应性和智力水平。

3.智能传感器的使用得到了改进。机器人机动性、适应性和智力水平。

4.对于一些特殊的信息,传感器比人类的感知系统更有效。

五,机器人位置检测

旋转光学编码器是最常用的位置反馈装置。光电探测器将光脉冲转换成二进制波形。通过计数脉冲数获得轴的旋转角度,通过两个方波信号的相对相位确定旋转方向。

感应同步器输出两个模拟信号&轴角的正弦信号和余弦信号。轴的旋转角度通过这两个信号的相对幅度来计算。感应同步器一般比编码器更可靠,但分辨率较低。

电位计是最直接的位置检测形式。它连接在一个电桥中,可以产生与轴旋转角度成比例的电压信号。然而,由于分辨率低、线性差以及对噪声的敏感性。

转速表可以输出与轴转速成比例的模拟信号。如果没有这样的速度传感器,速度反馈信号可以通过检测到的位置和时间之间的差异获得。

六,机器人力检测

力传感器通常安装在操作臂的以下三个位置:

1、安装在联合传动上。它可以测量驱动器/减速器本身的扭矩或力输出。但是它不能很好地检测末端执行器与环境之间的接触力。

2.它安装在机械手的末端执行器和末端关节之间,可称为腕力传感器。通常,可以测量施加到末端执行器的三到六个力/扭矩分量。

3.安装在末端执行器的指尖上。通常,这些带感觉手指有一个内置的应变仪,可以测量作用在指尖上的力的一到四个分量。

七,机器人-环境交互系统

1、机器人-环境交互系统的实施工业机器人与外部环境中的设备进行通信和协调的系统。

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、焊接单位,装配单位等。也可以不止一个。机器人多个机床或设备、多个零件存储装置等。

3,也可以不止一个。机器人多个机床或设备、多个零件存储装置等。被集成到一个功能单元中以执行复杂的任务。

八、人机交互系统

人机交互系统就是让操作者参与进来。机器人控制并配合机器人用于交流的装置。该系统可分为两类:指令给出装置和信息显示装置。

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