工業(yè)機器人是一種生產(chǎn)裝備，其基本功能是提供作業(yè)所須的運動(dòng)和動(dòng)力。其基本工作原理是通過(guò)操作機上各運動(dòng)構件的運動(dòng)，自動(dòng)地實(shí)現手部作業(yè)的動(dòng)作功能及技術(shù)要求。因此在基本功能及基本工作原理上，工業(yè)機器人與機床有相同之處：二者的末端執行器都有位置變化要求，而且都是通過(guò)坐標運動(dòng)來(lái)實(shí)現末端執行器的位置變化要求。當然機器人也有其獨特的要求，是按關(guān)節形式運動(dòng)為主，同時(shí)機器人的靈活性要求很高，其剛度、精度要求相對較低。

 

 

2.1 工業(yè)機器人構造

 

從功能角度分析可將機器人分解成四個(gè)部分：操作機、末端執行器、傳感系統、控制器。

 

操作機：是由機座、手臂和手腕、傳動(dòng)機構、驅動(dòng)系統等組成。其功能是使手腕具有某種工作空間，并調整手腕使末端執行器實(shí)現作業(yè)任務(wù)要求的動(dòng)作。 

 

末端執行器：也叫工業(yè)機器人的手部，它是安裝在工業(yè)機器人手腕上直接抓握工件或執行作業(yè)的部件。 

 

感器系統：是指要機器人與人一樣有效的完成工作。必須對外界狀況進(jìn)行判斷的感覺(jué)功能。與機器人控制最緊密相關(guān)的是觸覺(jué)。視覺(jué)適合于檢測對象是否存在，檢測其大概的位置、姿勢等狀態(tài)。相比之下，觸覺(jué)協(xié)助視覺(jué)，能夠檢測出對象更細微的狀態(tài)。 

 

控制器：機器人控制系統是機器人的大腦，是決定機器人功能和性能的主要因素。主要是控制工業(yè)機器人在工作空間中的運動(dòng)位置、姿態(tài)和軌跡、操作順序及動(dòng)作的時(shí)間等。具有編程簡(jiǎn)單、軟件菜單操作、友好的人機交互界面、在線(xiàn)操作提示和使用方便等特點(diǎn)。

 

在機器人中采用的控制系統有：點(diǎn)位的和輪廓的；同步的和異步的；數字的和模擬的?？筛鶕C器人的技術(shù)與經(jīng)濟要求及工藝任務(wù)的特點(diǎn)來(lái)選擇控制系統的具體方案。

 

2.2 主要結構尺寸

 

根據A II—V6L型工業(yè)機器人的主要參數進(jìn)行設計。主要結構尺寸如圖I所示。機器人的工作范圍見(jiàn)圖2。

 

 

 

3.1 手腕結構的確定

 

手腕是聯(lián)接手臂和末端執行器的部件，其功能是在手臂和機座實(shí)現了末端執行器在作業(yè)空間的三個(gè)位置坐標(自由度)的基礎上，再由手腕來(lái)實(shí)現末端執行器在作業(yè)空間的三個(gè)姿態(tài)(方位)坐標，即實(shí)現三個(gè)旋轉自由度。通過(guò)機械接口，聯(lián)接并支承末端執行器。根據機器人的作業(yè)要求來(lái)決定其應具有的自由度數目。

 

 

3.2 基本參數的確定

 

確定了空間結構和手腕結構后，可確定手腕回轉、手腕擺動(dòng)及手腕旋轉三個(gè)姿態(tài)的自由度。其參數見(jiàn)表l (參數來(lái)于SSA2000工業(yè)機器人)。

 

 

3.3 手腕電機的選擇

 

 

（1）R軸電機的選擇。選擇型號為SGMAH-0IA，額定功率為IOOW，額定轉矩為0．318N·m。額定轉速為3000rlmin，重量為0.7kg的交流伺服電動(dòng)機。 

（2）B軸和T軸電機的選擇。根據設計要求取相同型號的電機，選擇型號為SGMAH-01A交流伺服電動(dòng)機。

 

3.4 傳動(dòng)比的確定

 

 

3.5 諧波減速器的選擇

 

諧波齒輪減速器是一種新型的機械傳動(dòng)變速機構。 與普通齒輪傳動(dòng)相比，具有體積小，重量輕，結構簡(jiǎn)單。它與傳動(dòng)比相當的普通減速器比較，其零件減少50％。 體積和重量均減少l，3左右或更多。傳動(dòng)比范圍大(單級傳動(dòng)比為40～350，多級傳動(dòng)比可達1600～100000)，傳動(dòng)效率高(單級傳動(dòng)效率饑≥85％)，傳動(dòng)精度高。承載能力強等特點(diǎn)。 根據所選擇的電機，選擇型號為SGMAH—OIA，額定功率為loo W，額定轉矩為0．318 N·m，額定轉速為 3000 drain的交流伺服電動(dòng)機。同時(shí)選擇XBl諧波減速機，機型為25，減速比為40，輸出力矩為1．0N·m，輸入轉速為3000 r／min。為了訂貨和維修方便，三軸均采用同一種減速器。

 

3.6 殼體的設計

 

機座部分采用鑄鋁材料，方形結構，臂厚5～12mm。機身部分采用鑄鋁材料，圓筒形結構，臂厚-8mm。大臂外殼采用鑄鋁材料，厚度均為6-Smm。小臂箱體和小臂外殼采用鑄鋁材料，結構為方形，側面為鑄件其它三面為鑄鋁板材。手腕外殼和手腕箱體采用鑄鋁材料，結構為方形，兩側面、背面、底面為鑄件，端面和正面為鑄鋁板材。臂厚5-8ram。其它部分具體尺寸由結構決定，見(jiàn)圖3。

 

 

 

球軸承是機器人和機械手機構中最常用的軸承。它能承受徑向和軸向載荷，摩擦較小。其機器人專(zhuān)用軸承四點(diǎn)接觸式設計以及高精度加工。這種軸承比同等軸徑的常規中系列四點(diǎn)接觸軸承輕25倍。它的內圈(或外圈)由兩個(gè)半圈精確拼配而成，而其整體外圍(或內圈) 的溝曲率半徑較小，使鋼球與內、外圈在四個(gè)“點(diǎn)”上接觸。既加大了徑向負荷能力，又能以緊湊的尺寸承受很的兩個(gè)方向的軸向負荷，并且有很好的兩個(gè)方向的軸向限位能力，因為它的軸向游隙相對較小。而其接觸角 (一般取為35)又較大。工業(yè)機器人專(zhuān)用薄壁四點(diǎn)接觸球軸承通常有帶密封圈和不帶密封圈的結構形式(見(jiàn)圖4)。其主要由內圈、外 圍、保持架、鋼球或非接觸式密封圈組成。內、外圈均為整體結構。鋼球與內、外因溝道呈四點(diǎn)接觸．保持架為冠形插入式結構。

 

 

各種工業(yè)機器人可以以單機形式使用，也可以作為生產(chǎn)系統中的一種構成部分使用。隨著(zhù)社會(huì )需求發(fā)展的變化，工業(yè)生產(chǎn)多品種小批量方向發(fā)展，對制造系統的柔性要求越來(lái)越高。工業(yè)機器人靈活性好，因此在柔性制造系統內各種應用越來(lái)越多。