机器人腕部结构.doc

1、定义:腕部是臂部和手部的连接件,起支承手部和改变手部姿态的作用。2、手腕的自由度:为了使手部能处于空间任意方向,要求腕部能实现对空间三个坐标轴X、Y、Z的旋转运动。这便是腕部运动的三个自由度,分别称为翻转R(Roll)、俯仰P(Pitch)和偏转Y(Yaw)。并不是所有的手腕都必须具备三个自由度,而是根据实际使用的工作性能要求来确定。腕部坐标系手腕的偏转手腕的仰俯手腕的回转3、手腕的设计要求结构紧凑、重量轻;动作灵活、平稳,定位精度高;强度、刚度高;与臂部及手部的连接部位的合理连接结构,传感器和驱动装置的合理布局及安装等。4、手腕的分类(1)二自由度手腕:可以由一个R关节和一个B关节联合构成BR关节实现,或由两个B关节组成BB关节实现,但不能由两个RR关节构成二自由度手腕,因为两个R关节的功能是重复的,实际上只起到单自由度的作用。BR手腕BB手腕RR手腕(属于单自由度)(2)三自由度手腕:有R关节和B关节的组合构成的三自由度手腕可以有多种型式,实现翻转、俯仰和偏转功能。:直接驱动手腕:驱动源直接装在手腕上。这种直接驱动手腕的关键是能否设计和加工出尺寸小、重量轻而驱动扭矩大、驱动性能好的驱动电机或液压马达。远距离传动手腕:有时为了保证具有足够大的驱动力,驱动装置又不能做得足够小,同时也为了减轻手腕的重量,采用远距离的驱动方式,可以实现三个自由度的运动。液压直接驱动BBR手腕图例远距离传动手腕图例6、典型结构(1)摆动液压缸(又称回转液压缸):结构:由缸体、隔板、叶片、花键套等主要部件构成。其中叶片7固定在转子上,用花键将转子与驱动轴连接,用螺栓2将隔板与缸体连接。工作原理:在密封的缸体内,隔板与活动叶片之间围成两个油腔,相当油缸中的无杆腔和有杆腔。液压力作用在活动叶片的端面上,对传动轴中心产生力矩使被驱动轴转动。摆动缸转角在270°左右。(2)单自由度回转运动手腕:结构特点:机器人手部的张合是由汽缸驱动的,而手腕的回转运动则由回转液压缸实现。工作原理:将夹紧汽缸的外壳与摆动油缸的动片连接在一起,当摆动液压缸中不同的油腔中进油时,即可实现手腕不同方向的摆动。(3)双回转油缸驱动手腕:结构特点:采用双回转油缸驱动,一个带动手腕作俯仰运动,另一个油缸带动手腕作回转运动。V-V视图表示的回转缸中动片带动回转油缸的刚体,定片与固定中心轴联结实现俯仰运动;L-L视图表示回转缸中动片与回转中心轴联结,定片与油缸缸体联结实现回转运动。(4)轮系驱动的二自由度BR手腕:结构特点:由轮系驱动可实现手腕回转和俯仰运动,其中手腕的回转运动由传动轴S传递,手腕的俯仰运动由传动轴B传递。回转运动:轴S旋转→锥齿轮副Z1、Z