第4章工业机器人机械系统设计.ppt

工业机器人设计与应用
(Designing and using industrial robots)
主讲:韩兴本
机电工程学院
学****内容:
§ 工业机器人总体设计
§ 工业机器人传动部件设计
§ 臂部设计
§ 手腕设计
§ 手部设计
§ 机身及行走机构设计
第4章工业机器人机械系统设计
§ 工业机器人总体设计
第4章工业机器人机械系统设计
一、主体结构设计
二、传动方式的选择
三、模块化结构设计
四、材料的选择
五、平衡系统的设计
主要内容:
第4章工业机器人机械系统设计
一、主体结构设计
主体结构设计的主要问题是:选择由连杆件和运动副组成的坐标形式。
使两物体直接接触而又能产生一定相对运动的联接,称为运动副。
1、直角坐标式机器人
主要用于生产设备的上下料,也可用于高精度的装配和检测作业,大约占工业机器人总数的14%左右。
手臂能垂直上下移动(Z方向运动),并可沿滑架和横梁上的导轨进行水平面内二维移动(X、Y方向运动)。主体结构有3个自由度,手腕自由度的数量视用途而定。
图4-1 直角坐标式机器人示意图
图4-2 AWD-ROBOT直角坐标机器人
直角坐标机器人定义:以单维直线运动单位为基础,搭建出空间多自由度、多方向的运动机构,通常采用伺服驱动,可实现空间各方向直线运动的插补联动及配合运动.
直角坐标机器人用途: 大型多工序生产现场的各环节自动化衔接,物流设备、搬运码跺设备(如:食品行业、化妆品行业、电子设备、各种零部件)、涂料设备、点胶设备、无损检测设备、视觉检测设备、贴标设备、激光加工行业、焊接设备、跟踪模拟设备(军工)以及一些军品制造和防爆场合.
资料来自:北京阿沃德自动化设备有限责任公司
第4章工业机器人机械系统设计
直角坐标式机器人的优缺点对照表
优点
缺点
(1)结构简单
(2)容易编程
(3)采用直线滚动导轨后,速度高,定位精度高
(4)在X、Y和Z坐标轴方向上的运动没有耦合作用,对控制系统设计相对容易些。
(1)导轨面的防护比较困难,不能像转动关节的轴承那样密封得很好
(2)导轨的支撑结构增加了机器人的重量,并减少的有效工作范围。
(3)为了减少摩擦需要很长的直线滚动导轨,价格高。
(4)结构尺寸与有效工作范围相比显得庞大
(5)移动部件的惯量比较大,增加了驱动装置的尺寸和能量消耗。
第4章工业机器人机械系统设计
图4-3 搬运/码垛/装配机器人
应用案例一:直角坐标机器人在铝锭码垛机上的应用
直角坐标机器人在码垛机上的使用越来越多,其特点是负载范围大,小到几公斤,大到几吨;运行速度快,且速度可调整;动作灵活,可以完成复杂的码垛任务;可靠性高,维护简单。要求:按层码垛; 运动空间为三维,四自由度运动。
第4章工业机器人机械系统设计
行程:X方向2200mm, Y方向1500mm, Z方向1200mm, 水平旋转:+-900 能够和生产线融为一体,有良好的通讯。最大负载重量为150Kg,额定负载125Kg。层与层间成90度角交叉排放。每垛共九层,垛高1000mm。最快码垛速度为1000mm/s,平均速度为500mm/s。码垛精度:1mm http://ia./
应用案例二:直角坐标机器人在汽车发动机涂胶机上的应用要求:在汽车发动机盖上连续均布涂胶, 涂胶曲线为空间三维曲线。共有两条涂胶曲线,空间夹角为16度,每个曲线基本由直线和圆弧组成。涂胶速度为100mm/s,回原点速度为500mm/s 最小圆弧半径:5mm 涂胶精度: 涂胶行程:600×400×100。
该机器人由安装架、机器人定位系统、伺服驱动系统、供胶系统及涂胶枪、控制系统及电控配电系统、安全防护装置等组成。
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图4-4 涂胶机器人
第4章工业机器人机械系统设计
应用案例三:三坐标壁挂机器人对液晶显示器的检测工作要求: 1、采用视觉系统对地上显示器进行检测。2、检测范围: X , Y , Z 轴的有效行程分别为2500mm ,600mm 和 400mm 。在 Z 轴下端装配可旋转视觉像机。相机可旋转。3、工件形状: 工件为电脑液晶显示器,该显示器有大有小,工作台每次安装10个显示器,以备检测。4、定位精度及分辨率: 重复定位度为±, mm 5、控制系统: 系统要求能够对检测数据要进行分析处理,包括显示出探伤扫描图像、滤波、增强、
图4-5 检测机器人
放大、旋转、特征提取、将扫描结果打印或上传给上位机、位置标记等。6、机器人组成: 该机器人由安装