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機(jī)械臂和工業(yè)機(jī)器人由哪些部件組成？

文章出處：新聞動(dòng)態(tài) 責(zé)任編輯：百世精工科技發(fā)表時(shí)間：2023-05-19 09:21:45

工業(yè)機(jī)器人專為工業(yè)自動(dòng)化而設(shè)計(jì)。它們是專門用于自動(dòng)化生產(chǎn)相關(guān)任務(wù)的可編程機(jī)器。

通常，裝配線上安裝了多個(gè)機(jī)器人，每個(gè)機(jī)器人負(fù)責(zé)特定的目標(biāo)。例如，一些拾取和放置工件，一些與不同的設(shè)備（如車床或銑床）交互，還有一些執(zhí)行裝配工作。它們還可以重新編程以執(zhí)行不同類型的應(yīng)用程序。

機(jī)械臂計(jì)工業(yè)機(jī)器人的組成

機(jī)器人是由多個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)建的系統(tǒng)。這些子系統(tǒng)相互交互并與工作空間（如裝配線）交互以執(zhí)行特定任務(wù)。

盡管工業(yè)和服務(wù)機(jī)器人可能執(zhí)行不同的任務(wù)，但它們共享組件和共同的結(jié)構(gòu)。在本文中，我們將了解工業(yè)機(jī)器人或機(jī)械臂的組件。

一、組成

機(jī)械臂有五個(gè)主要組成部分。

?機(jī)械臂

?末端執(zhí)行器

?執(zhí)行器和變速器

? 控制器

?傳感器

機(jī)器人/機(jī)械臂通常安裝在固定或移動(dòng)底座上。

1、機(jī)械臂

機(jī)械臂是一種可編程的機(jī)械臂，其功能類似于人類手臂。其目的是根據(jù)需要移動(dòng)，在工作區(qū)中提供覆蓋范圍。它作為復(fù)雜機(jī)器人的一部分工作或執(zhí)行獨(dú)立任務(wù)。從本質(zhì)上講，它是一個(gè)由連續(xù)耦合的段或鏈接組成的可移動(dòng)鏈。

這些片段稱為橫向幻燈片，因?yàn)樗鼈兛梢栽诠ぷ鲄^(qū)中相互移動(dòng)。機(jī)械手的一端保持固定在地面或底座上，另一端保持自由以固定末端執(zhí)行器。

機(jī)械臂的坐標(biāo)系

機(jī)械臂設(shè)計(jì)有特定的坐標(biāo)系，有多種設(shè)計(jì)可供選擇。最簡(jiǎn)單的是兩軸或三軸臂。軸或自由度是指段或鏈節(jié)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)段或鏈接耦合的點(diǎn)稱為關(guān)節(jié)。這些段通過(guò)一些較低的連接器相互連接。

以下是下對(duì)連接器或接頭的類型：

?蝸殼關(guān)節(jié)（R）： 具有一個(gè)自由度（DOF），允許輸出鏈路的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)軸垂直于輸入和輸出鏈路軸。

?棱柱形接頭（P）： 有一個(gè)自由度，允許在輸入和輸出鏈接之間平移滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)鏈接的軸是平行的。

?螺旋接頭（H）： 具有一個(gè)自由度，允許輸出鏈路旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)圍繞垂直于輸入鏈路軸的螺釘軸平移。

?圓柱形接頭（C）： 有兩個(gè)自由度 — 第一個(gè)是輸出鏈路的旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸垂直于輸入鏈路的軸。第二個(gè)自由度是輸出鏈接沿垂直于輸入鏈接軸的軸的平移滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)。

?萬(wàn)向節(jié) （S）： 有兩個(gè) DOF — 第一個(gè)是輸出鏈接繞垂直于輸入鏈接軸的軸旋轉(zhuǎn)。第二個(gè)是輸入鏈接圍繞垂直于輸出鏈接軸的軸旋轉(zhuǎn)。

?球形接頭（T）： 有三個(gè)自由度 — 第一個(gè)是輸出鏈接繞其自身軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。另外兩個(gè)包括輸出鏈接圍繞垂直于輸入鏈接軸的軸的平移運(yùn)動(dòng)。

連接器三個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

工業(yè)機(jī)器人主要設(shè)計(jì)為身體-手腕配置。在 6 自由度機(jī)械臂中，三個(gè)鏈接構(gòu)成將末端執(zhí)行器放置在工作空間中所需位置的身體，三個(gè)鏈接形成機(jī)械手的手腕，將末端執(zhí)行器置于所需方向。

蝸殼和棱柱形接頭連接機(jī)械臂中的大多數(shù)連桿。

2、末端執(zhí)行器

末端執(zhí)行器是安裝在機(jī)械臂手腕上的夾持器或手臂工具。根據(jù)機(jī)器人或機(jī)器人應(yīng)用的任務(wù)，特定的末端執(zhí)行器連接到手腕上。例如，與物料搬運(yùn)和物料加工相關(guān)的任務(wù)有不同的末端執(zhí)行器。

同一任務(wù)也可以有不同的末端執(zhí)行器。例如，抓取可以通過(guò)多種方式完成，例如機(jī)械夾緊、磁性?shī)A持或吸力夾持。每種方法都使用不同類型的末端執(zhí)行器。

3、執(zhí)行器和變速器

執(zhí)行器或驅(qū)動(dòng)器需要圍繞接頭移動(dòng)鏈接。運(yùn)動(dòng)發(fā)生在機(jī)器人攜帶所需有效載荷時(shí)。有效載荷可以是手臂工具或工件。

有三種類型的執(zhí)行器或驅(qū)動(dòng)器用于構(gòu)建工業(yè)機(jī)器人。

?氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)： 這些致動(dòng)器使用壓縮空氣在接頭周圍移動(dòng)連桿。運(yùn)動(dòng)可以是平移的或旋轉(zhuǎn)的。氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器通常用于線性或平移運(yùn)動(dòng)。它們結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)高效、快速且可靠。但是，驅(qū)動(dòng)器僅適用于小而輕的有效載荷，因?yàn)橛袝r(shí)可能會(huì)延遲移動(dòng)并降低可重復(fù)性。

?液壓驅(qū)動(dòng)： 這些驅(qū)動(dòng)器使用油來(lái)移動(dòng)接頭周圍的連桿。油通過(guò)控制閥從油箱泵送到液壓執(zhí)行器。線性和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)都可以通過(guò)這些致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)器可以移動(dòng)重負(fù)載并且易于維護(hù)。它們成本高昂，并不總是像其他類型的驅(qū)動(dòng)器那樣準(zhǔn)確。

?電驅(qū)動(dòng)： 這些是用于在關(guān)節(jié)周圍移動(dòng)連桿的電動(dòng)機(jī)。有許多不同類型的電動(dòng)機(jī)，包括無(wú)刷直流、步進(jìn)、直流伺服和可逆交流伺服電機(jī)。所使用的一種基于所需的鏈接運(yùn)動(dòng)以及所需的控制和可重復(fù)性。電動(dòng)機(jī)高度精確，可靠，可以處理許多有效載荷。電機(jī)帶有各種價(jià)格標(biāo)簽，具體取決于功能和給定的應(yīng)用。

通常，鏈路和驅(qū)動(dòng)器之間需要傳輸元件。執(zhí)行器或驅(qū)動(dòng)器的輸出可能表現(xiàn)出與所需運(yùn)動(dòng)不同的運(yùn)動(dòng)學(xué)。例如，直流電機(jī)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，必須將其轉(zhuǎn)換為連桿的平移運(yùn)動(dòng)。執(zhí)行器的輸出可能不適合直接應(yīng)用于鏈接。

例如，電機(jī)可能具有高 RPM 輸出，但其 RPM 必須降低或轉(zhuǎn)換為等效扭矩。驅(qū)動(dòng)器和鏈路之間需要傳輸?shù)牧硪环N情況是執(zhí)行器太大而無(wú)法沿鏈路安裝。在這種情況下，通過(guò)適當(dāng)?shù)膫鬏?，?qū)動(dòng)器被放置在鏈路周圍的合適位置，并解決互連鏈路運(yùn)動(dòng)之間的任何沖突。