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从专业的角度来解答工业机器人的结构为什么技术含量这么高!

文章出处: 人气:发表时间:2017-06-06 16:01:30

 

说起工 业机器人的结构技术不得不带提下中国工业机器人行业目前的现状:

众所周知,中国机器人产业由 于先天因素,在单体 与核心零部件仍然落后于日、美、韩等发达国家。虽导入 中国机器人产业经过 30 年的发展,形成了 较为完善的产业基础,但与发达国家相比,仍存在较大差距,产业基础依然薄弱,关键零部件严重依赖 进口。

整个机 器人产业链主要分为上游核心零部件(主要是 机器人三大核心 零部件 —— 伺服电机、减速器和控制 系统,相当于机器人的“大脑”)、 中游机器人本体(机器人的“身体”)和下游系统集成商(国内 95% 的企业 都集中在这个环节上)三个层面。

1、工业机器人本体

机器人 本体是工业机器人的机械主体,是用来 完成各种作置业的执行机构。它主要由机械臂、驱动装置、传动单 元及内部传感器等部分组—成。

工业机 器人本体最后一个轴的机械接口通常为一连接法兰,可接装 不同的机械操作装置,如夹紧爪、吸盘、焊枪等。

(1) 机械臂

关节型 工业机器人的机械臂是由关节连在一起的许多机械连杆的集合体 。实质上 是一个拟人手臂的空间开链式机构,一端固定在基座上,另一端可自由运动,由关节 - 连杆结 构所构成的机械臂大体可分为 基座 、 腰部 、 臂部(大臂和小臂)和手腕 4 部分。

1)基座基 座是机器人的基础部分 ,起支撑作用。

2) 腰部腰 部是机器人手臂的支承部分 。

3) 手臂 手臂是 连接机身和手腕的部分,是执行 结构中的主要运动部件,亦 称主轴, 主要用 于改变手腕和末端执行器的空间位置。

4) 手腕 手腕是 连接末端执行器和手臂的部分,亦称次轴,主要用于改变末端 执行器的空间姿态。

(2) 驱动装置

驱使工 业机器人机械臂运动的机构。它按照 控制系统发出的指令信号,借助 于动力 元件使机器人产生动作,相当于人的肌肉、筋络。机器人 常用的驱动方式主要有液压驱动、气压驱 动和电气驱动三种基本类型。目前,除个别运动精度不高、重负载 或有防爆要求的机器人采用液压、

气压驱动外,工业机 器人大多采用电气驱动,而其中 属交流伺服电机应用最广,且驱动 器布置大都采用一个关节一个驱动器。

(3) 传动单元

目前工 业机器人广泛采用的机械传动单元是减速器,应用在 关节型机器人上的减速器主要有两类: RV 减速器 和 谐波减速器 。 一般将 RV 减速器放置在基座、腰部、大臂等重负载的位置 ( 主要用于 20kg 以上的机器人关节 ) ;将谐波 减速器放置在小臂、腕部或 手部等轻负载的位置 ( 主要用于 20kg 以下的机器关节 ) 。 此外,机器人 还采用齿轮传动、链条(带)传动、直线运动单元等。

1) 谐波减速器

通常由 3 个基本构件组成,包括一 个有内齿的刚轮,一个工 作时可产生径向弹性变形并带有外齿的柔轮和一个装在柔轮内部、呈椭圆形、外圈带 有柔性滚动轴承的波发生器,在这 3 个基本 结构中可任意固定一个,其余一 个为主动件一个从动件。

2) RV 减速器

主要由 太阳轮(中心轮)、行星轮、转臂(曲柄轴)、转臂轴承、摆线轮(RV 齿轮)、针齿、刚性盘与输出盘 等零部件组成。具有较 高的疲劳强度和刚度以及较长的寿命,回差精度稳定,高精度 机器人传动多采用 RV 减速器。

 

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