一(yī)、機(jī)器人驅動(dòng)裝(zhuāng)置

概念：要(yào)使機(jī)器人運行起(qǐ)来(lái), 需給(gěi)各(gè)个(gè)關(guān)节即每个(gè)運動(dòng)自(zì)由度(dù)安(ān)置傳動(dòng)裝(zhuāng)置 作用(yòng)：提(tí)供機(jī)器人各(gè)部位、各(gè)關(guān)节動(dòng)作的(de)原動(dòng)力。

驅動(dòng)系(xì)統：可(kě)以(yǐ)是(shì)液壓傳動(dòng)、气(qì)動(dòng)傳動(dòng)、電(diàn)動(dòng)傳動(dòng), 或(huò)者(zhě)把(bǎ)它(tā)们(men)結合起(qǐ)来(lái)應(yìng)用(yòng)的(de)綜合系(xì)統; 可(kě)以(yǐ)是(shì)直(zhí)接驅動(dòng)或(huò)者(zhě)是(shì)通(tòng)过(guò)同(tóng)步带(dài)、鍊(liàn)条(tiáo)、輪系(xì)、谐波(bō)齒輪等機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構進(jìn)行間(jiān)接驅動(dòng)。

1、電(diàn)動(dòng)驅動(dòng)裝(zhuāng)置

電(diàn)動(dòng)驅動(dòng)裝(zhuāng)置的(de)能源簡單，速度(dù)變(biàn)化(huà)範圍大(dà)，效率高(gāo)，速度(dù)和(hé)位置精度(dù)都很高(gāo)。但它(tā)们(men)多(duō)與(yǔ)減速裝(zhuāng)置相聯，直(zhí)接驅動(dòng)比較困難。

電(diàn)動(dòng)驅動(dòng)裝(zhuāng)置又可(kě)分(fēn)为(wèi)直(zhí)流(DC)、交流(AC)伺服(fú)電(diàn)機(jī)驅動(dòng)和(hé)步進(jìn)電(diàn)機(jī)驅動(dòng)。 直(zhí)流伺服(fú)電(diàn)機(jī)電(diàn)刷易磨損，且(qiě)易形成(chéng)火(huǒ)花。無刷直(zhí)流電(diàn)機(jī)也(yě)得到(dào)了(le)越来(lái)越廣泛的(de)應(yìng)用(yòng)。 步進(jìn)電(diàn)機(jī)驅動(dòng)多(duō)为(wèi)開(kāi)环(huán)控制，控制簡單但功率不大(dà)，多(duō)用(yòng)于低(dī)精度(dù)小功率機(jī)器人系(xì)統。

電(diàn)動(dòng)上(shàng)電(diàn)運行前(qián)要(yào)作如(rú)下(xià)檢查：

1）電(diàn)源電(diàn)壓是(shì)否合适（过(guò)壓很可(kě)能造成(chéng)驅動(dòng)模块(kuài)的(de)損壞）； 对(duì)于直(zhí)流輸入的(de)+/-极(jí)性(xìng)一(yī)定(dìng)不能接錯，驅動(dòng)控制器上(shàng)的(de)電(diàn)機(jī)型号(hào)或(huò)電(diàn)流設定(dìng)值是(shì)否合适（開(kāi)始(shǐ)时(shí)不要(yào)太大(dà)）；

2）控制信(xìn)号(hào)線(xiàn)接牢靠，工業現(xiàn)场(chǎng)最(zuì)好(hǎo)要(yào)考慮屏蔽問(wèn)題(tí)（如(rú)采用(yòng)双(shuāng)絞線(xiàn)）；

3）不要(yào)開(kāi)始(shǐ)时(shí)就(jiù)把(bǎ)需要(yào)接的(de)線(xiàn)全(quán)接上(shàng)，只(zhī)连成(chéng)最(zuì)基本(běn)的(de)系(xì)統，運行良好(hǎo)後(hòu)，再逐步连接。

4）一(yī)定(dìng)要(yào)搞清(qīng)楚接地(dì)方(fāng)法(fǎ)，還(huán)是(shì)采用(yòng)浮空(kōng)不接。

5）開(kāi)始(shǐ)運行的(de)半小时(shí)內(nèi)要(yào)密切觀察電(diàn)機(jī)的(de)狀态，如(rú)運動(dòng)是(shì)否正(zhèng)常，聲音(yīn)和(hé)温(wēn)升(shēng)情(qíng)況，發(fà)現(xiàn)問(wèn)題(tí)立即停機(jī)調整。

2、液壓驅動(dòng)

通(tòng)过(guò)高(gāo)精度(dù)的(de)缸體(tǐ)和(hé)活塞来(lái)完成(chéng)，通(tòng)过(guò)缸體(tǐ)和(hé)活塞杆的(de)相对(duì)運動(dòng)實(shí)現(xiàn)直(zhí)線(xiàn)運動(dòng)。

優點(diǎn)：功率大(dà)，可(kě)省(shěng)去減速裝(zhuāng)置直(zhí)接與(yǔ)被(bèi)驅動(dòng)的(de)杆件(jiàn)相连，結構緊湊，剛度(dù)好(hǎo)，響應(yìng)快，伺服(fú)驅動(dòng)具有(yǒu)較高(gāo)的(de)精度(dù)。

缺點(diǎn)：需要(yào)增設液壓源，易産生(shēng)液體(tǐ)洩漏，不适合高(gāo)、低(dī)温(wēn)场(chǎng)合，故液壓驅動(dòng)目前(qián)多(duō)用(yòng)于特(tè)大(dà)功率的(de)機(jī)器人系(xì)統。

選擇适合的(de)液壓油(yóu)。 防止固體(tǐ)雜質(zhì)混入液壓系(xì)統，防止空(kōng)气(qì)和(hé)水(shuǐ)入侵液壓系(xì)統 。機(jī)械作業要(yào)柔和(hé)平順機(jī)械作業應(yìng)避免粗(cū)暴，否則必然産生(shēng)沖擊負荷，使機(jī)械故障頻發(fà)，大(dà)大(dà)縮短(duǎn)使用(yòng)壽命。要(yào)注意(yì)气(qì)蝕和(hé)溢流噪聲。作業中(zhōng)要(yào)时(shí)刻注意(yì)液壓泵和(hé)溢流閥的(de)聲音(yīn)，如(rú)果(guǒ)液壓泵出(chū)現(xiàn)“气(qì)蝕”噪聲，經(jīng)排气(qì)後(hòu)不能消除，應(yìng)查明(míng)原因(yīn)排除故障後(hòu)才能使用(yòng)。 保持(chí)适宜的(de)油(yóu)温(wēn)。液壓系(xì)統的(de)工作温(wēn)度(dù)一(yī)般控制在30～80℃之間(jiān)为(wèi)宜。

3、气(qì)壓驅動(dòng)

气(qì)壓驅動(dòng)的(de)結構簡單，清(qīng)潔，動(dòng)作靈敏，具有(yǒu)緩沖作用(yòng)。 .但與(yǔ)液壓驅動(dòng)裝(zhuāng)置相比，功率較小，剛度(dù)差，噪音(yīn)大(dà)，速度(dù)不易控制，所(suǒ)以(yǐ)多(duō)用(yòng)于精度(dù)不高(gāo)的(de)點(diǎn)位控制機(jī)器人。

（1）具有(yǒu)速度(dù)快、系(xì)統結構簡單，维修方(fāng)便、價格低(dī)等特(tè)點(diǎn)。适于在中(zhōng)、小負荷的(de)機(jī)器人中(zhōng)采用(yòng)。但因(yīn)難于實(shí)現(xiàn)伺服(fú)控制，多(duō)用(yòng)于程序控制的(de)機(jī)械人中(zhōng)，如(rú)在上(shàng)、下(xià)料和(hé)沖壓機(jī)器人中(zhōng)應(yìng)用(yòng)較多(duō)。

（2）在多(duō)數情(qíng)況下(xià)是(shì)用(yòng)于實(shí)現(xiàn)两(liǎng)位式的(de)或(huò)有(yǒu)限點(diǎn)位控制的(de)中(zhōng)、小機(jī)器人中(zhōng)的(de)。

（3）控制裝(zhuāng)置目前(qián)多(duō)數選用(yòng)可(kě)編程控制器(PLC控制器)。在易燃、易爆场(chǎng)合下(xià)可(kě)采用(yòng)气(qì)動(dòng)邏輯元(yuán)件(jiàn)組成(chéng)控制裝(zhuāng)置。

二(èr)、直(zhí)線(xiàn)傳動(dòng)機(jī)構

傳動(dòng)裝(zhuāng)置是(shì)连接動(dòng)力源和(hé)運動(dòng)连杆的(de)關(guān)键部分(fēn)，根(gēn)據(jù)關(guān)节形式，常用(yòng)的(de)傳動(dòng)機(jī)構形式有(yǒu)直(zhí)線(xiàn)傳動(dòng)和(hé)旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構。

直(zhí)線(xiàn)傳動(dòng)方(fāng)式可(kě)用(yòng)于直(zhí)角(jiǎo)坐标(biāo)機(jī)器人的(de)X、Y、Z向(xiàng)驅動(dòng)，圆(yuán)柱(zhù)坐标(biāo)結構的(de)徑向(xiàng)驅動(dòng)和(hé)垂直(zhí)升(shēng)降驅動(dòng)，以(yǐ)及(jí)球坐标(biāo)結構的(de)徑向(xiàng)伸縮驅動(dòng)。

直(zhí)線(xiàn)運動(dòng)可(kě)以(yǐ)通(tòng)过(guò)齒輪齒条(tiáo)、丝(sī)杠螺母等傳動(dòng)元(yuán)件(jiàn)将旋轉(zhuǎn)運動(dòng)轉(zhuǎn)換成(chéng)直(zhí)線(xiàn)運動(dòng)，也(yě)可(kě)以(yǐ)有(yǒu)直(zhí)線(xiàn)驅動(dòng)電(diàn)機(jī)驅動(dòng)，也(yě)可(kě)以(yǐ)直(zhí)接由气(qì)缸或(huò)液壓缸的(de)活塞産生(shēng)。

1、齒輪齒条(tiáo)裝(zhuāng)置

通(tòng)常齒条(tiáo)是(shì)固定(dìng)的(de)。齒輪的(de)旋轉(zhuǎn)運動(dòng)轉(zhuǎn)換成(chéng)托闆的(de)直(zhí)線(xiàn)運動(dòng)。

·       優點(diǎn)：結構簡單。

·       缺點(diǎn)：回(huí)差較大(dà)。

2、滾珠(zhū)丝(sī)杠

在丝(sī)杠和(hé)螺母的(de)螺旋槽內(nèi)嵌入滾珠(zhū)，並(bìng)通(tòng)过(guò)螺母中(zhōng)的(de)導向(xiàng)槽使滾珠(zhū)能连續循环(huán)。

·       優點(diǎn)：摩擦力小，傳動(dòng)效率高(gāo)，無爬行，精度(dù)高(gāo)

·       缺點(diǎn)：制造成(chéng)本(běn)高(gāo)，結構複雜。

自(zì)鎖問(wèn)題(tí)：理論上(shàng)滾珠(zhū)丝(sī)杠副也(yě)可(kě)以(yǐ)自(zì)鎖,但是(shì)實(shí)際應(yìng)用(yòng)上(shàng)沒(méi)有(yǒu)使用(yòng)这(zhè)个(gè)自(zì)鎖的(de),原因(yīn)主(zhǔ)要(yào)是(shì)：可(kě)靠性(xìng)很差，或(huò)加工成(chéng)本(běn)很高(gāo)；因(yīn)为(wèi)直(zhí)徑與(yǔ)導程比非(fēi)常大(dà)，一(yī)般都是(shì)再加一(yī)套(tào)蝸輪蝸杆之類(lèi)的(de)自(zì)鎖裝(zhuāng)置。

三(sān)、旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構

采用(yòng)旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構的(de)目的(de)是(shì)将電(diàn)機(jī)的(de)驅動(dòng)源輸出(chū)的(de)較高(gāo)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成(chéng)較低(dī)轉(zhuǎn)速，並(bìng)获得較大(dà)的(de)力矩。機(jī)器人中(zhōng)應(yìng)用(yòng)較多(duō)的(de)旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構有(yǒu)齒輪鍊(liàn)、同(tóng)步皮(pí)带(dài)和(hé)谐波(bō)齒輪。

1、齒輪鍊(liàn)

（1）轉(zhuǎn)速關(guān)系(xì)

（2）力矩關(guān)系(xì)

2、同(tóng)步皮(pí)带(dài)

同(tóng)步带(dài)是(shì)具有(yǒu)許多(duō)型齒的(de)皮(pí)带(dài)，它(tā)與(yǔ)同(tóng)樣(yàng)具有(yǒu)型齒的(de)同(tóng)步皮(pí)带(dài)輪相齧合。工作时(shí)相當于柔软(ruǎn)的(de)齒輪。

·       優點(diǎn)：無滑動(dòng)，柔性(xìng)好(hǎo)，價格便宜，重(zhòng)複定(dìng)位精度(dù)高(gāo)。

·       缺點(diǎn)：具有(yǒu)一(yī)定(dìng)的(de)彈性(xìng)變(biàn)形。

3、谐波(bō)齒輪

谐波(bō)齒輪由剛性(xìng)齒輪、谐波(bō)發(fà)生(shēng)器和(hé)柔性(xìng)齒輪三(sān)个(gè)主(zhǔ)要(yào)零(líng)件(jiàn)組成(chéng)，一(yī)般剛性(xìng)齒輪固定(dìng)，谐波(bō)發(fà)生(shēng)器驅動(dòng)柔性(xìng)齒輪旋轉(zhuǎn)。

主(zhǔ)要(yào)特(tè)點(diǎn)：

(1)、傳動(dòng)比大(dà)，單級为(wèi)50—300。

(2)、傳動(dòng)平穩，承载(zài)能力高(gāo)。

(3)、傳動(dòng)效率高(gāo),可(kě)达(dá)70%—90%。

(4)、傳動(dòng)精度(dù)高(gāo),比普通(tòng)齒輪傳動(dòng)高(gāo)3—4倍。

(5)、回(huí)差小，可(kě)小于3’。

(6)、不能获得中(zhōng)間(jiān)輸出(chū)，柔輪剛度(dù)較低(dī)。

谐波(bō)傳動(dòng)裝(zhuāng)置在機(jī)器人技術(shù)比較先(xiān)進(jìn)的(de)國(guó)家(jiā)已得到(dào)了(le)廣泛的(de)應(yìng)用(yòng)。僅就(jiù)日(rì)本(běn)来(lái)说，機(jī)器人驅動(dòng)裝(zhuāng)置的(de)60％都采用(yòng)了(le)谐波(bō)傳動(dòng)。

美(měi)國(guó)送到(dào)月(yuè)球上(shàng)的(de)機(jī)器人，其(qí)各(gè)个(gè)關(guān)节部位都采用(yòng)谐波(bō)傳動(dòng)裝(zhuāng)置，其(qí)中(zhōng)一(yī)只(zhī)上(shàng)臂就(jiù)用(yòng)了(le)30个(gè)谐波(bō)傳動(dòng)機(jī)構。

前(qián)蘇聯送入月(yuè)球的(de)移動(dòng)式機(jī)器人“登月(yuè)者(zhě)”，其(qí)成(chéng)对(duì)安(ān)裝(zhuāng)的(de)8个(gè)輪子均是(shì)用(yòng)密閉谐波(bō)傳動(dòng)機(jī)構單獨驅動(dòng)的(de)。 .德國(guó)大(dà)衆汽車公(gōng)司研制的(de)ROHREN、GEROT R30型機(jī)器人和(hé)法(fǎ)國(guó)雷(léi)诺公(gōng)司研制的(de)VERTICAL 80型機(jī)器人等都采用(yòng)了(le)谐波(bō)傳動(dòng)機(jī)構。

四(sì)、機(jī)器人傳感(gǎn)系(xì)統

1、感(gǎn)受系(xì)統由內(nèi)部傳感(gǎn)器模块(kuài)和(hé)外部傳感(gǎn)器模块(kuài)組成(chéng), 用(yòng)以(yǐ)获取(qǔ)內(nèi)部和(hé)外部环(huán)境狀态中(zhōng)有(yǒu)意(yì)義的(de)信(xìn)息。

2、智能傳感(gǎn)器的(de)使用(yòng)提(tí)高(gāo)了(le)機(jī)器人的(de)機(jī)動(dòng)性(xìng)、适應(yìng)性(xìng)和(hé)智能化(huà)的(de)水(shuǐ)準。

3、智能傳感(gǎn)器的(de)使用(yòng)提(tí)高(gāo)了(le)機(jī)器人的(de)機(jī)動(dòng)性(xìng)、适應(yìng)性(xìng)和(hé)智能化(huà)的(de)水(shuǐ)準。

4、对(duì)于一(yī)些(xiē)特(tè)殊的(de)信(xìn)息, 傳感(gǎn)器比人類(lèi)的(de)感(gǎn)受系(xì)統更(gèng)有(yǒu)效。

五(wǔ)、機(jī)器人位置檢測

旋轉(zhuǎn)光(guāng)學(xué)編碼器是(shì)最(zuì)常用(yòng)的(de)位置反(fǎn)饋裝(zhuāng)置。光(guāng)電(diàn)探測器把(bǎ)光(guāng)脈沖轉(zhuǎn)化(huà)成(chéng)二(èr)進(jìn)制波(bō)形。軸的(de)轉(zhuǎn)角(jiǎo)通(tòng)过(guò)計(jì)算脈沖數得到(dào)，轉(zhuǎn)動(dòng)方(fāng)向(xiàng)由两(liǎng)个(gè)方(fāng)波(bō)信(xìn)号(hào)的(de)相对(duì)相位決定(dìng)。

感(gǎn)應(yìng)同(tóng)步器輸出(chū)两(liǎng)个(gè)模拟信(xìn)号(hào)——軸轉(zhuǎn)角(jiǎo)的(de)正(zhèng)弦信(xìn)号(hào)和(hé)餘弦信(xìn)号(hào)。軸的(de)轉(zhuǎn)角(jiǎo)由这(zhè)两(liǎng)个(gè)信(xìn)号(hào)的(de)相对(duì)幅值計(jì)算得到(dào)。感(gǎn)應(yìng)同(tóng)步器一(yī)般比編碼器可(kě)靠，但它(tā)的(de)分(fēn)辨率較低(dī)。

電(diàn)位計(jì)是(shì)最(zuì)直(zhí)接的(de)位置檢測形式。它(tā)连接在電(diàn)桥中(zhōng)，能夠産生(shēng)與(yǔ)軸轉(zhuǎn)角(jiǎo)成(chéng)正(zhèng)比的(de)電(diàn)壓信(xìn)号(hào)。但是(shì)，由于分(fēn)辨率低(dī)、線(xiàn)性(xìng)不好(hǎo)以(yǐ)及(jí)对(duì)噪聲敏感(gǎn)。

轉(zhuǎn)速計(jì)能夠輸出(chū)與(yǔ)軸的(de)轉(zhuǎn)速成(chéng)正(zhèng)比的(de)模拟信(xìn)号(hào)。如(rú)果(guǒ)沒(méi)有(yǒu)这(zhè)樣(yàng)的(de)速度(dù)傳感(gǎn)器，可(kě)以(yǐ)通(tòng)过(guò)对(duì)檢測到(dào)的(de)位置相对(duì)于时(shí)間(jiān)的(de)差分(fēn)得到(dào)速度(dù)反(fǎn)饋信(xìn)号(hào)。

六(liù)、機(jī)器人作用(yòng)力檢測

力傳感(gǎn)器通(tòng)常安(ān)裝(zhuāng)在操作臂下(xià)述三(sān)个(gè)位置：

1、安(ān)裝(zhuāng)在關(guān)节驅動(dòng)器上(shàng)。可(kě)測量(liàng)驅動(dòng)器/減速器自(zì)身(shēn)的(de)力矩或(huò)者(zhě)力的(de)輸出(chū)。但不能很好(hǎo)地(dì)檢測末(mò)端執行器與(yǔ)环(huán)境之間(jiān)的(de)接觸力。

2、安(ān)裝(zhuāng)在末(mò)端執行器與(yǔ)操作臂的(de)終(zhōng)端關(guān)节之間(jiān)，可(kě)稱腕力傳感(gǎn)器。通(tòng)常，可(kě)以(yǐ)測量(liàng)施加于末(mò)端執行器上(shàng)的(de)三(sān)个(gè)到(dào)六(liù)个(gè)力/力矩分(fēn)量(liàng)。

3、安(ān)裝(zhuāng)在末(mò)端執行器的(de)“指尖”上(shàng)。通(tòng)常，这(zhè)些(xiē)带(dài)有(yǒu)力觉得手(shǒu)指內(nèi)置了(le)應(yìng)變(biàn)計(jì)，可(kě)以(yǐ)測量(liàng)作用(yòng)在指尖上(shàng)的(de)一(yī)个(gè)到(dào)四(sì)个(gè)分(fēn)力。

七(qī)、機(jī)器人－环(huán)境交互系(xì)統

1、機(jī)器人-环(huán)境交互系(xì)統是(shì)實(shí)現(xiàn)工業機(jī)器人與(yǔ)外部环(huán)境中(zhōng)的(de)設備相互聯系(xì)和(hé)協調的(de)系(xì)統。

2、工業機(jī)器人與(yǔ)外部設備集成(chéng)为(wèi)一(yī)个(gè)功能單元(yuán)，如(rú)加工制造單元(yuán)、焊接單元(yuán)、裝(zhuāng)配單元(yuán)等。也(yě)可(kě)以(yǐ)是(shì)多(duō)台(tái)機(jī)器人、多(duō)台(tái)機(jī)床(chuáng)或(huò)設備、多(duō)个(gè)零(líng)件(jiàn)存儲裝(zhuāng)置等集成(chéng) 。

3、也(yě)可(kě)以(yǐ)是(shì)多(duō)台(tái)機(jī)器人、多(duō)台(tái)機(jī)床(chuáng)或(huò)設備、多(duō)个(gè)零(líng)件(jiàn)存儲裝(zhuāng)置等集成(chéng)为(wèi)一(yī)个(gè)去執行複雜任务的(de)功能單元(yuán)。

八(bā)、人機(jī)交互系(xì)統

人機(jī)交互系(xì)統是(shì)使操作人員參與(yǔ)機(jī)器人控制並(bìng)與(yǔ)機(jī)器人進(jìn)行聯系(xì)的(de)裝(zhuāng)置。 該系(xì)統歸納起(qǐ)来(lái)分(fēn)为(wèi)两(liǎng)大(dà)類(lèi): 指令給(gěi)定(dìng)裝(zhuāng)置和(hé)信(xìn)息顯示裝(zhuāng)置。