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　　該文看懂：工業機器人的關鍵部件

　　國際金屬加工網

　　先進制造 ◇ 系列技術講座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中國機器人行業典型研討會

　　一、機器人驅動力器

　　概念：要使機器人運轉起來, 雷西縣各個下肢即每個體育運動自由度安置傳動器器 作用：提供機器人各部位、各下肢姿勢的原動力。

　　驅動力掌控系統：能是油壓傳動器、副翼傳動器、電動車傳動器, 或者把它們結合起來應用領域的綜合掌控系統; 能是間接驅動力或者是透過扁枝、鏈條、SWEEPS、諧波曲軸等機械傳動器機構進行間接驅動力。

　　1、電動車驅動力器

　　電動車驅動力器的能源單純，速度變化范圍大，工作效率高，速度和位置精度都很高。但它們多與減速器相聯，間接驅動力比較困難。

電動車驅動力器又可分為三相(DC)、交流(AC)轉換器電機驅動力和TNUMBERFK電機驅動力。三相轉換器電機觸點易磨損，且易形成火花。T8100三相電機也得到了越來越廣泛的應用領域。TNUMBERFK電機驅動力多為開環掌控，掌控單純但輸出功率不大，多用作低精度小輸出功率機器人掌控系統。

　　電動車INS13ZD運轉前應作如下檢查：

　　1）電源電壓是否最合適（過載很可能造成驅動力模塊的損壞）；對于三相輸入的 /-極性一定不能接錯，驅動力掌控器上的電機型號或電流設常量是否最合適（開始時不要太大）；

　　2）掌控傳輸線接牢靠，工業現場最好要考慮屏蔽難題（如選用同軸電纜）；

　　3）不要開始時就把需要接的線全接上，只連成最基本的掌控系統，運轉良好后，再逐步相連。

　　4）一定要搞清楚接地方法，還是選用墜向沒轍。

5）開始運轉的半小時內會密切觀察電機的狀態，如體育運動是否正常，聲音和面部潮紅情況，發現難題立即停機調整。

　　2、油壓驅動力

　　透過高精度的缸體和噴嘴來完成，透過缸體和噴嘴桿的相對體育運動同時實現圓周體育運動。

　　缺點：輸出功率大，可省去減速器間接與被驅動力的桿件相連，結構緊湊，減震好，響應快，轉換器驅動力具有較高的精度。

　　缺點：需要增設油壓源，易造成液體泄漏，不適宜高、低溫公開場合，故油壓驅動力目前多用作特大輸出功率的機器人掌控系統。

選擇適宜的油壓油。避免固體雜質混入油壓掌控系統，避免空氣和水入侵油壓掌控系統 。機械工作臺要柔和平順機械工作臺應避免粗暴，否則必然造成沖擊損耗，使機械故障頻發，大大縮短使用壽命。要注意氣蝕和溢流噪音。工作臺上要時刻注意油壓泵和溢流閥的聲音，如果油壓泵出現“氣蝕”噪音，經排氣后不能消除，應查明原因交接班后才能使用。保持適宜的油溫。油壓掌控系統的工作溫度一般掌控在30～80℃之間為宜。3、毫巴驅動力

　　毫巴驅動力的結構單純，清潔，姿勢靈敏，具有緩沖作用。.但與油壓驅動力器相比，輸出高功率小，減震差，噪音大，速度不易掌控，所以多用作精度不高的技術指標掌控機器人。

　　（1）具有速度快、掌控系統結構單純，維修方便、價格低等特點。適于在中、小損耗的機器人中選用。但因難于同時實現轉換器掌控，多用作程序掌控的機械人中，如在上、下料和沖壓機器人中應用領域較多。

　　（2）在多數情況下是用作同時實現兩位式的或有限技術指標掌控的中、小機器人中的。

（3）掌控器目前多數選用可編程掌控器(PLC掌控器)。在易燃、易爆公開場合下可選用副翼邏輯組件組成掌控器。

　　二、直角傳動器機構

　　傳動器器是相連動力源和體育運動連桿的關鍵部分，根據下肢形式，常用的傳動器機構形式有直角傳動器和轉動傳動器機構。

　　直角傳動器方式可用作直角座標機器人的X、Y、Z向驅動力，圓柱座標結構的軸向驅動力和垂直升降驅動力，以及球座標結構的軸向伸縮驅動力。

　　圓周體育運動能透過曲軸輪軸、傘翼螺栓等傳動器組件將轉動體育運動轉化成圓周體育運動，也能有直角驅動力電機驅動力，也能間接由氣缸或油壓缸的噴嘴造成。

　　1、曲軸輪軸器

　　通常輪軸是固定的。曲軸的轉動體育運動轉化成橫桿的圓周體育運動。

　　缺點：結構單純。缺點：回差較大。

　　2、滾珠軸承傘翼

　　在傘翼和螺栓的螺旋槽內嵌入滾珠軸承，并透過螺栓中的導向槽使滾珠軸承能連續循環。

缺點：摩擦力小，傳動工作效率高，無爬行，精度高

　　缺點：制造成本高，結構復雜。

　　肩板難題：理論上滾珠軸承傘翼副也能肩板,但是實際應用領域上沒有使用這個肩板的,原因主要是：可靠性很差，或加工成本很高；因為直徑與導程比非常大，一般都是再加一套蝸輪蝸桿之類的肩板器。

　　三、轉動傳動器機構

　　選用轉動傳動器機構的目的是將電機的驅動力源輸出的較高轉速轉化成較低轉速，并獲得較大的力矩。機器人中應用領域較多的轉動傳動器機構有曲軸鏈、同步皮帶和諧波曲軸。

　　1、曲軸鏈

　　（1）轉速關系

　　（2）力矩關系

　　2、同步皮帶

　　扁枝是具有許多型齒的皮帶，它與同樣具有型齒的同步皮帶輪相嚙合。工作時相當于柔軟的曲軸。

缺點：無滑動，柔性好，價格便宜，重復定位精度高。缺點：具有一定的彈性變形。

　　3、諧波曲軸

　　諧波曲軸由剛性曲軸、諧波發生器和柔性曲軸三個主要零件組成，一般剛性曲軸固定，諧波發生器驅動力柔性曲軸轉動。

　　主要特點：

　　(1)、傳動器比大，單級為50—300。

　　(2)、傳動器平穩，承載能力高。

　　(3)、傳動器工作效率高,可達70%—90%。

　　(4)、傳動器精度高,比普通曲軸傳動器高3—4倍。

　　(5)、回差小，可小于3’。

　　(6)、不能獲得中間輸出，柔輪減震較低。

　　諧波傳動器器在機器人技術比較先進的國家已得到了廣泛的應用領域。僅就日本來說，機器人驅動力器的60％都選用了諧波傳動器。

　　美國送到月球上的機器人，其各個下肢部位都選用諧波傳動器器，其中一只上臂就用了30個諧波傳動器機構。

前蘇聯送入月球的移動式機器人“登月者”，其成對安裝的8個輪子均是用密閉諧波傳動器機構單獨驅動力的。德國大眾汽車公司研制的ROHREN、GEROT R30型機器人和法國雷諾公司研制的VERTICAL 80型機器人等都選用了諧波傳動器機構。

　　四、機器人傳感掌控系統

　　1、感受掌控系統由內部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成, 用以獲取內部和外部環境狀態中有意義的信息。

　　2、智能傳感器的使用提高了機器人的機動性、適應性和智能化的水準。

　　3、智能傳感器的使用提高了機器人的機動性、適應性和智能化的水準。

　　4、對于一些特殊的信息, 傳感器比人類的感受掌控系統更有效。

　　五、機器人位置檢測

轉動光學編碼器是最常用的位置反饋器。光電探測器把光脈沖轉化成二進制波形。軸的轉角透過計算脈沖數得到，轉動方向由兩個方波信號的相對相位決定。

　　感應同步器輸出兩個模擬信號——軸轉角的正弦信號和余弦信號。軸的轉角由這兩個信號的相對幅值計算得到。感應同步器一般比編碼器可靠，但它的分辨率較低。

　　電位計是最間接的位置檢測形式。它相連在電橋中，能夠造成與軸轉角成正比的電壓信號。但是，由于分辨率低、線性不好以及對噪音敏感。

　　轉速計能夠輸出與軸的轉速成正比的模擬信號。如果沒有這樣的速度傳感器，能透過對檢測到的位置相對于時間的差分得到速度反饋信號。六、機器人力檢測

　　力傳感器通常安裝在操作臂下述三個位置：

1、安裝在下肢驅動力器上。可測量驅動力器/減速器自身的力矩或者力的輸出。但不能很好地檢測末端執行器與環境之間的接觸力。

　　2、安裝在末端執行器與操作臂的終端下肢之間，可稱腕力傳感器。通常，能測量施加于末端執行器上的三個到六個力/力矩分量。

　　3、安裝在末端執行器的“指尖”上。通常，這些帶有力覺得手指內置了應變計，能測量作用在指尖上的一個到四個分力。

　　七、機器人－環境交互掌控系統

　　1、機器人-環境交互掌控系統是同時實現工業機器人與外部環境中的設備相互聯系和協調的掌控系統。

　　2、工業機器人與外部設備集成為一個功能單元，如加工制造單元、焊接單元、裝配單元等。也能是多臺機器人、多臺機床或設備、多個零件存儲器等集成 。

　　3、也能是多臺機器人、多臺機床或設備、多個零件存儲器等集成為一個去執行復雜任務的功能單元。八、人機交互掌控系統

人機交互掌控系統是使操作人員參與機器人掌控并與機器人進行聯系的器。該掌控系統歸納起來分為兩大類: 指令給定器和信息顯示器。

　　( 文章來源：互聯網 )

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