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工业机器人主要组成部分有哪些及谐波减速器的应用

23rd Dec ,2021

了解工业机器人的应用,组成部分有利于,它能代替重复机械式操作工作,效率高,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器!

工业机器人一般应用在工业制造上,汽车制造、电器、食品等,能代替重复机械式操作工作,效率高,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥,也可以按照预先编排的程序运行。现在我们介绍工业机器人主要组成部分。

 

1、主体


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主体即机座和执行机构,包括臂部、腕部和手部,有的机器人还有行走机构。工业机器人有6个自由度甚至更多其中腕部通常有1~3个运动自由度;驱动系统包括动力装置和传动机构,用以使执行机构产生相应的动作;控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号,并进行控制。

 

2、驱动系统

 

工业机器人的驱动系统,按动力源分为液压,气动和电动三大类。根据需要也可由这三种基本类型组合成复合式的驱动系统。这三类基本驱动系统的各有自己的特点。目前主流的是电动驱动系统。

由于低惯量,大转矩交、直流伺服电机及其配套的伺服驱动器(交流变频器、直流脉冲宽度调制器)的广泛采用,。这类系统不需能量转换,使用方便,控制灵活。大多数电机后面需安装精密的传动机构:减速器。

 

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其利用齿轮的速度转换器,将电机的回转数减速到所要的回转数,并得到较大转矩的装置,从而降低转速,增加转矩,当负载较大时,一味提高伺服电机的功率是很不划算的,可以在适宜的速度范围内通过减速器来提高输出扭矩。

此外,伺服电机在低频运转下容易发热和出现低频振动,长时间和反复性的工作不利于确保其精确性、可靠地运行。精密减速电机的存在使伺服电机在一个合适的速度下运转,提高机械体刚性的同时输出更大的力矩。现在主流的减速器有两种:谐波减速器和RV减速器。


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谐波减速器原理:

谐波作为减速器使用,通常采用波发生器主动、刚轮固定、柔轮输出形式。 当波发生器装入柔轮内圆时,迫使柔轮产生弹性变形而呈椭圆状,使其长轴处柔轮轮齿插入刚轮的轮齿槽内,成为完全啮合状态;而其短轴处 两轮轮齿完全不接触,处于脱开状态。有啮合到脱开的过程之间则处于啮出或啮入状态。当波发生器连续转动时,迫使柔轮不断产生变形,使两轮 轮齿在进行啮入、啮合、啮出、脱出的过程中不断改变各自的工作状态,产生了所谓的错齿运动,从而实现了主动波发生器与柔轮的运动传递


谐波减速器特点:

1、精度高:多齿在两个180度对称位置同时啮合,因此齿轮齿距误差和积累齿距误差对旋转精度的影响较为平均,可得到极高的位置精度和旋 转精度。

2、传动比大:单级谐波齿轮传动的传动比可达i=30~500,且结构简单,三个在同轴上的基本零部件就可实现高减速比。

3、承载能力高:谐波传动中,齿与齿的啮合是面接触,加上同时啮合齿数比较多,因而单位面积载荷小,承载能力较其他传动形式高。

4、体积小、重量轻:相比普通的齿轮装置,体积和重量可以大幅降低,实现小型化、轻量化。

5、传动效率高、寿命长。

6、传动平稳、无冲击、噪音小。

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3、控制系统

 

机器人控制系统是机器人的大脑,是决定机器人功能和性能的主要因素。工业机器人技术工业机器人控制技术的主要任务就是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。具有编程简单、软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点。

控制器系统是机器人的核心,国外有关公司对我国实行严密封锁。近年来随着微电子技术的发展,微处理器的性能越来越高,而价格则越来越便宜,目前市场上已经出现了1-2美金的32位微处理器。

高性价比的微处理器为机器人控制器带来了新的发展机遇,使开发低成本、高性能的机器人控制器成为可能。为了保证系统具有足够的计算与存储能力,目前机器人控制器多采用计算能力较强的。ARM系列、DSP系列、POWERPC系列、Intel系列等芯片组成。

此外,由于已有的通用芯片功能及性能上不能完全满足有些机器人系统在价格、性能、集成度和接口等方面的要求,这就产生了机器人系统对SoC(Systemon Chip)技术的需求,将特定的处理器与所需要的接口集成在一起,可简化系统外围电路的设计,缩小系统尺寸,并降低成本。

例如,Actel公司将NEOS或ARM7的处理器内核集成在其FPGA产品上,形成了一个完整的SoC系统。在机器人运动控制器方面,其研究主要集中在美国和日本,并有成熟的产品,如美国DELTATAU公司、日本朋立株式会社等。其运动控制器以DSP技术为核心,采用基于PC的开放式结构。

 

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4、末端执行器 

末端执行器连接在机械手最后一个关节上的部件,它一般用来抓取物体,与其他机构连接并执行需要的任务。机器人制造上一般不设计或出售末端执行器,多数情况下,他们只提供一个简单的抓持器。通常末端执行器安装在机器人6轴的法兰盘上以完成给定环境中的任务,如焊接,喷漆,涂胶以及零件装卸等就是需要机器人来完成的任务。


本文部分信息来源:知乎——技皆知