齒輪傳動、同步帶和鏈傳動佔據了機器人關節機構的半壁江山

一個機器人關節驅動機構至少包括三個組成部分:關節、驅動裝置和傳動裝置。

齒輪傳動、同步帶和鏈傳動佔據了機器人關節機構的半壁江山

關節是機器人連桿接合部位形成的運動副。對大多數機器人而言,關節只能是旋轉式或者移動式的,相應的,這兩種關節分別被定義為旋轉關節和移動關節。根據關節結構的不同,旋轉關節可分為柱面式關節、球面式關節,移動關節可分為平面式關節、稜柱式關節、螺旋式關節。

齒輪傳動、同步帶和鏈傳動佔據了機器人關節機構的半壁江山

機器人關節傳動裝置的作用是將機械動力從驅動裝置轉移至執行元件。傳動裝置一般具有固定的傳動比。常用的基本傳動裝置包括齒輪組、行星齒輪、齒輪-齒條、蝸輪-蝸桿、同步帶、繩索、絲槓、連桿機構、專用減速部件(如RV減速器、諧波減速器)等種類。

齒輪傳動、同步帶和鏈傳動佔據了機器人關節機構的半壁江山

在實際工程中,為滿足特定的設計要求,往往需要將各種基本傳動裝置組合起來使用。例如,在仿人機器人關節中採用的“伺服電機-行星齒輪-同步帶-諧波減速器-關節軸”的傳動方式。

齒輪傳動、同步帶和鏈傳動佔據了機器人關節機構的半壁江山

機器人的傳動和佈局設計從理論上講應該是比較成熟的領域,如果有樣機,拆開一看就可以知道大部分的結構。

當前主流的協作機器人都採用“模塊化”思想的關節設計,採用直驅電機+諧波減速器的方式,每個關節的內部結構基本一致,只是大小不太一樣。

齒輪傳動、同步帶和鏈傳動佔據了機器人關節機構的半壁江山

每一個關節中都包含了電機、伺服驅動、諧波減速器、電機端編碼器、關節端位置傳感器和力矩傳感器,電機和減速器採用直連。

裝在工業機器人中的減速器主要有兩種:RV減速器和諧波減速器。“大關節,就好像人體的髖關節、肘關節,用RV減速器;小關節,就比如手腕,手指處,用諧波減速器。”而雙環傳動生產的是RV減速器。

齒輪傳動、同步帶和鏈傳動佔據了機器人關節機構的半壁江山

就比如,ABB之前的很多機器人都採用4、5、6三軸電機佈置在小臂後方,通過同心軸+傘齒輪/同步帶的方式傳動到手腕的方式。

齒輪傳動、同步帶和鏈傳動佔據了機器人關節機構的半壁江山

機械是一門博大精深的學科,可惜國內總是有一種“機械很簡單”的論調。


分享到:


相關文章: