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機械制造裝備設計輔導資料十六
主 題： 第四章 工業(yè)機器人設計（第 2 節(jié)）
學習時間： 2012 年 1 月 16 日－ 2012 年 1 月 22 日
內 容：
第二節(jié) 工業(yè)機器人的機械結構系統(tǒng)設計
一、 工業(yè)機器人的手臂和機座
工業(yè)機器人機械結構系統(tǒng)由 機座、手臂、手腕、末端執(zhí)行器和移動裝置 組成。
工業(yè)機器人的手臂由動力關節(jié)和連接桿件構成， 用以支承和調整手腕和末端
執(zhí)行器的位置。 手臂部件一般具有 2-3 個自由度（回轉、俯仰、升降或伸縮） ，
包括驅動裝置、傳動機構
2、、定位導向裝置、支承連接件和檢測元件等。
（一）設計要求
1、手臂結構設計要求
手臂的結構和尺寸應滿足機器人完成作業(yè)任務提出的工作空間要求；
合理選擇手臂截面形狀和高強度輕質材料，減輕自重；
減小驅動裝置的負荷，提高手臂運動的響應速度；
提高運動的精確性和運動剛度。
2、機座結構設計要求
機座主要有回轉機座和升降機座兩種， 用以實現(xiàn)手臂的整體回轉或升降；
要有足夠大的安裝基面，以保證機器人工作時的穩(wěn)定性；
機座承受機器人全部重量和工作載荷，應保證足夠的強度、剛度和承載
3、能力；
機座軸系及傳動鏈的精度和剛度對末端執(zhí)行器的運動精度影響最大。
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（二）典型結構
1、液壓驅動圓柱坐標型機器人手臂結構
液壓缸 2 驅動的手臂伸縮、 擺動液壓馬達 11 驅動的回轉和升降液壓缸驅動
的升降三個運動。
圖 1 液壓驅動圓柱坐標型機器人手臂
1- 活塞桿 2- 液壓缸 3- 手臂端部 4- 手臂支架 5-
4、 導軌
6- 中間支座 7 、9- 齒輪 8- 擋塊 10- 行程開關 11- 擺動液壓馬達
2、電動機驅動機械傳動圓柱坐標型機器人手臂和機座結構
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圖 2 GMF M-100 型機
5、器人手臂
直線移動手臂的升降和伸縮運動由雙圓柱導軌導向和直流伺服電機驅動滾
動絲杠實現(xiàn)。
回轉運動由底部的回轉機座實現(xiàn)。
圖 3 PUMA 機器人手臂的結構
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1 、10- 大臂 2、3 、14 、15- 齒輪 4、13 、16- 偏心套 5- 大錐齒輪 6- 小錐齒輪
7 、11- 驅動電動機 8,9- 錐齒輪
6、 12- 驅動軸 17- 小臂 18- 機座
圖 4 帶諧波減速器的機器人手臂關節(jié)結構
二、工業(yè)機器人的手腕
手腕是連接手臂和末端執(zhí)行器的部件， 其功能是在手臂和機座實現(xiàn)了末端執(zhí)
行器在作業(yè)空間的三個位置坐標的基礎上， 再由手腕來實現(xiàn)末端執(zhí)行器在作業(yè)空
間的三個姿態(tài)坐標，回轉運動、左右偏擺運動和俯仰運動 即實現(xiàn)三個旋轉自由度。
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大工11秋《機械制造裝備設計》輔導資料十六
