机器人的关节驱动机构理

机器人连杆的运动来自于机器人关节驱动机构。一个机器人关节驱动机构至少包括三个组成部分:关节、驱动装置和传动装置。

关节是机器人连杆接合部位形成的运动副。对大多数机器人而言,关节只能是旋转式或者移动式的,相应的,这两种关节分别被定义为旋转关节和移动关节。根据关节结构的不同,旋转关节可分为柱面式关节、球面式关节,移动关节可分为平面式关节、棱柱式关节、螺旋式关节。

机器人关节驱动装置是机器人的动力来源,它又分为液压式、气动式、电磁式和广义元件式。液压式驱动装置的能量来自于发动机或电动机驱动的高压流体泵,如柱塞泵、叶片泵等。液压式驱动装置存在耗能大、漏液、维护费用高等缺点,因而限制了其在机器人中的应用。气动式驱动装置以气缸为动力源,具有简单易用、成本低等优势,主要被运用在一些由于安全、环境和应用场所导致电磁驱动不能满足设计要求的场合。电磁驱动是最常见的机器人关节驱动方式,由于电机具有启动速度快、调试范围宽、过载能力强的优势,因而获得广泛应用。电磁驱动装置可根据工作状况采用直流伺服电机、交流伺服电机或步进电机作为驱动元件。除了以上几种驱动装置外,各种广义元件也已应用于机器人中,如电磁铁、形状记忆合金(SMA)、压电晶体、人工肌肉等。

机器人关节传动装置的作用是将机械动力从驱动装置转移至执行元件。传动装置一般具有固定的传动比。常用的基本传动装置包括齿轮组、行星齿轮、齿轮-齿条、蜗轮-蜗杆、同步带、绳索、丝杠、连杆机构、专用减速部件(如RV减速器、谐波减速器)等种类。在实际工程中,为满足特定的设计要求,往往需要将各种基本传动装置组合起来使用。例如,在仿人机器人关节中采用的“伺服电机-行星齿轮-同步带-谐波减速器-关节轴”的传动方式。

原文发布于微信公众号 - 机器人网(robot_globalsources)

原文发表时间:2017-11-19

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