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工业机器人机械结构设计 涵盖 6 大关键部分的复杂工程

张小下 整合编辑:太平洋科技 发布于:2025-01-17 18:13

工业机器人作为现代制造业的重要力量,其结构设计至关重要。机器人的结构涵盖了众多关键部分,包括本体基本结构、手部设计、腕部设计、臂部设计、缓冲与定位以及行走机构等。

在本体基本结构方面,其由传动部件、机身及行走机构、臂部、腕部和手部组成。这一结构特点鲜明,如开式连杆系决定了结构刚度不高且随位姿变化,而各连杆的独立驱动又赋予了运动的灵活性。同时,本体基本结构还涉及材料选择,要求强度高、弹性模量大、重量轻、阻尼大且经济。

手部设计是机器人执行任务的关键。其分为钳爪式和吸附式两种。钳爪式手部的组成包括手指、传动机构和驱动装置等,传动机构又有多种类型,如回转型和平移型。吸附式手部则主要有气吸式和磁吸式,气吸式按负压产生方式不同可分为挤压式和真空式。

腕部设计要点在于结构紧凑、适应环境和合理布局。其具有回转、俯仰和摆动三个自由度,不同自由度的组合形成了多种典型的腕部结构,如直接驱动和具有机械传动的腕部结构。

臂部作为主要执行部件,承载能力和刚性至关重要,同时要具备良好的导向性、运动平稳性和高定位精度。臂部的结构形式多样,包括伸缩、回转、俯仰或升降等运动结构。

缓冲与定位方面,影响因素众多,如惯性冲击、定位方法、结构刚性和控制及驱动系统等。工业机器人的运动特性体现在行程、速度和加速度随时间的变化规律,常用的定位方法有电气开关定位、机械挡块定位和伺服定位。定位缓冲装置包括弹性缓冲元件、油(气)缸端部缓冲装置、缓冲回路和液压缓冲器等,且分为内部缓冲和外部缓冲两类。

行走机构也是机器人结构的重要组成部分。机器人分为固定式和行走式,行走式机器人根据行走环境可分为地面移动、水中移动、空中移动和地中移动机能等。具有地面行走机能的行走机构有车轮式、履带式和关节式。车轮式行走机构移动平稳、能耗小且易控制,但受限于平坦地面;履带式行走机构容易上下台阶;步行式行走机构具有广泛适应性,但控制难度大。

总之,工业机器人的结构设计是一个复杂而精细的工程,各个部分相互配合,共同铸就了机器人的卓越性能。

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