工业机器人常用传动方式的比较与分析

工业机器人常用传动方式的比较与分析

工业机器人的传动

工业机器人的传动装置与一般机械的传动装置的选用和计算大致相同。但工业机器人的传动系统要求结构紧凑、重量轻、转动惯量和体积小, 要求消除传动间隙, 提高其运动和位置精度。工业机器人传动装置除齿轮传动、蜗杆传动、链传动和行星齿轮传动外, 还常用滚珠丝杆、谐波齿轮、钢带、同步齿形带和绳轮传动。

表1工业机器人常用传动方式的比较与分析

新型的驱动方式

1. 磁致伸缩驱动

铁磁材料和亚铁磁材料由于磁化状态的改变, 其长度和体积都要发生微小的变化, 这种现象称为磁致伸缩。

20世纪60年代发现某些稀土元素在低温时磁伸率达3000×10-6～10 000×10-6,人们开始关注研究有适用价值的大磁致伸缩材料。

研究发现,TbFe2(铽铁)、SmFe2(钐铁)、DyFe2(镝铁)、HoFe2(钬铁)、TbDyFe2(铽镝铁)等稀土－铁系化合物不仅磁致伸缩值高, 而且居里点高于室温, 室温磁致伸缩值为1000×10-6～2500×10-6, 是传统磁致伸缩材料如铁、镍等的10～100倍。这类材料被称为稀土超磁致伸缩材料(Rear Earth Giant MagnetoStrictive Materials, 缩写为RE-GMSM)。

这一现象已用于制造具有微英寸量级位移能力的直线电机。为使这种驱动器工作, 要将被磁性线圈覆盖的磁致伸缩小棒的两端固定在两个架子上。当磁场改变时, 会导致小棒收缩或伸展, 这样其中一个架子就会相对于另一个架子产生运动。一个与此类似的概念是用压电晶体来制造具有毫微英寸量级位移的直线电机。

美国波士顿大学已经研制出了一台使用压电微电机驱动的机器人——“机器蚂蚁”。“机器蚂蚁”的每条腿是长1 mm或不到1 mm的硅杆，通过不带传动装置的压电微电机来驱