工业机器人技术基础56工业机器人的驱动装置气动驱动
1.1工业机器人的系统组成
MMT
三种驱动方式比较：
电气驱动方式:电气驱动所用能源简单，机构速度变化范围大，效率高，速
度和位置精度都很高，且具有使用方便、噪声低和控制灵活的特点。
MMT
【背景知识】 2．机械结构系统
工业机器人的机
械结构系统是工业机 器人为完成各种运动 的机械部件。系统由 骨骼(杆件)和连接它 们的关节(运动副)构 成，具有多个自由度， 主要包括手部、腕部、 臂部、机身等部件， 如右图所示。
2MMT
机械结构系统——手腕
手腕是连接末端执 行器和手臂的部件，它的作 用是调整或改变工件的方位， 因而它具有独立的自由度， 以使机器人——手臂
手臂是机器人执行 机构中重要的部件，它的作 用是将被抓取的工件运送到 给定的位置上。
2MMT
机械结构系统——腰部和基座
【背景知识】 3．感受系统
感受系统由内部传感器和外部传感器构成。 传感器处于连接外界环境与机器人的接口位 置，是机器人获取信息的窗口 。
MMT
【背景知识】 3．感受系统
感受系统由内部传感器和外部传感器构成。 传感器处于连接外界环境与机器人的接口位置， 是机器人获取信息的窗口 。
机器人对传感器的要求 ①精度高、重复性好； ② 稳定性和可靠性好； ③ 抗干扰能力强； ④ 质量轻、体积小、安装方便。
MMT
（1)传感器的分类 根据传感器在机器人上应用目的与使用范围的 不同，将其分成两类：内部传感器和外部传感器。 内部传感器：用于检测机器人自身的状态，如： 测量回转关节位置的轴角编码器、测量速度以控制 其运动的测速计。 外部传感器：用于检测机器人所处的环境和对 象状况，如视觉传感器，可为更高层次的机器人控 制提供大得多的适应能力，也是给工业机器人增加 了自动检测能力。外部传感器可进一步分为末端执 行器传感器和环境传感器。
机器人气动原理
机器人气动原理
机器人的气动原理是指利用气体流动和压力的力学原理来驱动机器人的运动。
气动原理基于流体力学的基本原理，主要涉及气体的流体动力学、静力学和动力学等方面的知识。
气动原理中的关键是气压。
在机器人的气动系统中，通过控制气压的变化来控制机器人的各项运动。
气压的变化会产生压力差，从而驱动动力元件实现机器人的各种运动。
机器人气动系统中常用的气体有空气、氮气等。
通过气缸和气管等装置，气体可以在机器人的各个部位进行输送和控制。
在气动系统中，气压的变化通过压缩气体或释放气体来实现。
气动原理的典型应用是机器人的运动控制。
通过改变气动系统中的气压，将气体传递到相应的气动执行器上，就能驱动机器人的关节或执行机构进行运动。
不同的气压变化方式可以实现机器人的不同运动模式，如旋转、摆动、伸缩等。
气动原理在机器人工程中具有广泛的应用。
它通过简单的气体流动和压力变化来实现机器人的复杂运动，具有机械传动和电动系统无法比拟的优势。
同时，气动系统具有响应速度快、力矩大、密封性好等特点，使得机器人可以应对复杂的工作环境和任务要求。
总而言之，机器人气动原理是一种基于气体流动和压力变化的力学原理，通过控制气压的变化来实现机器人的运动控制。
它
是机器人工程中重要的动力学原理，具有广泛应用和多样化的运动模式。
工业机器人技术基础5.6工业机器人的驱动装置-液压驱动(3)
小臂 铰接活塞缸 大臂 升降缸 夹臂缸 手爪
铰接活塞缸 立柱
二、液压驱动式特点
三、液压驱动式的应用
Nachi的SC700机器人与SC500机器人
自重式手部结构
工业机器人的驱动装置 ——液压驱动式
主要内容
• 液压驱动的工作原理
• 液压驱动式特的工作原理
• 液压驱动将油压泵产生的工作油的压力能，转变成机械能。
高压储能罐 液压 马达/泵
发动机
低压罐
二、液压驱动式特点
• 液压驱动系统具有控制精度较高、可无极调速、反应灵敏、可实现连续轨 迹控制； • 操作力大、功率体积比大，适 合于大负载、低速驱动。
教案-工业机器人基础第5章02
第五章机器人驱动系统5.2机器人气压驱动 5.3 机器人液压驱动【内容提要】本课主要学习机器人气压驱动系统，气源装置、气动控制元件、气动执行元件和辅助元件；液压驱动系统及其特性。
知识要点：✓气压驱动系统的组成✓气源装置、气动控制元件、气动执行元件和辅助元件的功能✓液压驱动系统的组成和作用重点：✓掌握气压驱动系统的组成和元件功能✓掌握液压驱动系统的作用难点：✓气压驱动和液压驱动的对比关键字：✓气压驱动、气动三大件、液压驱动【本课内容】5.2机器人气压驱动系统气压驱动系统是以压缩空气为工作介质进行能量和信号传递的技术.气压系统的工作原理是利用空压机把电动机或其他原动机输出的机槭能转换为空气的压力能，然后在控制元件的作用下，通过执行元件把压力能转换为直线运动或回转运动形式的机械能，从而完成各种动作，并对外做功。
由此可知，气压驱动系统和液压驱动系统类似，也是由四部分组成的，分别为气源装置、气动控制元件、气动执行元件和辅助元件。
5.2.1 气源装置气源装置是获得压缩空气的装置。
其主体部分是空气压缩机，它将原动机供给的机械能转变为气体的压力能。
气压驱动系统中的气源装置是为气动系统提供满足一定质量要求的压缩空气，它是气压传动系统的重要组咸部分。
由空气压缩机产生的压缩空气，必须经过降温、净化、减压、稳压等一系列处理后`才能供给控制元件和执行元件使用。
而用过的压缩空气排向大气时，会产生噪声，应采取措施，降低噪声，改善劳动条件和环境质量。
1 压缩空气站的设备组成压缩空气站的设备一般包括产生压缩空气的空气压缩机和使气源洚化的辅助设备。
图5.16是压缩空气站设各组成及布置示意图。
在图中，空气压缩机用以产生压缩空气，一般由电动机带动。
其吸气口装有空气过滤器以减少进入空气压缩机的杂质量，后冷却器用以降温冷却压缩空气，使净化的水凝结出来.油水分离器用以分离并排出降温冷却的水滴、油滴、杂质等，贮气罐用以储存压缩空气，稳定压缩空气的压力并除去部分油分和水分。
简述工业机器人的组成及每部分的功能。
简述工业机器人的组成及每部分的功能。
工业机器人主要由以下几个部分组成：
1. 机械结构：工业机器人的机械结构是实现机器人运动和操作的基础。
它包括臂架、关节、机械手、手爪等组件，可以具备多个自由度。
机械结构的主要功能是实现机器人的运动和操作。
2. 控制系统：工业机器人的控制系统是实现机器人工作的核心部分。
它包括控制器、编程设备、传感器等组件。
控制系统接收操作员或者计算机发出的指令，通过控制器对机械结构进行控制和操作。
同时，它还可以根据传感器的反馈信息，实现自适应和反馈控制。
3. 传感器系统：工业机器人的传感器系统主要用于获取周围环境的信息。
它可以包括接近传感器、视觉传感器、力传感器等。
传感器系统的主要功能是检测和感知周围环境的变化，为机器人的操作和决策提供数据支持。
4. 执行器：工业机器人的执行器是机械结构的驱动装置。
它可以包括电机、液压驱动器、气动驱动器等。
执行器的主要功能是将控制系统发出的信号转化为机械力或者运动，驱动机械结构进行工作和操作。
综上所述，工业机器人的组成部分主要包括机械结构、控制系统、传感器系统和执行器。
这些部分通过协同工作，实现机器人的运动、操作和感知能力，完成各种工业任务。
《工业机器人技术基础》(第3章)
（a）
（b）
图3-12 磁吸式末端执行器的工作原理
1—线圈；2—铁芯；3—衔铁
3.1.4 专用工具
工业机器人是一种通用性很强的自动化设备，可根据作业要求装配各种专用的末端 执行器来执行各种动作。
这些专用工具可通过电磁吸盘式换接器快速地进行更换，形成一整套系列满足用户 的不同加工需求，如图3-13所示。
（a）
（b） 图3-31 三轮行走机构
（c）
2．四轮行走机构
四轮行走机构在工业机器人中的应用最为广泛，其可采用不同的方式实现驱动和转 向，如图3-32所示。其中，图3-32〔a〕所示为后轮分散驱动；图3-32〔b〕所示为四轮 同步转向机构，这种机构可实现更灵活的转向和较大的回转半径。
（a）
（b）
图3-32 四轮行走机构
3.4.3 轮式行走机构
轮式行走机构在工业机器人中应用十分普遍，其主要应用在平坦的地面上，如图330所示。车轮的结构、材料取决于地面的性质和车辆的承载能力。
图3-30 轮式行走机构在工业机器人中的应用
1．三轮行走机构
三轮行走机构稳定性较好，代表性的车轮配置方式是一个前轮、两个后轮，如图331所示。其中，图3-31〔a〕所示为两个后轮独立驱动，前轮仅起支承作用，通过后轮 速度差实现转向；图3-31〔b〕所示为前轮驱动，并通过前轮转向；图3-31〔c〕所示为 两后轮驱动并配有差动器，通过前轮转向。
3.3.3 臂部结构的设计
工业机器人臂部结构的设计具体设计要求有以下几点：
〔1〕臂部的结构应该满足工业机器人作业空间的要求。 〔2〕合理选择臂部截面形状，选用高强度轻质制造材料。工字形截面的 弯曲刚度一般比圆截面大，空心管的弯曲刚度和扭转刚度都比实心轴大得多， 所以常用钢管制作臂杆及导向杆，用工字钢和槽钢制作支承板。 〔3〕尽量减小臂部重量和整个臂部相对于转动关节的转动惯量，以减小 运动时的动载荷与冲击。 〔4〕合理设计臂部与腕部、机身的连接部位。臂部安装形式和位置不仅 关系到机器人的强度、刚度和承载能力，而且还直接影响机器人的外观。
工业机器人技术基础5.6工业机器人的驱动装置-气动驱动(4)PPT课件
工业机器人的驱动装置 ——气动驱动式
主要内容
• 气动驱动式的特点 • 气动驱动装置结构 • 气驱动式手爪
• 2. 柔性手爪
2021
7
2021
3
二、气动驱动装置结构
气源
气动 三联件
气动阀
气源控制 装置
储存
净化
限位器
处理
制动器
气动动 力机构
控机制器人 驱动 机构
2021Βιβλιοθήκη 4三、气驱动式手爪
气泵
油水分离器
级联电磁阀
2021
气 动 手 爪
夹紧气缸
5
三、气驱动式手爪
• 1）气动手爪
平行气爪 摆动气爪 旋转气爪
三爪
2021
6
三、气驱动式手爪
2021
2
一、气动驱动式的特点
• 靠压缩空气来推动气缸运动进而带动元件运动。
• 气体压缩性大，精度低，阻 尼效果差，低速不易控制， 难以实现伺服控制，但其结 构简单，成本低。
• 适用于中小负载，快速驱动， 精度要求较低的有限点位控 制的工业机器人中，如冲压 机器人，或用于点焊等较大 型通用机器人的气动平衡中， 或用于装备机器人的气动夹 具。
工业机器人的驱动系统分类及特点
工业机器人的驱动系统分类及特点
液压驱动系统是利用液体的流动和液压元件的作用实现机器人的运动。
其特点是具有较大的推力和扭矩输出，适用于重型机械臂和需要高负载、
高速度运动的场景。
液压驱动系统的优点是工作平稳，噪音小，可靠性高，但其缺点是驱动精度相对较低，成本较高。
电动驱动系统是通过电动机驱动机器人的运动。
常用的电动机包括直
流电动机、交流电动机和步进电动机等。
电动驱动系统的特点是具有较高
的驱动精度和较好的响应性能，适用于需要高精度和灵活性的场景。
电动
驱动系统的优点是体积小，重量轻，能耗低，但其缺点是输出力较小，不
适用于高负载场景。
气动驱动系统是利用气体的压缩和释放来实现机器人的运动。
其特点
是具有快速动作和较大的力矩输出，适用于需要轻量化和快速运动的场景。
气动驱动系统的优点是成本低，可靠性高，但其缺点是运动精度较低，噪
音较大，能耗较高。
除了以上三种主要的驱动系统，还有一些其他新兴的驱动技术在工业
机器人中得到应用，如直线电动机驱动系统、磁悬浮驱动系统等。
这些驱
动技术具有更高的驱动精度和响应速度，能够实现更复杂的运动轨迹和操
作方式。
综上所述，不同的驱动系统适用于不同的工业机器人应用场景。
液压
驱动系统适用于重型和高负载机器人，电动驱动系统适用于需要高精度和
灵活性的场景，气动驱动系统适用于轻量化和快速运动的场景。
随着技术
的不断发展和创新，将有更多新型的驱动系统被应用于工业机器人中，进
一步提升其性能和应用范围。
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主要内容
• 气动驱动式的特点 • 气动驱动装置结构 • 气驱动式手爪
一、气动驱动式的特点
• 靠压缩空气来推动气缸运动进而带动元件运动。
• 气体压缩性大，精度低，阻 尼效果差，低速不易控制， 难以实现伺服控制，但其结 构简单，成本低。
• 适用于中小负载，快速驱动， 精度要求较低的有限点位控 制的工业机器人中，如冲压 机器人，或用于点焊等较大 型通用机器人的气动平衡中， 或用于装备机器人的气动夹 具。
二、气动驱动装置结构
气源
气动 三联件
气动阀
气源控制 装置
储存
净化
限位器
处理
制动器三、气驱动式手爪
气泵
油水分离器
级联电磁阀
气 动 手 爪
夹紧气缸
三、气驱动式手爪
• 1）气动手爪
平行气爪 摆动气爪 旋转气爪
三爪
三、气驱动式手爪
• 2. 柔性手爪