中职高教版《机器人技术与应用》第4章 第二节 控制系统组成（位置控制）课件

2023/5/22 1 第二节 控制系统组成（位置控制） 工业机器人控制系统框图： 上层 计算机 计算机 系统 位置控制单元 位置控制单元 驱动器 驱动器 电动机 电动机 减速器 减速器 关节1 关节2 外部 传感器 示教盒 测量反馈 测量反馈 2023/5/22 2 实现三个匹配：①惯性匹配 ②力矩匹配 ③速度匹配 减速器的种类：①谐波减速器 ②摆线减速器 ③RV减速器 此三种精度高 一、减速器: 2023/5/22 3 一、减速器: 特点—— 1. 同轴减速（输入输出轴线重合）； 2. 减速比大，传动功率大； 3. 体积小，重量轻，传动平稳。 2023/5/22 4 谐波减速器结构 3 刚轮：有内齿Zb ； 2 柔轮：薄壁圆筒并带有外齿Zg〈 Zb，工作时可产生径向弹性变形； 1 波发生器：为一转臂式或盘式回转构件，装在柔轮内部、呈椭圆形、外圈带有滚动轴承。 若刚轮固定，发生器为主动件，柔轮为从动件，i=- Zg /ΔZ 3 3 3 2 2 2 1 1 1 2023/5/22 5 谐波减速器结构 3 2 1 2023/5/22 6 沿柔轮和刚轮周长的不同区段内处于逐渐进入啮合的半啮合状态，称为啮入； 处于逐渐退出啮合的半啮合状态，称为啮出。 当刚轮固定,波发生器转动时,柔轮的外齿将依次啮入和啮出刚轮的内齿,柔轮齿圈上任一点的径向位移将呈近似于余弦波形的变化,所以这种传动称作谐波传动。 谐波减速器工作原理 1 2 3 2023/5/22 7 扁平型谐波减速器 第一级为刚轮固定,柔轮输出,波发生器输入; 第二级为刚轮输出,共用柔轮和波发生器。 大大缩小了谐波传动的轴向长度。 7 有两个刚轮,一个固定,一个输出;柔轮呈环形,外齿较长,输入仍为波发生器。 第一级为刚轮固定,柔轮输出,波发生器输入;第二级为刚轮输出,共用柔轮和波发生器。设第一级的齿数分别为Zb1、Zg1,第二级为Zb2、Zg2,传动装置多取Zg=Zg2=Zb2。所以传动比仍为i=一(Zbl-gl)/Zg。 这种传动型式的最大优点是大大缩小了谐波传动的轴向长度, R5就是这种扁平型谐波传动。 目的在于缩小上臂前段的宽度尺寸。 2023/5/22 8 谐波传动的特点 ①传动比大，选择范围广。单级谐波齿轮的传动比一般为60～320,其中以80～200最为常用。 ②传递扭矩的同时啮合的齿数多,一般双波传动啮合齿数可占总齿数的30％左右，三波传动则更多。因此传动轮之间的接触为面接触，而齿面上的比压小，因而承载能力高。 ③重量轻、体积小，传动装置含有的零件少。 ④传动平稳，噪声小。 ⑤传动效率高。 2023/5/22 9 ⑥运动精度高，在起动或反转时，输出轴瞬时跟动，没有空程，可实现零回差转动。 ⑦可构成密封传动，因此可在高温、高压、高真空、有害气体或原子能辐射的环境中传递运动。 ⑧输出轴和输入轴位于同一轴心线上。 ⑨维修方便，便于保养、检查和更换零件。谐波齿轮传动可用于雷达的随动系统、飞行器、机械手、假肢等，还可用于起重运输、化工机械、印刷机械、电动工具中的减速装置和仪器的微调机构上。 谐波传动的特点 2023/5/22 10 结构图 原理图 RV摆线针轮减速器 10 由一级行星轮系再串联一级摆线针轮减速器组合而成的 Z1， —输入齿轮 Z2， —行星齿轮 Z3， —两个RV摆线齿轮 Z4 —内齿轮 2023/5/22 11 机构图 运动简图 行星齿轮传动 系杆H 自转与公转 2023/5/22 12 行星齿轮传动 2023/5/22 13 摆线针轮传动：由外齿轮齿廓为变态摆线、内齿轮轮齿为圆销的一对内啮合齿轮和输出机构所组成的行星齿轮传动。除齿轮的齿廓外，其他结构与少齿差行星齿轮传动相同。 少齿差行星齿轮传动：去掉2K-H型行星轮系的中心轮1，行星轮2和内齿轮的齿数差很小（1~4个），减速时，系杆H为主动，行星轮的转动为输出。 行星轮2做复杂平面运动，需能传递平行轴之间回转运动的联轴器（即等角速比机构），将轮2的平面运动转化成定轴转动，如：双盘销轴式联轴节。 2023/5/22 14 摆线cycloid：平面上一动圆沿固定圆作纯滚动时，动圆上任意点K 的轨迹（见图摆线的形成）。动圆在固定圆外侧滚动时的轨迹称外摆线，在定圆内侧滚动时的轨迹称内摆线。动圆称为发生圆，固定圆称为基圆。摆线可用于齿轮的工作齿廓，也可用于风机和齿轮泵中转子的工作外廓。 2023/5/22 15 渐开线involute：平面上一动直线沿固定圆作纯滚动时，此直线上任意点的轨迹为该圆的渐开线。这一动直线BK称为发生线，固定圆O1称为基圆。K 的轨迹A1K为O1的渐开线。基圆越大，渐开