工业机器人机械系统：底座、腕部、执行器及传动机构分析

# 工业机器人机械系统
## 机器人底座和臂部
### 机器人底座
- 功能
  - 支撑
    - 有限元分析 FEA 优化
  - 抗振
    - 阻尼材料
    - 主动减振系统
- 材料
  - 铸铁
    - 高刚性
    - 用于重型机器人
  - 铝合金
    - 轻量化
    - 需阳极氧化防腐
### 机器人臂部
- 运动形式
  - 旋转关节
    - 谐波减速器
    - 伺服电机
  - 伸缩臂
    - 直线导轨
    - 滚珠丝杠
- 轻量化技术
  - 碳纤维复合材料
  - 拓扑优化算法
## 机器人腕部
### 机器人腕部特点
- 自由度
  - 3自由度实现
    - 俯仰 Pitch
      - RV减速器驱动
    - 偏航 Yaw
      - 交叉滚子轴承
    - 旋转 Roll
      - 直接驱动电机
- 紧凑设计
  - 微型谐波减速器
    - CSF系列 
### 机器人腕部分类
- 球型腕
  - 优点
    - 工作空间大
  - 缺点
    - 存在奇异点
- 偏置腕
  - 应用
    - 避免空间干涉
- 直接驱动腕
  - 精度
    - ±0.01mm
## 机器人末端执行器
### 特点
- 力控技术
  - 六维力传感器
    - XYZ轴力
    - 力矩 
  - 自适应抓取
    - 压力反馈调节
- 传感器集成
  - 视觉
  - 力觉融合
### 分类
- 夹爪类
  - 平行夹爪
    - 规则物体抓取
  - 三指灵巧手
    - 仿人操作
- 工具类
  - 焊枪
    - 水冷系统
  - 喷枪
    - 静电喷涂优化
## 机器人传动机构
### 驱动形式
- 电动
  - 伺服电机
    - 高精度 ±0.01mm 
    - 缺点
      - 过载敏感
- 液压
  - 优点
    - 吨级负载
  - 缺点
    - 泄漏风险
- 气动
  - 优点
    - 毫秒级响应
  - 缺点
    - 控制精度低
### 传动形式
- 谐波减速器
  - 减速比
    - 50:1~160:1
  - 需定期校准背隙
- RV减速器
  - 耐冲击
    - 适用工程机械
- 同步带传动
  - 优点
    - 长距离无滞后
## 机器人精度校准
- 激光跟踪仪校准
  - 方法
    - 靶球标定
    - DH参数补偿
- 温度补偿
  - 算法
    - 热膨胀系数建模