工业机器人的传动机构解析

近年来，得益于工业机器人市场的快速发展，中国运动控制行业进入到一个快速发展的阶段。而下游需求的进一步释放，也带动上游的高速发展，包括直线导轨、滚珠丝杠、齿轮齿条、液（气）压缸、齿轮、减速器等传动核心零部件也出现订单大幅增长的趋势，整个运控行业市场呈现出蓬勃向上的发展姿态。

我们都知道，工业机器人的驱动源通过传动部件来驱动关节的移动或转动，从而实现机身、手臂和手腕的运动。因此，传动部件是构成工业机器人的重要部件。而根据传动类型的不同，传动部件可以分为两大类：直线传动机构和旋转传动机构。今天，小编将和大家一起来深入学习了解。

直线传动机构

工业机器人常用的直线传动机构可以直接由汽缸或液压缸和活塞产生，也可以采用齿轮齿条、滚珠丝杠螺母等传动元件由旋转运动转换得到。

1、移动关节导轨

在运动过程中移动关节导轨可以起到保证位置精度和导向的作用。

移动关节导轨有五种：普通滑动导轨、液压动压滑动导轨、液压静压滑动导轨、气浮导轨和滚动导轨。

目前第五种滚动导轨在工业机器人中应用最为广泛，如图2-15所示为包容式滚动导轨的结构，用支承座支承，可以方便地与任何平面相连，此时套筒必须是开式的，嵌入在滑枕中，既增强刚度也方便了与其他元件的连接。

2、齿轮齿条装置

齿轮齿条装置中（图2-16），如果齿条固定不动，当齿轮转动时，齿轮轴连同拖板沿齿条方向做直线运动。这样，齿轮的旋转运动就转换成拖板的直线运动。拖板是由导杆或导轨支承的，该装置的回差较大。

3、滚珠丝杠与螺母

在工业机器人中经常采用滚珠丝杠，这是因为滚珠丝杠的摩擦力很小且运动响应速度快。

由于滚珠丝杠螺母的螺旋槽里放置了许多滚珠，丝杠在传动过程中所受的是滚动摩擦力，摩擦力较小，因此传动效率高，同时可消除低速运动时的爬行现象；在装配时施加一定的预紧力，可消除回差。

如图2-17所示滚珠丝杠螺母里的滚珠经过研磨的导槽循环往复传递运动与动力，滚珠丝杠的传动效率可以达到90%。

4、液（气）压缸

液（气）压缸是将液压泵（空压机）输出的压力能转换为机械能、做直线往复运动的执行元件，使用液（气）压缸可以容易地实现直线运动。液（气）压缸主要由缸筒、缸盖、活塞、活塞杆和密封装置等部件构成，活塞和缸筒采用精密滑动配合，压力油（压缩空气）从液（气）压缸的一端进入，把活塞推向液（气）压缸的另一端，从而实现直线运动。通过调节进入液（气）压缸液压油（压缩空气）的流动方向和流量可以控制液（气）压缸的运动方向和速度。

旋转传动机构

一般电动机都能够直接产生旋转运动，但其输出力矩比所要求的力矩小，转速比要求的转速高，因此需要采用齿轮、皮带传送装置或其他运动传动机构，把较高的转速转换成较低的转速，并获得较大的力矩。运动的传递和转换必须高效率地完成，并且不能有损于机器人系统所需要的特性，包括定位精度、重复定位精度和可靠性等。通过下列传动机构可以实现运动的传递和转换。

1、齿轮副

齿轮副不但可以传递运动角位移和角速度，而且可以传递力和力矩，一个齿轮装在输入轴上，另一个齿轮装在输出轴上，可以得到齿轮的齿数与其转速成反比 [式 (2-1)]，输出力矩与输入力矩之比等于输出齿数与输入齿数之比 [式 (2-2)]。