近年来，由于工业机器人市场的快速发展，我国运动控制产业进入了快速发展阶段。下游需求的进一步释放也带动了上游高速发展，包括直线导轨、滚珠丝杠、齿轮架、液压（气）缸、齿轮、减速器等传动关键部位，也呈现出顺序大幅度增长的趋势，而整个运维行业市场呈现出蓬勃的向上发展态势。

　　众所周知，工业机器人的驱动源通过传动部件驱动关节的运动或旋转，从而实现人体、手臂和手腕的运动。因此，传动部分是工业机器人的重要组成部分。根据不同的传动类型，传动部件可分为直线传动机构和旋转传动机构两类。今天，SIMM将与您一起学习越来越多。

　　库卡机器人模型详图

　　库卡机器人编程手册

　　库卡机器人模型详图

　　工业机器人常用的直线传动机构可以直接由气缸或液压缸和活塞、齿轮架、滚珠丝杠螺母等传动元件直接生产。

　　1移动接头导向装置

　　库卡机器人编程手册

　　移动接头导轨在运动过程中，能保证定位精度和导向性。

　　《KUKA机器人编程手册》中有五种运动关节导轨：普通滑动导轨、液压动压滑动导轨、静液压滑动导轨、空气浮导轨和滚动导轨。

　　目前，第五滚动导轨在工业机器人中得到了广泛的应用。如图2-15所示，为包含滚动导轨的结构。通过支撑支撑座，可轻松与任何平面连接。此时，套筒必须打开并嵌入枕头中，这样不仅提高了刚度，而且便于与其他部件连接。

　　2齿条和小齿轮单元

　　在齿条和小齿轮装置（图2-16）中，如果齿条固定，当齿轮转动时，齿轮轴和拖盘沿齿条方向直线移动。这样，齿轮的旋转就转化为拖板的直线运动。拖板由导杆或导轨支撑，装置回差大。

　　3滚珠丝杠和螺母

　　滚珠丝杠由于滚珠丝杠摩擦小，运动响应速度快，在工业机器人中得到了广泛的应用。

　　由于滚珠丝杠螺母的螺槽内放置了许多球，所以在传动过程中，螺杆会产生滚动摩擦，摩擦力小，传动效率高，消除低速运动时，可以消除蠕动现象；施加一定的预压力时在装配过程中，可以消除返回错误。

　　如图2-17所示，滚珠丝杠螺母内的球通过磨导槽呈圆形传递，滚珠丝杠的传动效率可达90%。

　　液压（气）缸是将液压泵（空气压缩机）的输出压力能转换为机械能并作直线往复运动的执行元件。使用液压（气）缸可以很容易地实现直线运动。液（气）缸主要由缸筒、缸盖、活塞、活塞杆、密封装置等部件组成。活塞与缸筒采用精密滑动配合。压力油（压缩空气）从液（气）缸的一端进入，推动活塞到液（气）缸的另一端，实现直线运动。通过调节进入液压（气）缸的液压油（压缩空气）的流向和流量，可以控制液压（气）缸的运动方向和速度。

　　一般情况下，电动机可以直接产生旋转运动，但其输出转矩小于所需转矩，转速高于所需转速。因此，有必要采用齿轮、带式输送机或其他运动传动机构，将较高的速度转换为较低的速度，获得较大的扭矩。运动的传递和转换必须高效完成，并且不能破坏机器人系统所要求的特性，包括定位精度、重复定位精度和可靠性。运动的传递和转换可以通过以下传动机构来实现。

　　1齿轮副

　　齿轮副不仅可以传递角位移和角速度，还可以传递力和力矩。一个齿轮安装在输入轴上，另一个齿轮安装在输出轴上。齿轮的齿数与其速度成反比（2-1）。输出扭矩与输入扭矩之比等于输出齿与输入齿之比（2-2）。

　　2同步带传动

　　在工业机器人中，同步带传动主要用于传递平行轴之间的运动。同步带与皮带轮的接触面做成相应的齿形，通过啮合传递动力。齿距由包围皮带轮时的圆形齿距T表示。

　　式中：N1为主动轮转速（R/min）；N2为从动轮转速（R/min）；Z1为主动齿数；Z2为被动齿数。

　　同步带传动的优点：无滑动，传动比准确，传动平稳；速比范围宽；初张力小；轴和轴承不易过载。但这种传动机构的制造和安装要求比较严格，对皮带的材质要求也比较高，所以成本比较高。同步带传动适用于高减速比电机与减速器之间的传动。

　　3谐波齿轮

　　目前，工业机器人60%～70%的旋转关节采用谐波齿轮驱动。

　　谐波齿轮传动由刚性齿轮、谐波发生器和柔性齿轮组成。

　　工作时，刚性齿轮6固定安装，每个齿均匀分布在圆周上，带外齿圈2的柔性齿轮5沿刚性齿轮的内齿圈3转动。柔性齿轮比刚性齿轮少两个齿，因此刚性齿轮每转一圈，柔性齿轮就会反转两个齿的相应角度。

　　谐波发生器4具有椭圆形。上面的球用来支撑弹性齿轮。谐波发生器驱动柔性齿轮转动，使其产生塑性变形。当柔性齿轮转动时，只有柔性齿轮椭圆端的几个齿与刚性齿轮啮合。只有这样，柔性齿轮才能相对于刚性齿轮自由转动一定角度。通常采用刚性齿轮固定，谐波发生器作为输入端，柔性齿轮与输出轴连接。

　　式中：Z1为柔性齿轮齿数，Z2为刚性齿轮齿数。如果刚性齿轮有100齿，柔性齿轮比它少两齿，谐波发生器转动50次时，柔性齿轮转动一圈，这样只占用一小空间，获得1:50的减速比。一般情况下，谐波发生器安装在输入轴上，输出轴上安装柔性齿轮，以获得较大的齿轮减速比。

　　4摆线针轮传动减速机

　　摆线针轮传动是在针摆传动的基础上发展起来的一种新型传动方式。上世纪80年代，日本研制了一种用于机器人关节的摆线针轮传动减速器。图2-21显示了摆线针轮传动示意图。

　　它由渐开线圆柱齿轮行星减速器和摆线针轮行星减速器两部分组成。渐开线行星轮6和曲轴5连接在一起，作为摆线针轮传动的输入。

　　如果渐开线中心轮7顺时针旋转，渐开线行星齿轮同时旋转时逆时针旋转，并带动摆线轮通过曲柄轴进行平面运动。此时，摆线轮受啮合的针轮约束，并逆时针旋转，即在其轴绕针轮轴线旋转时顺时针旋转。同时，它通过曲柄轴推动行星架输出机构顺时针旋转。

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