scara工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)計(jì)算說明書(編輯修改稿)
2025-06-19 18:08 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 (3) 諧波齒輪傳動(dòng)：傳動(dòng)比大、范圍寬；元件少，體積小，重量輕；同時(shí) 嚙合的齒數(shù)多，承載能力高；且誤差能互相補(bǔ)償，故運(yùn)動(dòng)精度高?？刹捎谜{(diào)整波 發(fā)生器達(dá)到無側(cè)隙嚙合；運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音低，傳動(dòng)效率也比較高，且傳動(dòng)比大時(shí)， 效率并不顯著下降，但主要零件一柔輪的制造工藝比較復(fù)雜。(4) 蝸桿傳動(dòng)：傳動(dòng)比大，工作平穩(wěn)，噪聲較小，結(jié)構(gòu)緊湊，在一定條件 下有自鎖性，效率低。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，對(duì)SCARA機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)的傳動(dòng)方式進(jìn)行合理的選擇，為后續(xù)的關(guān)節(jié)電機(jī)型號(hào)的選擇和具體計(jì)算校核提供基礎(chǔ)。各關(guān)節(jié)的傳動(dòng) 方案決定了整體機(jī)器人的結(jié)構(gòu)，是SCARA機(jī)器人能否傳輸運(yùn)動(dòng)、精準(zhǔn)定位的一大參考值，因而在傳動(dòng)方案的選擇中，查詢《國內(nèi)典型工業(yè)機(jī)器人圖冊(cè)》的機(jī)器 人傳動(dòng)的經(jīng)典傳動(dòng)方案，現(xiàn)給出傳動(dòng)方案如下：第一二關(guān)節(jié)自由度均選擇交流伺服電機(jī)傳動(dòng)，不僅保證了傳動(dòng)精度，而且在效率和振動(dòng)方面，也有良好的提高，此外，模塊化的產(chǎn)品也市場(chǎng)化，所以易購買，而且安裝也較為方便；第三關(guān)節(jié)和第四關(guān)節(jié)選擇滾珠絲桿滾珠花鍵以及同步帶傳動(dòng)，在結(jié)構(gòu)緊湊的基礎(chǔ)上，保證了設(shè)計(jì)任務(wù)書中對(duì)三，四關(guān)節(jié)速度及運(yùn)動(dòng)范圍的要求。最終的傳動(dòng)方案如表21所示：關(guān)節(jié)傳動(dòng)方案大臂回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)1224。諧波減速器224。大臂小臂回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)2224。諧波減速器224。小臂Z軸方向直線運(yùn)動(dòng)伺服電機(jī)3224。同步齒形帶224。絲桿螺母224。主軸Z軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)伺服電機(jī)4224。同步齒形帶224?；ㄦI224。主軸表21 傳動(dòng)方案 SCARA機(jī)器人機(jī)構(gòu)桿件參數(shù)初定由于scara是相對(duì)成熟的工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，因此可參考具體的實(shí)機(jī)進(jìn)行參數(shù)初定。這里選用ABB公司3公斤級(jí)臂展550mm的SCARA機(jī)器人作為參考，其外形圖如圖21所示。 圖21 IRB 910SC 3/ 外形圖任務(wù)書要求最大展開半徑要求為560mm，初定大臂325mm，小臂235mm。 SCARA機(jī)器人運(yùn)動(dòng)空間計(jì)算利用Matlab結(jié)合DH法計(jì)算SCARA機(jī)器人運(yùn)動(dòng)空間，計(jì)算程序如下所示。運(yùn)動(dòng)空間如圖22所示。%前置法計(jì)算scara運(yùn)動(dòng)空間 L1=325。%大臂長(zhǎng)度L2=235。%小臂長(zhǎng)度a=[]。%空矩陣保存解點(diǎn)坐標(biāo)theta1_max=130。%關(guān)節(jié)1最大運(yùn)動(dòng)范圍theta2_max=125。%關(guān)節(jié)2最大運(yùn)動(dòng)范圍theta3_max=180。%關(guān)節(jié)3最大運(yùn)動(dòng)范圍d1=0。 d2=0。 d3=0。%建立DH坐標(biāo)參數(shù) 參數(shù)取決于機(jī)器人關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)暫取0 不會(huì)影響最終成圖形狀d4_max=80。%關(guān)節(jié)4最大運(yùn)動(dòng)范圍deg2rad=pi/180。N=10。%設(shè)置循環(huán)次數(shù) 嵌套循環(huán)運(yùn)算量大 求解費(fèi)時(shí)r=10。 %設(shè)執(zhí)行器距關(guān)節(jié)四在x方向上偏移量為rA=[r。0。0。1]。%執(zhí)行器坐標(biāo)原點(diǎn)在第四關(guān)節(jié)坐標(biāo)中表示%機(jī)器人學(xué)中的算法for i=N:N theta1=i*theta1_max*deg2rad/N。 A01=[cos(theta1) sin(theta1) 0 0 sin(theta1) cos(theta1) 0 0 0 0 1 d1 0 0 0 1 ]。 for j=N:N theta2=j*theta2_max*deg2rad/N。 A12=[cos(theta2) sin(theta2) 0 L1 sin(theta2) cos(theta2) 0 0 0 0 1 d2 0 0 0 1 ]。 for k=N:N theta3=k*theta3_max*deg2rad/N。 A23=[cos(theta3) sin(theta3) 0 L2 sin(theta3) cos(theta3) 0 0 0 0 1 d3 0 0 0 1]。 for p=0:N d4=p*d4_max/N。 A34=[1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 d4 0 0 0 1]。 T04=A01*A12*A23*A34。 a=[a T04*A]。 end end endendscatter3(a(1,:),a(2,:),a(3,:))。%繪三維散點(diǎn)圖axis equal。 圖22 SCARA機(jī)器人運(yùn)動(dòng)空間 SCARA機(jī)械臂材料初定機(jī)械臂的材料要根據(jù)工作狀況來選擇，SCARA機(jī)械臂具有體積小，重量輕的特點(diǎn)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械臂來說，在滿足輕度和剛度的條件下，零部件越輕越好。通常情況下，可以從以下大類材料中選取: （1）合金鋼
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