【文章內(nèi)容簡介】 電時，防止運動部分下滑而破壞其他裝置。 機械制動器：機械制動器有螺旋式自動加載制動器、盤式制動器、閘瓦式制動器和電磁制動器等幾種。 8 其中最典型的是電磁制動器。在機器人的驅(qū)動系統(tǒng)中常使用伺服電動機，伺服電機本身的特性決定了電磁制動器是不可缺少的部件。從原理上講，這種制動器就是用彈簧力制動的盤式制動器，只有勵磁電流通過線圈時制動器打開，這時制動器不起制動作用，而當電源斷開線圈中無勵磁電流時，在彈簧力的作用下處于制動狀態(tài)的常閉方式。因此這種制動器被稱為無勵磁動作型電磁制動器。又因為這種制動器常用于安全制動場合，所以也稱為安全制動器。 電氣制動器電動機是將電能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置，反之，他也具有將旋轉(zhuǎn)機械能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電功能。換言之，伺服電機是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，可將電能轉(zhuǎn)換為機械能，同時也能通過其反過程來達到制動的目的。但對于直流電機、同步電機和感應電機等各種不同類型的電機，必須分別采用適當?shù)闹苿与娐?。采用電氣制動器，其?yōu)點在于：在不增加驅(qū)動系統(tǒng)質(zhì)量的同時又具有制動功能，這是非常理想的情況，而在機器人上安裝機械制動器會使質(zhì)量有所增加，故應盡量避免。缺點在于：這種方法不如機械制動器工作可靠，斷電的時候?qū)⑹ブ苿幼饔谩? 驅(qū)動源的選擇與設計計算 主要技術(shù)參數(shù)的確定 圖31 機械手手臂重量分布圖 9 圖32 開口盤重量分布圖 如圖31所示，設計機械手大臂與小臂的尺寸和重量如下：(1).大臂的第一和第二關(guān)節(jié)軸之間的距離為230mm，質(zhì)量為M1()，重心在距離第一關(guān)節(jié)軸128mm處，L1=128mm。(2).小臂的第二關(guān)節(jié)軸和手爪前部之間的距離為224mm，質(zhì)量為M2(2kg左右)，重心在距第二關(guān)節(jié)軸80mm處，L2=99+80=170mm。如圖32所示，設計機械手開口盤質(zhì)量和尺寸如下：旋轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)盤中心距離為230mm，轉(zhuǎn)盤質(zhì)量為15Kg。本次設計機械手的基本設計參數(shù)如下：負載1kg；大臂回轉(zhuǎn)：0~90176。，60176。/s；小臂回轉(zhuǎn)：0~177。60176。，60176。/s； 腰部旋轉(zhuǎn)：0~177。360176。，600/s；手爪夾持半徑45mm～95mm。 各關(guān)節(jié)電機的選擇計算當機械手手臂旋轉(zhuǎn)時，當臂伸開呈一條直線時轉(zhuǎn)動慣量最大，所以在旋轉(zhuǎn)開始時可產(chǎn)生電機的轉(zhuǎn)矩不足。如圖31所示，設兩臂繞各自重心軸的轉(zhuǎn)動慣量分別為JGJG2，根據(jù)平行軸定理可得繞大臂軸的轉(zhuǎn)動慣量為[14]：J1=JG1+M1L12+JG2+M2L22 （31）其中：M1，M2，2Kg；L1，L2，分別為128mm，170mm。JG1=M1L1JG2=M2L22，故可忽略不計，所以繞大臂軸的轉(zhuǎn)動慣量為：J1=M1L12+M2L22 (32)=+2=同理可得小臂繞小臂關(guān)節(jié)軸的轉(zhuǎn)動慣量：M2=7Kg，L4=80mm。J2=M2L42 (33)=2=腰關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量為開口盤繞腰關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量加上大臂與小臂繞腰關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量之和。設開口盤繞腰關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量為J3，所以同理可得腰關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量：M3=15Kg，L5=160mm。10 =45+15180。=2 J0=J1+J3=J1+ m 4 （ 34） 大臂旋轉(zhuǎn)電機的選擇設大臂速度為w1=60176。/s，則旋轉(zhuǎn)開始時的轉(zhuǎn)矩可表示如下：（35） T=J180。v式中：T ——旋轉(zhuǎn)開始時轉(zhuǎn)矩。J —— 轉(zhuǎn)動慣量。v——角加速度，rad/s。設機械手大臂從w0=0到w1=60176。/s所需的時間為：Dt=，由式（35）有：= T1=J1180。v1=J1180。w1w0Dt=180。p3180。若考慮繞機器人手臂的各部分重心軸的轉(zhuǎn)動慣量及摩擦力矩，取安全系數(shù)為2，則減速機輸出軸所需輸出的最小轉(zhuǎn)矩為：T01=2T=2180。=選擇減速機：型號：APEXAE235 （同軸式行星減速機）額定輸出轉(zhuǎn)矩：減速比：i1=100諧波減速器的的傳遞效率為：h=90%，步進電機應輸出力矩為：Tout1=== (36) ih100180。選擇小型直流伺服電機：型號：MAXONEC118896額定轉(zhuǎn)矩：額定電壓：24V額定電流：額定轉(zhuǎn)速：1000rpm最高轉(zhuǎn)速：1200rpm額定功率：40w電機尺寸：L=93mm D=46mm 小臂旋轉(zhuǎn)電機的選擇原理同上，設小臂轉(zhuǎn)速w2=60176。/s，設角速度從0加到w2所需加速時間Dt=，則旋轉(zhuǎn)開始時的轉(zhuǎn)矩可表示如下：T=J180。v （37）11 式中：T ——旋轉(zhuǎn)開始時轉(zhuǎn)矩。J ——轉(zhuǎn)動慣量。v——角加速度，rad/s2。由式（37）有：T2=J2180。v=J2180。w2w0Dt=180。p3180。=若考慮繞機器人手臂的各部分重心軸的轉(zhuǎn)動慣量及摩擦力矩，取安全系數(shù)為2，則減速機輸出軸所需輸出的最小轉(zhuǎn)矩為：T02=2T2=2180。= （38)選擇減速機：型號：APEXAE235 （同軸式行星減速機）額定輸出轉(zhuǎn)矩：減速比：i2=100諧波減速器的的傳遞效率為：h=90%，步進電機應輸出力矩為：Tout2=== (39) ih100180。選擇小型直流伺服電機：型號：MAXONEC118896額定轉(zhuǎn)矩：額定電壓：24V額定電流：額定轉(zhuǎn)速：1000rpm最高轉(zhuǎn)速：1200rpm額定功率：40w電機尺寸：L=93mm D=46mm 腰部旋轉(zhuǎn)電機的選擇設旋轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)速度為w3=60176。/s，則旋轉(zhuǎn)開始時的轉(zhuǎn)矩可表示如下：T=J180。v （310）式中：T —— 旋轉(zhuǎn)開始時轉(zhuǎn)矩。J ——轉(zhuǎn)動慣量。v——角加速度，rad/s。 設機械手大臂從w0=0到w3=60176。/s所需的時間為：Dt=：= T0=J0180。w=J0180。ww0Dt=180。p3180。若考慮繞機器人手臂的各部分重心軸的轉(zhuǎn)動慣量及摩擦力矩，取安全系數(shù)為2，則減速機輸 12 出軸所需輸出的最小轉(zhuǎn)矩為：= T00=2T0=2180。選擇減速機：型號：APEXAE238 （同軸式行星減速機）額定輸出轉(zhuǎn)矩：減速比：i3=100 . (311)設諧波減速器的的傳遞效率為：h=90%，步進電機應輸出力矩為：Tout0=== (312) ih100180。選擇小型直流伺服電機型號：MAXONEC137489額定轉(zhuǎn)矩：額定電壓：24V額定電流：2A額定轉(zhuǎn)速：1000rpm最高轉(zhuǎn)速：1200rpm額定功率：60w電機尺寸：L=124mm D=64mm4 手部結(jié)構(gòu)設計工業(yè)機器人的手又稱為末端執(zhí)行器，它使機器人直接用于抓取和握緊（吸附）專用工具（如噴槍、扳手、焊具、噴頭等）進行操作的部件。它具有模仿人手動作的功能，并安裝于機器人手臂的前端。由于被握工件的形狀、尺寸、重量、材質(zhì)及表面狀態(tài)等不同，因此工業(yè)機器人末端操作器是多種多樣的，大致可分為以下幾類：（1） 夾鉗式取料手（2） 吸附式取料手（3） 專用操作器及轉(zhuǎn)換器（4） 仿生多指靈巧手手指是直接與工件接觸的部件。手指松開和夾緊工件，是通過手指的張開與閉合來實現(xiàn)的。該設計采用兩個手指，13 機械手手指形狀傳動機構(gòu)是向手指傳遞運動和動力，以實現(xiàn)夾緊和松開動作的機構(gòu)。根據(jù)手指開合的動作特點分為回轉(zhuǎn)型和平移形。 機械手機構(gòu)簡圖，O為電機輸出軸，曲柄OA、連桿AB、滑塊B和支架構(gòu)成曲柄滑塊機構(gòu)；滑塊B、連桿BC、搖桿CE和支架構(gòu)成滑塊搖桿機構(gòu)。通過兩個機構(gòu)串聯(lián)，使電機最終驅(qū)動DE的來回擺動，從而實現(xiàn)手指的開合運動。為便于手指的順利合攏，