六自由度機(jī)器手運(yùn)動(dòng)仿真說(shuō)明書(shū)(編輯修改稿)
2025-08-16 09:55 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 器人是一種能夠進(jìn)行編程，并在自動(dòng)控制下執(zhí)行某種操作或移動(dòng)作業(yè)任務(wù)的機(jī)械裝置。機(jī)器人技術(shù)綜合了機(jī)械工程、電子工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制及人工智能等多種科學(xué)的最新研究成果，是機(jī)電一體化技術(shù)的典型代表，是當(dāng)代科技發(fā)展最活躍的領(lǐng)域。機(jī)器人的研究、制造和應(yīng)用正受到越來(lái)越多的國(guó)家的重視。近十幾年來(lái)，機(jī)器人技術(shù)發(fā)展非常迅速，各種用途的機(jī)器人在各個(gè)領(lǐng)域廣泛獲得應(yīng)用。而對(duì)于工業(yè)上常用的機(jī)器人來(lái)說(shuō)，串聯(lián)機(jī)器手和并聯(lián)機(jī)器手最為常用，本課題以實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的串聯(lián)機(jī)器手為基礎(chǔ)，建立機(jī)械結(jié)構(gòu)模型，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的仿真。第一章 建立六自由度機(jī)器手三維模型圖11 機(jī)器人各部位和動(dòng)作軸名稱如圖所示，機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)主要由以下幾大部分組成：原動(dòng)部件、傳動(dòng)部件、執(zhí)行部件?；緳C(jī)械結(jié)構(gòu)連接方式為原動(dòng)部件→傳動(dòng)部件→執(zhí)行部件。機(jī)器人的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖12所示。Ⅰ關(guān)節(jié)傳動(dòng)鏈主要由伺服電機(jī)、減速器構(gòu)成。Ⅱ關(guān)節(jié)傳動(dòng)鏈主要由伺服電機(jī)、減速器構(gòu)成。Ⅲ關(guān)節(jié)傳動(dòng)鏈主要由步進(jìn)電機(jī)、同步帶、減速器構(gòu)成。Ⅳ關(guān)節(jié)傳動(dòng)鏈主要由步進(jìn)電機(jī)、減速器構(gòu)成。Ⅴ關(guān)節(jié)傳動(dòng)鏈主要由步進(jìn)電機(jī)、同步帶、減速器構(gòu)成。Ⅵ關(guān)節(jié)傳動(dòng)鏈主要由步進(jìn)電機(jī)、同步帶、減速器構(gòu)成。在機(jī)器人末端還有一個(gè)氣動(dòng)夾持器。原動(dòng)部件包括步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)兩大類，關(guān)節(jié)Ⅰ、Ⅱ采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式；關(guān)節(jié)Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式。本機(jī)器人中采用了同步齒型帶傳動(dòng)、RV減速器、諧波減速傳動(dòng)等傳動(dòng)方式。執(zhí)行部件采用了氣動(dòng)手爪機(jī)構(gòu)，以完成抓取作業(yè)。圖12 機(jī)器人傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 安裝尺寸本六自由度機(jī)器人除自身本體底座外（圖13），還配備了方形底座（圖14），用戶可以按照現(xiàn)場(chǎng)安裝環(huán)境選擇安裝方式，底座采用漲緊地腳螺栓固定于地面,機(jī)器人本體通過(guò)M16螺栓固定在方形底座上。圖13 機(jī)器人本體底座尺寸圖圖14 機(jī)器人方形底座圖 外形尺寸和最大動(dòng)作范圍圖15 機(jī)器人外形尺寸圖圖16 機(jī)器人最大動(dòng)作范圍示意圖Ⅵ關(guān)節(jié)處電機(jī)的選定：Ⅵ關(guān)節(jié)處電機(jī)應(yīng)該考慮重心偏置的問(wèn)題，且只考慮負(fù)載的重量不考慮手臂的重量，從Ⅳ關(guān)節(jié)到Ⅰ關(guān)節(jié),由于手臂自重的影響已經(jīng)越來(lái)越大，因此應(yīng)把手臂的重量考慮在內(nèi)。一般旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械： p:所需電動(dòng)機(jī)功率,kw :電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，N．m :電動(dòng)機(jī)角速度，rad/s :電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，r/minⅥ關(guān)節(jié)處的計(jì)算 = =1N ==Ⅴ關(guān)節(jié)處電機(jī)的選定：Ⅴ關(guān)節(jié)處的計(jì)算 s為電機(jī)距離負(fù)載的最大距離 = =21N= =Ⅵ關(guān)節(jié)和Ⅴ關(guān)節(jié)處電機(jī)都選MDSKS系列同步伺服電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)型號(hào)：MDSKS03613,200 額定轉(zhuǎn)速/4000（r/min）,額定轉(zhuǎn)矩/,額定功率/,額定電壓/245V額定電流/，（），最大電流/，額定頻率/200Hz，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/,質(zhì)量/Ⅳ關(guān)節(jié)處電機(jī)的選定：Ⅳ關(guān)節(jié)處的計(jì)算 =(5kg+10kg)10N = ==Ⅳ關(guān)節(jié)處電動(dòng)機(jī)也選定為MDSKS系列同步伺服電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)型號(hào)：MDSKS03613,200 額定轉(zhuǎn)速/4000（r/min）,額定轉(zhuǎn)矩/,額定功率/,額定電壓/245V額定電流/，（），最大電流/，額定頻率/200Hz，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/,質(zhì)量/Ⅲ關(guān)節(jié)處電動(dòng)機(jī)的選定：Ⅲ關(guān)節(jié)處的計(jì)算 =（5kg+20kg） = = =Ⅲ關(guān)節(jié)處電機(jī)也選定為MDSKS系列同步伺服電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)型號(hào)：電動(dòng)機(jī)型號(hào)：MDSKS03623,200 額定轉(zhuǎn)速/4000（r/min）,額定轉(zhuǎn)矩/,額定功率/,額定電壓/345V,額定電流/，（），最大電流/，額定頻率/200Hz，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/,質(zhì)量/Ⅱ關(guān)節(jié)處電動(dòng)機(jī)的選定：Ⅱ關(guān)節(jié)處的計(jì)算 =（5kg+30kg）10N = ==Ⅱ關(guān)節(jié)處電機(jī)也選定為MDSKS系列同步伺服電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)型號(hào)：電動(dòng)機(jī)型號(hào)：MDSKS03623,200 額定轉(zhuǎn)速/4000（r/min）,額定轉(zhuǎn)矩/,額定功率/,額定電壓/345V,額定電流/，（），最大電流/，額定頻率/200Hz，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/,質(zhì)量/Ⅰ關(guān)節(jié)處電動(dòng)機(jī)的選定： =（5kg+30kg）10N = = =Ⅰ關(guān)節(jié)處電機(jī)也選定為MDSKS系列同步伺服電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)型號(hào)：電動(dòng)機(jī)型號(hào)：MDSKS03633,200 額定轉(zhuǎn)速/3800（r/min）,額定轉(zhuǎn)矩/,額定功率/,額定電壓/330V,額定電流/，（），最大電流/10A，額定頻率/190Hz，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/,質(zhì)量/ 根據(jù)以上模型和安裝尺寸，運(yùn)用三維建模軟件，對(duì)六自由度機(jī)器手進(jìn)行實(shí)體建模。由于只對(duì)機(jī)器手的結(jié)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，因此對(duì)于各個(gè)關(guān)節(jié)處安裝的電機(jī)可省略不用建立模型。由圖11可知，串聯(lián)六自由度機(jī)器手將氣動(dòng)手抓與底座通過(guò)六個(gè)關(guān)節(jié)連接起來(lái)，。 。，零件的具體尺寸是參考實(shí)驗(yàn)室機(jī)器手模型而得，如果要改變模型的尺寸，那么就必須對(duì)模型各個(gè)部件的受力情況進(jìn)行重新分析，由于我主要做的是仿真部分，所以對(duì)零部件的受力分析可以省略。，以
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