工業(yè)機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計-資料下載頁
2025-02-04 11:38本頁面
【導(dǎo)讀】精密儀器和物體的搬運和移動。由于體積小，傳動原理簡單，被廣泛運用于電子電氣。業(yè)，家用電器業(yè)，精密機械業(yè)等領(lǐng)域。整個系統(tǒng)由機器手，機器臂，關(guān)節(jié)，步進電機。通過各自由度步進電機的驅(qū)動，完成機器手，機器臂的位置變化。進電機的選擇等。在校核滿足其結(jié)構(gòu)強度的基礎(chǔ)上，我們對機器人的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)。簡稱通用機械手。斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。應(yīng)產(chǎn)品種類變更，具有多自由度動作功能的柔性自動化產(chǎn)品。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械。美國還十分注意提高機械手的可靠性，改進結(jié)構(gòu)，降低成本。平均時間是指一臺設(shè)備可靠性的一種量度。由400小時提高到1500小時，精度可提高到±。主要控制的是坐標(biāo)位置，并注意其加速度特性。而單機價格不斷下降，平均單機價格從91年的萬美元降至97年的萬美元。本設(shè)計主要任務(wù)是完成機械手的結(jié)構(gòu)方面設(shè)計。度、驅(qū)動機構(gòu)等進行了確定。
【正文】 式中 ?? —— 回轉(zhuǎn)缸動片角速度變化量（ rads ），在起動過程中 ? ? =? ； ? t—— 起動過程的時間 (s)。 0J —— 手臂回轉(zhuǎn)部件（包括工件）對回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量（ 2Nms?? ）。 若手臂回轉(zhuǎn)零件的重心與回轉(zhuǎn)軸的距離為 ? ，則 20 c GJJg ??? 式中 cJ —— 回轉(zhuǎn)零件的重心的轉(zhuǎn)動慣量。 ? ?223 12zcJ m l R?? 回轉(zhuǎn)部件可以等效為一個長 1800mm，直徑為 60mm的圓柱體，質(zhì)量為 .設(shè)置起動角度 ? =180，則起動角速度 ? ? = ，起動時間設(shè)計為 。 ? ?2 2 23 1 2 4 3zcJ m l R N m s? ? ? ? ? 220 1495c GJ J N m sg ?? ? ? ? ? 00 0 .3 1 4=1495 0 .1M J J t?? ?? ? ? ??慣 2Nms?? 密封處的摩擦阻力矩可以粗略估算下 M阻 = ，由于回油背差一般非常的小，故在這里忽略不計。 經(jīng)過以上的計算 M驅(qū) = 2Nms?? （ 1） 回轉(zhuǎn)缸尺寸的初步確定 設(shè)計回轉(zhuǎn)缸的靜片和動片寬 b=60mm，選擇液壓缸的工作壓強為 8Mpa。 d 為輸出軸與動片連接處的直徑，設(shè) d=50mm,則回轉(zhuǎn)缸的內(nèi)徑通過下列計算： 28MDd??驅(qū)bp 21 D=151mm （ 2） 既設(shè)計液壓缸的內(nèi)徑為 150mm,根據(jù)表 選擇液壓缸的基本外徑尺寸180mm(不是最終尺寸 )，再經(jīng)過配合等條件的考慮。 機身升降機構(gòu)的計算 手臂偏重力矩的 計算 圖 手臂各部件重心位置圖 （ 1） 零件重量 G工 件 、 G爪 、 G腕 、 G臂 等。 KGG ?工件 現(xiàn)在對機械手手臂做粗略估算： G爪 和 G腕總共 =33Kg Kg?臂 G?總 G工 件 +G爪 +G腕 +G臂 = (2)計算零件的重心位置，求出重心到回轉(zhuǎn)軸線的距離 ? 。 ?工 件 =1920mm ?手 和 腕 = ?臂 = G G GG? ? ?? ??? 手 腕 手 腕工 件 工 件 臂 臂總 () 22 G G GG? ? ?? ??? 手 腕 手 腕工 件 工 件 臂 臂總= 所以，回轉(zhuǎn)半徑 ?? (3) 計算偏重力矩 MG?? 總偏 MG?? 總偏 =??= mN? 升降不自鎖條件分析計算 手臂在 G總 的作用下有向下的趨勢，而里柱導(dǎo)套有防止這種趨勢。 由力的平衡條件有 1RF = 2RF 1RF h=G總 ? 即 1RF = 2RF =Gh?總 所謂的不自鎖條件為： G總 11 2 122 RF F F F f? ? ? 即 G總 2 Gh?總 f 2hf? 取 ? 則 ? ? 當(dāng) ? = 時， ? = 因此在設(shè)計中必須考慮到立柱導(dǎo)套必須大于 手臂做升降運動的液壓缸驅(qū)動力的計算 F F F F F G? ? ? ? ?回慣 摩 密 式中 F摩 — — 摩擦阻力，參考圖 23 12F Ff?摩 取 f= G—— 零件及工件所受的總重。 （ 1） F慣的計算 GvF gt?? ?總慣 設(shè)定速度為 ? V=4 minm 。起動或制動的時間差 ? t=。G總 近似估算為。將數(shù)據(jù)帶入上面公式有： GvF gt?? ?總慣 = 2 8 6 0 .0 6 7 9 5 8 .19 .8 0 .0 2ms Ns? ?? （ 2） F摩 的計算 12 RF F f?摩 122 8 6 9 . 8 1 . 6 5 8 7 2 5 . 60 . 5 3RR G K g N K g mF F Nhm? ??? ? ? ?總 ? 12 RF F f??摩2? ? = （ 3）液壓缸在這里選擇 O 型密封，所以密封摩擦力可以通過近似估算 ?密 最后通過以上計算 當(dāng)液壓缸向上驅(qū)動時， F=6756N 當(dāng)液壓缸向下驅(qū)動時， F=6756? ?286 2? =6184N 24 八、總結(jié)和展望 我國機器人的研究和應(yīng)用起步較晚，但是隨著國內(nèi)外機器人的快速發(fā)展、社會需求的增大和技術(shù)的進步，裝配機器人得到了迅速的發(fā)展，多品種、少批量生產(chǎn)方式和為提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率的生產(chǎn)工藝需求，是推動裝配機器人發(fā)展的直接動力。 SCARA型機器人在輕型、較簡單且要求機器人價格較低的裝配作業(yè)中大顯了身手。本課題正是在這種背景下提出來的，這是一項具有重要意義的課題。本文主要完成了如下工作 : 1．進行了機器人本體的設(shè)計 機器人 應(yīng)該 具有外形美觀、體積小、重量輕、成本低、傳動原理簡單等特點，為此機器人設(shè)計成具有四自由度的結(jié)構(gòu)，由機身、大臂、小臂、腕部組成。其中第三個自由度為移動關(guān)節(jié) 。其余三個自由度均為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。 SCARA 機器人四個關(guān)節(jié)均選用價格低廉的步進電機驅(qū)動。第一、 二個關(guān)節(jié)采用了同步齒形帶的傳動結(jié)構(gòu)，充分利用了大臂的空間，結(jié)構(gòu)緊湊 。第三個關(guān)節(jié)采用了絲杠螺母傳動，絲杠本身具有自鎖功能，傳動精度較高 :第四關(guān)節(jié)采用了步進電機直接驅(qū)動。 2．進行了運動學(xué)分析 在進行完靜力學(xué)計算的情況下，運用 DH方法建立了桿件坐標(biāo)系，完成了機器人的運動學(xué)分析，包括正運動學(xué)方程的推導(dǎo)和逆運動學(xué)解的求取。 3．機器人步進電機的控制 由于機器人采用步進電機驅(qū)動。通過此實例把本文設(shè)計的 SCARA機器人機械本體、運動學(xué)分析、步進電機的控制等有機的結(jié)合在了一起。 本文針對機器人所需完成的任務(wù)，進行了三方面的研究基本符合機器人的工作要求。在以后的研究工作中，主要是進一步深入機器人結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計，使它的結(jié)構(gòu)趨于完美。 25 參考文獻 [1] 劉進長 ,辛健成 .機器人世界 [M].鄭州 :河南科學(xué)技術(shù)出版社 ,2021 [2] 諸靜 .機器人 與控制技術(shù) [M].杭州 :浙江大學(xué)出版社 ,1991 [3] 吳廣玉 ,姜復(fù)興 .機器人工程導(dǎo)論 [M].哈爾濱 :哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 ,1988 [4」 周遠清 ,張再興 .智能機器人系統(tǒng) [M].北京 :清華大學(xué)出版社 ,1989 [5] 付京孫 .機器人學(xué) [M].合肥 :中國科學(xué)技術(shù)出版社 ,1992 [6] 白民 ,劉遠江 .從 2021中國國際機器人展覽看中國機器人產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和未來[J]:機 器人技術(shù)與應(yīng)用 .2021.(1):2024 [7] 劉明保 ，呂春紅等 .機械手的組成機構(gòu)及技術(shù)指標(biāo)的確定 .河南高等專 科學(xué)校學(xué)報 ,2021.
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