基于ug四自由度機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-資料下載頁
2025-06-27 19:20本頁面
【正文】 最后簡(jiǎn)單介紹了驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與控制機(jī)構(gòu)。第三章 四自由度機(jī)器人整體及部件設(shè)計(jì) 四自由度機(jī)器人性能要求 四自由度機(jī)器人性能要求結(jié)構(gòu)形式串聯(lián)關(guān)節(jié)式負(fù)載能力2Kg重復(fù)定位精度177。運(yùn)動(dòng)范圍300176。120176。120176。360176。每軸最大運(yùn)動(dòng)速度腰轉(zhuǎn)45176。/S大臂45176。/S小臂30176。/S腕擺60176。/S最大展開半徑530mm高度957mm本體重量操作方式示教再現(xiàn)/編程供電電源單相220V、50Hz 電機(jī)的選擇在要求輸出力矩和負(fù)載較小的情況下，電機(jī)的選用一般有:電動(dòng)伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)兩種。[13]結(jié)合本設(shè)計(jì)的性能要求及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)決定選用步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)是一種吧電脈沖信號(hào)變換成直線位移的執(zhí)行元件，本設(shè)計(jì)機(jī)器人是用來搬運(yùn)中小零件的，所以選步進(jìn)電機(jī)符合要求。在根據(jù)參考文獻(xiàn)[14]，混合式步進(jìn)電機(jī)是一種兼有反應(yīng)式和永磁式兩種步進(jìn)電機(jī)有點(diǎn)的新型電動(dòng)機(jī)。五相及三相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)因其分辨率小，精度高、低頻無振蕩、高頻力矩大而廣泛用于各類機(jī)床、切割機(jī)、輕工、包裝、醫(yī)療器械、機(jī)器人及電腦繡花機(jī)等自動(dòng)控制設(shè)備中。因此，選用混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，系列代號(hào)BYG。 負(fù)載功率的估算電動(dòng)機(jī)負(fù)載功率是根據(jù)具體生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載及效率計(jì)算的，它可以從機(jī)械手冊(cè)中查出。（1）底座處電機(jī)負(fù)載功率已知，腰轉(zhuǎn) 450/S=4503600/160 r/min = r/min負(fù)載功率 [15] PL=G?u??ηc kw ()式中：PL —腰部負(fù)載功率，kw；G—傳動(dòng)件重量，N（根據(jù)任務(wù)書及電機(jī)的初選確定）；u—傳動(dòng)摩擦系數(shù)；V—移動(dòng)速度，m/s； ηc —傳動(dòng)機(jī)構(gòu)效率。G=mg(其中已知m≤85kg；g=)=85 N=833 Nu—查參考資料[11]得u=；ηc—查參考資料[15]得ηc=；V—已知角度450/s，初步確定機(jī)器人的底座腰部直徑為150mm，則 V=4503600π150103 m/s = m/s；所以將以上各值帶入式 PL=G?u??ηc kw = 833?? ? kw = kw= w 步進(jìn)電機(jī)額定功率的計(jì)算 預(yù)選電機(jī)的額定負(fù)載功率基本原則是:連續(xù)工作方式下，要求Pe≥PL,本設(shè)計(jì)是從發(fā)熱溫升負(fù)度考慮的，不必校核電動(dòng)機(jī)的溫升，只需校核過載能力[15]。根據(jù)參考資料[16]，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速 ne=60?fZR?N r/min ()式中：f—脈沖頻率，Hz或P/s，本設(shè)計(jì)電壓220V，頻率f=50Hz； N—轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距的運(yùn)行拍數(shù)，本設(shè)計(jì)選用BYG型步進(jìn)電機(jī)，三相三拍時(shí)，N=m（相數(shù)）；三相六拍時(shí)N=2m；ZR —轉(zhuǎn)子齒數(shù)，本設(shè)計(jì)選用BYG型步進(jìn)電機(jī)，ZR=8；根據(jù)參考資料[13]步進(jìn)電機(jī)的額定功率 Pe=Te?ωe1000 kw () 式中：Pe—電機(jī)額定功率；Te—電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 N?m； ωe—電動(dòng)機(jī)角速度 rad/s，ωe= ne；底座電機(jī)選擇根據(jù)參考資料[17]，初選機(jī)器人底座處的步進(jìn)電機(jī)為 57BYG4501型。則根據(jù)提供的參數(shù)可知:Te=?m；N=2m=22=4；將N=4帶入公式 ne =6050/84 r/min = r/min將ne = r/min帶入公式 Pe=因Pe= wPL= w，所以所選電機(jī) 57BYG4501型能夠勝任本設(shè)計(jì)要求。手腕處電機(jī)選擇手腕處負(fù)載，根據(jù)設(shè)計(jì)要求 PL39。=F?vη103 kw[15] ()式中： PL39。—手腕處負(fù)載功率； F—額定提升的重量 N； v —額定提升速度 m/s； η—手腕處傳動(dòng)效率；F根據(jù)設(shè)計(jì)要求得 F=2 N= N；v 根據(jù)設(shè)計(jì)要求v=ω=600/s=6003600/160 rad/min=10 rad/min，或者v=ω=600/s=6003600?π?d m/s=6003600103 m/s= m/s，（其中d= 這將在后邊具體算出）；η 根據(jù)參考文獻(xiàn)[18]得η=；將F、v、η的值帶入公式 PL39。=（）/ kw=103 kw (39。得 PL39。=104 kw，這里我選用公式 )。所以，手腕處負(fù)載較小，經(jīng)計(jì)算選用35BYG4501型步進(jìn)電機(jī)。其轉(zhuǎn)速和功率如下計(jì)算: ωe= ne = 60?fZR?N = 60?50824 r/min= r/min Pe= Teωe1000 = kw =103 kw大臂與腰部旋轉(zhuǎn)體處電機(jī)選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求，此處所承受的最大負(fù)載大致為G=mg=（1285+2）=。運(yùn)動(dòng)速度為450/S=4503600/160 r/min = r/min，大臂伸展半徑為303mm，所以大臂速度可變換為V =π230360 m/s=。PL=G?u??ηc kw= kw==37w 根據(jù)參考資料[17]選擇步進(jìn)電機(jī)57BYG4501，Pe=Te?ωe1000 kw= = kw= w w37w，根據(jù)參考資料[17]大臂與旋轉(zhuǎn)體處電機(jī)選擇57BYG4501型步進(jìn)電機(jī)。小臂與大臂聯(lián)接處電機(jī)選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求，此處所承受的最大載荷為G=mg=（1485+2）=。運(yùn)動(dòng)速度為300/S=3003600/160 r/min =5 r/min，所以小臂速度可變換為V =5r/min = 5π2 m/s=。 PL=G?u??ηc kw= kw==根據(jù)參考資料[17]選擇步進(jìn)電機(jī)42BYG4503，Pe=19
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