【導(dǎo)讀】遠程操控等優(yōu)點，從而被廣泛運用于汽車、醫(yī)藥等行業(yè)。但目前的庫卡機器人絕大多數(shù)是地面固。定式安裝，空間位置受到限制，無法滿足位置變更的需求。為擴大庫卡機器人的工作范圍，提高其工作效率，增大它的使用領(lǐng)域。本論文試著設(shè)計一種。移動和升降的功能。讓庫卡機器人能實現(xiàn)一臺機器多個區(qū)域使用，減少企業(yè)資金投入、解決大型。零件移動困難的問題、提升庫卡機器人的工作高度及范圍。該移動升降平臺主要包括：移動底盤、旋轉(zhuǎn)車身、升降支柱以及外伸變位機構(gòu)。

　　

【正文】 9）機器人變位： 支腿油缸、轉(zhuǎn)向油缸、前進液壓馬達、轉(zhuǎn)向液壓馬達無動作； 變位油缸伸出或縮回。 10） 平臺 上升與下降 ： ◆ 上升： 支腿油缸、變位油缸、轉(zhuǎn)向油缸、前進液壓馬達、轉(zhuǎn)向液壓馬達； 主油缸伸出。 ◆ 下降： 支腿油缸、變位油缸、轉(zhuǎn)向油缸、前進液壓馬達、轉(zhuǎn)向液壓馬達； 主油缸 卸壓 。 ： 1）支腿油缸： 要求 支腿油缸在 無 動作時需保持壓力，特別是在車身支起時，保壓效果 需 良好。 當(dāng)車身基于庫卡機器人的移動升降平臺 液壓傳動部分設(shè)計 共 37 頁 第 6 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 放下或是在前進后退的狀態(tài)下，支腿油缸中卸除多余的壓力，通過背壓閥保留一部分壓力，使得車身的重量能夠分布在大小輪上。 2）主油缸； 要求主油缸能在任意位置上停留，且當(dāng)油缸進油口卸去壓時主油缸不能下降。 3）轉(zhuǎn)向油缸 ： 要求當(dāng) 油缸位于中間位置或油缸行程末端時，油缸不能受外力推動以保證方向的穩(wěn)定性。 4） 變位油缸： 要求機器人在完成旋轉(zhuǎn)、甩臂等動作時，機器人不能因為慣性而改變位置，所以變位油缸需油缸鎖緊裝置。 5） 前進液壓馬達： 要求馬達在進出油口無壓力信號時不能轉(zhuǎn)動 ； 當(dāng)油口壓力卸去時要留有車身緩沖的余地，防止車身前沖，造成事故。 6）轉(zhuǎn)向液壓馬達： 要求轉(zhuǎn)向動作在 180176。至 180176。之間，不得超過旋轉(zhuǎn)范圍，以損壞管路、接頭等。馬達的啟動與停止要求加速度不能過大，防止沖擊。 ： 1） 當(dāng)升降桿沒有放下時，前進液壓馬達不得動作，防止重心升高，在遇到前沖或是地面不平整時，平臺重心移出四輪之外，造成翻車事故。 2） 當(dāng)前進液壓馬達運動時，四個轉(zhuǎn)向油缸不得同時伸出或縮回，防止突然制動造成前沖損害機械部件，甚至 引發(fā)人身安全事故。 3） 在前進液壓馬達運動時，四個支腿油缸可以相互動作，以便調(diào)節(jié)車身水平位置。 4) 在直線運動時，四個前進液壓馬達要求轉(zhuǎn)速相同，在轉(zhuǎn)向時，因為存在內(nèi)外輪差，故要求位于轉(zhuǎn)向半徑大的前進液壓馬達的轉(zhuǎn)速大于轉(zhuǎn)向半徑小的 液壓馬達的轉(zhuǎn)速。 5） 對于變位油缸與轉(zhuǎn)向液壓馬達沒有嚴(yán)格要求，只是要注意在前進液壓馬達轉(zhuǎn)速較大時，兩者不應(yīng)有動作。 與速度 要求 1）支腿油缸 ： 動作 10 s 2）主油缸 ： 快動作 30 s 慢動作 180 s 3) 轉(zhuǎn)向油缸 ： 向內(nèi) 5 s 向外 5 s 4) 前進液壓馬達 ： 由主機最大速度決定 5) 轉(zhuǎn)向液壓馬達 ： 由車身旋轉(zhuǎn)周期決定 基于庫卡機器人的移動升降平臺 液壓傳動部分設(shè)計 共 39 頁 第 7 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 6）變位油缸 ： 20 s ： 1）主機總質(zhì)量： 5000KG 2）主機要求最大前進速度 ： 5m/s 3）主機最大升起高度 ： 3 m 4）主機 的牽引力大約： 4000N 5）支腿油缸的行程： 150mm 6）主油缸的行程 : 2700mm 7）轉(zhuǎn)向油缸總行程： 70 mm 8）變位油缸行程 ： 900mm 9） 車身旋轉(zhuǎn)最小周期： 30 s 10）車身轉(zhuǎn)向減速器減速比： 30 11）主機大輪直徑 550mm 12） 主機小輪直徑 350mm 13) 大輪減速器減速比： 14）庫卡機器人自重： 1300KG 15）庫卡機器人最大負重： 90KG 16） 升降導(dǎo)桿運動阻力與自重合計： 1200N 17） 變位托盤與導(dǎo)軌的摩擦阻 力 ： 500N 18）大輪與小輪的輪輪心距： 800mm 19) 車輪轉(zhuǎn)向所需最小力 ： 20xx0N 20）平臺自轉(zhuǎn)所需客服的扭矩為 :1000N ?m ： 該升降平臺要求運行平穩(wěn)，特別是不能有較大的震動，防止對庫卡機器人中精密的電路等造成干擾。而對于平臺本身的傳動精度卻沒有過大的要求，因為在平臺運動的過程中造成的誤差和大，即不容易掌控，也很難對其空間位置進行準(zhǔn)確定位，所以只有當(dāng)平臺停止移動時，通過平臺上的位置傳感器對上位機 傳輸信號，已獲得庫卡機器人的空間坐標(biāo)，使得庫卡機器人準(zhǔn)確工作。當(dāng)然，平臺自身的移動途徑很多，比如通過操控臺人工控制、簡單的路徑編制等等。 基于庫卡機器人的移動升降平臺 液壓傳動部分設(shè)計 共 37 頁 第 8 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 3章 系統(tǒng)負載分析和負載圖的編制 ： 圖 31 平臺輪子外形 圖 支腿水平時 要求：車身的重量大致平均分配到前后兩個大小輪上，通過分析得出 受力圖 32,33: 圖 32 支腿油缸受力分析詳 圖 圖 33 支腿油缸受力分析 圖 此時，支腿油缸呈現(xiàn)水平狀態(tài)。已知： α1 = 45176。 L1=800mm L2=650mm α4 為直角。 由勾股定理得 ： ??4 = √ ??12? ??32 L3=(Rr)/2 → L4=793mm 再由余弦定理得： ??4 = √(??12+ ??32 ? 2 ??1 ??3 cosα2 支腿油缸 基于庫卡機器人的移動升降平臺 液壓傳動部分設(shè)計 共 39 頁 第 9 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 得： cosα2 = 即 ??2為 176。 由 ??1 +??2 + ??3 = 180176。 得 ??3 = 176。 且 CE 段長度為 530mm 由受力分析簡化圖得： ??1 cosα3 ??2 cosα5 = ??1 ??1 cosα5 → F1 = 13175N 負載 分析： 支腿 完全支起時，車身的全部重量將加載在前面的小輪上，通過分析得出 受力圖 34： 圖 34 支腿油缸受力分析 圖 此時活塞位于油缸行程末端， CE 的長度 = 530 + 150 / 2 = 605mm 通過余弦定理得 ： cosα3 = ??3 ≈ 176。 并得： ??2 cosα3 ??2 ????????5 = ??1 ??1 cosα5 → ??2 = 41630N ??1 = ??/4 支腿完全翹起狀態(tài) 負載 分析： 支腿完全翹起時，車身的重量全部加載 大輪上，支腿油缸受到的力只來自于支腿本身的重量，通過分析得出 受力圖 35： (這里假設(shè)四個輪子的中質(zhì)量為 1500Kg) 圖 35 支腿油缸受力分析 圖 此時，活塞位于油缸行程的起始，所以 CE 長度 = 530 – 150 / 2 = 455mm 再由 受力平衡 得： ??3 cosα3 ??2 cosα5 = ?????? 4? ??1 cosα5 → ??3 = 5670N 總 負載 分析 ： 忽略支腿油缸動作時的慣性等影響，并設(shè)液壓缸的機械效率為 ηm = ,則液壓缸在動作時基于庫卡機器人的移動升降平臺 液壓傳動部分設(shè)計 共 37 頁 第 10 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 的幾個負載如下： 1）水平狀態(tài)： ?? = ??1 / = 13800N 2) 支起狀態(tài)： ?? = ??2/ = 43800N 3) 翹起狀態(tài)： ?? = ??3/ = 5970N 負載圖： 圖 36 支腿油缸負載變化分析 圖 油缸的負載分析： 1）摩擦阻力： 因為機器人是安裝于托盤之上，托盤與軌道之間的摩擦方式為滾動摩擦，摩擦阻力較小。根據(jù)給出的阻力 Ff = 500N 2）慣性力： 慣性力主要是由于換向閥突然換向，改變油路流通方向。使得負載在極短的時間內(nèi)改變運動方向。在這里對運動方向的改變時間沒有特別的要求 假設(shè)在 1s 內(nèi)啟動與停止 ， 于由慣性沖擊多余的流量也會通過溢流閥溢出。 ???? = ?? ?? = 1500 x / 1 = 900 N 3）重力： 因油缸水平安裝，故不受托盤的重力影響 FG = 0 N 4) 總負載 與速度圖 ： 我們假設(shè)油缸的機械效率為 ???? = ,則液壓缸在動作時的幾個負載如下 圖 37： ： ?? = （ ???? + ????） / = 1473N ： ?? = ????/ = 526N ： ?? = （ ???? ? ????） / = ?421N 圖 37 變位油缸負載變化分析 圖 基于庫卡機器人的移動升降平臺 液壓傳動部分設(shè)計 共 39 頁 第 11 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ： 1）上升： 上升時導(dǎo)向伸縮桿的摩擦力成為主力 ,如圖 38 所示 ： ??托 = 5000 N ??機 = 13900 N f = 200 N 圖 38 主油缸受力分析 圖 ?? 1 = ??托 + ??機 +?? → ??1 = 19100N 2) 中停： 中停時無摩擦阻力，如圖 39 所示 ： ??2 = ??托 + ??機 → ??1 = 18900N 圖 39 主油缸受力分析 圖 3）下降： 下降時導(dǎo)向伸縮桿的摩擦力成為支持力 ，如圖 310 所示 ： ??3 = ??托 + ?? 機 –?? → ??1 = 18700N 4）受力負載圖： 圖 310 主油缸受力分析 圖 圖 311 主油缸外負載