六自由度機械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計案例綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u15333六自由度機械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計案例綜述 1256391.1大臂傳動機構(gòu)設(shè)計 1294401.2腰身傳動機構(gòu)設(shè)計 1148541.3手臂連桿機構(gòu)設(shè)計 2109961.4腕關(guān)節(jié)的傳動機構(gòu)設(shè)計 4大臂傳動機構(gòu)設(shè)計圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s11大臂傳動機構(gòu)設(shè)計如上圖所示,大臂與小臂之間的俯仰動作將共同確定了手腕在同一平面中的定位,其下部有透氣孔,大臂與減速機之間通過透氣孔連接,電機與減速劑在旁邊并列的裝置。腰身傳動機構(gòu)設(shè)計腰部轉(zhuǎn)動,與大臂小臂的俯仰動作共同確定了手臂在空間中的相對方位。腰部通過力矩電機來傳導(dǎo)扭矩,而腰主軸則為空心軸承,并通過鍵與力矩電機連接。這樣,通過力矩電機引導(dǎo)腰軸線的轉(zhuǎn)動,進而使腰回轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)。

手臂連桿機構(gòu)設(shè)計圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s12六自由度機械臂手臂連桿機構(gòu)的簡圖圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s13六自由度機械臂手臂連桿結(jié)構(gòu)示意圖小臂關(guān)節(jié)的傳動機構(gòu)簡圖如圖2-3所示。小臂做+130o至-90o范圍內(nèi)的俯仰運動，從而調(diào)節(jié)整個腕部的空間位置。其驅(qū)動電機裝在驅(qū)動臂座上，即大手臂的關(guān)節(jié)處，通過大臂底部的通孔，使用兩根連桿與小手臂座相連。通過連桿的動作，實現(xiàn)小手臂座的俯仰動作。底部使用平鍵連接，大臂與底桿則使用漲緊套連接。方案一：電機通過諧波減速器直接連接，帶動大小臂回轉(zhuǎn)。方案二：大臂回轉(zhuǎn)是通過電機直接帶動諧波減速器來回轉(zhuǎn)，而小臂則是通過諧波減速器減速，帶動一連桿機構(gòu)，從而帶動小臂的回轉(zhuǎn)，如圖2-9所示。這兩種方案在理論上都可行，方案一結(jié)構(gòu)簡單，適用于一般用途的機器人，而方案二結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，在剛度和強度上相對于方案一來說更為穩(wěn)定，比較適用于較大負(fù)荷的機器人。最為重要的是，在手臂結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用四桿結(jié)構(gòu)，不僅可以使手臂的重量減輕，運動平穩(wěn)，而且又能滿足較大的作業(yè)空間要求。綜上所述，選擇方案二作為本課題機器人結(jié)構(gòu)形式。大臂所受的扭矩在小臂與腕部處于水平狀態(tài)時最大，可以估算出此時的扭矩T。由于大臂回轉(zhuǎn)過程中要考慮摩擦力矩等因素，選擇諧波減速器的工況系數(shù)K=1.25，得到減速器的輸出力矩：因此，選擇XB3扁平式的諧波減速器，型號為60，輸出扭矩為480N.m，速比為80，諧波減速器的效率n=85%，得到交流伺服電機的輸出力矩為：根據(jù)松下交流伺服電機的樣本，選擇型號為：MSMA-20-Z-P-1-V，額定功率為2kw，額定轉(zhuǎn)矩為6.36N.m，最大轉(zhuǎn)矩為19.1N.m。同理可以得到此時小臂的最大轉(zhuǎn)矩：由于小臂回轉(zhuǎn)過程中要考慮摩擦力矩等因素，選擇諧波減速器的工況系數(shù)K=1.25，得到減速器的輸出力矩：因此，選擇XB3扁平式的諧波減速器，型號為120，輸出扭矩為180N.m，速比為80，諧波減速器的效率n=85%，得到交流伺服電機的輸出力矩為：根據(jù)松下交流伺服電機的樣本，選擇型號為：MHMD-08-Z-P-1-V，額定功率為750W，額定轉(zhuǎn)矩為2.4N.m，最大轉(zhuǎn)矩為7.1N.m。腕關(guān)節(jié)的傳動機構(gòu)設(shè)計圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s14手腕傳動部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖所示，采用的是三自由度手腕，也被叫做萬向型手腕，它一部分與小臂相連，隨小臂轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動