工業機器人的設計過程

楊經保

這幾天有點忙,過兩天我會盡快再發貼子的.

楊經保

剛才看到我之前發布的<  六軸機器人,應用于焊接領域 >的話題,各位大俠可以先看一下,到時我將以此圖做為實例來講述機器人的設計全過程,希望各位大俠多提意見,共同探討!

liang2039

我們都在期待著，希望能早點！

楊經保

下面我給出的機器人的簡圖，可能大家在很多書上都有見到過，只不過有少許變化而已，沒有什么不同的地方。
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當我們把機械運動簡圖畫好后，一般的情況下是先對簡圖進行分析；雖然簡圖不能全部反映機械結構的組成，但是它卻表現出了要設計的物體的總體輪廓。
那么對于我們這個機器人的簡圖，我們從哪里著手分析才合理呢？
首先，我們看一下設計任務書的內容。從任務書中知道，六個軸中有三個軸是做旋轉運動的，其余作擺角運動。
; [( \0 k/ T: Z2 b結合任務書，我們看一下簡圖，是不是第1軸、第4軸和第六軸是做轉動的，也就是說我們要檢查一下我們所畫的簡圖是不是與任務書中的要求相符合，符合了也就代表我們的設計思路與要求（客戶要求）相同，可以進行下一步工作，如果不同，就得重新畫簡圖。
從簡圖知道，機器人的手臂伸縮范圍較大；如果把手臂全部伸直，而且我們假設地把它們看成同一鋼體，這樣就形成一端固定的懸臂梁。
應用力學知識體系中的有關梁的分析我們知道，要搞清懸臂梁的變形量，首先要知道梁的重量和截面慣量。
由簡圖知道，由于有多個關節連接，要知道截面形狀和慣量不太容易，只有把所有的機構都設計完成后才會知道想求的參數。
+ T" z5 l9 }8 o2 l  q6 h( Z) i由簡圖看出，第二軸擔負著手臂的上下運動，而且手臂又比較長，在運動的過程中必然存在著慣性沖量，也就是說，當大臂的運動速度很慢時，慣性就很小；如果速度加快，慣性就加大，這個慣性沖量是與速度有著線性關系；怎樣保持一定的速度，又不讓慣性隨著變化呢？大家都知道，增加阻尼，可有效消除這種關系。這樣，大家就可以理解簡圖上兩個彈簧的用意了。
即然是這樣，那我們就從手腕開始設計。也說是大家所說的從上到下的設計方法。

楊經保

圖片顯示出來呀

楊經保

昨天發貼時圖片顯示不出來,今天傳上來.

合金鋼

我畢業設計就是機械手 液壓控制的

機械模具社

頂起來，，我對機器人設計很感興趣。。。謝謝

楊經保

設計手腕要考慮哪些問題呢？可以知道的是有一把焊槍，焊槍的重量不是很重，同時要有夾持焊槍的手爪。也就是說手腕在轉動時的負載是不大的，選擇驅動功率不大的元件就行了。
要讓手腕在360度范圍內轉動，而且后面緊跟著又有一個上下擺動的關節；手腕又是在機器人手臂的最前端，當然總體質量不能太重。用什么樣的機構最好呢？下面我們考慮幾個方案：
2 u! u6 {: \, A! y" V1．        如簡圖所示，采用行星齒輪傳動。電機驅動太陽輪，行星輪繞太陽輪轉動，內齒輪經行星輪減速與太陽輪反向運動，電機與太陽輪同軸安裝。
2．        多級齒輪減速傳，電機安裝于手腕一側。
3．        擺線針輪減速傳動，電機與偏心軸同軸安裝。
4．        蝸輪蝸桿減速傳動，電機有兩種安裝方式；一種與輸出軸成90度安裝，另一種與輸出軸同軸線反向錯位安裝。
   如上所述，還有很多種方式方法，到底選哪一種最好呢？這樣我們就要做比較了。從上面的方案里看，第2種方法是不行的；第4種方法如果采用，手腕的結構就會很大，不利于機器人在運動時做精密定位。這樣我們去除了兩種方法，我們再比較一下第1種和第3種方法；
1 X1 P1 C  N0 q# W0 @; V         行星齒輪傳動，傳動比大，結構復雜，齒輪副配合有間隙，不能自鎖。如果采用就得提高齒輪精度，由于是精密傳動，齒輪材料也不能按常規齒輪選用材料，加工工藝相對常規齒輪相復雜的多。
2 f/ m/ ^$ X' U. Y7 W- b         擺線針輪傳動，傳動比大，結構復雜，傳動間隙小，可以自鎖。如果采用，手腕的尺寸不會太小，并且零件加工困難，精度不易保證。
         比較各方面后，決定采用行星齒輪傳動機械結構。行星齒輪在傳動的過程中有裝配間隙和機械磨損所造成的間隙；要消除這些機械間隙首先就要讓齒輪副的配合間隙要小，齒輪材料經熱處理后表面要耐磨，因此行星齒輪副的設計計算不能按常規行星齒輪的設計方法去計算。機器人的手腕是很靈活的關節，而且是要做正反兩個方向的回轉。怎么樣安裝電機是一個問題；行星齒輪傳動機構與手腕俯仰關節連接是一個問題。
2 W7 b9 r$ a5 s$ e1 P% [2 k+ o) S   還有，手腕的運動速可能是非等速的；怎么樣去控制電機？又怎么樣去采集反饋信號？發出的控制信號到執行單元的過程中有沒外部干擾？它來自哪里？
2 I4 p1 h0 ~! u5 y再有，就是手腕在運動過程中的精度；手腕在空間做相對運動，怎樣去實現運動精度？影響運動精度的因素有哪些？
在設計手腕這前一定要搞清楚影響手腕的各方面的因素及內容，問題得到解答后再真正開始手腕的設計。

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