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机械手设计_机械手腰座结构的设计

发表时间:2015-12-26
机械手设计_机械手腰座结构的设计
进行了机械手的总体设计后,就要针对机械手的腰部、手臂、手腕、末端执行器 等各个部分进行详细设计。
 
2.2.1  机械手腰座结构的设计要求 
   
工业机器人腰座,就是圆柱坐标机器人,球坐标机器人及关节型机器人的回转基座。它是机器人的第一个回转关节,机器人的运动部分全部安装在腰座上,它承受了机器人的全部重量
 
。在设计机器人腰座结构时,要注意以下设计原则:
 
(1) 
腰座要有足够大的安装基面,以保证机器人在工作时整体安装的稳定性。
 
(2) 
腰座要承受机器人全部的重量和载荷,因此,机器人的基座和腰部轴及轴承的结构要有足够大的强度和刚度,以保证其承载能力。
 
(3) 
机器人的腰座是机器人的第一个回转关节,它对机器人末端的运动精度影响最大,因此,在设计时要特别注意腰部轴系及传动链的精度与刚度的保证。
 
(4) 
腰部的回转运动要有相应的驱动装置,它包括驱动器(电动、液压及气动)及减速器。驱动装置一般都带有速度与位置传感器,以及制动器。
 
(5) 
腰部结构要便于安装、调整。腰部与机器人手臂的联结要有可靠的定位基准面,以保证各关节的相互位置精度。要设有调整机构,用来调整腰部轴承间隙及减速器的传动间隙。
 
(6) 
为了减轻机器人运动部分的惯量,提高机器人的控制精度,一般腰部回转运动部分的壳体是由比重较小的铝合金材料制成,而不运动的基座是用铸铁或铸钢材料制成。
2.2.2  设计具体采用方案 
腰座回转的驱动形式要么是电机通过减速机构来实现,要么是通过摆动液压缸或液压马达来实现,目前的趋势是用前者。因为电动方式控制的精度能够很高,而且结构紧凑,不用设计另外的液压系统及其辅助元件。考虑到腰座是机器人的第一个回转关节,对机械手的最终精度影响大,故采用电机驱动来实现腰部的回转运动
[5]
。一般电机都不能直接驱动,考虑到转速以及扭矩的具体要求,采用大传动比的齿轮传动系统进行减速和扭矩的放大。因为齿轮传动存在着齿侧间隙,影响传动精度,故采用一级齿轮传动,采用大的传动比(大于
100
),同时为了减小机械手的整体结构,齿轮采用高强度、高硬度的材料,高精度加工制造,尽量减小因齿轮传动造成的误差。腰座具体结构如图
2-3
所示:

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