关于一种基于scara机器人机械结构设计

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1、!"#"$%&’()"*"+,机器人技术一种基于!"#$#机器人机械结构设计许果!王峻峰!何岭松（华中科技大学机械学院，湖北武汉"#$$%"）摘要&针对!"#$#机器人在生产教学中的广泛应用，设计了一个结构简单、传动精度高、操作方便的可以实现用多种控制方式（%"的远程控制，单片机的控制，开关量的控制等）控制的!"#$#型机器人。关键词&!"#$#机器人；机械臂；同步齿形带中图分类号&%%&’文献标识码&#文章编号&&""!’!(((’!""#("$’""()’"(()*+,-./0!123*132)4)/.5

2、-671+)!"#$#$68619:;36<=#>;?3-@7)-5

3、

4、*;+5的&’()(机器人#&机械臂结构的设计$’%%!"#$#机器人机械臂的主要性能参数及计算#"!总体结构!"!&’()(机器人机械臂的基本性能参数本机械臂的设计根据应用的要求把机构的可靠性和根据本机器人的应用要求!其主要的设计参数要求结构简单作为设计的第一位考虑*从方案的确定!总体的如下&设计!元器件的选用方面都遵循了以上的原则!确保了机’*(抓重&!"+,械臂可靠正常的工作!同时具备良好的经济性和可维护性*’-(自由度&"根据上述设计的原则!本机械臂采用了"关节的机’.(运动参数&械结构!即"自由度机

5、器人*具体包括底座,大臂"小臂"大臂&!/$"’回转角度(!角速度!.$"01腕部*第一"第二和第四关节直接采用步进减速电机做传小臂&!2$"’回转角度(!角速度!*3"01动设备’转动自由度()第三关节采用同步带传动的方式手腕回转&!*4$"’回转角度(!角速度!2$"01’升降移动自由度(*机械臂机构的外形如图**手腕升降&*$$55’升降距离(!线速度!$6$*501#"#传动方案的选择$"%!"#主要参数计算根据机械臂的设计原则及要求!我们初步选择了两’*(第三关节采用同步齿形带传动!其参数计算如下&

6、种传动方案*设计功率$8%$8$6.-:’查表取%#*62$-%)’%(方案*799$!&’#$6-:)皮带的线速度为$6$*501!皮带负载为-$;(第一"二"四自由度选择减速步进电机传动!它精度同步带的尺寸参数可根据设计功率和带轮转速及行高!传动比高!效率高!噪音小!震动小!传动部分的零部程而定*件都是标准件!容易购买!安装方便*’-(步进电机的选型计算第三个升降自由度选择同步带传动*它传动精度高!机械臂的每个关节都是步进减速电机驱动的’如图*结构紧凑!传动比恒定!传动功率大!效率高!但安装要求所示(*现

7、以第三个自由度的电机为例说明电机选择的方法*比较高!而且负载能力有限*启动转矩(#-)!"*’#$6-;+5’角速度!836.<01-!转’&(方案-动惯量)8%64$*$=%-!负载质量*8-+,!同步带及负第二自由度采用二级同步齿形带传动!但是安装要+,+5载的线加速度+,36.$$6$**501-求高!结构也较复杂*>考虑阻力等因素选择的步进减速电机的启动转矩为第三自由度选择步进减速电机直接驱动丝杠螺母传$6-;+5$-’安全系数(#$6";+5*所以电机的启动转矩应动!把旋转运动转变为直线运动!传动精

8、度高!而且丝杠机械工程师!""#年第$期!"机器人技术!"#"$%&’()"*"+,具有自锁的功能!但是速度不宜太高"而且相对同步齿形带来说重量比较重"需要电机的输出转矩更大"加工要求比较高#其它自由度和方案!一样#以上两个方案从传动上来看都是可以实现的#方案!在结构上是最简单的"所以比较容易实现!方案"结构较复杂"加工和安装都比较困难#方案!用的标准件比较多"零部件比较少"所以容易加工和购买#综合