工业机器人结构设计.pdf

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1、第25卷第6期2012年11月机电产品开发与钏新Development&InnovationofMachinery＆ElectricalProductsVOI．25，NO．6Nov．，2012文章编号：1002—6673(2012)06—013—03工业机器人结构设计朱同波，蔡凡，刘伟(闽南理工学院，福建泉州362700)摘要：在了解工业机器人在国内外现状的基础上．根据工业机器人内部结构和5-．作原理，对机器人腕部进行结构设计。为工业上机器人的设计提供理论参考、设计参考和数据参考，为工业设计者提供设计理论和设计实践的参考。关键词：机器人；结构设计；专用轴承；动力布置中图分类号：TB47，TP2

2、42文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1002-6673．2012．06．005IndustrialRobotStructureDesignZHUTong-Bo．CAIFan，LIUWei(MinnanUniversityofScienceandTechnology，QuanzhouFujian362700，China)Abstract：Intheindustrialrobotinunderstandingsituationathomeandabroad，andonthebasisofindustrialrobotaccordingtOinternalstructureand

3、workingprincipleoftherobotwriststructuredesign．OnthedesignoftherobotforindustrytOprovidetheoreticalreference，designreferencedataforreference，andindustrialdesignerswithdesigntheoryanddesignpracticereference．Keywords：robot；structuredesign；specialbearing；powerarrangement0引言机器人是最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值高，应用范

4、围广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用。从20世纪下半叶起，世界机器人产业一直保持着稳步增长的良好势头。根据发达国家产业发展与升级的历程和工业机器人产业化发展趋势，到2015年中国机器人市场的容量约达十几万台套。1工业机器人的基本工作原理工业机器人是一种生产装备，其基本功能是提供作业所须的运动和动力．其基本工作原理是通过操作机上各运动构件的运动．自动地实现手部作业的动作功能及技术要求。因此在基本功能及基本工作原理上，工业机器人与机床有相同之处：二者的末端执行器都有位置变化要求，而且都是通过坐标运动来实现末端执行器的位置变化要求。当然机器人

5、也有其独特的要求，是按关节形式运动为主，同时机器人的灵活性要求很高，其刚度、精度要求相对较低。收稿日期：2012—10一09作者简介：朱同波(1986-)，男，教师。研究方向：机械设计制造；蔡凡(1986一)，女，教师。研究方向：电子通信工程。2工业机器人结构系统2．1工业机器人构造从功能角度分析可将机器人分解成四个部分：操作机、末端执行器、传感系统、控制器。操作机：是由机座、手臂和手腕、传动机构、驱动系统等组成．其功能是使手腕具有某种工作空间，并调整手腕使末端执行器实现作业任务要求的动作。末端执行器：也叫工业机器人的手部，它是安装在工业机器人手腕上直接抓握工件或执行作业的部件。感器系统：是指

6、要机器人与人一样有效的完成工作。必须对外界状况进行判断的感觉功能。与机器人控制最紧密相关的是触觉。视觉适合于检测对象是否存在，检测其大概的位置、姿势等状态。相比之下，触觉协助视觉．能够检测出对象更细微的状态。控制器：机器人控制系统是机器人的大脑，是决定机器人功能和性能的主要因素。主要是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。具有编程简单、软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点。在机器人中采用的控制系统有：点位的和轮廓的；同步的和异步的；数字的和模拟的。可根据机器人的技术与经济要求及工艺任务的特点来选择控制系统的具体方案。13·开发与创新

7、·2．2主要结构尺寸根据AII—V6L型工业机器人的主要参数进行设计。主要结构尺寸如图I所示。机器人的工作范围见图2。一【：i．亨0甾≯●直暑】636—k一l一图1主要结构尺寸圈2工作范围3腕部设计在设计中为减轻机器人本体的重量选用铸铝材料。3．1手腕结构的确定手腕是联接手臂和末端执行器的部件，其功能是在手臂和机座实现了末端执行器在作业空间的三个位置坐标(自由度)的基础上，再由手腕来实现末端执行器