喷漆机器人设计小臂系统设计+文献综述(7)
时间:2017-03-12 09:29 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
平衡系统设计的途径主要有三种：质量平衡、弹簧力平衡、可控力平衡[21] 。 （1）.质量平衡法——臂杆质量平衡的原理是合理地分布臂杆质量，使臂杆 重心尽可能落在支点上，必要时甚至采用在适当位置配置平衡质量(即配重)的方 法，使臂杆的重心落在支点上。这种方法虽然会使臂杆的总质量有所增加，但由 于重力悬臂力矩减小，使总的驱动扭矩、扭矩间的耦合和非线性程度有所降低。 在关节型机器人的应用中，由于小臂杆质量对驱动扭矩的不利影响更大，因而在 小臂杆上使用平衡技术更为普遍；对于大臂臂杆，主要使用弹簧力或其他可控力， 如气、液、电力等进行平衡。 （2）. 弹簧平衡法——弹簧平衡一般可以使用长弹簧。分析表明，在关节 模型中，只要采用合适刚度和长度的弹簧平衡系统，可以全部平衡关节模型重力 项。实际应用时由于许多因素的作用，所制造弹簧的刚度很难完全满足要求的条 件，此时，可通过适当改变弹簧的长度和刚度加以修正。 （3） . 气动和液压平衡法——气动和液压平衡的原理和弹簧平衡的原理很相 似，但前者在两个方面有显著优点，即平衡缸中的压力是恒定的，不会随臂杆的 位置变化而变化；同时平衡缸的压力很容易得到调节和控制，有利于提高整个机 器人的动态性能，因此应用较广泛。这种平衡技术的缺点是需要动力源和储能器， 因而系统比较复杂，结构比较庞大，不像弹簧平衡或质量平衡那么简单；而且设 计时如果采用这种方案，需考虑动力源一旦中断时(如手臂会因自重下滑等)的防 范措施，以免发生事故。 综合比较以上三种平衡方法，最终确定选择弹簧平衡法作为所设计喷漆机器 人的平衡方式。 本科毕业设计说明书（论文） 第10页 共34页 2.5 喷漆机器人总体方案确定 综合考虑以上各方面内容， 确定机器人采取关节型坐标形式，步进电机驱动， 间接传动形式传动，弹簧平衡法平衡。各部分具体方案分别在后续设计中进行计 算和讨论。 喷漆机器人各部件位置安排有两种总体设计方案： 第一种方案：腕部的两台驱动电机安装在大臂体中下部，小臂平衡弹簧斜拉 至大臂体中上部，小臂驱动电机安装于大臂中部伸出的背板上，大臂平衡弹簧从 大臂中下部斜拉至随机身一起旋转的搁板上，大臂驱动电机也铰接在在搁板伸出 的支架上，如图2-5所示。 图2-5 喷漆机器人总体方案一示意图 第二种方案：腕部两台驱动电机安装在大臂体中部，基准位置时，小臂平衡 弹簧直拉至大臂中下部伸出的支架上，小臂驱动电机铰接在大臂伸出的支架上， 大臂平衡弹簧从大臂中部斜拉至可随机身一起旋转的搁板上，大臂驱动电机与大 臂平衡弹簧分别置于大臂体前后两侧，铰接在隔板伸出的支架上，如图 2-6所示。 图2-6 喷漆机器人总体方案二示意图 对比两种方案，虽然第一种方案结构紧凑，简单明了，但斜拉小臂平衡弹簧 会引入平衡力之外的力，增加大小臂联接轴的负担；腕部驱动电机安装在小臂体 一端也会增加小臂结构的质量和转动惯量，导致电机的驱动负担增大。第二种方 案中，虽然腕部传动环节的传动距离被拉长，但更有利于机身稳定，大臂上的各 部分结构布置也更合理。因此，决定采用第二种方案。 (责任编辑：qin) |