带机械臂的全方位轮式机器人设计+CAD图纸(10)
青 铜 0.22
钢 0.3
胶 木 0.34
钢 纸 0.32
树 脂 0.28
硬橡胶 0.25
石 板 0.26
从表3.1可以看出铝合金与不同材料的静摩擦系数趋近于0.3，所以取被抓物体和末端执行器手指之间的静摩擦系数 ，则：
（3-1） 螺纹增力比
（3-2）
式中 ——当量摩擦角， = ；
——螺纹升角， =
带入数据,得 , 得
（3-3）
选用齿轮传动比 n=1:1，忽略齿轮传动摩擦及轴承滚动摩擦力矩，根据上述计算，我们选择了 28BYG250C-SAFSM-L007 型步进电机，它的保持转矩为 90 ，满足设计要求。
3.2机械手臂杆件的设计
本文采用铝合金材料设计成薄壁件，一方面保证机械臂的刚度，另一方面可减小机械臂的重量，减小对对基座关节电机的载荷，并且提高了机械臂的动态响应。
3.2.1腕部结构设计
手腕部件设置于手部和臂部之间，它的作用主要是在臂部运动的基础上进一步改变或调整手部在空间的位置，以扩大机械手的动作范围，并使机械手变的更灵巧，适应性更强。
本文设计的手腕结构是回转结构，它可在空间内 旋转，进而扩大机械手的工作范围。腕部采用伺服电机驱动，通过电机伸出轴和末端执行器连接，借助轴承来达到力矩的传递。通过轴承座将力传到壳体上，使电机轴只能传递力矩而不受其它力的作用。其结构如图3.5所示。
1.末端执行器 2.手腕连接件 3.轴承 4.轴承座 5.电机6.壳体 7.杆件A
图3.5 腕部结构图
3.2.2臂部结构设计
手臂部分是机械手的主要部件。它的作用是支承腕部和手部，并带动它们做空间运动。臂部运动的目的是把手部送到空间运动范围内的任意一点。如果改变手部的姿态（方位），则用腕部的自由度加以实现。
臂部设计的基本要求：
（1）承载能力大、刚度好、自重轻
臂部通常即受弯曲（而且不是一个方向的弯曲），也受扭转，应选用抗弯和抗扭刚度较高的截面形状。所以臂部做成空心的，这可以减轻自重，也提高了刚性，其内部可以布置各种机构，这样就是结构紧凑、外型整齐。
（2）臂部运动速度要高，惯性要小
在一般情况下，手臂的移动要求匀速运动，但在手臂的启动和终止瞬间，运动是变化的，为了减少冲击，要求启动时间的加速度和终止前减速度不能太大，否则引起冲击和震动。
（3）臂动作应灵活。
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