3)由于机械臂的外部电缆大部分将接入放置在基座中的编码器中，应合理布置好空间以及电缆固定的问题。

4)主臂回转作为第一个自由度安排，要有合适的驱动方式及传动装置。在此基础上主臂的结构应该要便于操作维护人员安装和调整。

5)为了提高机械臂的控制精度，应通过减少机械臂的重量来减少其运动部分的惯性力。机械臂应采用较轻的材料，本设计采用复合材料。

3。1。1。2 机械臂手臂结构设计原则

1)根据机械臂的受力情况，应合理选择轮廓尺寸以及截面形状。力求整体结构紧凑，外形整齐。

2)机械臂手臂部分运动较多，为了精确定位，采用轻质材料来提高工作平稳性。

3)传动系统要相对简短，不需要多级变速，直接驱动更能提高传动精度和效率。

4)各驱动装置、传动件、传感器应布置合理紧凑，操作维护要方便。

5)如有未知的危险情况发生，应在设计时有针对性的应急措施。

3。1。1。3 机械臂腕部结构设计注意事项

1)手腕是连接末端执行器和手臂的部件，它的主要作用是被用来调整或改变三维扫描仪的方位，一般需要3个自由度[7]。

2)手腕应满足起动和传送过程中所需的输出力矩，使得机械臂能正常工作。

3)手腕的结构应简单、紧凑、轻巧、避免干涉、传动灵活，可将腕部结构的驱动装置安排在小臂上。

  3。1。2 驱动方式的选择文献综述

设计机械臂时需要根据机械臂的工作用途要求、性能需求、控制策略、设备维护的复杂程度、运行功耗和性价比等方面综合考虑来选择驱动系统[8]。

查阅相关机械臂设计资料，对于本文，采用电机驱动。本文采用伺服电机驱动而非常规的步进电机，它有着低惯量和高起动力矩等优点。另外电机驱动直接将电能转化，不需要进行额外的能量转化。噪声也相对其它方式低，控制起来灵活性高，使用方便。

通过计算基座旋转电机的功率如何估算确定的过程，举一反三，其它驱动电机的选择也能够随之确定。

要让主臂I在基座电机的驱动下绕基座圆周360度旋转。那么使主臂I的回转的驱动力矩应该等于它运动时所产生的惯性力矩与基座和主臂间摩擦产生的摩擦力矩之和。即    （3-1）

惯性力矩的计算

其中，为主臂I相对基座回转轴的转动惯量。主臂I产生的角速度差用来表示。被用来表示基座电机启动后所需的反映时间。为将整个机械臂的重心作为质点对主臂I回转中心的而产生的转动惯量。除基座外各臂对回转中心的转动惯量用来表示。

其中，为主臂I回转半径（机械臂重心到相应回转中心的距离），为主臂带动整体机械臂的重量。

由于扫描时包络面为圆柱体，因此可以将机械臂在计算转动惯量时当做圆柱体来计算，则

在这次基座电机的计算中，初定启动角度，方便计算；启动角速度差则可通过启动角度得出；假设启动时间并不是十分迅速，取。根据机械臂的总体结构方案，可以估算出。由于主臂的底部半径为170mm,整个机械臂最大可伸长至2200mm，机械臂估重25kg。则

各支撑处摩擦力矩粗略估算为

所以，通过计算得出基座驱动回转所需的输出功率为：

 在式（3-10）中，负载转矩用字母表示；基座轴的回转速度用来表示；为额定功率；在传递转矩的过程中肯定会有损耗，一般传递效率用η表示。

设，因为，电机总效率设定为，则来;自]优Y尔E论L文W网www.youerw.com +QQ752018766-

取安全系数K=1。5，则额定功率P=300W。