| jackaroo |
2007-07-17 12:15 |
工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)方法
1. 操作機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)原則 MpY/G%3
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（1）最小運(yùn)動(dòng)慣量原則 RJ}%pA4I
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由于操作機(jī)運(yùn)動(dòng)部件多，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)經(jīng)常改變，必然產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)，采用最小運(yùn)動(dòng)慣量原則，可增加操作機(jī)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，提高操作機(jī)動(dòng)力學(xué)特性。為此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意在滿足強(qiáng)度和剛度的前提下，盡量減小運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量，并注意運(yùn)動(dòng)部件對(duì)轉(zhuǎn)軸的質(zhì)心配置。 a |}v?z\
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（2）尺度規(guī)劃優(yōu)化原則 WAq)1gwN
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當(dāng)設(shè)計(jì)要求滿足一定工作空間要求時(shí)，通過尺度優(yōu)化以選定最小的臂桿尺寸，這將有利于操作機(jī)剛度的提高，使運(yùn)動(dòng)慣量進(jìn)一步降低。 VT ikLuH
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（3）高強(qiáng)度材料選用原則 %u=b_4K"j
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由于操作機(jī)從手腕、小臂、大臂到機(jī)座是依次作為負(fù)載起作用的，選用高強(qiáng)度材料以減輕零部件的質(zhì)量是十分必要的。 m8}c(GwcP
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（4）剛度設(shè)計(jì)的原則 .)(5F45W g
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操作機(jī)設(shè)計(jì)中，剛度是比強(qiáng)度更重要的問題，要使剛度最大，必須恰當(dāng)?shù)剡x擇桿件剖面形狀和尺寸，提高支承剛度和接觸剛度，合理地安排作用在臂桿上的力和力矩，盡量減少桿件的彎曲變形。 MS5X#B
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（5）可靠性原則 V2B@Lq"9`
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機(jī)器人操作機(jī)因機(jī)構(gòu)復(fù)雜、環(huán)節(jié)較多，可靠性問題顯得尤為重要。一般來說，元器件的可靠性應(yīng)高于部件的可靠性，而部件的可靠性應(yīng)高于整機(jī)的可靠性。可以通過概率設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)出可靠度滿足要求的零件或結(jié)構(gòu)，也可以通過系統(tǒng)可靠性綜合方法評(píng)定操作機(jī)系統(tǒng)的可靠性。 hl} iw_e
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（6）工藝性原則 C>NLZM T
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機(jī)器人操作機(jī)是一種高精度、高集成度的自動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)，良好的加工和裝配工藝性是設(shè)計(jì)時(shí)要體現(xiàn)的重要原則之一。僅有合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而無良好的工藝性，必然導(dǎo)致操作機(jī)性能的降低和成本的提高。 \u4`6EYF ?
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2．操作機(jī)的設(shè)計(jì)方法和步驟 uKA-<nM._c
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（1）確定工作對(duì)象和工作任務(wù) 開始設(shè)計(jì)操作機(jī)之前，首先要確定工作對(duì)象、工作任務(wù)。 e^=b#!}-5:
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1）焊接任務(wù)：如果工作對(duì)象是一輛汽車或是一個(gè)復(fù)雜曲面的物體，工作任務(wù)是對(duì)其進(jìn)行弧焊或點(diǎn)焊，則要求機(jī)器人的制造精度很高，弧焊任務(wù)對(duì)機(jī)器人的軌跡精度和位姿精度及速度穩(wěn)定性有很高的要求，點(diǎn)焊任務(wù)對(duì)機(jī)器人的位姿精度有很高的要求，兩種任務(wù)都要求機(jī)器人具備擺弧的功能，同時(shí)要能在狹小的空間內(nèi)自由地運(yùn)動(dòng)，具備防碰撞功能，故機(jī)器人的自由度至少為六個(gè)。 62.)fCQ^
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2）噴漆任務(wù)：如果工作對(duì)象是一輛汽車或是一個(gè)復(fù)雜曲面的物體，工作任務(wù)是噴涂汽車的內(nèi)部和車門或是復(fù)雜曲面物體的表面，則要求機(jī)器人手腕要靈活，能夠在狹小的空間內(nèi)自由地運(yùn)動(dòng)，具備防碰撞功能；要求機(jī)器人能夠在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)連續(xù)穩(wěn)定可靠地工作；同時(shí)要求機(jī)器人具備光滑的流線型外表面，漆、氣管線最好能從其橫臂和手腕內(nèi)部通過，使機(jī)器人外表不易積漆積灰，不會(huì)污染已噴好的工作對(duì)象，且漆、氣管線也不易損壞；因噴漆機(jī)器人是在易燃易爆的工作環(huán)境中工作，故要具備防爆的功能。同時(shí)對(duì)機(jī)器人的軌跡精度和位姿精度及速度穩(wěn)定性也有較高的要求。機(jī)器人的自由度至少應(yīng)為六個(gè)。 \Gl>$5n p
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3）搬運(yùn)任務(wù)：如果工作對(duì)象比較笨重，工作任務(wù)是定點(diǎn)搬運(yùn)，定位精度要求高，則對(duì)機(jī)器人的承載能力和定位精度有高的要求。如果工作對(duì)象比較輕巧，工作任務(wù)也是定點(diǎn)搬運(yùn)，但要求輕拿輕放，且定位精度要求高，則對(duì)機(jī)器人的速度穩(wěn)定和定位精度有高的要求。 V$Zl]f$S
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4）裝配任務(wù)：對(duì)機(jī)器人的速度穩(wěn)定密和位姿精度有很高的要求。 MA1y@
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有些機(jī)器人能完成多種工作任務(wù)，如MOTOMAN－SKI20系列機(jī)器人，既可以用于搬運(yùn)也可以用于點(diǎn)焊，具有快速、精巧、強(qiáng)有力和安全性高的特點(diǎn)；另一種MOTOMAN－SK6／SK16系列機(jī)器人，可以完成弧焊、搬運(yùn)、涂膠、噴釉和裝配多種任務(wù)，具有高速、精巧和可靠性高的特點(diǎn)。 E"< -To
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設(shè)計(jì)新型機(jī)器人時(shí)，要充分考慮以上諸多因素，并應(yīng)多參考國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的先進(jìn)機(jī)型，參考其設(shè)計(jì)參數(shù)，經(jīng)過反復(fù)研究和比較，確定出所要機(jī)械部分的特點(diǎn)，定出設(shè)計(jì)方案。 9P1!<6mN\
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下面以一臺(tái)六自由度交流伺服通用機(jī)器人為例講一下設(shè)計(jì)過程，如圖所示。 Mni@@W
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（2）確定設(shè)計(jì)要求 \yhj
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