采摘机器人机器手臂设计说明书

1、摘要机器人的设计涉及诸多参数，在合理配置好这些参数之后，机器人的相关设计方案也随之被确定，本课题设计了采摘机器人机器手臂的外形及相关尺寸，还有机器人传动机构的底座，并对其性能进行了充分的论证。并介绍了在选择驱动装置以及驱动模式时对驱动电机的选型要求和原则; 内骨架设计方案被应用于手臂的设计中，手臂的重量被大大; 许多关节的设计得到了简化，采摘机器人的手臂中心被降低。本课题具有很好的推广价值，其参数研究和理论设计也可用于其他水果采摘。关键字：采摘机器人 机械手臂 基座 传动机构 AbstractHas quoted in the material in the article about rob

2、ot some parameters;Through material in some parameters， had determined the robotstructure， has designed the transmission system， the mechanical armand the base contour and the size， and have made the multianalysis toit. In design when choice drive has made the detailed quite finaldetermination to se

3、veral drive types for the motor-driven; In the armpartially uses the bone posture design， reduced the arm weight;Simplified the joint design， reduced the manipulator center ofgravity. This topic fundamental research and the actual parameterorganic synthesis， the findings also may apply to other frui

4、tspicking. Has carried on the detailed computation analysis to thetransmission system. Keywords: Picking robot Mechanical arm Transmission Foundation Electromagnetic brake目录第一章 绪论11.1 研究目的与意义11.2 相关领域国内外研究现状21.2.1 国外研究现状21.2.2 国内研究现状21.2.3 具有代表性的研究成果21.3 研究的主要内容4第二章 基本技术参数设计52.1 工作空间分析52.2 初估额定速度52.

5、3 选择驱动方式62.3.1 各种驱动方式比较62.3.2 驱动方式的选用原则72.3.3 确定驱动方式7第三章 设计方案83.1 机械手臂的结构83.2 传动机构83.2.1 手臂的传动方案83.2.2 机座的传动方案9第四章 机构综合114.1 机构型综合114.2 机构选型原则114.3 自由度选择114.4 手臂的结构型式114.5 机械手臂选型12第五章 机构设计135.1 确定参数135.2 传动机构设计145.2.1.基座传动机构145.2.2 升降机构设计155.2.3支柱与大臂间传动机构165.2.4大臂与小臂之间的传动机构185.3 轴的设计计算185.3.1轴径的计算18

6、5.3.2 轴上零件周向固定方法的选择195.4 轴的校核205.5 定位机构选择235.6 联轴器的选择24第六章 结构分析266.1小臂结构分析266.2大臂罩结构分析266.3 内立柱结构分析276.4基座总体结构分析27第七章 结论29致谢30参考文献31- I -第一章 绪论1.1 研究目的与意义 现如今，机器人技术、计算机控制技术和模拟电子技术的飞速发展，诸多领域已经应用来智能机器人 1。在对象复杂的农业生产过程中，必然会产生一些新的概念或理论，如农业机械化中的农业机器人，其巨大的发展潜力和社会效益使之越来越被重视。 在经济总量快速上升得今天，制约中国经济发展的主要产业之一就是农业

7、机械化的水平。在我国农业发展到今天这种程度，农业增长率的动力来源有%45为农业科技水平，土质，劳动人员对其的影响是远远不能及的。十六大精神报告指出未来阶段的发展目标，在5-9年的不懈奋斗中，在农业方面的技术成果转化率超过55，把农业科技成果转化率提升到了60，在农业经济的发展中科技已经成为了主要动力。但由于我国机械化水平不高，在农业生产中只占到了百分之17，而机械化在发达国家已经被基本实现。要推广和发展农业科技相关成果，提升技术在农业发展中的占有比，农业增长方式发生全面性变革，在与具有世界先进水平机械化水平的国家的差距越来越小，农业的现代化步伐被极大的加快。 农业发展的最后结果一定是精细农业，

8、资源利用率最大化，农业生产中更大程度利用农业机器人2，劳动人员付出的辛苦被大大降低，农业生产总值极大提升。与农业技术有关的科学技术极大的发展，如果我们抓住时机，迎头赶上农业发展的新潮流。 我国是一个发展中的农业大国，农业问题最终是制约社会发展的根本原因。据统计，在西红柿采摘方面，采用机械化采收方式比人工采收有诸多优点，具。表1.1 为两者在成本，采摘速度，浪费等方面的对比表。表1.1 西红柿机械化采收与人工采收对比 对比项目西红柿机械化采收西红柿人工采收采收费用采收速度采收损失原料均衡减少病害产品竞争力注：优异 ：差别很小机械化和人工方式在采摘西红柿方面的优缺点对比在表中清晰可见，只要设计方式

9、合理得当，机械化是值得被推广的。1.2国内外研究现状1.2.1 国外研究现状 表1.2世界农产品收获机器人发展情况商业化阶段样机阶段研究阶段日本橄榄、苹果、杏、樱桃、黄瓜橄榄、苹果、杏、西瓜、草莓意大利芒果、哈密瓜豆角、茄子西瓜、蘑菇法国葡萄、橄榄、苹果、甜橙加拿大蘑菇定期收获水果的攀爬机器人美国橄榄菜、橘子 在农业机器人的研究中，法国人在水果采摘机器人的研究方面走出了第一步。 在收割机器人的研究方面荷兰人走在前面，在其他农产品的研究方面确不足。 日本是世界采摘机器人的领军，已开发草莓，西瓜，句子，豆角等蔬菜收获机器人。 在美国 欧洲和以色列的研究和应用也有报道。1.2.2 国内研究现状 ，在

10、科技兴国的今天，许多国家级项目被立项，863计划中共有500多项有关于农业机器人的研究，经过许多人不懈的努力，许多科技园区和产业中心被建成。在我国农业大学开展的自动化嫁接技术研究，使我国走出了在嫁接技术发展的第一步4。1.2.3 具有代表性的研究成果在农业采摘机器人领域，具有代表性的研究成果有： 人机合作的概念被用以来，西班牙自动化研究所开发了一种名叫Agribot的采摘机器人，如图1.1所示。图1.2表示了自主型智能采摘樱桃西红柿机器人的原理图。图1.1 人机协作型采摘机器人 图1.2 樱桃西红柿采摘机器人的原理图 美国加利福尼亚西红柿机械公司推出了两台智能化番茄采摘机器人，如图1.3 所示

11、。图1.4 所示为现在被广泛应用的黄瓜采摘机器人。还有很多机器人被应用于农业生产中，另外还有葡萄采摘机器人、智能苹果采摘机器人、哈密瓜和黄瓜收获等的机器人。根据现有的研究成果，可以帮助我们在结构设计上少走弯路，尽快设计符合所需目标的产品图1.3 1t/1min的西红柿采摘机 图1.4 黄瓜采摘机器人1.3 研究的主要内容西红柿采摘机器人的采摘系统主要由机械臂、末端执行器、行走系统、视觉传感器以及计算机处理控制系统构成。本课题主要研究采摘机器人的手臂与基座及传动机构。具体的可以分述如下：l 设计机器人的基本参数：为了便于设计，首先根据一些相关理论及应用目标，包括：工作机制、额定功率、工作方向、额

12、定速度、驱动模式等；l 机器人的机构综合：根据植物生长的条件，对机器人系统进行结构及其尺寸设计，满足采摘等条件；l 手臂与机座的设计研究：通过综合测试得到其性能，并研究其参数，分析其性能第二章 基本技术参数设计2.1 工作空间分析如图2.1所示，手臂触及范围涉及两个视图。画出工作空间俯视图与工作空间正视图。图示西红柿采摘机械手是未经过型综合的机器人，作为机器人设计过程中一个很重要的方面，型综合将在第4章中进行详细的分析5。 俯视图 正视图图2.1 西红柿采摘机械手工作空间与工作环境的几何关系2.2 初估额定速度确定各参数如下：l 10s作为一个机器周期。 整个流程为：预测番茄成熟度，采摘空间范

13、围6。在权衡便利性与经济型之后;在温室范围内机器人可以自由行走；l 机械手臂的移动速度约0.8m/s；l 在农产品的采摘过程中机械手臂向前推进约0.33m；l 用于收集西红柿的容器应放在移动平台上以及机器人臂上以便于放置水果；l 能够在各种不利的条件下进行采摘，如空气含水比重大，当关照条件发生变化时，室内温度保持变化;为保证水果的质量必须限制采摘速度及加速度。2.3 选择驱动方式2.3.1 各种驱动方式比较 内容驱动方式液压驱动气压驱动电机驱动输出功率很大， 压力范围为50 140N/cm大，压力范围为48 60 N/cm，最大可达100N/cm较大 控制性能利用液体的不可压缩性，控制精度较高

14、，输出功率大，可无级调速，反应灵敏，可实现连续轨迹控制 气体压缩性大，精度低，阻尼效果差，低速不易控制，难以实现高速、高精度的连续轨迹控制控制精度高，功率较大，能精确定位，反应灵敏，可实现高速、高精度的连续轨迹控制，伺服特性好，控制系统复杂响应速度很高较高很高结构性能及体积结构适当，执行机构可标准化、模拟化，易实现直接驱动。功率/质量比大，体积小，结构紧凑，密封问题较大结构适当，执行机构可标准化、模拟化，易实现直接驱动。功率/质量比大，体积小，结构紧凑，密封问题较小伺服电动机易于标准化，结构性能好，噪声低，电动机一般需配置减速装置，除DD 电动机外，难以直接驱动，结构紧凑，无密封问题安全性防爆

15、性能较好，用液压油作传动介质，在一定条件下有火灾危险防爆性能好，高于1000kPa(10 个大气压)时应注意设备的抗压性设备自身无爆炸和火灾危险，直流有刷电动机换向时有火花，对环境的防爆性能较差环保液压系统易漏油，有污染排气时有噪声无成本液压元件成本较高成本低成本高维修及使用方便，但油液对环境温度有一定要求方便较复杂表2.3 机器人三种基本驱动系统的主要特点目前，液压，气动和电动机作为机器人的动力来源,其性能特点的比较列于表2.3中。2.3.2 驱动方式的选用原则 手臂驱动系统的选择要求有很多，其中最基本的性能要求为，完成既定的控制目标按照我们预先定义的控制方式，正常工作电压，工作环境，合理成

16、本.保证可行性和可靠性 的前提下，对机器人驱动方式做出最佳的选择。2.3.3 确定驱动方式决定采用如下驱动方案： 1.由于手结构复杂，体积小，相对于每个关节的运动位置精度不高。 因此，选择步进电机驱动器 2.因为每个关节都有其扭矩，从腕部到腰部逐渐变大，所以较大的动力必须被提供到相应关节。 因此，选择直流伺服电机选择 3.另外机械臂是开链机械结构，工件的重力和机械臂总是作用在关节，关节运动停止后需要停止切断电源 。 西红柿收获机械手的采购成本并不应太高，其工作原理并不复杂，精度要求不高。因此，在对机器人相关机械部件的设计和制造中，我们一般选择6级精度 第三章 设计方案3.1 机械手臂的结构图3

17、.1为机械手臂的机构简图。图3.1机械手臂机构简图3.2 传动机构3.2.1 手臂的传动方案西红柿采摘机械手臂关节的运动，都是由上一关节的运动来决定的。因此，西红柿采摘机械手的关节结构较一般的机械手简单一些。图3.2为西红柿采摘机械手的手臂关节的传动原理示意图，采用一级圆锥齿轮传动；图3.3为西红柿采摘机械手的手臂关节的传动原理示意图，由于承载的转矩较大，采用两级齿轮传动。图3.4是为了减轻机械臂重量而设计的内部骨架。这种设计同时也降低了安装难度，降低了成本。图3.2 关节的传动原理 图3.3 关节的传动原理 图3.4 手臂内部的骨架3.2.2 机座的传动方案图3.5.a 所示的是采用交叉滚子

18、轴承支承结构。西红柿采摘机械手臂关节的运动，都是由上一关节的运动来决定的。在大多数机器人腰座选择的支架元件时，这种轴承首选。如果普通轴承作为支撑8，腰座支撑结构根据的结构图3.5.b。 制造简单，成本低，安装调整方便，但腰部轴向尺寸过大的缺陷非常突出。图中电动机6 经减速器7、主动小齿轮8、中间齿轮9 和大齿轮10 驱动腰关节轴5，与手臂一起旋转。 因为西红柿收获机械手高度要求不是很高。 因此，配套结构很好选择的。 由齿轮驱动，带动西红柿收获机械手的腰部支撑结构被旋转。 臂螺栓固定在旋转座的顶部。 转腰腰座通过推力轴承固定在腰部，在旋转腰座上安装有深沟球轴承的下端，承载了翻转力矩臂。 最后将固

19、定座放入腰座，法兰和底座。a) b)图3.5 用于支撑的两种设计方案第四章 机构综合综合机构合成和尺寸合成是机械臂机构的非常重要的部件。不同的机械手的大小和种类决定了机械手臂的性能，方位和空间，以及机械手机构的尾部执行器是在诸多智能研究领域中非常重要的研究方向。4.1 机构型综合西红柿采摘机的机械臂综合是确定机器人手臂机构参数之前，根据操作要求确定机器人手臂的自由度，组成，关节数量和结构。4.2 机构选型原则归纳西红柿采摘机械臂的选型原则为: (1) 尽可能接近人类的思维操作方式；(2) 具有最优的工作空间；(3)具有较好的避障能力。4.3 自由度选择理论上，要想达到三维立体坐标中的任何位置需

20、要6个自由度机器人，但是由于存在一些特殊的点相对应的一些关节运动，会使机械臂自由度退化，丧失一个或几个自由度10。另外一些特殊的姿态会被应用于采摘系统中，如增加便利性和避开障碍物，超过6个冗余操纵器被用于采摘中。4.4 手臂的结构型式 图4.1 圆柱坐标型 图4.2 极坐标型 图4.3 直角坐标型 图4.4 多关节型 4.5 机械手臂选型鉴于农业生产环境的复杂性和不确定性以及西红柿采摘作业的特点，转腰腰座通过推力轴承固定在腰部，在旋转腰座上安装有深沟球轴承的下端，承载了翻转力矩臂。 最后将固定座放入腰座，法兰和底座。结合以下几种机械臂的分析，选取西红柿采摘机械臂为类型4，即7DOF 冗余度机械

21、臂，手臂具有5个自由度11。 类型1 类型2 类型3 类型4 第五章 机构设计5.1 确定参数引用资料里关于西红柿采摘机器人已优化好的运动参数其具体参数如下：确定l= 0。初步确定l=65mm，110 110， -。车高初定为450mm，垄的高度取为 300mm，西红柿果实分布与机械臂位置、小车、西红柿、垄尺寸如图5.1所示，选取l与分别为：l= 400mm ， -5/65/ 6。注：（1）西红柿（2）垄（3）机械臂移动小车（4）机械臂图5.1 机器人机械臂尺寸与西红柿之间的位置关系确定杆件3、4、5长度之和应满足：l+l+l1000mm，取= 0，= -120。综合以上分析结果12，确定西红

22、柿采摘机械臂机构参数如下：d= 300mm，d=200mm，l= 0，l= 400 mm，l= 200 mm，l= 300mm ， l=250mm ， l=65mm -5/65/6，-4595 ， -120 0， -110110。5.2 传动机构设计齿轮传动，电机驱动在本课题中采用。所以设计是确定可变齿数m Z和Z的齿轮限制。齿轮传动比作为在传动过程中重要的性能参数。它可以是小树，但齿轮的可变齿数必须是整数，因此此阶段中肯定存在误差。驱动比由系统本身所需的距离，速度和电机选择来确定.Z值和Z值在齿数上必须是整数，而且还应满足底切的工艺要求，即17-z0，17- z0经过标准化处理模数后，降低了

23、其工艺要求。5.2.1.基座传动机构根据传动求查机械手册选电动机45SY54直流伺服电机13，确定传动比为6：1 按接触强度确定中心距小轮转距T1=4.283N.m=4283N.mm=2.495mm计算中心距a: a =99.294mm 取中心距 a=100mm。在本次设计中所用齿轮均为硬齿面即HB350。估算模数m=(0.0160.0315)a=(0.0160.0315)100=1.63.15取标准模数m=2 小齿轮齿数 =14.286 齿轮分度圆直径: 齿轮齿顶圆直径： 齿轮基圆直径： 5.2.2 升降机构设计根据传动要求确定升降机构传动系统为螺纹丝杠传动。但在实际设计中，齿轮孔或轴的尺寸

24、可以作为约束，所以设计是确定可变齿轮模数和齿数m Z和Z的齿轮限制。估算升降机构的负载为F=mg=209.8N=198N。丝的行进里程程s为0到99之间的任一数据，根据采摘整体性能分析盛江行程为为02s。因此上升速度约为=0.1m/s。所以可得传动功率约为P=Fv=19.6W查表22-3-11选用标准电机55SZ01型直流伺服电机。丝杠参数外螺纹中径 0.8 F:轴向载荷（N） P螺纹副许用压强（N/mm）算出应按国家标准选取相应的公称直径d及其螺距P，值可根据螺母的形式选定：整体式取1.22.5，部分式螺母取2.53.5。在本机构中取=1.5。因此可算出3.733mm取=30mm旋合圈数n=

25、 ，取n=12，螺母高度H=1.530=45mm取H=60mm，确定螺距P=5mm，基本牙型高H=0.5P=2.5mm。校核工作压强： =0.069安全。齿轮传动参数，确定传动比为为3：1，齿轮为渐开线齿轮查机械手册确定齿顶高系数=1，齿形角=20。计算齿轮中心距：a2.32 =38.772mm取a=40mm估算模数m=(0.0160.0315)a=(0.0160.0315)40=0.641.26取标准模数m=1。因此小齿轮大齿轮齿数分别为： =20 ，=60。齿轮分度圆直径: 齿轮齿顶圆直径： 齿轮基圆直径： 5.2.3支柱与大臂间传动机构根据优化出来的函数可知，此处转动角度范围为-4595

26、 。转速约为12.5r/min，根据负载确定转距约为T=21.244N.m，根据转距查表确定电机型号为154SN01-CJ，其转速为130r/min，根据转速确定传动比为10：1，锥齿轮传动比为5：1，圆柱齿轮传动比为2：1。减速器参数：圆柱齿轮的中心距:a2.32 =33.795mm取a=35mm估算模数:m=(0.0160.0315)a=(0.0160.0315)35=0.561.102取标准模数m=1，因此小齿轮大齿轮齿数分别为： =23.333，=46.667。 取 =24 ，=48齿轮分度圆直径: mm mm齿轮齿顶圆直径： 齿轮基圆直径： mm锥齿轮部分齿轮传动比5：1，选用直齿锥

27、齿轮则=1，=0.2，=20，取=60由公式 与 可得小齿轮最小齿数=16.22，大齿轮节锥角，取=17，则=51。根据机构要求查表14确定m=1.5分度圆直径 =1.517=25.5mm，=1.585=127.5mm。5.2.4大臂与小臂之间的传动机构角度转动范围为-1200。转速约为30r/min，此处转距约为T=3.185N.m，根据上述条件确定电机型号为45SY53，其转速为90r/min，则传动比为3：1。选用直齿锥齿轮则=1，=0.2，=20，取=60由公式 与 可得小齿轮最小齿数=16.22，大齿轮节锥角，取=17，则=51。根据机构要求查表确定m=1.5分度圆直径 =1.517

28、=25.5mm，=1.551=76.5mm。5.3 轴的设计计算由于影响轴的结构因素很多，且结构形式又要随具体情况不同而异，所以轴没有标准的结构形式。在小齿轮轴的设计中。因此，从结构的观点来看，齿轮可以分为齿轮（带孔或带轴的孔或齿）的齿轮。但在实际设计中，齿轮孔或轴的尺寸可以作为约束，所以设计是确定可变齿轮模数和齿数m Z和Z的齿轮限制。齿轮传动比是重要的性能参数。设计时，必须针对不同情况进行具体分析15。但是，不论何种具体条件，轴在结构上都应满足：l 轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；l 轴上零件应便于拆装和调整；l 轴应具有良好的制造工艺性等。5.3.1轴径的计算按轴的扭转强度及刚度计

29、算轴径的公式轴的类型按扭转强度计算按扭转刚度计算实心轴空心轴说明d-轴端直径mmT-轴所传递的扭距N.mT= P-轴所传递的功率Wn-轴的工作转速r/min-许用扭转剪应力，N/mm按表6-1-3选取-许用扭转角，（）/m，按表6-1-4选取A- 系数，按表6-1-3选取B- 系数，按表6-1-4选取-空心轴的内径d与外径d之比 =注：当截面上有键槽时，应将求得的轴径增大，其增大值见表6-1-6计算基座传动轴的直径： 19.236mm，取整数d=20mm升降传动机构轴的直径： 9.383mm，取整数d=10mm支柱与大臂传动轴的直径：15.331mm，取整数d=16mm大臂与小臂传动轴的直径：

30、8.144mm，取整数d=10mm。5.3.2 轴上零件周向固定方法的选择 轴上零件周向固定的目的是为了传递转矩及防止零件与轴产生相对转动。在设计中，常采用键和过盈配合等方法来进行轴向固定。（1）键的选择要求在选择固定轴的关键部位时，在不同场合应考虑不同的键。 平键式连接，转速高，精度更高，冲击载荷快，变化不大; 楔形在圆周方向键固定，扭矩同时，也承受轴向力的方向，但中性差; 在花键功能的圆周方向固定，具有较高的承载能力。 良好的中立和导向，但成本高。（2）过盈配合的选用该方法的工作原理是使用孔尺寸公差（孔静）小于轴的尺寸和公差（轴直径）之间的摩擦力之间的传递扭矩产生的组件压力，由压力产生。

31、该方法结构简单，轴小，中性，负载大，抗冲击性能好。干扰的大小应该是扭矩大小。这里，还要考虑加工面的质量，表面精度高，粗糙度值较低。对于这些中性高要求的高振动和冲击载荷在一周内固定，可以考虑充分发挥两者结合关键优点的联系和适应性，本周应牢固固定。5.4 轴的校核首先根据轴的结构图作出轴的计算简图（图5.1）。在确定轴承的支撑点时，应从手册中查取轴承的受力位置点。在选择制动的过程中，最重要的因素是扭矩，扭矩，功率，如果一定数量的摩擦扭矩离合器的大小和有效对应的半径。事实上，速度，温度，摩擦磨损，污染会影响工作扭矩。对于61804型深沟球轴承，可以取其中心点。因此作为简支梁的轴的支撑跨距为L1+L2

32、=56.5mm51.5mm108mm。根据轴的计算简图作出弯距图和扭矩图。轴承反力计算支柱与基座之间传递的力为：则两轴承的支反力为：图5.1 轴的载荷分析图制矩由于轴承只承受径向力，所以只有水平面上有弯距。水平面弯距图（图5.1）截面b：垂直面弯距图垂直面不受力，故垂直面弯距为0。制扭矩由力矩电机所传递的最大扭矩可知又根据，查手册得和，故，其中为考虑弯曲应力与扭剪应力的循环特性不同而引入的应力修正系数。由于轴的弯曲应力几乎是对称循环变化的，而轴的扭剪应力则不然，故引入系数；由于此转矩是脉动变化的，以满足不同工况下载荷的需求，故取，和分别为对称循环变应力和脉动循环变应力时轴的许用弯曲应力，单位为

33、。制量矩对于截面b：对于截面a和I、II：分算截面a和b的直两截面虽有键槽的削弱，但结构所确定的直径分别达到10mm和20mm。所以，强度足够。丝杠强度校核截面上的弯矩为：查表得抗截面系数许用切应力丝杠的最大工作应力：故安全。图5.2 丝杠所受剪力弯矩图图中所示最大剪切力为196N，最大弯矩为9.8N.m5.5 定位机构选择制动器的选择应该根据使用要求与工作条件确定16，选择时一般应考虑以下几点：合理的制动转矩考虑安装现场空间大小，当安装地点有足够的空间，你可以用外锁刹车，空间有限的地方，你可以使用内蹄式，带式。本机构选用的是电机驱动，本身的空间影响。因此，我们选择电磁制动器。它很小，能够连接

34、、切断、移位、扭转，高频率操作，移动定位等具体方法：在选择制动的过程中，最重要的因素是扭矩，扭矩，功率，如果一定数量的摩擦扭矩离合器的大小和有效 17 对应的半径。事实上，速度，温度，摩擦磨损，污染会影响工作扭矩。在设计过程中，计算扭矩是工作载荷的惯性和运动载荷的惯性之和，用T表示计算扭矩，可用下式求出:式中 Wr旋转组件的重量kgK旋转组件的回转半径mN回转转数rpmS工作安全系数W直线运动组件的重量kgV 线性速度R变旋转运动为直线运动皮带轮的半径mg 9.8m/st 机器启动所需时间st电磁离合器吸合时间s在实际工作中，很多设备的精确载荷难以计算，一般是根据输入动力确定所需扭矩。T= 式

35、中P 输入功率S 工作安全系数N 回转转数rpm从上式中看出，对扭矩影响最大的是安装离合器轴的回转转数。所以，在一定动力下，较高的速度对应低的扭矩。因此，在设计中尽可能将离合器装在传动链中转速高的位置，这通常要求制动器和电机同轴。在本设计中两个制动器都是与电机同轴的。制动器的损坏往往是因不正确使用和保养造成的。大多是变速箱中油不清洁，含有导电介质如碎屑。由于电磁吸力把变速箱中所有导电颗粒吸入到制动器摩擦片中，这些硬质点不能使摩擦片紧密结合，且划伤其表面，而使摩擦片损坏。为此，装配后要仔细清洗机件，试用8h后，再次更换干净润滑油。由于在本系统中运转频繁因此应每月更换一次润滑油。5.6 联轴器的选

36、择联轴器是机械传动中常用的不见。他主要用来连接轴与轴（或连接轴与其他回转零件），以传递运动与转距；有时也可用作安全装置。绝大多数联轴器均已标准化或规格化（见机械手册）。一般机械设计者的任务是选用，而不是设计。下面介绍选用联轴器的基本步骤。（1） 选择联轴器的类型根据传动负载的大小，轴速度，连接精度等部件，参考各种联轴器的特点，选择合适的联轴器类型，具体选择时我们可以考虑以下几点：所需传递的转距大小和性质以及对缓冲减振功能的要求。1） 联轴器的工作转速高低和引起的离心力的大小。2） 两轴相对位移的大小和方向。3） 联轴器的可靠性和工作环境。4） 联轴器的制造、安装、维护和成本。（2） 计算联轴器

37、的计算转距由于机器启动时的动载荷和运转中可能出现的过载现象，所以应当按轴上的最大转距作为计算转距。计算转距按下式计算：式中T为公称转距，单位为N.m，K为工作情况系数，起值可查相关表查得。（3） 确定联轴器的型号 根据计算转距及所选的联轴器的类型，按照的条件由联轴器标准中选定该联轴器型号。上式中的为该型号联轴器的许用转距。（4） 校核最大转速 被联结轴的转速n不应超过所选联轴器允许的最高转速（5） 协调轴孔直径（6） 在大多数情况下，适用于每种类型的每一种联轴器的直径都有一围。轴的直径最大或最小，一系列合适的尺寸或直径，以及两轴接直径应在此范围内。 一般来说，两轴直径。 轴端的形状可以不同，例

38、如驱动轴端圆柱体的轴线，从动轴的锥形端。规定部件相应的安装精度。 根绝所选联轴器允许轴的相对位移偏差，规定部件相应的安装精度。通常标准中只给出单项位移偏差的允许值。如果有多项位移偏差村，则必须根据联轴器的尺寸大小计算出相互影响的关系，以此作为规定部件安装精度的依据。（7） 进行必要的校核 如有必要，应对联轴器的主要传动零件进行强度校核。使用有非金属弹性元件的联轴器时还应注意联轴器所在部位的工作温度不要超过该弹性元件材料允许的最高温度。 根据联轴器的选择原理，刚性联轴器联轴器选型设计，联轴器结构简单，制造容易，径向尺寸小，非常适合机器人节省空间。 本实用新型用于低速，轻负载，反向和反向频繁，需要

39、两个中间，平滑，无冲击负载，在系统中，由于工作要求，正反转动频繁，而且考虑到成本等综合因素我们选用套筒联轴器。第六章 结构分析6.1小臂结构分析 图6.1 小臂骨架1.末端执行器连接位置 2.电机安装位置 3.大臂与小臂连接关节图6.1所示为小臂的骨架结构。铝合金材料的结构强度符合要求，重量大大降低，机械臂更灵活，快速到达指定位置。该方法结构简单，轴小，中性，负载大，抗冲击性能好。干扰的大小应该是扭矩大小。这里，还要考虑加工面的质量，表面精度高，粗糙度值较低。在1端安装执行机构的末端，拱线结构及其空间可以更好的使用18，电机（2）不占用空间，3与臂接头占据空间。 而孔可以使大臂和小臂更紧凑。6

40、.2大臂罩结构分析图6.2大臂罩如图6.2所示为大臂外罩。铝合金被作为首选材质，三角形结构有利于提升稳定性，手臂能够承受的里被扩大，手臂能够到达更远的位置。6.3 内立柱结构分析图6.3基座内力柱示意图如图6.3所示，柱体内部为空心结构，能够作为驱动大臂和小臂的动力轴，在轴的顶端钻一个放置落幕的孔，向力被作用于轴，柱内力在粗糙下，精细结构更适合于力。 柱底部的轴承力也应承受轴向力。6.4基座总体结构分析图6.4 基座及升降机构图1. 二级变速齿轮结构 2.电磁制动器 3.大臂关节罩 4.升降结构 5.轴承 6.防尘罩 7.电机外壳如图6.4所示，1是一个或两个齿轮结构，允许手臂旋转，而速度改变

41、，大臂可以以相对适当的速度运行！ 2用于电磁制动，可使机械臂停止运转，电机臂位于所需位置，但不仅尺寸小，关节空间小，缓冲，切断功能。3，用于臂关节连接机构当圆形设计使手臂更方便时，同时在轨道槽中，振动臂大大减小，从而提高机器的精度，大大提高了拣选速度。机制4，是提升机构，提升机构，使机器采摘西红柿长，位置相对较高，并且还拿起更长的时间，更多的蔬菜，如黄瓜是5深沟球轴承，这是主轴向力，径向力相对较小，所以选择深沟球轴承机构6是防尘罩，机构防止7向下托盘中的过程中上升，从而影响机器的运行。 7在此设计中延长，可以减少长时间机械臂螺旋提升机构的应力，并可减少惯性矩，电机安装空间更大，对电机冷却有很大的帮助。 第七章 结论本文主要得到以下研究结论：(1)确定手臂机器人初步设计方案，完成其相关参数配置和图纸绘制(2)在原有机构基础上加上了升降机构，使采摘空间更加广阔，采摘类型增加，定位系统的运用使机械手臂能更加精确的到达指定位置。(3)内骨架式设计应用在采摘机器人手臂中，机身构成材料的重量被大大减低。重心被提高了不少，其灵敏性也达到了要求。(4)驱动方式采用采用电机驱动，齿轮传动，如果使转动和升降速度加快，使控制更加简单。(5)基座的精简结构不仅可以达到机器运转要求，同时还减轻了重量，使电机的负载见效，节