【《某六自由度电焊喷涂机器人的总体布局与动力参数分析案例》2500字】

某六自由度电焊喷涂机器人的总体布局与动力参数分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u10542某六自由度电焊喷涂机器人的总体布局与动力参数分析案例 19641.1整体功能设计 1118211.2机器人的结构组成 223391.3设计参数 239991.4自由度设计 210891.5选定电机 3254811.5.1Ⅵ轴电机的选用 3199311.5.2Ⅴ轴电机的选用 4305481.5.3Ⅳ轴电机的选用 5324621.5.4Ⅲ轴电机的选用 5258821.5.5Ⅱ轴电机的选用 6252741.5.6Ⅰ轴电机的选用 792831.6小结 91.1整体功能设计现在市场上面的工业机器人大多数都是只能实现简单单一的功能,在工作过程中,需要多个不同功能的机器人合作工作,轮流实现不同功能,工作效率非常低,并且因为要使用多个机器人,成本也非常高。本作品设计的机器人主要在以下两个方面创新改进:1.采用六轴机器人的设计,在结构上使用六个关节的结构,自由度上有六个自由度,大大扩展了工作空间,最近距离可以加工基座处的位置,最长距离可以加工到机械臂关节全部伸展到180°的地方,完全满足正常工作需求。1.该机器人腕部可以更换不同功能的机械手,可以实现多种功能:1.夹持功能,夹持机械手可以实现夹持工作,将工件移动到电焊工作台;1.电焊功能,电焊机械手可以实现电焊工作,将固定好的工件进行焊接,可以灵活的完成各个焊接点的焊接;3.喷涂机械手可以实现喷涂工作,在焊接后对工件进行喷涂,完成所有工序。在一台机器人可以实现夹持,焊接,喷涂三种功能,大大提高了工作效率,缩短了生成时间,降低了生产成本。1.2机器人的结构组成图2-SEQ图\*ARABIC1机器人的总体结构在图2-1可以看到，机器人一般包括5部分构成，具体有腰部、大臂和小臂、腕部以及手部。本文设计需求为6自由度机器人。1.3设计参数(1)自由度:六个自由度(2)臂转:180º(3)臂上下运动:500mm(4)臂伸长(收缩):500mm(5)手部转动:±180º(6)驱动方式:直流伺服电机(7)重量:机械本体2100kg,控制柜500kg(8)安装环境:+5℃~40℃;20%~90%RH1.4自由度设计图2-2自由度设计以上图示机器人手臂参照了人体手臂来设计。前三个关节都是回转关节，主要由腰部、大臂、小臂构成，腰部和大臂构成了肩关节，大臂和小臂构成了肘关节，能够与人体的胳膊一致，进行回转运动和俯仰摆动，大臂进行回转运动，小臂进行俯仰摆动，可知机器人具备6个自由度。其突出功能表现为能够进行运行的空间较大，运动灵敏，适用性好，能够较好活动到接近机座底部的空间中。1.5选定电机因为采取了六轴六电机的结构，因此所有的轴皆要基于电机进行驱动，电机型号如图13，于执行末端（机器人腕部）开始求解：1.5.1Ⅵ轴电机的选用由预实现的功能开始，包括检测、喷涂与焊接，当手部质量低于等于5kg时，需要依照最大质量求解，手部质量是5kg，中心与腕部末端的法兰盘空间范围有L等于30mm，获取腕部转动所需要对应力矩是：为让电机转矩能够运行，采取比负载转矩高0.3~0.5倍，因此有从图2-3能够看出，采取BPY80M1-4型四极变频调速三相异步电动机，相关参数具体有：表2-SEQ表\*ARABIC1轴Ⅵ电机相关参数表型号功率kW额定电流A额定转矩N·m额定转速r/min效率%重量kgBPY80M1-40.551.65138571.0151.5.2Ⅴ轴电机的选用初始条件为腕部重量是10kg，手部重量分配了5kg，总共质量为15kg，手部同腕部摆动轴心空间范围L大概是280mm，求解手腕摆动所对应转矩为：电机受到齿轮、腕部中心轴和锥齿轮以及轴承传输进行控制手腕上下摆动，假定电机转矩对应，齿轮传动比对应为i=1.6，而，其中：为让电机转矩能够运行，采取比负载转矩高0.3~0.5倍，因此从图2-3能够看出，基于卧龙电气公司生产的BPY132S-4型电动机，其中该电机具有四极变频调速三相异步特性，该款电机部分参数具体如下所示：表2-SEQ表\*ARABIC2轴Ⅴ电机相关参数型号功率kw额定电流A额定转矩N·m额定转速r/min效率%重量kgBPY132S-45.511.852143585.7651.5.3Ⅳ轴电机的选用Ⅳ轴结构中，电机驱动小臂中心轴的转动，促使手腕转动，在转轴上提供转矩的部件为腕部与手部，最大空间范围是手部重心到转轴的三维坐标长度，工作空间上限范围L大概是1760mm。求解小臂转动的驱动转矩：电机受到齿轮、小臂长中心轴与轴承传递进而控制手腕上下摆动，此时电机转矩是，齿轮对应的传动比是i=4.8，而，其中：为实现电机转矩正常工作，采取比负载转矩高0.3~0.5倍，因此有：从图2-3能够看到，基于卧龙电气公司生产的BPY160M-4型电动机，具有四极变频调速三相异步相关特性，其具体相应参数如下：表2-SEQ表\*ARABIC3轴Ⅳ电机相应参数型号功率kw额定电流A额定转矩N·m额定转速r/min效率%重量kgBPY160M-41122105145288.41181.5.4Ⅲ轴电机的选用小臂、腕部与手部处于运行状态时，都处于大臂与小臂周围连接处摆动，求解有效摆动质量是70kg，摆动重心至转轴的空间范围L大概是600mm。求解小臂摆动转矩:电机传动一般通过两个轴承，大臂中心轴然后让小臂进行摆动，此时对应电机转矩是，齿轮啮合对应传动比为i=21，而，其中：为满足电机转矩正常运作需求，采取比负载转矩高0.3~0.5倍，故而有从图2-3能够看到，基于卧龙电气公司生产的BPY132S-4型电动机，具有四极变频调速三相异步特性，其对应参数从下可知：表2-SEQ表\*ARABIC4轴Ⅲ电机相关参数型号功率kw额定电流A额定转矩N·m额定转速r/min效率%重量kgBPY132S-45.511.852143585.7651.5.5Ⅱ轴电机的选用当手部、腕部、小臂与大臂处于运行状态时，在大臂与腰部周围连接处摆动。按照SolidWorks求解能够正常摆动质量是168kg，摆动重心至转轴的三维空间范围L大概是1600mm。求解小臂摆动转矩:电机传动一般通过轴承和联轴器共同驱动，此时电机转矩是，齿轮啮合对应传动比是i=21，而，其中：为让电机转矩能够正常运行，采取比负载转矩高0.3~0.5倍，因此有从图2-3可以知道，采用卧龙电气公司生产制造的BPY180M-4型电动机，该电机具有四极变频调速三相异步特性，其对应参数如下：表2-SEQ表\*ARABIC5轴Ⅱ电机相关参数型号功率kw额定电流A额定转矩N·m额定转速r/min效率%重量kgBPY180M-418.522178146290.01641.5.6Ⅰ轴电机的选用机体处于运行状态时，在腰部中心轴周围转动，按照SolidWorks求解有效转动质量大概是200kg，摆动重心至转轴的空间范围L大概是900mm。求解计算机体转动转矩:电机一般通过蜗轮蜗杆传动，此时电机转矩是，蜗轮啮合对应传动比是i=20，而，其中：为让电机转矩能够正常运行，采取比负载转矩高0.3~0.5倍，因此有从图2-3能够看到，采用卧龙电气公司生产的BPY160L-4型电动机，该电机具有四极变频调速三相异步特性，其具体参数如下所示：表2-SEQ表\*ARABIC6轴Ⅰ电机相关参数型号功率kw额定电流A额定转矩N·m额定转速r/min效率%重量kgBPY160L-41530143145289.4132图2-3电动机参数1.6小