六自由度三维扫描仪机械臂设计说明书一、原理说明1。1 工作要求1)根据扫描仪设计手臂支架，安装接口；2)手臂支架能360度旋转，悬挂于天花板；3)设计扫描高度2M，扫描包络直径不小于600mm；81928

4)手臂能自动定位空间位置。

1。2 工作原理

通过多自由度关节臂机构的驱动，完成人体扫描时的升降、旋转和平移运 动。并通过控制策略，来实现关节臂的螺旋运动，使扫面过程顺利完成。

二、工艺分析

该机械臂要求动作灵活，自由度为6个，结构紧凑，用于支撑三维扫描仪。机械臂的工艺性体现在关节臂的加工工序是否精简，材料强度是否达到，所花成本是否最少等。鉴于该机械臂要与操作者皮肤直接接触，综合考虑，该机械臂采用聚碳酸酯材料，基座采用铝合金。

三、机构方案设计

3。1 整体结构

3。2机构方案设计说明

3。2。1关节臂

如图3-1示关节臂具有6自由度，包络面可保证扫描顺利完成。由于副臂Ｉ与主臂成近90度角，因此主臂旋转可包络人体圆柱面；副臂IV可旋转，保证人物整体扫描；

3。2。2 数据采集

由于采用关节臂方式扫描成像，解决了数据采集线缠绕问题。将数据线延墙体布置延长至数据采集PC上即可。

3。2。3关节臂使用说明

采用关节臂方式，占地面积较小。关节臂倒置安装在天花板上，不使用时可向上收拢。占用空间也比较小。扫描时按照被测对象身高、体重将关节臂调整至固定位置，通过控制按钮操作扫描成像过程。如图3-2所示。关节臂可根据被测物体大小调整扫描距离，如图3-3论文网

3。3 主体尺寸确定

设计要求扫描高度2M，扫描包络直径不小于600mm，则关节臂的伸长总长L为:

L≥mm=2022。37mm ；

取伸长总长L为2200mm。

由于关节臂倒置安装在天花板上，不使用时可向上收拢，占用空间较小。考虑到一般室内高度为3。5米，所以，设计机械臂向上收拢时距离天花板1650mm，总宽为1200mm。关节臂组装前，各零件均为零散件，以便于运输搬运。机械臂整体采用复合材料，总重25Kg。

图3-2 扫描示例

图3-3 扫描示例2

3。4 机构传动方案

3。4。1 主臂Ⅰ回转360°

伺服电机放在基座中，轴通过双键连接与臂Ⅰ相连，直接驱动。

3。4。2 副臂Ⅱ翻转俯仰

3。4。3 副臂Ⅲ翻转俯仰

3。4。4 副臂Ⅳ回转360°

3。4。5 腕关节Ⅴ翻转

3。4。6 末端执行回转360°

四、

四、机械臂各部分设计及计算

4。1 驱动系统的选择

设计机械臂时需要根据机械臂的工作用途要求、性能规范、控制功能、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。下表4-1是常见驱动系统特性的对比。

表4-1 驱动系统特性

驱动类型 功率 快速响应 结构性能 安全 控制能力 安装要求 维护要求

液压驱动系统 不受限制 很高 结构合适，执行机构可做成独立结构，易于标准化，容易实现直接驱动。液压密封问题十分重要。 防爆性能较好，传动介质为液压油，在一定条件下有火灾危险。