(3)电机驱动:首先电动机品种众多,可以提供多种范围内的传动力矩,为工业机器人设计提供了多种选择。用于工业机器人的电机的种类从一开始的步进电机驱动,到后来的直流伺服电机驱动。现在迅速发展广泛使用中的是交流伺服驱动单元。这些种类的电机可以直接驱动操作机构,也可以通过比如减速器等的减速装置后再驱动,并且使用电机驱动的机械结构比较紧凑、简单。
综上所述,可以看出这三类驱动方式各有各的优缺点,但通常为了使机械结构比较紧凑,对工业机器人的驱动方式的选择有这些要求:驱动单元的质量要尽可能的轻,同时输出功率要高,效率要高,且能够进行频繁地进行起动、制动,还能正、反转切换,操作和文护要方便等等。根据毕业设计任务书要求,所设计的机器人传动结构应当较为简单但是紧凑,同时体积小,拥有较大的减速比,腕部负荷能达到20kg以上,工作环境比较开放。
因此,经过综合考虑,本次毕业设计选择用交流伺服电动机驱动的方式,方便实现精密控制。其中经过各种比较,最终选择博美特BONMET系列伺服电机。这是因为此系列电机不仅输出转矩大,而且同时相对于相同输出转矩的普通电机,博美特BONMET系列伺服电机体积小,质量轻。这样的电机会使装配更加紧凑。同时减速装置选择采用谐波减速器,不仅能够实现较大的减速比,而且谐波减速器体积小,使结构更加紧凑。
选择正确恰当的工业机器人结构材料,不仅可以降低结构成本,更重要的是还能适应工业机器人的高速化、高载荷及高精度,满足其运动学、动力学及刚度的特性要求。
工业机器人材料的选择有以下的基本要求:强度高、重量轻、弹性模量大以及经济价格较便宜等等。因此综合考虑,选择适用范围最为广泛的45号钢。
机器人材料选用45号钢,查资料可知该材料的密度为  ,根据机器人各部分体积,估算机器人质量见表2.2所示:
表2.2  机器人各部分质量估算
部位    腕部    小臂    肘部    大臂    肩部    腰部
质量估算    8kg    38kg    12kg    53kg    13kg    35kg
2.1  腰部结构设计
2.1.1  机器人腰部传动机构分析
机器人腰关节 轴是该设计优尔自由度机器人关节中最大、承载最多重量的关节。 轴的转动范围为 ,转速拟定为150°/s,即 ,伺服电机额定转速暂选为 ,额定功率为1.0 ,减速比即为100。
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