喷漆机器人设计小臂系统设计+文献综述(6)
送方便，因为其工作介质是空气，就不必担心引起火灾，过载时能自动停
转，而与供给压力保持平衡状态。由于上述特点，气动马达广泛应用于矿
山机械及气动工具等场合。
液压马达习惯上是指输出旋转运动的，作连续回转运动并输出转矩的液压执
行元件，将液压泵提供的液压能转变为机械能的能量转换装置。液压马达按其
结构类型来分可以分为齿轮式、叶片式、柱塞式和其它型式。按液压马达
的额定转速分为高速和低速两大类。能产生大的扭矩，实现远距离能量传
输和转换，一般应用于高容量低速运转，以及无法获得电力的地方。
电机驱动方式具有结构简单、易于控制、使用文修方便、不污染环境等优点，
这也是现代机器人应用最多的驱动方式。步进电机驱动成本低，且控制系统简单。
更能满足减轻质量，紧凑结构的设计要求。
综合考虑，本次设计决定采用步进电机驱动，开环控制。
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，
而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机
按设定的方向转动一个固定的角度。它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。
可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的，同时可以通
过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
2.3 传动方式的确定
工业机器人的传动形式有直接连结传动、远距离连结传动、间接传动和直接
驱动四种。四种传动形式的特征及优缺点列表2-1进行比较：
表2-1 工业机器人四种传动形式比较
传动形
式
特征 优点 缺点
直接连
结传动
直接装在关节上 结构紧凑
需考虑电机自重，转
动惯量大，能耗大
远距离
连结传
动
经远距离传动装置与
关节相连
不需考虑电机自重，平衡
性良好
额外的间隙和柔性，
结构庞大，能耗大
间接传
动
经速比远>1的传动装
置与关节相连
经济、对载荷变化不敏感、
便于制动设计、方便一些
运动转换
传动精度低、结构不
紧凑、引入误差，降
低可靠性
直接驱
动
不经中间关节或经速
比=1的传动装置与关
节相连
传动精度高，振动小，传
动损耗小，可靠性高，响
应快
控制系统设计困难，
对传感元件要求高，
成本高 本科毕业设计说明书（论文） 第9 页 共34页
间接传动具有经济、对载荷变化不敏感、便于制动设计和运动转换的特征。
本次设计拟采用间接传动形式，手腕部分采用链轮和锥齿轮的传动，大小臂采用
滚珠丝杠传动，机身应用齿轮传动。
2.4 平衡方式的确定
平衡系统在机器人系统中的作用为：安全；防止机器人在切断电源后因重力
而失去稳定；降低因构形变化而导致重力引起关节驱动力矩变化的峰值；降低因
运动而导致惯性力矩引起关节驱动力矩变化的峰值； 改进动力特性； 使运行稳定，
降低地面安装要求借助平衡系统能降低机器人的构形变化；借助平衡系统能减小
机械臂结构柔性所引起的不良影响等。