SOLIDWORKS喷涂机器人机械臂设计三维建模(7)
综上所述，本次毕业设计的喷涂机器人由于喷涂工件外形比较简单，整体设置为5个自由度（转台回转，大臂的俯仰摆动，小臂的俯仰摆动，手腕的俯仰摆动，手腕的绕轴心旋转），均为转动型关节。因此选择开链连杆式关节型机器人作为本次机器人设计的机型。
同时关节型机器人满足喷涂机器人结构紧凑、所占空间体积小、相对工作空间大、很好的灵活性和对精度的要求不高等特点。
2.5驱动方式确定
常见机器人的驱动方式有电气驱动、液压驱动、气压驱动三种类型。
工业机器人出现的初期大功率交流伺服驱动技术不成熟，机器人的传动系统大多采用曲柄连杆机构，因此多采用液压或气压驱动方式。随着电气伺服驱动技术的日益成熟和大量高性能机械传动部件的出现，电气驱动机器人所占比例不断增大。如今机器人大多已经采用电动驱动方式，只有在要求输出力很大、运动精度不高、有防爆要求的场合，液压、气压驱动方式才得以应用。本次设计采用电气驱动方式。
以往的机器人都是使用占用空间大传动效率低的液压驱动，电机驱动可以弥补液压驱动的不足，具有经济性。电机驱动与气压驱动相比，之所以选择电机驱动是因为机器人虽然精度要求低，但气压驱动无法满足，同时气压驱动会有很大的噪音污染。
本次设计的机器人控制方式为开环连续轨迹控制，喷涂机器人的工作环境包含大量易燃易爆的喷料剂雾气，所以需要具有一定防爆特性的交流伺服电机。通过查阅资料，工作环境具有腐蚀性及爆炸性的气体时需要选择防腐防爆型电机，防护等级不低于IP54[23]。
2.6 机身、手臂结构分析
本次所设计的喷涂机器人的总体装配图（见图纸），表示了它的外貌，旋转轴的位置、数量，旋转角度范围。还表示出机器人本体的主要构成部分和链轮传动组、直齿轮传动组、锥齿轮传动组等传动装置的具体参数。它的主要构成部件是回转机座以及大臂、小臂、手腕等。
大臂与小臂的结构相似，都是铝制的铸件外壳。臂身为承力骨架，又作内部链轮组、齿轮组与轴的支承座。
喷涂机器人外观示意图如图2.1所示。
图2.1 喷涂机器人外观示意图
大臂底部装有大臂摆动关节和小臂摆动关节的驱动电机和减速机构，外侧装有滚珠丝杠传动机构，对小臂摆动进行传动。
在小臂根部安装与滚珠丝杠相连接的杆件——拉杆；小臂转动关节处布置了链轮组，链轮组用以传递手腕运动的驱动力；小臂端部连接手腕箱体部件；驱动力通过链轮组和锥齿轮组对手腕部分传动，使手腕部分完成上下摆动和绕轴线旋转的运动形式。手腕端部配置法兰盘机构安装外部的喷涂设备——喷枪。
2.7基本参数对臂杆的影响分析
表示机器人特性的基本参数主要有：工作空间、自由度、有效载荷、运动精度、运动特性和动态特性等指标。
2.7.1工作空间
工作空间是指机器人臂杆的特定部位在一定条件下所能达到的空间的位置集合，形状和大小反映了机器人工作范围的大小。
2.7.2自由度
自由度，通常机器人的自由度数等于它的关节数。自由度数越多，功能就越强，应用范围越广。
2.7.3有效载荷
有效载荷，是指机器人在工作时臂端可能搬运的物体质量或所能承受的力，它表示机器人的负荷能力。由于关节型机器人是一个开链式连杆系，臂杆处于不同位姿时，允许的最大可搬运质量是不同的。因此机器人的额定搬运质量是指其臂杆在工作空间中任意位姿时腕关节端部能搬运的最大质量。除用可搬运质量来表示机器人负荷能力之外，由于负荷能力还和被搬运物体的形状，尺寸及它的质心到手腕法兰的之间的距离有关，因此，有效负载也可以用手腕法兰处的输出扭矩来表示。
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