SOLIDWORKS喷涂机器人机械臂设计三维建模(9)
回到初始点，轨迹构成封闭曲线即为工作空间的主剖面。可以看出，这是一种固定一个限制角的作图方法。图形做出后，还可以根据作图过程写出各段曲线的方程。工作空间如图3.1所示
（3）画工作空间的俯视(在XOY面上)外形图
该图是主剖面图形绕Z轴所形成的局部环形旋转体的外形，旋转角度待定，可根据工件的尺寸以及固定的位置确定，要求完全覆盖工件并留有一定余量。工作空间如图3.2所示
图3.2工作空间的俯视外形图
3.1.1.2优化臂杆长度
由图3.1可看出，当喷涂工件后面时，小臂与工件将产生严重的干涉问题，因此需要对臂杆长度以及摆动角度进行优化，增加长度或者摆动角度来满足对工件的完全喷涂，保证喷涂质量。为了减少小臂长度将小臂做成折线型来避免干涉。通过一系列的作图计算，得出以下数据：
机械臂的结构尺寸为：大臂长800mm，小臂长1000mm（小臂为折线型，此处为两端点的直线距离），臂杆横截面尺寸设定为 80mm x100mm；手部尺寸约150mm左右；小臂摆角95°（上摆35°，下摆60°）。大臂摆角90°（上摆30°，下摆60°）。
3.1.2机器人臂杆尺寸的确定
下面将所得的尺寸通过作图进行验证。
3.1.2.1可行性验证（1）工件分析
图3.3需验证的四点位置
图3.4喷涂前面下沿中点时的工作空间与机器人位姿
图3.5喷涂后面下沿中点时的工作空间与机器人位姿
图3.6后面下沿端点的后面喷涂时的工作空间与机器人位姿
首先分析工件在工作空间主剖面内的干涉点，此处考虑到喷涂工件时喷枪需与工件表面保持恒定距离与角度才能获得较好的喷涂效果。设计时将腕部轴线保持与工件表面平行并且轴线端点与表面距离200mm。
取前面下沿中点和后面下沿中点的喷涂，以及后面下沿端点的后面喷涂和侧面喷涂这四种极限情况来验证。四点在工作空间的俯视外形图内的位置如图3.3所示（此处已确定尺寸，只是验证过程。因此采用确定数据，机器人转台中心距工件前表面中线距离为784mm）。
（2）喷涂前面下沿中点时的工作空间与机器人位姿如图3.4所示
（3）喷涂后面下沿中点时的工作空间与机器人位姿如图3.5所示
（4）后面下沿端点的后面喷涂时的工作空间与机器人位姿如图3.6所示
（5）后面下沿端点的侧面喷涂时的工作空间与机器人位姿如图3.7所示
图3.7后面下沿端点的侧面喷涂时的工作空间与机器人位姿
3.1.2.2机器人臂杆尺寸及工作范围确定
经过以上验证数据的可行性，在此确定机器人臂杆的长度与摆角。
（1）工作台回转120°（左摆60°，右摆60°）
（2）大臂长度800mm，俯仰角度90°（上摆30°，下摆60°）
（3）小臂长度1000mm。外形为折线型，前段700mm，轴线与大臂轴线夹角20°；后段长度421mm，轴线与前段轴线夹角125°。俯仰角度95°（上摆35°，下摆60°）
3.2小臂及手腕驱动交流伺服电机的选择
3.2.1选型
驱动器的选择应以作业要求、生产环境为先决条件，以价格高低、技术水平为评价标准。一般来说，目前负荷为1960N以下的多用电驱动器。只须点位控制且功率较小者多采用气动驱动器。负荷较大或机器人周围已有液压源的场合，可采用液压驱动器。对于驱动器来说，最重要的是要求起动力矩大，调速范围宽，惯量小，尺寸小，同时还要有性能好的与之配套的数字控制系统。
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。
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