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码垛机器人的运动学分析与残余振动抑制研究中码垛机器人的机构本体

时间：2017-07-24 来源：机器人在线阅读：10169 原创

根据主要技术参数设计码垛机器人的机构本体如图2.1所示。体由基座、支座、底座、后臂、前臂、手掌、手爪要构件组成，为串联型机器人，其中底座、后臂、(末端执行器)、码垛机器人的机构本连杆及转动轴承等主前臂、手掌和手爪可实现相对转动，满足4自由度的设计要求。机构本体在设计过程中利用了平行四边形原理进行运动传递，如此可简化机构设计难度，且采用直流伺服电机后置式对称分布的结构设计可以减小系统的惯量，提高系统的稳定性。

如图2.1中所示的机构本体中，基座上加工有安装孔，可以与移动或固定平台相连接，随平台移动或固定;支座安放在基座上，支座中装有滚珠式转动轴承，电机1固定在支座下端;底座通过支座中的转动轴承与电机1相固连;底座两侧面分别装有电机2,电机3及位置传感器;电机2和电机3的输出轴与架在底座上的中间辅助轴满足同轴度要求;后臂下端一侧与电机2的输出轴相固连，下端另一侧装有转动轴承，可绕中间辅助轴转动;连杆aa下端一侧与电机3的输出轴相固连，下端另一侧装有转动轴承，可绕中间辅助轴转动;前臂装在后臂上端，前臂上端通过连杆bb与连杆aa上端相连，在平行四边形机构(图中虚线所示)的作用下，前臂间接与电机3相连;手掌装在前臂下端，通过连杆a、连杆b、连杆c与底座相连，在两组平行四边形机构(图中实线所示)的作用下，手掌始终保持与基座水平;手爪采用电磁吸合式设计，通过手掌中的转动轴承与电机4的输出轴相固连。

本文设计时考虑到直流伺服电机具有响应特性优异、调速性能好且控制技术较为成熟等优势，故选用直流伺服电机作为码垛机器人的驱动方式。系统在工作时，在直流伺服电机1的驱动下，底座可相对基座转动，转动角度满足0°~360°，即能够实现整周旋转动作;后臂在直流伺服电机2的驱动下可相对底座前后摆动，摆动角度满足0°~135°;在平行四边形机构的作用下，前臂在直流伺服电机3的间接驱动下可相对后臂前后摆动，摆动角度满足0°~150°;在双平行四边形机构的作用下，手掌可相对前臂上下调整并始终保持与基座水平;末端手爪在直流伺服电机4的作用下可相对手掌转动，转动角度满足0°~360°，用于抓取并移动物体。运动过程中通过四轴联合驱动，可实现码垛机器人机构本体的整体运动，完成码垛任务。

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