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纸箱码垛机器人本体机械结构设计

时间：2018-01-04 来源：机器人在线阅读：10479

纸箱码垛机器人本体机械结构设计

码垛机器人是整个纸箱码垛机器人生产线的核心部件，设计好码垛机器人是整个生产线设计的关键环节。在空间关节式机器人的机械结构设计过程中，首先要确定工作要求，这样才能具有针对性，第二章的参数预设给本章提供了理论基础。此外，本课题设计的码垛机器人具有四个自由度，其机械本体属于自主研发，结构形式为局部闭链式，主要包括底座、腰部转座、小臂、小臂传动臂、大臂、前臂、手座、水平保姿态连接杆1和水平保姿态连接杆2等大的零部件。另外末端执行器的设计也十分重要。以上各个部分既要保证各自结构刚度，又要相互协调配合，设计时需全面综合各类因素。下面对各个部分进行详细设计。

3.2码垛机器人机构介绍

如图3-1所示，关节型码垛机器人由底座、腰部转座、大臂、小臂、小臂传动臂、前臂、水平保姿态杆1、水平保姿态杆2、三角架和手座等组成，自下而上依次是可绕竖直方向转动的腰部关节、旋转方向垂直于纸面的肩关节、肘关节以及绕竖直方向转动的末端执行器旋转关节。

码垛机器人大臂和前臂外侧各有一个平行四边形结构，且两个平行四边形结构在交界点处通过三角架刚性连接，保证了手座始终与地面水平。码垛机器人包含四个轴，第一轴为底座上的电机驱动除底座外的机架旋转，称为S轴;第二轴为腰部转座上的电机驱动大臂旋转，称为L轴;第三轴为腰部转座上的另一个电机驱动小臂旋转，称为U轴;第四轴为手座上的电机驱动末端执行器旋转，称为T轴。

码垛机器人运动时，由大臂电机驱动大臂倾动，小臂电机驱动小臂继而驱动小臂传动臂，通过与大臂的倾动结合，驱动前臂作俯仰运动。前臂与手座的柱面铰链连接、水平保姿态连杆2与手座的柱面铰链连接共同作用，在保证手座始终水平的前提下驱动其作纸面方向上的二维运动。而手座上会安装伺服电机，驱动执行末端进行圆周运动;腰部转座上的伺服电机驱动腰部转座以上的所有机构一起作空间上的圆周运动，只有当所有的电机同时协调运行时，才能使得整个机构运行平稳。进而考虑运动曲线美观，这就要求程序编写者在轨迹规划时去设计考虑了，这里我们不做赘述，见第四章运动控制系统的设计介绍。