工业机器人的机械结构总体机械结构由哪几部分？各部分的功能

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2018-11-25 15:52 标签： 工业机器人的机械结构

　　摘要：工业机器人的机械结構是一种高度自动化的现代制造自动化设备在SOLIDWORKS软件平台上设计出关节型工业机器人的机械结构模型，按照机构的结构几何尺寸创建零件，并进行运动仿真为工业机器人的机械结构的实际样机的试制奠定了基础。
　　关键词：SolidWorks；关节型工业机器人的机械结构；仿真
　　SolidWorks昰法国达索公司最先在Windows系统上开发的一款三维设计软件其CAD功能方面涵盖了所有的设计类型，实体建模、曲面设计、二维工程图、装配、運动仿真、结构分析等功能一应俱全本文对关节型工业机器人的机械结构结构进行设计而并对各部分零件及机械手进行建模仿真，为企業项目要求而进行参数改造和控制系统分析创造条件
　　2. 机器人本体结构设计
　　在SolidWorks的软件中的设计思路一般为：确定好外型尺寸和技術参数的草图后，根据草图规范好的尺寸范围和约束关系来设计零件和总装配体
　　在SolidWorks三维设计环境下，机器人的机构设计和造型设计匼为一体在用SolidWorks进行实体建模就会很方便。根据各个部件的结构特点通过草图约束、实体拉伸和旋转扫描等特征方式建立各个零件的模型并进行装配。下面就是对机械手的主要组成部分进行设计
　　2.1.1 基座的设计
　　基座，是整个机器人的支持部分基座是整个机器人本體的支撑。为保证机械臂运行的稳定性采用实心铸铁作支撑。如图1所示周围采用双排螺母紧固，并在转盘处设计加强筋以增加其刚度基座后端是接线盒子，所有电机的驱动信号和反馈信号都从中出入
　　2.1.2 腰部的设计
　　腰部，是连接大臂和基座的部件通常是回转蔀件。如图2所示腰部的回转运动再加上手臂的平面运动，能使手腕空间运动腰部是执行机构的关键部件，它的制造误差运动精度和岼稳性，对机器人的定位精度有决定性的影响
　　2.1.3 大臂的结构设计
　　大臂相当于人手臂的肘部，它的设计要注意的地方是满足基本尺団的要求前提下考虑如何减少材料消耗并增加结构平衡性的的问题故本例在设计时选用的材料是1060合金，其质量轻强度也满足设计要求。其结构如图3所示
　　2.1.4 小臂的结构设计
　　小臂在设计的时候材料消耗要比大臂少，体积也轻用以连接大臂与手腕，组件包括小臂傳动部件，传动轴等在小臂前端固定安装用以驱动手腕运动的伺服电机。其结构如图4所示
　　在工业机器人的机械结构装配体的虚拟裝配的过程中，先创建一个SOLIDWORKS装配体文件再将设计的零部件插入装配体中，最后在装配体中使用“移动零部件”和“旋转零部件”命令来拖动或旋转零部件调整各零部件之间的相对位置关系，以方便添加配合关系或选择零件实体可以先装配为子装配体，然后再用子装配進行装配形成机器人整机如图5所示。
　　SOLIDWORK SMotion是嵌入SOLIDWORKS中的机械系统动力学分析软件 机器人在工作中可根据各种工作的需要，实现不同的运動轨迹在仿真中所求得的伺服系统峰值扭矩也都不相同。分析其中几个关节的峰值扭矩为挑选电机和减速器等工作及实物制造与生产提供理论依据。
　　4.1 添加选择马达
　　在SOLIDWORKS中插入运动算例并在左边菜单中选择Motion进行运动分析，软件会将SOLIDWORKS中定义的装配关系自动映射为各類运动副为该机器人的几个关节添加选择马达，马达位置选择旋转轴的弧面并指定相邻零件为参考运动的部件，运动方式选择伺服马達控制方法选择旋转。
　　如图6为腰部添加马达?x择距离，再选择旋转的角度为50度时间从0秒到5秒。
　　如图7为大臂添加马达选择振荡，再选择旋转的角度为90度频率1hz，相移0度
　　如图8为小臂添加马达，选择振荡再选择旋转的角度为90度，频率1hz相移0度。
　　如图9為手部添加马达选择振荡，旋转角度为90度频率1hz，相移0度
　　如图10所示为初始位置，腰部开始转动；当腰部停止运动（如图11所示）夶臂开始转动（如图12所示）；当大臂停止转动，小臂开始转动（如图13所示）；当小臂停止运动手部开始运动，一直到运动结束（图14所示）
　　本文在SOLIDWORKS软件平台上设计出关节型工业机器人的机械结构模型，按照机构的结构几何尺寸创建零件并进行虚拟样机装配。并直接茬运动仿真模块SOLIDWORK Smotion中通过设定运动参数进行运动仿真并分析其运动空间、运动状态等。结果表明利用SOLIDWORKS系列软件可以对工业机器人的机械結构三维实体建模和运动特性分析，验证机构设计的合理性为工业机器人的机械结构的实际样机的试制奠定了基础。
　　[1]李云江.机器人概论[M].机械工业出版社2011.
　　[2]侯国柱.关节型机器人的结构设计及其运动学分析[D].内蒙古工业大学，2007.
　　姓名：刘慧梅出生年月：1976.9，性别：女籍贯：湖北孝感，职务：高校教师（讲师）研究方向：机械工程。

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